- •Тема лекции: «Введение в микробиологию. Систематика и морфология бактерий.
- •Микробиология как наука. Предмет и задачи микробиологии.
- •Задачи медицинской микробиологии:
- •Исторические этапы развития микробиологии.
- •Роль отечественных ученых в развитии микробиологии.
- •Современные подходы к систематике и номенклатуре микроорганизмов.
- •Морфология бактерий.
- •Ультраструктура бактериальной клетки.
- •Тема лекции: «Вирусы. Бактериофаги.»
- •0. Донаучный период.
- •Начальный период (1892 – 1930 гг.).
- •Органный период (1930 – 1949 гг.).
- •Клеточный период (1949 – 1960 гг.).
- •Молекулярный период (1960 – 1970 гг.).
- •Субмолекулярный период (1970 г. – начало XXI века).
- •Отличия вирусов от бактерий:
- •Принципы таксономии и классификации вирусов.
- •Морфология и химический состав вирионов.
- •Взаимодействие вируса с чувствительной клеткой.
- •Классификация и морфология бактериофагов.
- •Репродукция бактериофагов.
- •Методы лабораторной диагностики вирусных инфекций.
- •Культивирование вирусов в культурах клеток.
- •Тема лекции: «Биохимия и физиология бактерий.»
- •Химический состав бактериальной клетки.
- •Органические вещества:
- •Малые молекулы:
- •Большие молекулы (макромолекулы):
- •Пигменты бактерий.
- •Классификация пигментов по химическому составу и цвету:
- •Значение пигментов:
- •Особенности питания бактерий:
- •Микроорганизмов по типам питания:
- •Выход продуктов метаболизма из микробной клетки:
- •Ферменты бактерий.
- •Классификация бактериальных ферментов:
- •Методы изучения ферментативной активности.
- •Для определения сахаролитических ферментов используют среды с сахарами:
- •Для определения протеолитических ферментов используют:
- •Понятие метаболизма бактерий.
- •Энергетический метаболизм. Механизм биологического окисления.
- •Классификация микроорганизмов по конечному акцептору электронов:
- •Конструктивный метаболизм.
- •– Научный (эмпирический) период:
- •– Химический период:
- •Структура хтп:
- •Химиотерапевтический индекс:
- •Антибиотики.
- •Практическое применение антибиотиков:
- •Способы получения микробных антибиотиков:
- •Единицы измерения биологической активности антибиотиков:
- •Причины ошибок при антибиотикотерапии:
- •Осложнения и побочные действия антибиотиков:
- •Лекарственная устойчивость.
- •Причины лекарственной устойчивости:
- •Виды антибиотикоустойчивости:
- •Механизмы приобретенной устойчивости антибиотикам:
- •Пути преодоления антибиотикореистентности:
- •Определение чувствительности бактерий к антибиотикам.
- •А. Метод стандартных бумажных дисков.
- •Определение концентрации антибиотиков в биологических жидкостях.
- •Тема лекции: «Генетика бактерий»
- •Эвристический (донаучный) период.
- •Недостатки высших организмов как моделей для генетических исследований:
- •Преимущества бактерий как моделей для генетических экспериментов:
- •Организация генетического аппарата бактериальной клетки.
- •Отличие генома прокариот от генома эукариот.
- •Стадии репликации днк:
- •Внехромосомные факторы наследственности.
- •Понятие о генотипе и фенотипе, видах изменчивости.
- •Тема лекции: «Экология микроорганизмов. Микрофлора организма человека.
- •Экология микроорганизмов.
- •Нормальная микрофлора организма человека.
- •Роль нормальной микрофлоры в физиологических процессах организма.
- •Микрофлора ротовой полости.
- •Микрофлора желудка.
- •Микрофлора тонкого кишечника.
- •Микрофлора толстой кишки
- •Фазы развития микрофлоры кишечника у ребенка.
- •Понятие о дисбактериозе.
- •Основные причины дисбактериоза:
- •Классификация дисбактериоза кишечника.
- •Патогенез дисбактериоза кишечника.
- •Клинические проявления дисбактериоза кишечника.
- •Лабораторная диагностики дисбактериоза кишечника.
- •Критерии нормы кишечной микрофлоры
- •Лечение и профилактика дисбактериоза кишечника.
- •Классификация пробиотиков.
- •Тема лекции: «Учение об инфекции»
- •Условия возникновения инфекционного процесса:
- •Роль микроорганизма в развитии инфекционного процесса.
- •Роль макроорганизма в развитии инфекционного процесса.
- •Механизмы, факторы и пути передачи инфекционного агента.
- •Формы инфекции и их характеристика.
- •Исход заболевания:
- •Происхождение патогенных микроорганизмов.
- •Патогенность, вирулентность, единицы измерения.
- •Условия, влияющие на вирулентность:
- •Единицы измерения вирулентности:
- •Факторы патогенности микроорганизмов.
- •Структурные и химические компоненты клетки:
- •Ферменты патогенности:
- •Токсины:
- •Сравнительная характеристика экзо- и эндотоксинов.
- •Классификация экзотоксинов по механизму действия:
- •Перечисленные факторы патогенности обуславливают:
- •Генетический контроль патогенности.
- •Инфекционные свойства вирусов.
- •Особенности вирусных инфекций.
- •Формы вирусных инфекций.
- •Исторические этапы становления и развития иммунологии как науки:
- •Основные достижения иммунологии на современном этапе:
- •Невосприимчивость организма человека к возбудителям инфекционных заболеваний.
- •Задачи иммунитета:
- •Приобретенная невосприимчивость (приобретенный/адаптивный иммунитет)
- •Факторы неспецифической резистентности.
- •Клеточные (тканевые) факторы:
- •3. Гуморальные факторы:
- •Особенности противовирусной защиты организма.
- •Тема лекции: «Антигены. Антитела.»
- •Основные функции антигенов:
- •Строение антигенов:
- •Основные свойства антигенов:
- •Факторы, определяющие антигенность:
- •Факторы, определяющие иммуногенность:
- •Факторы, определяющие специфичность:
- •Виды антигенов по строению:
- •Виды антигенов по степени чужеродности:
- •Антигены микроорганизмов в зависимости от систематического положения:
- •Антигены бактериальной клетки.
- •Антигены вирусов.
- •Антигены человека и животных.
- •Антигены гистосовместимости мнс (hla)
- •Функции антител:
- •Структура молекулы иммуноглобулина (на примере Ig g).
- •Свойства антител:
- •Классы иммуноглобулинов, их свойства и строение.
- •Виды антител:
- •Виды антител по действию на антиген:
- •Динамика образования антител.
- •Динамика образования антител при первичном иммунном ответе.
- •Антителогенез (теории образования антител).
- •Тема лекции: «Иммунная система. Формы иммунного ответа.»
- •Периферические органы иммунной системы:
- •Неинкапсулированная лимфоидная ткань слизистых оболочек и кожи:
- •Возрастные особенности иммунной системы:
- •Клетки иммунной системы:
- •Иммунокомпетентные клетки.
- •Антигенпрезентирующие клетки:
- •Основные формы иммунного ответа в соответствии с ведущим механизмом элиминации антигена:
- •Гуморальный иммунный ответ.
- •Клеточный иммунный ответ.
- •Проявления толерантности:
- •Механизмы толерантности:
- •Виды толерантности:
- •Тема лекции: «Вакцины и сыворотки.»
- •История развития и становления вакцинологии.
- •Вакцинация.
- •Л. Пастер – основоположник современной иммунопрофилактики.
- •Заслуги отечественных ученых в развитии вакцинопрофилактики.
- •Современный этап.
- •Производство вакцин.
- •Вакцинными. Этапы изготовления вакцин:
- •Требования, предъявляемые к вакцинам.
- •Методы вакцинации.
- •Классификация вакцин.
- •Живые вакцины.
- •Убитые вакцины (инактивированные).
- •Субъединичные (химические) и расщепленные (сплит) вакцины.
- •Анатоксины.
- •Перспективные вакцины.
- •Национальный календарь профилактических прививок 2002г.1
- •Лечебные вакцины.
- •Классификация сывороток и иммуноглобулинов.
- •Этапы получения иммунных сывороток и иммуноглобулинов.
- •Применение иммунных сывороток и иммуноглобулинов:
- •Тема лекции: «Основы клинической иммунологии.»
- •Задачи клинической иммунологии:
- •Аллергические реакции.
- •Микробные (инфекционные):
- •Немикробные (неинфекционные):
- •Классификация аллергенов по способу проникновения в организм:
- •Особенности аллергических реакций:
- •Кассификация аллергических реакций по п. Джеллу и р. Кумбсу:
- •Механизм аллергических реакций.
- •Аутоиммунные процессы.
- •Механизмы аутоиммунизации на фоне неизмененной иммунной системы:
- •Механизмы аутоиммунизации на фоне изменений в иммунной системе:
- •Классификация аутоиммунных заболеваний:
- •Основные принципы диагностики иммунопатологических состояний.
- •Методы исследования иммунологической реактивности.
- •Исследование клеточных факторов неспецифической резистентности.
- •Исследование гуморальных факторов неспецифической резистентности:
- •Исследование т-системы иммунитета.
- •Исследование в-системы иммунитета.
- •Оценка иммунного статуса:
- •Кожно-аллергические пробы:
- •Общая характеристики пиогенных кокков.
- •История открытия.
- •Таксономия.
- •Тинкториальные свойства.
- •Культуральные свойства.
- •Биохимические свойства.
- •Антигенная структура.
- •Факторы патогенности.
- •Ферменты патогенности стафилококков:
- •Структурные и химические компоненты стафилококков:
- •Токсины, продуцируемые стрептококками:
- •Роль в патологии и эпидемиология.
- •Иммунитет.
- •Микробиологическая диагностика.
- •Специфическая профилактика и лечение.
- •Общая характеристика энтеробактерий.
- •Морфология и тинкториальные свойства.
- •Культуральные свойства.
- •Биохимические свойства.
- •Антигенная структура:
- •Факторы патогенности:
- •Распространение в природе и роль в патологии.
- •Эшерихии. История открытия.
- •Таксономия.
- •Культуральные свойства.
- •Биохимические свойства.
- •Антигенная структура.
- •Факторы патогенности.
- •Резистентность.
- •Экология и роль в патологии.
- •Эпидемиология.
- •Патогенез и клинические проявления.
- •Иммунитет.
- •Микробиологическая диагностика.
- •Шигеллы. История открытия.
- •Таксономия.
- •Культуральные свойства.
- •Биохимические свойства.
- •Антигенные свойства.
- •Факторы патогенности.
- •Резистентность.
- •Роль в патологии.
- •Эпидемиология.
- •Патогенез и клинические особенности.
- •Иммунитет.
- •Микробиологическая диагностика.
- •Сальмонеллы. История открытия.
- •Таксономия.
- •Морфология и тинкториальные свойства.
- •Культуральные свойства.
- •Биохимические свойства.
- •Антигенная структура.
- •Факторы патогенности.
- •Резистентность.
- •Роль в патологии.
- •Эпидемиология.
- •Патогенез и клинические особенности брюшного тифа и паратифов а и в.
- •Патогенез и клинические особенности сальмонеллезов.
- •Иммунитет.
- •Микробиологическая диагностика.
- •Распространение холеры.
- •История открытия возбудителя холеры.
- •Таксономия:
- •Морфология и тинкториальные свойства.
- •Культуральные свойства.
- •Биохимические свойства.
- •Антигенная структура.
- •Факторы патогенности.
- •Резистентность.
- •Дифференциальные признаки возбудителей холеры
- •Эпидемиология.
- •Патогенез и клинические особенности.
- •Иммунитет.
- •Микробиологическая диагностика.
- •Профилактика.
- •Лечение.
- •История открытия иерсиний.
- •Таксономия:
- •Культуральные свойства.
- •Биохимические свойства.
- •Антигенная структура.
- •Факторы патогенности.
- •Резистентность.
- •Роль в патологии.
- •Эпидемиология.
- •Патогенез и клинические особенности псевдотуберкулеза.
- •Иммунитет.
- •Микробиологическая диагностика.
- •История открытия клебсиелл.
- •Таксономия:
- •Культуральные свойства.
- •Эпидемиология.
- •Иммунитет.
- •Микробиологическая диагностика.
- •Общая характеристика возбудителей анаэробных инфекций
- •По отношению к кислороду подразделяют на 3 группы:
- •Общие свойства рода Clostridium.
- •Возбудители газовой гангрены.
- •История открытия возбудителей газовой гангрены.
- •Таксономия.
- •Тинкториальные свойства.
- •Культуральные свойства.
- •Биохимические свойства.
- •Антигенная структура.
- •Факторы патогенности.
- •Резистентность.
- •Роль в патологии.
- •Эпидемиология.
- •Патогенез и клинические особенности газовой гангрены.
- •Микробиологическая диагностика.
- •Профилактика.
- •Лечение.
- •Возбудитель столбняка
- •История открытия возбудителя столбняка.
- •Таксономия.
- •Культуральные свойства.
- •Биохимические свойства.
- •Антигенная структура.
- •Факторы патогенности.
- •Резистентность.
- •Эпидемиология.
- •Патогенез и клинические особенности столбняка.
- •Иммунитет.
- •Микробиологическая диагностика.
- •Профилактика.
- •Культуральные свойства.
- •Биохимические свойства.
- •Антигенная структура.
- •Факторы патогенности. Экзотоксины:
- •Резистентность.
- •Эпидемиология.
- •Патогенез и клинические особенности ботулизма.
- •Иммунитет.
- •Микробиологическая диагностика.
- •Профилактика.
- •Лечение.
- •Тема лекции: «Возбудители дифтерии и коклюша.»
- •Историческая справка.
- •Таксономия.
- •Морфология и тинкториальные свойства.
- •Культуральные свойства.
- •Биохимическая активность.
- •Антигенная структура.
- •Факторы патогенности.
- •Резистентность.
- •Эпидемиология.
- •Патогенез и клинические особенности.
- •Иммунитет.
- •Микробиологическая диагностика.
- •Специфическая профилактика.
- •Специфическое лечение.
- •Биохимические свойства.
- •Антигенная структура.
- •Факторы патогенности. Токсины:
- •Резистентность
- •Эпидемиология.
- •Патогенез и клинические особенности
- •Иммунитет
- •Микробиологическая диагностика.
- •Специфическая профилактика.
- •Лечение.
- •Общая характеристика микобактерий.
- •Актуальность.
- •Причины распространенности туберкулеза:
- •История открытия.
- •Таксономия.
- •Морфология и тинкториальные свойства.
- •Культуральные свойства.
- •Биохимическая активность.
- •Антигенная структура.
- •Факторы патогенности.
- •Токсическими свойствами обладают химические компоненты клетки:
- •Резистентность.
- •Эпидемиология.
- •Патогенез и клинические особенности.
- •Иммунитет.
- •Микробиологическая диагностика.
- •Специфическая профилактика.
- •История открытия.
- •Таксономия.
- •Морфология и тинкториальные свойства.
- •Культуральные свойства.
- •Патогенез и клинические проявления.
- •Иммунитет.
- •Микробиологическая диагностика.
- •Профилактика и лечение.
- •Возбудитель сибирской язвы.
- •Возбудители бруцеллеза.
- •Историческая справка.
- •Таксономия.
- •Морфология.
- •Культуральные свойства.
- •Биохимическая активность.
- •Антигенная структура.
- •Факторы патогенности.
- •Резистентность.
- •Эпидемиология.
- •Патогенез и клинические особенности.
- •Иммунитет.
- •Специфическая профилактика.
- •Историческая справка.
- •Таксономия.
- •Морфология.
- •Культуральные свойства.
- •Биохимическая активность.
- •Антигенная структура.
- •Факторы патогенности. Токсины:
- •Резистентность.
- •Эпидемиология.
- •Патогенез и клинические особенности.
- •Иммунитет.
- •Специфическая профилактика.
- •Историческая справка.
- •Таксономия.
- •Морфология.
- •Культуральные свойства.
- •Биохимическая активность.
- •Антигенная структура.
- •Факторы патогенности.
- •Резистентность.
- •Эпидемиология.
- •Патогенез и клинические особенности.
- •Иммунитет.
- •Специфическая профилактика.
- •Биохимическая активность.
- •Антигенная структура.
- •Факторы патогенности.
- •Резистентность.
- •Эпидемиология.
- •Патогенез и клинические особенности.
- •Иммунитет.
- •Специфическая профилактика.
- •Историческая справка.
- •Род Rickettsia включает 10 видов риккетсий:
- •Род Bartonella включает 5 видов:
- •Морфология.
- •Жизненный цикл.
- •Культуральные свойства.
- •Антигенная структура.
- •Факторы патогенности. Токсины:
- •Резистентность.
- •Роль в патологии.
- •По эпидемиологии можно выделить 2 группы риккетсиозов.
- •Историческая справка.
- •Эпидемиология.
- •Патогенез и клинические особенности.
- •Иммунитет.
- •Специфическая профилактика.
- •Историческая справка.
- •Таксономия.
- •Культуральные свойства.
- •Антигенная структура.
- •Факторы патогенности. Токсины:
- •Резистентность.
- •Роль в патологии.
- •Эпидемиология.
- •Клиническая картина.
- •Эпидемиология.
- •Клиническая картина:
- •Эпидемиология.
- •Патогенез и клинические особенности.
- •Эпидемиология.
- •Патогенез и клинические особенности.
- •Эпидемиология.
- •Иммунитет.
- •Таксономия.
- •Морфология.
- •Тинкториальные свойства.
- •Роль в патологии.
- •Историческая справка.
- •Эпидемиология.
- •Иммунитет.
- •Историческая справка.
- •Таксономия.
- •Морфология.
- •Тинкториальные свойства.
- •Культуральные свойства.
- •Антигенная структура.
- •Факторы патогенности.
- •Резистентность.
- •Эпидемиология.
- •Патогенез и клинические особенности.
- •Иммунитет.
- •Эпидемиология.
- •Иммунитет.
- •Историческая справка.
- •Эпидемиология.
- •Патогенез и клинические особенности.
- •Иммунитет.
- •Тема лекции: «Вирусы – возбудители гриппа, парагриппа, орви». План лекции:
- •Историческая справка.
- •Таксономия.
- •Номенклатура.
- •Морфология.
- •Химический состав вируса.
- •Антигенная структура.
- •Изменчивость вирусов гриппа.
- •Особенности репродукция вируса.
- •Культивирование.
- •Резистентность.
- •Эпидемиология.
- •Патогенез и клинические особенности.
- •Иммунитет.
- •Специфическая профилактика.
- •Спецефическое лечение.
- •Наиболее распространенные вирусы – возбудители орви
- •Иммунитет.
- •Иммунитет.
- •Специфическая профилактика.
- •Иммунитет.
- •Специфическая профилактика.
- •Таксономия.
- •Общие свойства:
- •Роль в патологии.
- •Иммунитет.
- •Специфическая профилактика.
- •Спецефическое лечение.
- •Эпидемиология.
- •Патогенез и клинические особенности.
- •Иммунитет.
- •Антигенная структура.
- •Особенности репродукция вируса.
- •Культивирование.
- •Резистентность.
- •Эпидемиология.
- •Патогенез и клинические особенности.
- •Иммунитет.
- •Специфическая профилактика.
- •Тема лекции: «Вирусы – возбудители клещевого энцефалита, бешенства и краснухи».
- •Историческая справка.
- •Таксономия.
- •Культивирование.
- •Резистентность.
- •Эпидемиология.
- •Патогенез и клинические особенности.
- •Иммунитет.
- •Профилактика.
- •Специфическая профилактика.
- •Историческая справка.
- •Таксономия.
- •Морфология.
- •Химический состав вируса.
- •Антигенная структура.
- •Особенности репродукция вируса.
- •Культивирование.
- •Резистентность.
- •Эпидемиология.
- •Патогенез и клинические особенности.
- •Иммунитет.
- •Профилактика.
- •Лечение.
- •Резистентность.
- •Эпидемиология.
- •Патогенез и клиника.
- •Иммунитет.
- •Специфическая профилактика.
- •Специфическое лечение.
- •Тема лекции: «Герпесвирусы. Возбудители медленных инфекций. Вич».
- •Историческая справка.
- •Таксономия.
- •Морфология.
- •Антигенная структура.
- •Особенности репродукция вируса.
- •Культивирование.
- •Резистентность.
- •Роль в патологии.
- •Инфекция, вызванная впг 1 и 2 типов. Эпидемиология.
- •Патогенез и клинические особенности.
- •Иммунитет.
- •Специфическая профилактика и лечение.
- •Эпидемиология.
- •Патогенез и клинические особенности.
- •Иммунитет.
- •Эпидемиология.
- •Патогенез и клинические особенности.
- •Специфическая профилактика и лечение.
- •Эпидемиология.
- •Патогенез и клинические особенности.
- •Иммунитет.
- •Эпидемиология.
- •Эпидемиология.
- •Патогенез и клинические особенности.
- •Иммунитет.
- •Специфическая профилактика и лечение.
- •Медленные инфекции разделяют на две группы:
- •Возбудители медленных вирусных инфекций
- •Историческая справка.
- •Историческая справка.
- •Теории происхождения вич.
- •Морфология.
- •Антигенная структура.
- •Особенности репродукция вич.
- •Культивирование.
- •Резистентность.
- •Эпидемиология.
- •Патогенез.
- •Особенности клиники.
- •Тема лекции: «Онкогенные вирусы».
- •Историческая справка.
- •Вирусогенетическая теория рака.
- •Генетика канцерогенеза.
- •Механизмы онкогенной активности вирусов.
- •В зависимости от особенностей структуры вирусного генома выделяют:
- •Классификация онкогенных вирусов.
- •Вирусы, вызывающие развитие опухолей у человека.
- •Онкогенные днк-геномные вирусы.
- •Актуальность проблемы, причины возникновения клинической микробиологии как науки.
- •Клиническая микробиология (определение, цель, задачи, отличия от инфекционной микробиологии).
- •Госпитальная инфекция;
- •Инфекция, связанная с профилактическими мероприятиями:
- •Аллергологические методы применяются для выявления гиперчувствительности организма человека к аллергенам микробного происхождения.
- •В последнее время молекулярно-биологический метод.
Понятие о генотипе и фенотипе, видах изменчивости.
Генотип – это совокупность генов, определяющих способность микроорганизмов к фенотипическому проявлению любого их признака.
Различают истинный генотип и плазмотип.
Истинный генотип – совокупность генов, сосредоточенных в бактериальной хромосоме и отвечающих за проявление жизненно важных признаков и свойств.
Плазмотип – совокупность внехромосомных генов, локализованных в плазмидах и транспозонах и отвечающих за нежизненно важные признаки и свойства, но придающие определенные преимущества перед другими особями популяции (устойчивость к антибиотикам).
Фенотип – это совокупность всех внешних и внутренних признаков микроорганизмов, которые проявляются в данных условиях и данный момент.
Ненаследственная (модификационная, фенотипическая) изменчивость – это временные ненаследуемые изменения признаков или свойств, не затрагивающие генотипа (не сопровождаются изменениями в первичной структуре ДНК) и возникающие под действием факторов окружающей среды.
Модификационная изменчивость не играет существенной роли в эволюции бактерий, так как не приводит к появлению новых видов. По существу это адаптивная (приспособительная) реакция бактерий на изменение условий окружающей среды, позволяющая быстро приспосабливаться и сохранять численность популяции. Внешне модификации чаще всего проявляются изменениями морфологических и биохимических свойств. При устранении фактора, вызвавшего изменения, бактерия возвращается к исходному фенотипу.
Например:
Способность патогенных бактерий под действием пенициллина или лизоцима образовывать L- формы, у которых отсутствует клеточная стенка, являющаяся мишенью для пенициллина. После устранения пенициллина L-формы переходят в исходный фенотип – начинают синтезировать клеточную стенку.
Ряд ученых к стандартным проявлениям модификационной изменчивости относят диссоциации.
Диссоциации (от англ. dissociation – расщепление) – это своеобразная форма модификационной изменчивости, проявляющаяся в образовании разных типов колоний на плотных питательных средах под воздействии неблагоприятных факторов (неоптимальная температура, рН, старении культуры, действие сывороток и бактериофагов и т.д.).
Это явление характерно прежде всего для энтеробактерий и в основе диссоциаций лежат мутации, приводящие к утрате генов, контролирующих синтез боковых цепей ЛПС клеточной стенки грамотрицательных бактерий.
S-колонии (от англ. smooth – гладкий, ровный) – выпуклые, правильной круглой формы с ровным краем и гладкой поверхностью;
M-колонии (от лат. mucoid – слизистый) – слизистые, вязкой консистенции, часто с концентрическими кольцами на поверхности;
D-колонии (от англ. dwarf – карлик) – карликовые, мелкие дочерни колонии вокруг основной;
L-колонии (названы в честь Листера) – микроскопические колонии с нежным кружевным краем и втянутым в среду центром, нередко коричнево-желтого цвета;
R-колонии (от англ. rough – грубый, неровный, шероховатый) – неправильной формы с неровным изрезанным краем и шероховатой, изрезанной, морщинистой поверперхностью, сухие, крошащиеся.
Большинство патогенных бактерий изначально существуют в S-форме (исключение возбудители чумы, сибирской язвы и туберкулеза, у которых исходная R-форма), поэтому диссоциации, обычно, протекают в направлении от S к R (при полной утрате способности синтезировать боковые цепи ЛПС клеточной стенки возникают R-формы, при частичной – промежуточные). Обратный переход от R- к S-форме наблюдается крайне редко.
Значение диссоциаций: R-формы более устойчивы к действию факторов окружающей среды.
Наследственная (генотипическая) изменчивость – это изменения фенотипа, сопровождающиеся изменениями в структуре генотипа (первичной структуре ДНК) и передающиеся по наследству.
Генотипическая изменчивость не реверсирует к исходному фенотипу после устранения воздействующего фактора и играет важную роль в эволюции бактерий (появление новых видов). В основе генотипической изменчивости лежат мутации и рекомбинации.
Мутации (от лат. mutation – перемена) – изменения первичной структуры ДНК, проявляющиеся наследственно закрепленной утратой или изменением какого-либо признака или свойства. Мутации приводят к гибели 90-95% клеток популяции, однако выжившие клетки приобретают преимущества перед другими клетками популяции.
Факторы, приводящие к мутациям, получили название мутагенов.
Виды мутагенов:
физические (УФЛ, температура, магнитные поля, УЗ, ионизирующее излучение);
химические (акридиновые и анилиновые красители, аналоги азотистых оснований – азотная кислота, нитрофураны, нитрозосоединения – нитрозогуанидин, нитромочевина и др.);
биологические (бактериофаги, фитонциды, антибиотики – саркомицин). Классификация мутаций:
По происхождению:
спонтанные – возникают без видимых вмешательств из вне, т.е. мутагенный фактор остается не установленным (частота ≈ 1:106-109);
индуцированные – возникают под действием различных известных мутагенов.
По локализации:
нуклеоидные (ядерные);
цитоплазматические (плазмидные).
По количеству мутировавших генов и характеру изменений в первичной структуре
ДНК:
генные (точковые) – затрагивают только один ген и обусловлены заменой, выпадением
или вставкой дополнительных оснований:
простая замена (транзиция) – замена пурина на пурин или пиримидина на пиримидин;
сложная замена (трансверсия) – замена пурина на пиримидин или наоборот;
замена одного кодона (аминокислоты) на другой;
сдвиг рамки считывания, что приводит к изменению всех последующих кодонов (нонсенс мутации);
возникновение бессмысленных кодонов, что приводит к прекращению трансляции в данной точке;
хромосомные – затрагивают несколько генов:
делеции – выпадение фрагмента ДНК;
инверсии – поворот фрагмента ДНК на 1800;
дупликации – повторение фрагмента ДНК;
транслокации – перемещение фрагмента ДНК из одной позиции в другую.
По направленности:
прямые – первичные мутации;
обратные – вторичные мутации, возникающие в этом же гене под действием другого мутагена, в результате чего может произойти восстановление исходного фенотипа (если восстанавливается фенотип без восстановления генотипа, мутация называется супрессорной).
По последствия для мутировавших клеток:
нейтральная – мутация произошла, а фенотипически не проявляется;
условно-летальные – частичная утрата признака или свойства;
летальные – полная утрата признака или свойства, если признак жизненно важный, то клетка погибает.
По фенотипическому проявлению:
морфологические – утрата или изменение морфологических структур клетки (форма, капсула, жгутики и др.);
биохимические – утрата или изменение способности синтезировать ферменты, аминокислоты и т.д.
Механизм мутаций – известно большое количество мутагенов, что обуславливает многообразие механизмов мутаций, например:
УФЛ приводят к образованию тиминовых димеров в ДНК (прочных связей между соседними тиминами в одной и той же цепи), которые препятствую работе ДНК-полимеразы, нарушая тем самым репликацию ДНК;
ионизирующее излучение вызывает одноцепочечные разрывы ДНК;
акридиновые красители вызывают выпадения или вставки оснований;
азотистая кислота приводит к дезаминированию азотистых оснований с заменой гуанин+цитозин на аденин+тимин (транзиция) и т.д.
Мутации, приводящие к повреждению исходной структуры ДНК, теоретически, должны привести к вымиранию бактериальной популяции. Однако на практике этого не происходит. Почему? Оказывается, иммунитет существует не только на уровне целостного организма, но и на уровне клетки. Здесь он направлен на защиту (восстановление) самого ценного, что имеется в клетке
ее генома. Процесс восстановления поврежденной ДНК получил название – репарация.
Репарация – это процесс восстановления поврежденной в результате мутации ДНК с помощью специальных ферментативных систем.
В настоящее время известно три основных направления восстановления поврежденной ДНК:
непосредственная прямая реверсия от поврежденной ДНК к исходной структуре (фотореактивация);
выпадение (эксцизия) повреждений с последующим восстановлением исходной структуры ДНК (эксцизионная темновая репарация и эксцизионная репарация, опосредованная ДНК- гликозилазой);
активация механизмов, обеспечивающих устойчивость к повреждениям (пострепликативная рекомбинационная репарация – обеспечивает репарации в процессе рекомбинаций, SOS-репарация – склонная к ошибкам: восполнение дефекта наугад, хаотично, поэтому характерны ошибки, mismatch-репарация – корригирует ошибочные пары оснований).
На сегодняшний момент наиболее изучены фотореактивация и темновая репарация.
Фотореактивация (световая, пострепликативная репарация) – открыта Келнером в 1949 г., представляет собой наиболее простой механизм, действие которого может распространяться даже на одноцепочечную ДНК. Протекает в одну стадию на свету: при облучении видимым светом происходит активация фермента – фотолиазы, которая расщепляет пиримидиновые димеры до мономеров.
Фотореактивация характеризуется высокой специфичностью и полным восстановлением исходной структуры ДНК без дополнительных ее изменений.
Эксцизионная темновая (дорепликативная) репарация – протекает в несколько стадий без участия света, т.е. в темноте:
Вырезание и удаление (расщепление) поврежденного участка ДНК с помощью эндо- и экзонуклеазы.
Зачистка прилегающих участков и восстановление удаленного участка по матрице второй нити ДНК с помощью ДНК-полимеразы I.
Сшивание вновь синтезированного участка с исходной цепью ДНК с помощью лигазы. Микроорганизмам, как и клеткам высших организмов свойственны генетические рекомбинации, но у прокариот они имеют свои особенности, зависящие от способа размножения и
закономерностей передачи генетического материала.
Рекомбинационная изменчивость – это генотипическая изменчивость, возникающая при встраивании чужеродной ДНК в генном клетки-хозяина (суть – это односторонний обмен генетическим материалом между донором и реципиентом, отличающихся друг от друга по одному или нескольким признаком, для создания нового индивидуума – рекомбинанта, наделенного свойствами и донора и реципиента).
Если генетические рекомбинации у эукариот совершаются в ходе полового размножения с образованием двух рекомбинантных особей, то прокариотам не свойственно половое размножение и
рекомбинации у них приводят к образованию только одной рекомбинантной особи, геном которой представлен геномом реципиента с включенным в него фрагментом ДНК донора.
Передача генетического материала от одной бактерии другим происходит путем трансформации, трансдукции и конъюгации.
Трансформация (впервые открыта Ф. Гриффитсом в 1928 г. в опытах с живыми авирулентными (бескапсульными) и убитыми вирулентными (капсульными) пневмококками на белых мышах) – это непосредственная передача генетического материала (предварительно выделенной и очищенной ДНК) от одной бактерии (донор) другой (реципиент) / изменение свойств одной бактериальной клетки под влиянием ДНК, выделенной из другой бактериальной клетки.
Трансформация происходит только в опытах с бактериями одного и того же вида, имеющих разный генотип.
Условия трансформации:
клетка реципиента должна быть компетентной (иметь на поверхности клеточной стенки рецепторы для адсорбции и проникновения донорской ДНК);
донорская ДНК должна иметь молекулярную массу не менее 106 D;
наличие двойной спирали ДНК;
наличие в ДНК донора и реципиента гомологичных участков.
Фазы трансформации:
Адсорбция двуцепочечной ДНК донора на рецепторах компетентной клетки- реципиента и ферментное расщепление связавшейся ДНК с образованием фрагментов с молекулярной массой 4-5×106 D.
Проникновение фрагментов ДНК донора в клетку-реципиента с разрушением одной из цепей.
Соединение ДНК донора с гомологичным участком хромосомы реципиента.
Трансдукция (открыта Н. Циндером и Д. Ледербергом в 1951 г.) – это передача генетического материала от одной бактерии (донор) другой (реципиент) с помощью дефектных бактериофагов (умеренный бактериофаг, у которого в процессе репродукции в момент сборки фаговых частиц в головку вместе с фаговой ДНК проникает какой-либо фрагмент донорской ДНК и при этом утративший часть своего генома).
Различают три типа трансдукции:
специфическая – бактериофаги переносят от бактерии-донора к бактерии- реципиенту строго определенные гены (гены, расположенные на хромосоме клетки-донора рядом с профагом) и могут встраиваться только в строго определенный локус хромосомы бактерии- реципиента;
неспецифическая (генерализованная) – вместе с фаговой ДНК в клетку- реципиент могут быть перенесены любые гены донора, способные встраиваться в любую точку ДНК;
абортивная – принесенный фагом фрагмент ДНК бактерии-донора не включается в хромосому бактерии-реципиента, а располагается в ее цитоплазме и может в таком виде функционировать (при делении бактериальной клетки фрагмент ДНК донора передается только одной из двух дочерних клеток и в конечном итоге утрачивается).
Конъюгация (1946 г. Д. Ледерберг и Э. Тейтмут) – это непосредственная передача генетического материала от донора к реципиенту через конъюгативные мостики (пили II типа).
Клетке-донору необходимо наличие F-плазмиды (полового фактора). Бактерии, не имеющие F- плазмиды, являются реципиентами.
Этапы конъюгации автономных плазмид:
Прикрепление клетки-донора к клетке-реципиенту при помощи половых ворсинок.
Образование между клетками конъюгативного мостика.
Передача через конъюгативный мостик от донора к реципиенту F-плазмиды и других плазмид, находящихся в цитоплазме бактерии-донора в автономном состоянии.
При переносе F-плазмиды в состоянии Hfr (интегрированном в хромосому) сначала происходит разрыв одной из цепей ДНК при помощи эндонуклеаз, дистальный конец которой проникает в клетку-реципиента через конъюгативный мостик и достраивается до двунитевой. Оставшаяся в клетке донора неповрежденная нить ДНК служит матрицей для восстановления поврежденной нити.
В этом случае частота переноса полового фактора очень низкая, а частота образования рекомбинантов – высокая, т.к. реципиенту передаются только гены бактериальной хромосомы.