Ріст і розмноження бактерій

Під ростом клітини розуміють координоване відтворення всіх клітинних компонентів і структур, що веде в кінцевому підсумку до збільшення маси клітини. Терміном «розмноження» позначають збільшення числа клітин в популяції. Більшість прокаріотів розмножуються поперечним поділом, деякі брунькуванням. Гриби розмножуються шляхом спороутворення. При розмноженні мікробної клітини найбільш важливі процеси відбуваються в ядрі (нуклеоиде), що містить всю генетичну інформацію в двунитевой молекулі ДНК. Реплікація ДНК відбувається полуконсервативным способом, що забезпечує рівномірний розподіл генетичного матеріалу між дочірніми клітинами. Надійність процесу реплікації і правильність розбіжності (сегрегація) дочірніх ланцюгів забезпечується зв'язком ДНК з цитоплазматичної мембраною.

Реплікація починається з певної точки (локус) ДНК і відбувається одночасно у двох протилежних напрямках. Синтез дочірніх ниток ДНК йде ступінчасто, короткими фрагментами, рівними 1-2 тис. нуклеотидів, які «зшиваються» спеціальним ферментом лигазой.

Паралельно з реплікацією ДНК починається утворення міжклітинної (поперечної) перегородки. Спочатку з обох сторін клітини відбувається вростання двох шарів цитоплазматичної мембрани. Потім між ними синтезується пептидоглікан. Цей процес чутливий до дії деяких антибіотиків (пеніцилінів), ін-гибирующих синтез пептидоглікану.

У період реплікації ДНК і утворення перегородки мікробна клітина безперервно зростає. Поряд з пептидогликаном синтезуються біополімери, що входять до складу цитоплазматичної мембрани, рибосом і цитоплазми. На останній стадії дочірні клітини відокремлюються один від одного. У цьому період у грамнегативних бактерій синтезується зовнішня мембрана, яка вбудовується між двома шарами пептидоглікану міжклітинної перегородки. У тому випадку, коли розділилися бактеріальні клітини зберігають міжклітинні зв'язки, що утворюються ланцюжки, що складаються з клітин кулястих або паличковидних форм (стрептококи і стрептобактерии).

Переважна більшість актиноміцет розмножується шляхом фрагментації ниткоподібних клітин з утворенням паличковидних або кокковидных форм.

Облігатні внутрішньоклітинні паразити рикетсії і хламідії розмножуються неоднаковими способами. Рикетсії розмножуються так само, як і бактерії, шляхом бінарного поділу. Хламідії проходять певний цикл розвитку. Елементарні тільця, потрапляючи у вакуолю чутливої клітини перетворюються у вегетативні форми - ініціальні або ретикулярні тільця, які здатні до поділу. Після кількох поділів вони перетворюються на проміжні форми, з яких формується нове покоління елементарних тілець. Після розриву стінки вакуолі і руйнування клітини господаря елементарні тільця звільняються, і весь цикл повторюється в інших клітинах. Тривалість циклу складає 40-48 ч.

У мікоплазм основними репродуцирующимися морфологічними одиницями є дрібні елементарні тіла сферичної або овоїдної форми, величиною 130-220 нм, які розмножуються шляхом фрагментації або брунькування. У деяких видів мікоплазм зазначається освіта порівняно великих кулястих тіл, від яких відбрунькувуються дочірні клітини. Клітини мікоплазм можуть розмножуватися також поперечним поділом, якщо воно відбувається синхронно з реплікацією ДНК. При порушенні синхронності утворюються мононуклеоидные ниткоподібні клітини, які в подальшому лелятся на коки.

Розмноження бактерій на рідких і щільних поживних середовищах. Фази розвитку бактеріальної популяції

Бактерії, як правило, характеризуються високою швидкістю розмноження порівняно з іншими прокариотами. Швидкість їх розмноження, крім видової приналежності, залежить від складу живильного середовища, рН, температури, аерації та інших факторів. На щільних живильних середовищах бактерії утворюють скупчення клітин, звані колоніями. Зовнішній вид колоній у багатьох бактерій настільки характерний, що може служити одним з диференційних ознак для їх ідентифікації. Колонії різних видів відрізняються за своїми розмірами, формою, поверхні, фарбування, прозорості та ін. Однак ці ознаки можуть змінюватися в залежності від умов культивування.

На рідких середовищах ріст бактерій характеризується утворенням плівки на поверхні живильного середовища, рівномірного помутніння або осаду.

Розмноження бактерій визначається часом генерації, тобто періодом, протягом якого здійснюється поділ клітини. Тривалість генерації залежить від виду бактерій, віку, популяції складу живильного середовища, температури та інших факторів. В оптимальних умовах час генерації в різних бактерій коливається в досить широких межах: від 20 хв. у кишкової палички до 14 год у мікобактерій туберкульозу, у зв'язку з чим їх колонії утворюються через 18-20 год або через 3-6 тижнів відповідно.

При вирощуванні бактерій у рідкому живильному середовищі спостерігається послідовна зміна окремих фаз у розвитку популяції, що відображає загальну закономірність росту і розмноження бактеріальних клітин.

Динаміка розвитку бактеріальної популяції

• I - початкова стаціонарна фаза починається після внесення бак терий в живильне середовище. Протягом даної фази число бактери альних клітин не збільшується.
• II - лаг-фаза, або фаза затримки розмноження, що характеризується початком інтенсивного росту клітин, але швидкість їх розподілу залишається невисокою. Дві перші фази можна назвати пері одом адаптації бактеріальної популяції, тривалість кото рого визначається віком культури, а також кількістю і качі ством живильного середовища.
• III - лог-фаза, або логарифмічна (експоненціальна) фаза, яка відрізняється максимальною швидкістю розмноження клітин і збільшенням чисельності бактеріальної популяції в геометричній прогресії. Логарифмічна фаза у бактерій з коротким часом генерації триває кілька годин.
• IV - фаза негативного прискорення характеризується меншою активністю бактеріальних клітин і подовженням періоду генерації. Це відбувається в результаті виснаження питательвой середовища, нагромадження в ній продуктів метаболізму і дефіциту кисню.
• Максимальна стаціонарна фазахарактеризуется рівновагою між кількістю загиблих, знову утворюються та знаходяться в стані спокою клітин. Графічно максимальна стаціонарна фаза зображується у вигляді прямої лінії, паралельної осі абсцис. При цьому кількість живих бактерій в популяції позначають як їх максимальну (М) концентрацію в одиниці об'єму поживного середовища. Дана ознака є досить стабільним для певного виду бактерій в стандартних умовах.
• VI - фаза логарифмічного загибелі бактерій відбувається в постійною швидкістю і змінюється VII-VIII фазами зменшення швидкості відмирання клітин.

Лікарська стійкість бактерій і шляхи її подолання

Антибіотикорезистентні бактерії виникли і стали розповсюджуватися після впровадження антибіотиків у клінічну практику. Як тривожний сигнал прозвучали повідомлення про появу і розповсюдження пенициллинрезистентных стафілококів. В даний час повсюдно зростає число лікарсько-стійких форм бактерій. Так, частота виявлення пенициллинустойчивых стафілококів доходить до 90-98%, стрептомицинустойчивых - 60-70% вище, резистентність шигел до ампіциліну досягає 90% і більше, до тетрацикліну і стрептоміцину - 54% і т. д. Стійкість до антибіотиків частіше виникає у бактерій, рідше у спірохет, рикетсій, хламідій, мікоплазм, дріжджоподібних грибів.

Механізми резистентності мікроорганізмів до антибіотиків та інших хіміотерапевтичних препаратів складні і різноманітні. Головним чином вони пов'язані з наступними причинами:

• перетворенням активної форми антибіотика в неактивну форму шляхом ферментативної інактивації та модифікації;
• втратою проникності клітинної стінки для певного хіміотерапевтичного препарату;
• порушеннями в системі специфічного транспорту даного препарату в бактеріальну клітину;
• виникненням у мікроорганізмів альтернативного шляху освіти життєво важливого метаболіту, замінює основний шлях, блокований препаратом.

Механізми резистентності можуть бути підрозділені на первинні та набуті.

До первинним механізмам ставляться ті, які пов'язані з відсутністю «мішені» для дії даного препарату; до придбаним - зміною «мішені» в результаті модифікацій, мутацій, рекомбінацій. У першому випадку йдеться про природну (видовий) резистентності, наприклад у мікоплазм до пеніциліну через відсутність у них клітинної стінки. Однак найчастіше резистентність до хіміотерапевтичних препаратів, зокрема антибіотиків, набувається мікробними клітинами з генами резистентності (r-гени), які вони отримують у процесі свій життєдіяльності від інших клітин даній або сусідній популяції. При цьому найбільш ефективно і з високою частотою r-гени передаються плазмідами і транспозонами. Один транспозон передає резистентність тільки до одного препарату. Плазміди можуть нести кілька транспозонів, контролюючих резистентність до різних хіміотерапевтичних препаратів, в результаті чого формується множинна резистентність бактерій до різних препаратів.

Стійкість до антибіотиків бактерій, грибів і найпростіших також виникає в результаті хромосомних мутацій в генах, що контролюють утворення структурних і хімічних компонентів клітини, є «мішенню» для дії препарату. Так, наприклад, резистентність дріжджоподібних грибів роду Candida до нистатину і леворину може бути пов'язана з мутационными змінами цитоп-лазматической мембрани.

Біохімічні механізми резистентності бактерій до бета-лак-тамным антибіотиків різноманітні. Вони можуть бути пов'язані з индуцибельным синтезом бета-лактамази, змінами в пеніцилін-зв'язуючих білків та інших «мішенях». Описано близько 10 пеніцилінозвязуючих білків - ферментів, що беруть участь у синтезі бактеріальної клітинної стінки. Крім того, резистентність до ампіциліну та карбеніцилліну можна пояснити зниженням проникності зовнішньої мембрани грамнегативних бактерій. Розвиток того чи іншого типу резистентності визначається хімічною структурою антибіотика і властивостями бактерій. У одного і того ж виду бактерій можуть існувати кілька механізмів резистентності.

Механізм швидкого розвитку резистентності до нових цефалос-поринам, стійким до дії цефалоспориназ, залежить від утворення комплексу антибіотика з индуцибельными латамазами. При цьому гідролізу антибіотика не відбувається. Такий механізм виявлений у протеев. Біохімічні механізми набутої резистентності до амі-ногликозидным антибіотиків і левоміцетину пов'язані зі здатністю бактерій утворювати ферменти (ацетилтрансферазу, аденилт-рансферазу, фосфотрансферазу), які викликають відповідно ацетилювання, аденилирование або фосфорилювання даних антибіотиків. Стійкість до тетрацикліну обумовлена головним чином специфічним придушенням транспорту даного антибіотика в бактеріальні клітини і т. д.

Таким чином, відбувається утворення окремих резистентних особин в бактеріальної популяції. Їх кількість незначно. Так, одна мутировавшая клітка (спонтанна мутація), стійка до якого-небудь хіміотерапевтичне препарату, припадає на 105-109 інтактних (чутливих) клітин. Передача r-генів з плазмідами і транспозонами підвищує число резистентних особин у популяції на кілька порядків. Проте загальне число лікарсько-резистентних бактерій в популяції залишається досить низьким. Формування лікарсько-стійких бактеріальних популяцій відбувається шляхом селекції. При цьому в якості селективного фактора виступає тільки відповідний хіміотерапевтичний препарат, селективне дія якого полягає в придушенні розмноження величезної більшості чутливих до нього бактерій.

Збудник паракокцидиоидомикоза

Синоніми: південноамериканський бластомікоз, бразильський бластомікоз, паракокцидиоидная гранульома, хвороба Лютца-Сплендора-Альмейды, тропічний грануломатозный бластомікоз.

Збудник - Paracoccidioides brasiliensis - ґрунтовий диморфный гриб з групи дейтероміцетів.

Морфологія

На паокозном агарі Сабуро при кімнатній температурі P. brasiliensis ра:тет у вигляді септированного міцелію з интеркалярными і термінальними хламидоспорами, а також маленькими сесильными конідіями. В уражених тканинах і в культурі клітини мають дріжджову форму (10-60 мкм) з множинними нирками (сателітні клітини).

Культуральні властивості

На глюкозном агарі Сабуро при 20°С гриб росте повільно, діаметр колоній досягає 2 см через 3 тижні. Колонії спочатку гладкі, пізніше формується короткий повітряний міцелій (від білого до буреющего кольору).

На кров'яному агарі при 37°С повільно утворюються колонії дріжджового типу, гладкі або мозговидноскладчатые.

Антигени

Антигенні властивості P. brasiliensis вивчені недостатньо.

Патогенез та імунітет

P. brasiliensis викликає хронічне грануломатозное захворювання, при якому уражаються слизова оболонка порожнини рота, шкіра обличчя, лімфовузли, тонкий кишечник (при північноамериканському бластомікозі кишечник ніколи не уражається). Раніше всього в патологічний процес втягуються слизові оболонки рота і носа, потім шкіра обличчя. При залученні в процес лімфоїдної тканини тонкої кишки спостерігаються виразки і навіть перфорації. Підшкірні абсцеси можуть відкритися на поверхні шкіри виразковими ураженнями.

При паракокцидиоидомикозе, так само як і при інших бдастомикозах, розвивається ГЗТ, яка визначається в шкірних пробах з па - ракокцидиоидином.

Екологія та епідеміологія

Гриб живе в ґрунтах країн Центральної та Латинської Америки. Хворіють частіше сільські жителі (головним чином чоловіки) внаслідок шкідливої звички чистити зуби листям і гілочками, з яких конідії і міцеліальні фрагменти потрапляють на слизову оболонку рота і ясен. Часто зустрічаються перианальні поразки. Резистентність гриба до факторів навколишнього середовища вивчена недостатньо.

Віруси бактерій (бактеріофаги, або фаги)

У 1917 р. французький мікробіолог Д Эррель, вивчаючи збудника дизентерії, спостерігав лізис бактеріальної культури при внесенні в неї фільтрату випорожнень хворих людей.

Лизирующее початок зберігалося при багаторазовому пассировании культури дизентерійних бактерій і навіть ставало активнішим. Агент, який розчиняє бактерії, автор називав бактериофагом («пожирач» бактерій від лат. phages - пожирає), а дія бактеріофага, що закінчується лизисом бактерій, - феноменом бактериофагии.

Разом з тим Д Эррель правильно оцінив біологічний сенс відкритого ним феномена. Він висловив припущення, що бактеріофаг є інфекційним агентом, лизирующим бактерії, внаслідок чого в навколишнє середовище надходять дочірні фаговые частинки. На твердих середовищах, засіяних сумішшю фага з бактеріальною культурою, в місцях лізису бактерій з'являються стерильні плями або негативні колонії фагів. Посів цієї бактеріальної культури на рідку середу призводить до просвітління середовища. Пізніше було показано, що фаги є бактеріальними вірусами, які мають в якості господарів бактерії певних видів. Номенклатура бактеріофагів заснована на видовому найменування господаря. Наприклад, фаги, лизирующие дизентерійні бактерії, отримали назву дизентерійних бактеріофагів, сальмонели - салъмонеллезных бактеріофагів, дифтерійні бактерії - дифтерійних бактеріофагів і т. д.

В історії мікробіології вивчення феномену бактериофагии займає особливе місце. Простота культивування, короткий період генерації, високий вихід фагового потомства і можливість точного його кількісного обліку сприяли успішному вивченню багатьох проблем молекулярної генетики та загальної вірусології. Зокрема, в системі фаг - бактеріальна клітина вперше було відкрито явище лізогенії, що одержало пізніше назву интегративой інфекції.

Структура

Більшість фагів мають сперматозоидную форму. Вони складаються з голівки, яка містить нуклеїнову кислоту і відростка. У деяких фагів відросток дуже короткий, або зовсім відсутній. Розміри фаговой частки коливаються від 20 до 200 нм. Середній Лваметр голівки дорівнює 60-100 нм, чину відростка 100-200 нм.

Розрізняють декілька морфологічних типів бактеріофагів. КІ типу відносяться ниткоподібні дак-вмісні фаги, які лизируют клітини бактерій, несучих F-плазміду. II тип складають фаги з аналогом відростка. Це дрібні РНК-вмісні фаги з однонитковою ДНК - фаг φχ174. До III типу відносяться фаги ТЗ, Т7 з коротким відростком, до IV типу - фаги з несокращающимся чохлом відростка і двунитевой ДНК (Т1, Т5). VI тип представляють ДНК-вмісні фаги з де скорочується чохлом відростка, заканчивающимся базальнои платівкою різної форми (Т2, Т4, Т6). Найбільш вивчені Т-фаги (англ. type - типові). Вони складають Т-групу колидизентерийных фагів, що включає 7 представників: 4 непарних Т1, ТЗ, Т5 і Т7 і 3 парних Т2, Т4, Т6. Найбільш складною виявилася структураТ-парних фагів, зокрема Т2. Він складається з головки гексагональної форми та відростка. Останній утворений порожнистим стрижнем діаметром близько 8 нм. Зовні стрижень оточений чохлом, здатним до скорочення. На дистальному кінці відростка є шестикутна базальна пластинка, у кутах якої розташовуються короткі зубці. Від кожного зубця відходить з однієї нитки довжиною 150 нм. Базальна пластинка і нитки здійснюють процес адсорбції фага на бактеріальній клітині.

Хімічний склад

Фаги, як і інші віруси, що складаються з нуклеїнової кислоти і білка. Більшість з них містять двуните-ву ДНК, яка замкнута у кільце. Однак існують і однони-тевые фаги, наприклад фаг φχ174. У складі деяких фагів виявлено ДНК з незвичайними азотистими підставами. Так, у фага Т2 замість цитозина містить 5-оксиметилцитозин. Деякі фаги містять РНК. Капсид головки фага та чохол відростка побудовані з поліпептидних субодиниць по кубічному (головка) і спіральному (відросток) типом симетрії.

В частинках деяких фагів під чохлом дистальної частки відростка (фаг Т2) міститься фермент лізоцим. Усередині голівки у фага Т2 виявлений внутрішній білок, до складу якого входять поліаміни (спермін, путресцин). Цей білок відіграє певну роль у суперспіралізації фаговой ДНК, яка тільки в такому вигляді може розміститися в порівняно невеликій голівці.

Резистентність до факторів навколишнього середовища

Фаги більш стійкі до дії фізичних і хімічних факторів, ніж багато віруси людини. Більшість з них інактивуються при температурі понад 65°-70°С. Вони добре переносять заморожування і тривало зберігаються при низьких температурах і висушуванні. Сулема (0, 5% розчин), фенол (1% розчин) не чинять на них інактивує дії. У той же час 1% розчин формаліну інактивує фаг через кілька хвилин. Ультрафіолетові промені і іонізуюча радіація також викликають инактивирующий ефект, а в низьких дозах - мутації.

Взаємодія фагів з бактеріальною клітиною характеризується послідовною зміною тих же стадій, які були розглянуті для вірусів тварин і людини. Проте є і деякі особливості.

Адсорбції фага на бактеріальній клітині відбувається тільки при відповідності фаговых рецепторів, розташованих на кінці відростка, з рецепторами бактеріальної клітини, пов'язаними з клітинною стінкою. Деякі фаги адсорбуються на статевих ворсинок (sex pili), контрольованих F - або R-плазмідами. На бактеріях, повністю позбавлених клітинних стінок (протопласты), адсорбцію фагів не відбувається. На адсорбцію фагів великий вплив справляють склад і рН середовища, температура, а також наявність деяких амінокислот або інших сполук, наприклад триптофану для фага Т2.

Проникнення фага в бактеріальну клітину відбувається шляхом ін'єкції нуклеїнової кислоти через канал відростка. При цьому на відміну від вірусів людини і тварин капсидные білки головки та відростка залишаються поза клітини. Деякі фаги вводять свою ДНК без попереднього ушкодження клітинної стінки бактерій, інші - крізь отвори, котое вони пробуравливают в клітинній стінці з допомогою лізоциму, що міститься в їх капсиде. Однонитевая ДНК фага φ÷17 4, а також нуклеїнова кислота нитчастых фагів проходять у клітку разом з одним з капсидних білків. Реплікація фаговой нуклеїнової кислоти і синтез фагоспецифических ферментів транскрипції і реплииции відбуваються приблизно так само, як і при репродукції інших ярусів. Однак латентний період інфекції, тобто час для формування фагового потомства, значно коротше.

Антибіотики: Загальна характеристика

У 1942 р. з'явився термін «антибіотик», яким стали позначати утворені різними мікроорганізмами хімічні речовини, здатні пригнічувати розмноження і викликати загибель певних бактерій. Більш повним є визначення антибіотиків як високоактивних метаболічних продуктів мікроорганізмів, що вибірково пригнічують ріст різних бактерій і деяких пухлин. Поряд з мікроорганізмами деякі рослини (часник, цибуля та ін) також утворюють антибактеріальні речовини, звані фітонцидами.

Поява терміна «антибіотик» було пов'язане з отриманням і впровадженням в лікувальну практику нового хіміотерапевтичного препарату пеніциліну, активність якого відносно патогенних (гноєтворні) коків та деяких інших бактерій значно перевершувала дію сульфаніламідів.

Антибіотики класифікують і характеризують за походженням, хімічним складом, механізмів інгібуючої дії на мікробні клітини, антимікробним спектром, частоті виникнення антибіотико-резистентних форм бактерій. Антибіотичні речовини утворюють деякі бактерії, багато актиноміцети і гриби.

За хімічним складом антибіотики поділяють на кілька груп.

• Бета-лактамні антибіотики, або бета-лактами, - азотовмісні гетероциклічні сполуки з бета-лактамним кільцем. До них належить група пеніциліну, що включає природний антибіотик пеніцилін і напівсинтетичні пеніциліни (метицилін, оксацилін, ампіцилін, карбеніцилін та ін), і група цефалоспорину (цефалоридин, цефалексин, цефамандол, цефурексим, кефзол, мандал, кефлор та ін).
• Тетрациклін і його напівсинтетичні похідні: окситетрациклін, хлортетрациклін, морфоціклін, метациклин, диоксициклин, віброміцін. Вони складаються з чотирьох конденсованих бен-юльных кілець з різними радикалами.
• Аміноглікозиди, до яких відносяться група стрептоміцину (стрептоміцину сульфат і його похідні, що складаються з трьох частин: стрептидина, стрептозы, N-метилглюкозамина) і аміноглікозид-ні антибіотики, що містять дезоксистрептамин: неоміцин, моно-жицин, канаміцин, амікацин, пентамицин, тобраміцин та ін.
• Макроліди - сполуки, що містять макроциклічне лак тонного кільця (еритроміцин, олеандоміцин).
• Левоміцетин, який представляє собою синтетична речовина, «дентичное природного антибіотика хлорамфеніколу, до складу якого входить нітрофеніл, дихлорацетамин і пропандиол.
• Рифамицины, до яких відносяться природний антибіотик рифаміцин і його напівсинтетичні похідні, рифампіцин. Вони мають своєрідну складну хімічну структуру, в яку входить макроциклічне кільце.
• Полиеновые антибіотики - ністатин, леворин, амфотерицин В, що мають кілька спряжених подвійних зв'язків - (СН=СН)-.

Поряд з перерахованими є антибіотики іншого хімічного складу, які рідше використовуються в лікувальній практиці. По механізму антимікробної дії антибіотики в значній мірі відрізняються один від одного. «Мішенню» для їх інгібуючої дії служить одна або декілька біохімічних реакцій необхідних для синтезу та функціонування певних морфологічних компонентів або органел мікробної клітини: клітинної стінки, цитоплазматичної мембрани, рибосом, нуклеоида.

Антибіотики впливають на мікроорганізми, головним чином на бактерії, бактеріостатичну або бактерицидну дію, що визначається in vitro. Більшість антибіотиків (бензилпеніцилін і його напівсинтетичні похідні, всі цефалоспорини, аміноглікозиди, рифу-мицины) володіє бактерицидною дією. Деякі антибіотики (левоміцетин, тетрациклін, макроліди) надають на чутливі до них бактерії, бактеріостатичну дію.

Антимікробну (антибактеріальний) дію антибіотиків раніше вимірювали в одиницях дії (ОД), що містяться в 1 мл розчину препарату або 1 мг хімічно чистої речовини. В даний час активність переважної більшості антибіотиків вимірюється в мікрограма. Зазвичай 1 мкг хімічно чистого препарату відповідає 1 ОД. Для деяких раніше випускалися антибіотиків співвідношення інші. Так, в 1 мкг натрієвої солі бен-зилпенициллина міститься 1, 67 ОД., а в 1 мкг ністатину - не менше 4 ОД.

За антимікробною спектру антибіотики поділяють на дві групи: вузького і широкого спектру дії. До антибіотиків у зкого спектру відноситься бензилпеніцилін, який надає згубну дію тільки на гноєтворні коки, деякі грампозитивні бактерії та спірохети. У цю ж групу входять полиеновые антибіотики ністатин, леворин, амфотерицин В, що володіють антимікробною дією тільки у відношенні деяких грибів і найпростіших.

Антибіотики з широким спектром дії володіють антибактеріальною активністю відносно багатьох грампозитивних і грамнегативних бактерій. Деякі з них ефективні стосовно рикетсій, хламідій, мікоплазм та ін. До антибіотиків широкого спектра дії відносяться цефалоспорини третього покоління, тетрацикліни, левоміцетин, аміноглікозиди, макроліди, рифампіцин.

Основи санітарної мікробіології

Санітарна мікробіологія вивчає мікрофлору навколишнього середовища з позиції її впливу на здоров'я людини. Санітарно-кикробиологические дослідження дозволяють епідеміологів і гігієністам оцінити небезпеку води, повітря, грунту, предметів обі-вдда, медичного обладнання, інших об'єктів як ймовірних факторів передачі збудників кишкових, респіраторних, ранових м інших інфекцій.

Правила взяття проб для дослідження, методи аналізу, а також допустимі рівні мікробіологічного забруднення об'єктів строго регламентуються нормативними актами - стандартами, санітарними правилами і нормами, методичними вказівками, іншими офіційними документами.

Видова ідентифікація виділених із проб культур проводиться досить рідко. Зазвичай санітарної мікробіології оперують умовними групами мікробів, належність до яким встановлюють по мінімальному числу морфологічних, культуральних і ферментативних ознак.

Мікрофлора ґрунту

Ґрунти є найважливішою середою і природним резервуаром існування мікроорганізмів. Разом з рослинами і тваринами вони становлять складні і різноманітні біогеоценози, склад, щільність, функціональна активність та інші характеристики яких залежать від типу і структури ґрунту, складу мінеральних і органічних речовин, фізико-хімічного стану, температури, рН, вологості, концентрації вуглекислого газу, інших факторів.

В шарі орної ґрунту товщиною 15 см на площі в 1 га може містити від 1 до 5-6 тонн мікробної маси. Вона максимальна на глибині 10-20 см На глибині понад 1-2 м мікроорганізми зустрічаються в незначній кількості, починаючи з 5-6 м, грунт може бути стерильною.

Патогенні мікроорганізми найчастіше потрапляють у землю з випорожненнями, сечею, гноєм, мокротою, слиною та іншими виділеннями, з трупами людей і тварин, загиблих від інфекційних захворювань. Патогенні та умовно-патогенні мікроби контамини-гічні грунт при скиданні фекально-побутових і стічних вод різних підприємств.

Терміни переживання патогенних для людини мікробів у ґрунті широко варіюють. Неспороутворюючі бактерії - збудники дизентерії, черевного тифу, холери, чуми, бруцельозу, туляремії, туберкульозу - виживають у ґрунті від декількох днів до декількох місяців. Спори збудників правця, сибірки, газової гангрени можуть зберігатися багато років. Більш того, для споробразующих бактерій роду Clostridium грунт є природним середовищем проживання. Тому попадання землі в рани загрожує виникненням газової гангрени або правця. Розмноження у харчових продуктах С. botulinum таїть смертельну загрозу отруєння ботулотоксином. Відмирання патогенних бактерій в ґрунті зумовлено нестачею вологи, відсутністю необхідних поживних субстратів, антагонізмом ґрунтових мікробів, дією сонячних променів.

Санітарно-мікробіологічне дослідження ґрунту проводять з метою попереджувального санітарного нагляду (вибір місця для будівництва дитячого садка або ігрового дитячого майданчика), поточного санітарного нагляду та за епідемічними показаннями (при розслідуванні причин спалахів інфекційних захворювань та наслідків екологічних аварій). В залежності від задачі аналіз може бути коротким або розширеним. При проведенні поточного санітарного нагляду обмежуються встановленням факту і оцінкою ступеня фекального забруднення ґрунту. Ґрунти з переважанням бактерій, що свідчать про фекальне забруднення, розглядають як санітарно неблагополучні. Для визначення давності фекального забруднення ґрунту визначають кілька санітарно-показових мікроорганізмів. Присутність у ґрунті певних концентрацій кишкової палички (Е. coli) та фекального стрептокока (Streptoccocus faecalis) вказує на свіже, бактерій родів Citrobacter та Enterobacter - на несвіже, a Clostridium perfringens - на давнє фекальне забруднення.

Санітарно-мікробіологічне дослідження ґрунту з метою попереджувального нагляду проводять за розширеним переліком показників. Визначають калі-індекс - кількість бактерій групи кишкової палички (БГКП), виявлених в 1 г грунту, перфрингенститр - найменшу масу ґрунту в грамах, в якій виявляються особини Clostridium perfringens, загальну чисельність сапрофітних, термофільних та нітрифікуючих бактерій в 1 г грунту. При інтерпретації результатів дослідження керуються нормативними документами, в яких враховуються не тільки загальні критерії оцінки, але і склад грунту, кліматична зона, інші фактори. Єдиного стандарту санітарно-мікробіологічної оцінки грунтів немає.

Мікрофлора води

Вода відкритих морських і прісноводних водойм, як і грунт, є природним середовищем існування різноманітних бактерій, грибів, вірусів, мікроскопічних водоростей, найпростіших.

У водоймах розрізняють власну (аутохтонную) і заносную (ал-лохтонную) мікрофлору, що надходить з грунту, повітря, живих організмів. У воді, як і в грунті, відбуваються біологічні процеси очищення від невластивої (аллохтонной) мікрофлори.

Концентрація водних мікроорганізмів визначається головним чином вмістом у воді органічних речовин. Найбільш чисті підземні ґрунтові води, так як після просочування через грунт більшість мікробів затримується у фільтруючому шарі. Значно більше мікробів у відкритих водоймах, що пов'язано з високим вмістом розчинених поживних органічних речовин, які надходять зі стічними та каналізаційними водами, відходами підприємств. Сьогодні в річки, озера, моря викидається така кількість стічних вод з мікробами і величезною кількістю органічних речовин, що вода не встигає самоочищуватись. В 1 мл такої води кількість мікробів може досягати декількох мільйонів. Вода має велике санітарно-епідеміологічне значення як чинник передачі збудників багатьох інфекцій, особливо кишкових (черевного тифу, дизентерії, сальмонельозів, холери, гепатиту А, поліомієліту), які з випорожненнями хворих і носіїв надходять у відкриті водойми, а звідти нерідко і в питну воду.

Загальна характеристика вірусів

Стрімкі темпи розвитку вірусології у другій половині XX ст. дозволили отримати важливі відомості про структуру та хімічному складі різних вірусів, у тому числі їх геному, а також про характер взаємодії з клітинами господарів. Отримані матеріали свідчать про те, що віруси існують у двох якісно різних формах: позаклітинній - віріон і внутрішньоклітинної - вірус. Віріон найбільш простого вірусу являє собою нуклеопротеид, до складу якого входить вірусний геном, захищений білковою оболонкою - капсидом. У той же час внутрішньоклітинний вірус є самореплицирующаяся форма, не здатна до бінарним поділом.

Тим самим до визначення вірусу закладається принципова відмінність між клітинною формою мікроорганізмів, що розмножуються бінарним поділом, і реплицирующейся формою, воспроизводящейся тільки з вірусної нуклеїнової кислоти. Однак якісна відмінність вірусів від про - і еукаріотів не обмежується тільки однією цією стороною, а включає ряд інших:

• наявність одного типу нуклеїнової кислоти (ДНК або РНК);
• відсутність клітинної будови і белоксинтезирующих систем;
• можливість інтеграції в клітинний геном і синхронної з ним реплікації.

Разом з тим віруси відрізняються від звичайних репликонов, якими є молекули ДНК всіх мікроорганізмів і будь-яких інших клітин, а також плазмід і транспозонів, оскільки згадані репликоны є біомолекулами, які не можна віднести до живої матерії.

Класифікація та класифікація вірусів. Віруси становлять царство Vira, яке подразделено по типу нуклеїнової кислоти на два подцарства - рибовирусы і дезоксирибовирусы. Подцарства поділяються на родини, які в свою чергу поділяються на пологи. Поняття про вид вірусів поки ще чітко не сформульовано, так само як і позначення різних видів.

Як таксономічних характеристик першорядне значення надається типу нуклеїнової кислоти і її молекулярно-біологічними ознаками: двунитевая, однонитевая, сегментована, несегментированная, з повторюваними і інвертованими послідовностями та ін Однак у практичній роботі насамперед використовуються характеристики вірусів, отримані в результаті електронно-мікроскопічних та імунологічних досліджень: морфологія, структура і розміри віріона, наявність або відсутність зовнішньої оболонки (суперкапсида), антигени, внутрішньоядерні або цитоп-лазматическая локалізація та ін. Поряд зі згаданими ознаками враховуються резистентність до температури, рН, детергентів і т. д.

В даний час віруси людини і тварин включені до складу 18 родин. Приналежність вірусів до певних сімейств визначається типом нуклеїнової кислоти, її структурою, а також наявністю або відсутністю зовнішньої оболонки. При визначенні належності до сімейства ретровірусів обов'язково враховується наявність зворотної транскриптази.

Морфологія і структура віріонів

Розміри віріонів різних вірусів коливаються в широких межах: від 15-18 до 300-400 нм. Вони мають різноманітну форму: палочковидну, нитевидную, сферичну форму паралелепіпеда, сперматозоидную (рис. 5.1). Структура простого віріона - нуклеокапсида - свідчить про те, що вірусна нуклеїнова кислота - ДНК або РНК - надійно захищена білковою оболонкою - капсидом. Останній має строго впорядковану структуру, в основі якої лежать принципи спіральної або кубічної симетрії. Капсиди паличковидних і ниткоподібних віріонів складаються із структурних субодиниць, покладених у вигляді спіралі навколо осі. При такому розташуванні субодиниць утворюється порожнистий канал, усередині якого компактно покладена молекула вірусної нуклеїнової кислоти. Її довжина може у багато разів перевищувати довжину палочковидного віріона. Наприклад, довжина вірусу тютюнової мозаїки (ВТМ) 300 нм, а його РНК досягає величини 4000 нм, або 4 мкм. При цьому РНК настільки пов'язана з капсидом, що її не можна звільнити, не пошкодивши останній. Подібні капсиди зустрічаються у деяких бактеріальних вірусів і у вірусів людини (наприклад, вірусу грипу).

Сферична структура віріонів визначається капсидом, побудованому за принципами кубічної симетрії, в основі якої лежить фігура ікосаедра - двадцатигранника. Капсид складається з асиметричних субодиниць (поліпептидних молекул), які об'єднані в морфологічні субодиниці - капсомеры. Один капсомер містить 2, 3 або 5 субодиниць, розташованих по відповідним осям симетрії ікосаедра. В залежності від типу перегрупування і числа субодиниць число капсомерів буде рівним 30, 20 або 12. На рис. 5.1 представлені можливі типи простих віріонів, що складаються з певної кількості капсомерів, зображених у вигляді кульок, а також капсомерів зростаючого обсягу.

Віріони зі складним капсидом, побудованим більш ніж з 60 структурних субодиниць, містять групи з 5 субодиниць - пен-тамеры, або з 6 субодиниць - гексамеры. Нуклеокапсид складноорганізованих віріонів, званий «серцевиною», вкритий зовнішньою оболонкою - суперкапсидом.

Хімічний склад віріонів

До складу простих віріонів входить один тип нуклеїнової кислоти - РНК або ДНК і білки. У складних віріонів у складі зовнішньої оболонки містяться ліпіди і полісахариди, перші отримують з клітин господаря, другі у вигляді глікопротеїдів закодовані в геномі вірусу.

Вірусні ДНК. Молекулярна маса ДНК різних вірусів коливається в широких межах(1 * 106- 1 * 108). Вона приблизно в 10-100 разів менше молекулярної маси ДНК бактерій. У геномі вірусів міститься до декількох сотень генів. По своїй структурі вірусні ДНК характеризуються рядом особливостей, що дає можливість поділити їх на кілька типів. До них відносяться двунитевые і однониткових ДНК, які можуть мати лінійну або кільцеву форму.

Хоча в кожної нитки ДНК нуклеотидні послідовності зустрічаються одноразово, на її кінцях є прямі або інвертовані (повернені на 180°) повтори. Вони представлені тими ж нуклеотидами, які розташовуються в початковому ділянці ДНК. Нуклеотидні повтори, притаманні як однонитевым, так і двунитевым вірусних ДНК, є своєрідними маркерами, що дозволяють відрізнити вірусну ДНК від клітинної. Функціональне значення цих повторів полягає в здатності замикатися в кільце. У цій формі вона реплікується, транскрибується, набуває стійкість до эндонуклеазам і може вбудовуватися в клітинний геном.

Вірусна РНК. У РНК-вмісних вірусів генетична інформація закодована в РНК таким же кодом, як в ДНК всіх інших вірусів і клітинних організмів. Вірусні РНК за своїм хімічним складом не відрізняються від РНК клітинного походження, але характеризуються різною структурою. Поряд з типовою однони-дорожній РНК у деяких вірусів є двунитевая РНК. При цьому вона може бути лінійної та кільцевої. У складі однониткових РНК є спіральні ділянки типу подвійної спіралі ДНК, що утворюються внаслідок спарювання комплементарних азотистих підстав. Однониткові РНК залежно від виконуваних ними функцій поділяють на дві групи.