МИКРОБИОЛОГИЯ

Лекция №1 «Предмет и задачи медицинской микробиологии. История микробиологии. Медицинская микробиология ХХI века.»

Лектор: Васильева Н.В.

Задачи и предмет изучения МБ – МИКРООРГАНИЗМЫ (бактерии, грибы, водоросли, протисты, вирусы, вироиды, прионы). Комплекс вспомогательных наук – морфология, генетика и т.д.

Методы исследования: микробиологические, биологические, иммунологические, молекулярно-генетические, физико-химические.

История развития МБ

Микробы – термин впервые произнесён в 80-х гг. XIX в. Французским хирургом Ч.Э.Седилло.

Л.Пастер предложил назвать науку, изучающую организацию и свойства мельчайших существ.

Микробиология – наука о микроскопических организмах.

Распространение: воздух, почва, вода, живые организмы

Основные группы м\о, имеющие мед.значение:

-вирусы

-прионы

-прокариоты

-бактерии

-микоплазма

-эукариоты, грибы

1590г. – изобретение 1-ого микроскопа

1683г. – создание линзы, увеличивающей в 160-300 раз (Левенгукк)

1769г. – доказано, что микробы происходят от себе подобных

1857г. – открытие брожения

1885г. – Открытие вакцины против бешенства

XIXв. – золотой век микробиологии

Микробиологические методы:

Бактериологический Микроскопия

Твёрдые пит.среды Окраска опред.красителями

Выделение ЧК Иммерсионный объектив

1882г. – открытие возбудителя туберкулёза

1929г. – открытие ПЦ

Задачи: выявление источников и профилактика внутрибольничных инфекций. Изучение механизмов патогенности и резистентности м\о к антимикробным препаратам. Разработка быстрых и точных методов обнаружения патогенов.

Лекция №2 «Физиология микроорганизмов-прокариотов»

Лектор:

Физиология бактерий – раздел общей МБ, изучающий процессы жизнедеятельности бактерий. Самым главным вопросом является проблема метаболизма. Метаболизм (обмен веществ) – совокупность процессов, которые обеспечивают поддержание жизнедеятельности и биомассы. Выделяют 2 разновидности метаболизма: энергетический и пластический. Энерг.м-м – совокупность процессов, обеспечивающих клетку Е. Пласт.м-м – совокупность процессов, обеспечивающих воспроизводство биомассы. Прокариоты в зависимости от источника Е можно разделить на три большие группы:

1. Фототрофы – способны использовать Е солн.света и синтезировать путём фотосинтеза органические в-ва из неорг. - к ним относятся пурпурные бактерии. Фотосинтез у бактерий происходит с участием источника протонов НЕ ВОДЫ, что означает, что бактерии не производят кислород, а потребляют его. Есть и оксигенные бактерии. Патогенных среди фототрофов нет.

2. Хемолитотрофы – м\о, которые получают Е путём окисления неорг.соединений (СО2, NН3 и др.) Патогенных м\о нет.

3. Хемоорганотрофы – м\о, которые получают Е только из органических соединений путём их окисления. В зависимости от источника углерода у бактерий ХОТ делятся на:

   1. Аутотрофы – способны синетзировать необходимые им орг.соединения из неорг. (СО2, НСО3(-2)) – принимают акт.участие в круговороте в-в, причём некоторые не нуждаются в готовой органике, но избыток органики тормозит их рост.

   2. Гетеротрофы – нуждаются в готовых орг.соединениях, все патогенные м\о – гетеротрофы. Уровень гетеротрофности бывает различен:

      1. Большинство – прототрофы – м\о, которым в принципе достаточно органики в виде глюкозы (при наличии глюкозы и неорг.серы, азота фосфора и т.д. они способны синтезировать все неоьходимые орг.соединения)

      2. Меньшинство – ауксотрофы («ущербные» м\о, у которых могут отсутствовать некоторые ферменты – для них нужны «факторы роста»

Также делятся м\о на:

1. Сапрофиты – питаются «мёртвой» органикой

2. Паразиты – питаются «живой» органикой.

Медицинскую микробиологию интересуют хемоорганотрофы, гетеротрофы паразитического типа. Дальше разговор пойдёт только о них.

Процесс Е-ого м-ма у этик бактерий сопряжён с расщеплением орг.в-в и получил название катаболизма. Пласт.м-м у этой группы называют анаболизмом. Нет чёткой границы между этими двумя процессами. Поэтому учёные придумали промежуточный процесс, точнее, группу процессов – амфиболизм – нечто, что связывает ката- и ана-болизмы. Бактерии меют сложно устроенную оболочку (ЦП мембрану, окружённую ригидной клет.стенкой, которая создаёт проблемы питания), т.е. процессы фагоцитоза и пиноцитоза невозможны. Если нельзя «съесть» большой кусок, то его надо переварить за пределами клетки. Для этого у бактерий есть группа ферментов, которые получили название «экзоферменты» - это ферменты, относящиеся к гидролазам. Две стратегии работы экзоферментов. Есть м\о с толстой, но простой по устройству стенкой (грам-положительным), через которую экзоферменты проходят в окр.среду, где проходит первичное расщепление. А у грам-отрицательных есть стандартная фосфолипидная мембрана, но есть ещё одна мембрана, похожая на фосфолипидную, между ними есть периплазматическое пространство, поэтому грам-отрицательные бактерии продуцируют экзоферменты в это пространство (им их не нужно много). После того, как произошло внеклеточное переваривание, начинается этап транспорта. Транспорт в-в в клетку – транспорт через ЦПМ – простая диффузия, активный транспорт и облегчённая диффузия.

Диффузия (процесс медленный, скорость зависит от градиента, липофильности молекул, заряда и т.д.) – неспецифический, пассивный перенос молекул по градиенту концентрации – таким образом внутрь клетки попадают токсины, антибиотики. Значения не имеет.

Облегчённая диффузия тоже требует градиента концентрации. Но также необходимо, чтобы в ЦПМ были белки-переносчики, которые бы проносили молекулы через ЦПМ. Энергонезависимый процесс. Позволяет захватывать более крупные молекулы. Таким образом в клетку попадает глицерин.

Основной способ транспорта является транспорт через мембрану против градиента – обязательно расходуется Е.

Формулы Е-ого м-ма:

1. Процесс получения Е: субстрат-1 – переносим на него электроны – субстрат-2(акцептор электронов)

2. Процесс аккумуляции Е: АДФ + Ф ---(Е)--- АТФ – стабильная форма хранения Е

3. Процесс использования(утилизации) Е: АТФ --- АДФ + Ф + Е

Первый и второй процессы аккумулированы. Есть всего лишь два способа связывания этих процессов: субстратного фосфорилирования и мембранного фосфорилирования. (субстрат-1 –(субстрат-3)-- субстрат-2 + АТФ (очень мало). Иногда процесс субстратного фосфорилирования называют брожением. Обычно продукт называют по продукту (спирт, уксусная кислота, молочная кислота и т.д.) Но субстратное фосфорилирование ограничено кол-вом возможных субстратов и продуктов. Брожения анаэробны (только уксусный – аэробный).

Мембранное фосфорилирование. Создание теории принадлежит Питеру Дени Митчеллу (конец 60-ого года) – это был лаборант с высшим образованием, как и все химики того времени он решал задачу получения Е из мембранного фосфорилирования и связи первого и второго процессов (см.выше). Изучая мембранные структуры Митчелл написал статью, в которой предложил в общем виде то, за что получил Нобеля. Он высказал мысль, что нет никакой хим.связи между процессами, а они происходят из-за разделения протонов и электронов. Он изложил эту теорию, не имея ни одного лаб.подтверждения.

У бактериальной клетки есть лишь одна способная к реакциям мембрана – ЦПМ. К ней подходят биоэнергоактивные молекулы (НАД, ФАД) АН2. Происходит перенос протонов и электронов, причём на внешней стороне протон отделяется, а электроны идут внутрь клетки. В конце цепи есть «конечный акцептор» В, которое принимает электроны, т.о. на мембране образуется электрический потенциал и градиент протонов, это можно назвать электрохимическим потенциалом (дельта-мю), который нарастает до достижения определённой критической величины, после чего заставляет работать АТФ-синтазу (фермент, изученный досканально). В конечном итоге открывается протонный канал, по которому протоны движутся внутрь клетки, совершается работа, выделяется Е. Концентрация протонов уравнивается. Канал закрывается. АТФ образуется из АДФ и Ф. Протон идёт к В, образуя вос-ую форму.

Зачем это нужно? В отличии от эукариот, прокариотов могут использовать Е в отличном виде от глюкозы для активного транспорта и, самое главное, движения за счёт вращения жгутика.