Реакция связывания комплемента.

Комплемент – система белков крови, которая активируется при наличие АГ. Образуется мембраноатакующий комплекс. Фазы реакции:

1) АГ, АТ и комплемент инкубируют (реакция не видна).

2) Добавляют индикаторную систему (эритроциты барана и АТ против них из кроличьей сыворотки)

Если комплемент связался с комплексом АГ-АТ, то реакция положительна – гемолиз не произошёл, если не связался, то произошёл гемолиз эритроцитов.

 

Реакции с меченными АТ и АГ.

1) РИФ (АТ мечены флюорохромами (это диагностический препарат), исследуем АГ, результат смотрим в люминесцентном микроскопе. Если реакция произошла, то вокруг АГ образуется светящийся круг (реакция Кунса – прямой метод). Непрямая реакция Кунса – метятся антиглобулиновая сыворотка против АТ).

2) ИФА (АГ выявляют с помощью АТ, меченных ферментом).

3) РИА (АГ выявляют с помощью АТ, меченных радионуклидами).

 

 

Лекция №6.

Физиология микроорганизмов.

 

В микробиологии, основное в систематике и номенклатуре – это вид (основная категория).

Царство

Подцарство

Отдел

Порядок

	Не основные (не токсономические) понятия

Основные токсономические понятия

Семейство

Класс

Подкласс

Род

Вид

Подвид

Вид – эволюционно сложившаяся совокупность особей, имеющих единый генотип, степень гомологии ДНК 60 и более и имеющих в стандартных условиях максимально близкие фенотипические признаки, но при этом отличающиеся друг от друга по роду.

 

Пример: Salmonella thyphi

 

род вид

 

В основе классификации положены признаки и свойства:

 

1) Морфологические свойства (величина, форма, характер взаимного расположения микробов);

2) тинкториальные свойства (отношение бактерий к окраске, например Грам⁺ или Грам ^-);

3) культуральные свойства (особенности роста на жидких (образование плёнки, осадка, помутнения) и плотных (образование колоний, размер, цвет, консистенция, края, образование пигмента, прозрачность колоний) питательных средах);

4) Подвижность (бывают подвижны и неподвижны. Характеризуется наличием или отсутствием жгутиков, а так же наличием сократительных белков и аксистиля);

5) Спорообразование (характер образования и форма спор);

6) Физиологические свойства (способы углеродного и азотного питания, типы дыхания, т.е. принадлежность к строгим аэробам, анаэробам или же факультативные);

7) Биохимические свойства (способность ферментировать углеводы, аминокислоты, многоатомные спирты, а так же протеолитическая активность (например свёртывание молока);

8) Чувствительность к специфическим бактериофагам (она либо есть, либо её нет);

9) Антигенные свойства (зависят от химического состава КС, а так же от наличия капсул и жгутиков);

10) Химический состав КС (содержание сахаров и аминокислот);

11) Липидный и жирнокислотный состав (количественный и качественный состав, т.е. какие и сколько);

12) Белковые спектры (аналогично – какие и сколько).

 

Колония – видимая простым глазом, изолированная популяция микробных клеток, образующихся в результате размножения и накопления бактерий за определённый срок инкубации на питательной среде (на её поверхности или в толще).

Образуется из 1-ой родительской клетки. Из этого следует, что из 1-ой изолированной колонии может быть получена чистая культура возбудителя.

Чистая культура – совокупность микробов одного вида или варианта, полученная из одного образца материала (т.е. из одной клетки) и содержащаяся в определённом объёме среды (например в пробирке или чашке Петри).

	Основной принцип бактериологии – изучение чистых культур бактерий.

 

 

Штамм – идентифицированная чистая культура микроорганизмов, выделенная из какого-либо источника (организм, внешняя среда и т.д.) и отличающаяся от других представителей рода.

Клон – совокупность потомков, выращенных из единственной микробной клетки.

 

Для образования некоторых совокупностей микробов, которые отличаются по некоторым свойствам, употребляется суффикс вар.

Морфовары – отличаются по морфологии.

Серовары - отличаются по антигенным свойствам.

Биовары - отличаются по биохимическим свойствам.

Фаговары - отличаются по чувствительности к специфическим бактериофагам.

 

Физиология микроорганизмов.

Физиология микроорганизмов включает их типы питания, дыхания, размножения, развития, роста и т.д.

Химический состав бактерий:

1) вода (до 80%, в спорах до 18-20%) – при недостатке воды микроорганизмы не размножаются и это используется при леофилизации (высушивание микроорганизмов в вакууме из замороженного состояния, т.е. микробы живые, но высушенные. Таких микробов можно упаковать в стерильную посуду, что активно используется при их транспортировке.

2) Белки (≈ 40 – 80% от сухой массы) – определяют свойства бактерий. Состоят из 20 аминокислот.

3) Диаминопимелиновая кислота.

4) Нуклеиновые кислоты (ДНК, РНК) – молекула ДНК представлена в виде хромосомы, отвечает за наследственность. РНК представлена в виде _ИРНК, _РРНК и _ТРНК.

5) Углеводы (моно-, ди- и полисахариды) – капсула имеет полисахаридную природу, полисахариды входят в состав ЛПС наружной мембраны, в которую так же входят липиды (особенно у Грам ^- бактерий). Липиды так же содержатся в составе КС (например у микобактерий tbc, а так же липиды определяют токсигенные свойства. Кроме того, липиды – это запас питательных веществ.

6) Минеральные вещества (макро- и микроэлементы, P, K, Na, Ca, Mg, а так же Zn, Ba и др.) – участвуют в процессах метаболизма клеток в виде коферментов.

 

Физиология сигналов.

Бактерии воспринимают информацию из окружающей среды. Информация поступает в бактериальную клетку через её мембраны.

Химические сигналы (вода и аминокислоты) зависят от концентрации веществ и проницаемости мембран. Основной регулятор поступления веществ из вне в клетку – ЦМ. Все питательные вещества поступают в клетку с помощью следующих механизмов:

1) простая диффузия (пассивный транспорт) – осуществляется за счёт разного содержания в среде и в клетке питательных веществ. Протекает по градиенту концентрации. Когда концентрация питательных веществ в клетке и во внешней среде равна, то данный вид транспорта прекращается. Она идёт без затраты энергии, без субстратной специфичности.

2) Облегчённая диффузия – выраженная субстратная специфичность. Протекает с помощью пермиаз (белков-переносчиков, которые “распознают” нужную клетке молекулу), а из этого следует, что не требуется большой затраты энергии. Диффузия протекает по градиенту концентрации. Характеризуется субстратной специфичностью и большой скоростью.

3) Активный транспорт – растворённые вещества поступают в клетку против градиента концентрации (т.е. клетка как бы “насасывает” в себя нужные вещества). Кроме пермиаз, так же используется транспортная система. Тратится много энергии, с субстратной специфичностью.

4) Перенос (транслокация) групп – могут изменяться конфигурации молекул (например нитраты – в нитриты, сульфаты – в сульфиты). Так же в процессе участвует фосфаттранспортная система.

 

Транспортные системы – это системы, которые связывают белки с пермиазами.

Функции транспортных систем:

1) поддерживание на высоком уровне внутриклеточной концентрации субстратов, необходимых для биохимических реакций (с максимально высокими скоростями, даже при низкой концентрации субстрата во внешней среде;

2) регуляция осмотического давления в клетке (и ph среды).

Типы питания:

I. По типу углеродного питания:

1) аутотрофы (autos – сам, trophos – питание) – организмы, которые удовлетворяют свои потребности за счёт СО₂.

2) гетеротрофы (gegeros – другой) – не могут ограничиться СО₂. для них нужны готовые органические соединения (т.е. паразитируют в организме).

а) сапрофиты (питаются мёртвыми органическими субстратами)

б) паразиты (питаются за счёт других клеток)

- облигатные (обязательные) – паразитируют только внутри живой клетки

- факультативные (существуют как в живой клетке, так и вне её)

 

II. В зависимости от окислительного субстрата:

1) литотрофы (lytos – камень) – используют в качестве доноров ионов водорода неорганические соединения.

2) Органотрофы (в качестве доноров ионов водорода используют только органические соединения).

III. По источнику энергии:

1) фототрофы (не нуждаются в химических источниках энергии, например цианобактерии, архибактерии и т.д.).

2) хемотрофы (нуждаются в химических источниках питания).

	В живом организме паразитируют гетерохемоорганотрофы.

 

Ферменты (fermentum – закваска) – обязательные химические вещества всех живых клеток.

Механизм действия ферментов бактерий:

- снижают энергию активации;

- направляют химическую реакцию “обходным” путём (т.е. клетки затрачивают меньше энергии);

- перераспределяют электронные плотности и деформируют молекулы субстрата (ослабляют внутримолекулярные связи, снижают энергию активации и повышают скорость реакции).

 

Классы ферментов:

1) оксидоредуктазы (ферменты, которые катализируют окислительно-восстановительные реакции);

2) трансферазы (переносят группы атомов);

3) гидролазы (катализируют гидролитическое расщепление разных химических соединений);

4) лиазы (катализируют реакции отщепления от субстрата);

5) изомеразы (катализируют внутримолекулярные превращения с образованием изомеров);

6) синтетазы или лигазы (катализируют соединение двух молекул, реакции сопряжены с 2 молекулами АТФ);

 

У бактерий существуют генетические механизмы контроля биосинтеза ферментов:

1) индукция (побуждение, т.е. процесс синтеза ферментов наступает только в присутствии субстрата во внешней среде);

2) репрессия (подавление, т.е. явление, при котором синтез ферментов подавляется под влиянием химических соединений (продуктов реакции), которые катализируются тем или иным ферментом).

Группы ферментов бактерий:

1) конститутивные (постоянные, независимые, внутренние ферменты);

2) репрессибельные (синтезируются в результате избыточного накопления продуктов жизнедеятельности).

Ферменты агрессии бактерий.

Могут разрушать ткани и способствовать распространению токсинов:

1) гиалеронидаза

2) дезоксирибонуклеаза

3) коллагеназа

4) нейроминидаза

5) лецитовителаза (лецитиназа)

Пример: стафилококки, посредством ферментов агрессии разрушают соединительную ткань, где содержится гиалуроновая кислота.

Обнаружить ферментативную активность можно с помощью:

- сахаролитического теста (среды Гиса);

- протеолитических тестов (постановка на разжижение желатина, свёртываемость молока и т.д.).

Гемолизин обнаруживается на кровяном агаре – вокруг колонии образуется зона просветления.

 

	БАД состоят из ферментов микроорганизмов.

 

 

Дыхание бактерий.

Это процесс, сопровождающийся выделением энергии.

Типы дыхания:

- облигатные аэробы

- облигатные анаэробы

- факультативные анаэробы

- аэротолерантные бактерии

- микроаэрофильные бактерии

 

Облигатные аэробы.

Существуют при наличие в атмосфере не менее 20% кислорода. Растут на поверхности питательных сред. Содержат ферменты, с помощью которых переносятся ионы нодорода. Например мицеллы, возбудитель tbc и др.

 

Облигатные анаэробы.

Не имеют ферментов, как аэробы. Не образуют каталаз и пероксидаз (ферментов). Токсин для них – свободный кислород. Для выращивания анаэробов пользуются анаэростатом (аналог термостата, но в них кислород заменён на другие газы). Примеры столбняк, ботулизм (клостридиальные инфекции).

Факультативные анаэробы.

Это бактерии, которые могут жить и размножаться как в присутствии кислорода, так и без него. Например, кишечная палочка.

Аэротолерантные бактерии.

В присутствии атмосферного кислорода могут выживать, но не расти.

Микроаэрофильные бактерии.

Нуждаются в очень малом количестве кислорода и даже лучше растут в присутствии СО₂. например, менингококк.