При изучении морфологии микробных клеток используют различные виды микроскопии, поскольку глаз человека устроен так, что не может отчетливо разглядеть мелкие предметы.
Невооруженным глазом рассматриваются предметы чаще всего с расстояния так называемого лучшего видения ~ 250 мм. При нормальной остроте зрения глаз может на этом расстоянии различать детали размером не менее 0,15 мм. Размеры микробных клеток могут быть менее 0,1 мм. Для наблюдения более мелких деталей необходимо использование специальных средств. Такими средствами являются лупа и микроскоп.
Основные методы исследования.
Все методы клинической микробиологии и иммунологии можно разделить на
четыре группы:
1. микроскопические (бактериоскопический, вирусоскопические).
2. (бактериологические, микологические, вирусологические).
3.химический
4. иммунологические (серодиагностика, кожно - аллергические пробы).
Микроскопический метод - основан на применение микроскопа различной
модификации. Преимущество перед другими методами быстрота (30-60 мин.).
Микрометод - основан на выделение чистой культуры возбудителя и ее
последующей идентификации на основании морфологических, культурных,
биохимических, антигенных (серологических) и других признаков.
Микробиологические исследования осуществляются реже, чем
бактериологические, поскольку микроскопическая диагностика микозов
достаточно надежна.
Вирусологический метод - является наиболее достоверным в диагностике
вирусных инфекций. Однако он трудоемок, что связано с приготовлением
клеточных культур.
Все микробиологические исследования наиболее информативны и достоверны,
особенно если они подтверждены дополнительными серологическими данными
(выявление антител к выявленному возбудителю или возбудителям).
Биопробы. Основаны на неодинаковой чувствительности разных лабораторных
животных к определенным микроорганизмам. Данный метод заключается в
выражении животных определенного вида, возраста и массы тела чистым
культурам микробов или исследуемым материалам.
Иммунологические методы. Включают серодиагностику, кожно-аллергические
пробы, методы оценки клеточного (Т-системы) и гуморального (В-системы)
иммунитета.
Серодиагностика основана на обнаружении специфических антител в сыворотке
крови больного человека и определении накопления их в процессе заболевания.
В последнем случае сроки исследования значительно удлиняются и ответ может
быть получен из серологической лаборатории в период реконвалесценции, что
придает данному методу ретроспективный характер.
Кожно-аллергические пробы применяются для выявления гиперчувствительности к
различного рода антигенам (аллергенам) при диагностике ряда инфекционных
заболеваний (туберкулез, бруцеллез, туляремия и др.), а также атопий и
других неинфекционных аллергических состояний.
Методы оценки иммунологического состояния организма человека включают ряд
тестов, по которым судят о количестве и функциональной активности Т- и В -
лимфоцитов.
2. Классификация (систематика) микроорганизмов
Микроорганизмы – это организмы, невидимые невооруженным глазом из-за их незначительных размеров. Этот критерий – единственный, который их объединяет. В остальном мир микроорганизмов еще более разнообразен, чем мир макроорганизмов. Согласно современной систематике, микроорганизмы относятся к трем царствам:
• Vira– к ним относятся вирусы;
• Eucariotae – к ним относятся простейшие и грибы;
• Procariotae – к ним относятся истинные бактерии, риккетсии, хламидии, микоплазмы, спирохеты, актиномицеты.
Основные отличия прокариот от эукариот состоят в том, что прокариоты не имеют:
• морфологически оформленного ядра (нет ядерной мембраны и отсутствует ядрышко), его эквивалентом является нуклеоид, или генофор, представляющий собой замкнутую кольцевую двунитевую молекулу ДНК, прикрепленную в одной точке к цитоплазматической мембране; по аналогии с эукариотами эту молекулу называют хромосомной бактерией;
• сетчатого аппарата Гольджи;
• эндоплазматической сети;
• митохондрий.
Имеется также ряд признаков или органелл, характерных для многих, но не для всех прокариот, которые позволяют отличать их от эукариотов:
• многочисленные инвагинации цитоплазматической мембраны, которые называются мезосомы, они связаны с нуклеоидом и участвуют в делении клетки, спорообразовании, и дыхании бактериальной клетки;
• специфический компонент клеточной стенки – муреин, по химической структуре – это пептидогликан (диаминопиеминовая кислота);
• плазмиды – автономно реплицирующиеся кольцевидные молекулы двунитевой ДНК с меньшей, чем хромосома бактерий молекулярной массой. Они находятся наряду с нуклеоидом в цитоплазме, хотя могут быть и интегрированы в него, и несут наследственную информацию, не являющуюся жизненно необходимой для микробной клетки, но обеспечивающую ей те или иные селективные преимущества в окружающей среде. Наиболее известны плазмиды:
– (F-плазмиды), обеспечивающие конъюгационный перенос между бактериями;
– (R-плазмиды) – плазмиды лекарственной устойчивости, обеспечивающие циркуляцию среди бактерий генов, детерминирующих устойчивость к используемым для лечения различных заболеваний химиотерапевтическим средствам.
Также как для растений и животных, для названия микроорганизмов применяется бинарная номенклатура, – то есть родовое и видовое название, но если видовую принадлежность исследователям определить не удается и определена только принадлежность к роду, то употребляется термин «species». Чаще всего это имеет место при идентификации микроорганизмов имеющих нетрадиционные пищевые потребности или условия существования.
Название рода обычно или основано на морфологическом признаке соответствующего микроорганизма (например, Staphylococcus, Vibrio, Mycobacterium) либо являются производными от фамилии автора, который открыл или изучил данный возбудитель (например, Neisseria, Shigella, Escherichia, Rickettsia, Gardnerella).
Видовое название часто связано с наименованием основного вызываемого этим микроорганизмом заболевания (например, Vibrio cholerae – холеры, Shigella dysenteriae – дизентерии, Mycobacterium tuberculosis – туберкулеза) или с основным местом обитания (например, Escherihia coli – кишечная палочка).
Кроме того, в русскоязычной медицинской литературе возможно использование соответствующего русифицированного названия бактерий (например, вместо Staphylococcus epidermidis – эпидермальный стафилококк; Staphylococcus aureus – золотистый стафилококк и т. д.).
Царство прокариот включает в себя отдел цианобактерий и отдел эубактерий, который, в свою очередь, подразделяется на порядки:
• собственно бактерии (отделы Gracilicutes, Firmicutes, Tenericutes, Mendosicutes);
• актиномицетов;
• спирохет;
• риккетсий;
• хламидий.
Бактерии – это прокариотические, преимущественно одноклеточные микроорганизмы, которые могут также образовывать ассоциации (группы) сходных клеток, характеризующиеся клеточными, но не организменными сходствами.
Порядки подразделяются на группы. Основными таксономическими критериями, позволяющими отнести штаммы бактерий к той или иной группе, являются:
• морфология микробных клеток (кокки, палочки, извитые);
• отношение к окраске по Граму – тинкториальные свойства (грамположительные и грамотрицательные);
• тип биологического окисления – аэробы, факультативные анаэробы, облигатные анаэробы;
• способность к спорообразованию.
Дальнейшая дифференциация групп на семейства, рода и виды, которые являются основной таксономической категорией, проводится на основании изучения биохимических свойств. Этот принцип положен в основу классификации бактерий, приведенной в специальных руководствах – определителях бактерий.
Вид является эволюционно сложившейся совокупностью особей, имеющих единый генотип, который в стандартных условиях проявляется сходными морфологическими, физиологическими, биохимическими признаками. Для патогенных бактерий определение «вид» дополняется способностью вызывать определенные нозологические формы заболеваний. Существует внутривидовая дифференцировка бактерий на варианты:
• по биологическим свойствам (биовары или биотипы);
• по биохимической активности (ферментовары);
• по антигенному строению (серовары или серотипы);
• по чувствительности к бактериофагам (фаговары или фаготипы);
• по устойчивости к антибиотикам (резистентовары).
В микробиологии широко применяют специальные термины – культура, штамм, клон.
Культура – это видимая глазом совокупность бактерий на питательных средах. Культуры могут быть чистыми (совокупность бактерий одного вида) и смешанными (совокупность бактерий двух или более видов).
Штамм – это совокупность бактерий одного вида, выделенных из разных источников или из одного источника в разное время. Штаммы могут различаться по некоторым признакам, не выходящим за пределы характеристики вида.
Клон – это совокупность бактерий, являющихся потомством одной клетки.
2. Систематика и номенклатура микроорганизмов
Основной таксономической единицей систематики бактерий является вид.
Вид – это эволюционно сложившаяся совокупность особей, имеющая единый генотип, который в стандартных условиях проявляется сходными морфологическими, физиологическими, биохимическими и другими признаками.
Вид не является конечной единицей систематики. Внутри вида выделяют варианты микроорганизмов, отличающиеся отдельными признаками:
1) серовары (по антигенной структуре);
2) хемовары (по чувствительности к химическим веществам);
3) фаговары (по чувствительности к фагам);
4) ферментовары;
5) бактериоциновары;
6) бактериоциногеновары.
Бактериоцины – вещества, продуцируемые бактериями и губительно действующие на другие бактерии. По типу продуцируемого бактериоцина различают бактериоциновары, а по чувствительности – бактерициногеновары.
Свойства бактерий:
1) морфологические;
2) тинкториальные;
3) культуральные;
4) биохимические;
5) антигенные.
Виды объединяют в роды, роды – в семейства, семейства – в порядки. Более высокими таксономическими категориями являются классы, отделы, подцарства и царства.
Патогенные микроорганизмы относятся к царству прокариот, патогенные простейшие и грибы – к царству эукариот, вирусы объединяются в отдельное царство – Vira.
Все прокариоты, имеющие единый тип организации клеток, объединены в один отдел – Bacteria, в котором выделяют:
1) собственно бактерии;
2) актиномицеты;
3) спирохеты;
4) риккетсии;
5) хламидии;
6) микоплазмы.
Для систематики микроорганизмов используются:
1) нумерическая таксономия. Признает равноценность всех признаков. Видовая принадлежность устанавливается по числу совпадающих признаков;
2) серотаксономия. Изучает антигены бактерий с помощью реакций с иммунными сыворотками;
3) хемотакcономия. Применяются физико-химические методы, с помощью которых исследуется липидный, аминокислотный состав микробной клетки и определенных ее компонентов;
4) генная систематика. Основана на способности бактерий с гомологичными ДНК к трансформации, трансдукции и конъюгации, на анализе внехромосомных факторов наследственности – плазмид, транспозонов, фагов.
Чистая культура – это бактерии одного вида, выращенные на питательной среде.
Методы исследования микроорганизмов:
Микроскопический – изучение морфологии микроорганизмов с помощью микроскопа.
Бактериологический – выделение чистой культуры на питательной среде.
Биологический – повторное введение микроорганизма в организм лабораторных животных для подтверждения диагноза.
Иммунологический (серологический) - использование реакций иммунитета (РА, РП, ИФА) для постановки диагноза.
Аллергический – выявление специфической сенсибилизации макроорганизма (кожные пробы на дифтерию, бруцеллез и др.)
Микроорганизмы – это организмы невидимые невооруженным глазом. Бактерии - одноклеточные микроорганизмы, лишенные хлорофилла (искл. цианобактерии), морфологически отличающиеся друг от друга по величине, расположению и форме отдельных клеток. Основное общее свойство – это малые размеры, измеряются в микрометрах (мкм), или нанометрах (нм). Средние размеры 2-6 мкм.
Размеры и формы бактерий в зависимости от среды обитания, возраста обладают полиморфизмом, т.е. способностью изменяться морфологически.
Большинство бактерий - сапрофиты (питаются готовыми органическими веществами отмирающих организмов) и участвуют в обмене веществ в природе, однако есть патогенные виды, вызывающие заболевания у человека, животных и поражают растения.
Различают следующие основные формы бактерий (в основе лежит различные типы деления клеток и их расположения):
шаровидная форма – кокки:
а) стафилококки – располагаются в мазках в виде «гроздьев винограда»
б) стрептококки – располагаются цепочкой
в) диплококки: 1) менингококки и гонококки – в виде «кофейных зерен», вогнутой поверхностью обращены друг к другу
2) пневмококки – с противоположных сторон имеют ланцетовидную форму
Это все патогенные для человека микроорганизмы.
Непатогенными микроорганизмами являются:
г) микрококки – располагаются в мазках по одному
д) сарцины – располагаются пакетами и тюками
е) тетракокки – в мазках по четыре
палочковидная форма – палочки:
они более распространены в природе, т.к. многие из палочек способны к спорообразованию. Отличаются по морфологии: длинные, короткие, концы клеток могут быть закруглены (кишечная палочка), отрублены (бациллы сибирской язвы), заострены (фузиформные бактерии), имеют утолщения на концах (коринебактерии дифтерии). После деления располагаются либо поодиночно (иерсинии чумы), либо под углом к друг к другу (клостридии столбняка), либо цепочкой (бациллы). Большинство палочек располагаются беспорядочно.
Палочки бывают: - бесспоровые (кишечная палочка),
- споровые: 1) аэробные, т.е. существуют в кислородных условиях – бациллы сибирской язвы;
2) анаэробные, т.е. существуют в бескислородных условиях – клостридии ботулизма.
изогнутая форма – вибрионы (холерный вибрион);
извитые формы – спириллы, спирохеты (бледная трепонема сифилиса);