Bakterielle antigener:
gruppespesifikk (finnes i forskjellige typer samme slekt eller familie)
artsspesifikk (i forskjellige representanter for samme art);
typespesifikke (bestem serologiske varianter - serovarer, antigenovarer innen en art).
Avhengig av plasseringen i bakteriecellen, skilles K-, H- og O-antigener (angitt med bokstaver i det latinske alfabetet).
O-AG er et lipopolysakkarid av celleveggen til gramnegative bakterier. Består av en polysakkaridkjede (O-Ag selv) og lipid A.
Polysakkaridet er termostabilt (tåler koking i 1-2 timer), kjemisk stabilt (tåler behandling med formaldehyd og etanol). Ren O-AG er svakt immunogen. Den viser strukturell variasjon og brukes til å skille mange serovarer av bakterier av samme art. For eksempel er hver gruppe salmonella preget av tilstedeværelsen av en viss O-AG (polysakkarid) - gruppe A
Dette er faktor 2, gruppe B har faktor 4 osv. I bakterier i R-form mister O-AG sidekjedene
polysakkarid og typespesifisitet.
Lipid A - inneholder glukosamin og fettsyrer. Den har sterk adjuvans, uspesifikk immunstimulerende aktivitet og toksisitet. Generelt er LPS et endotoksin. Selv i små doser forårsaker det feber på grunn av aktivering av makrofager og deres frigjøring av IL1, TNF og andre cytokiner, granulocyttdegranulering og blodplateaggregering. Det kan binde seg til alle celler i kroppen, men spesielt til makrofager. I store doser hemmer det fagocytose, forårsaker toksikose, dysfunksjon av det kardiovaskulære systemet, trombose og endotoksisk sjokk. LPS av noen bakterier er en del av immunstimulerende midler (prodigiosan,
pyrogenal). Bakteriell cellevegg peptidoglykaner har en sterk adjuvanseffekt på SI-celler.
N-AG er en del av bakteriell flagella, dens basis er proteinet flagellin. Varmelabil.
K-AG er en heterogen gruppe av overfladiske, kapselformede Ag-bakterier.
De er i en kapsel. De inneholder hovedsakelig sure polysakkarider, som inkluderer galakturonsyre, glukuronsyre og iduronsyre. Det er variasjoner i strukturen til disse antigenene, på grunnlag av hvilke for eksempel 75 typer (serotyper) av pneumokokker, 80 typer Klebsiella, etc. skilles. Kapselantigener brukes til å forberede vaksiner for meningokokker, pneumokokker og Klebsiella. Imidlertid kan administrasjon av høye doser polysakkaridantigener indusere toleranse.
Antigener av bakterier er også deres giftstoffer, ribosomer og enzymer.
Noen mikroorganismer inneholder kryssreagerende antigene determinanter som finnes i mikroorganismer og mennesker/dyr.
Mikrober av forskjellige arter og mennesker har vanlige AG-er som er like i struktur. Disse fenomenene kalles antigen mimikk. Kryssreagerende antigener gjenspeiler ofte det fylogenetiske fellesskapet til disse representantene; noen ganger er de et resultat av tilfeldig likhet i konformasjonen og ladningene til antigenmolekyler.
Forsmans AG finnes for eksempel i erytrocyttene til sauer, salmonella og marsvin.
Gruppe A hemolytiske streptokokker inneholder kryssreagerende antigener (spesielt M-protein) som er felles for antigenene til humant endokard og glomeruli. Slike bakterielle antigener forårsaker dannelse av antistoffer som kryssreagerer med menneskelige celler, noe som fører til utvikling av revmatisme og post-streptokokk glomerulonefritt.
Årsaken til syfilis har fosfolipider som ligner på strukturen som finnes i hjertet til dyr og mennesker. Derfor kardiolipin-antigen dyrehjerter brukes til å påvise antistoffer mot spiroketten hos syke mennesker (Wassermann-reaksjon).
Antigener er forbindelser med høy molekylvekt. Når de kommer inn i kroppen, forårsaker de en immunreaksjon og samhandler med produktene av denne reaksjonen: antistoffer og aktiverte lymfocytter.
Klassifisering av antigener.
1. Etter opprinnelse:
1) naturlig (proteiner, karbohydrater, nukleinsyrer, bakterielle ekso- og endotoksiner, antigener fra vev og blodceller);
2) kunstige (dinitrofenylerte proteiner og karbohydrater);
3) syntetiske (syntetiserte polyaminosyrer, polypeptider).
2. Av kjemisk natur:
1) proteiner (hormoner, enzymer, etc.);
2) karbohydrater (dekstran);
3) nukleinsyrer (DNA, RNA);
4) konjugerte antigener (dinitrofenylerte proteiner);
5) polypeptider (polymerer av a-aminosyrer, kopolymerer av glutamin og alanin);
6) lipider (kolesterol, lecitin, som kan fungere som et hapten, men når de kombineres med blodserumproteiner, får de antigene egenskaper).
3. Etter genetisk relasjon:
1) autoantigener (kommer fra vevet i ens egen kropp);
2) isoantigener (kommer fra en genetisk identisk donor);
3) alloantigener (avledet fra en ubeslektet donor av samme art);
4) xenoantigener (avledet fra en donor av en annen art).
4. Av typen immunrespons:
1) tymusavhengige antigener (immunresponsen avhenger av aktiv deltakelse av T-lymfocytter);
2) thymus-uavhengige antigener (utløser immunresponsen og syntesen av antistoffer av B-celler uten T-lymfocytter).
Også utmerket:
1) eksterne antigener; gå inn i kroppen fra utsiden. Dette er mikroorganismer, transplanterte celler og fremmede partikler som kan komme inn i kroppen gjennom ernæringsmessige, inhalasjons- eller parenterale ruter;
2) indre antigener; oppstår fra skadede molekyler i kroppen som er anerkjent som fremmede;
3) skjulte antigener - visse antigener (for eksempel nervevev, linseproteiner og sædceller); anatomisk atskilt fra immunsystemet ved histohematiske barrierer under embryogenese; toleranse for disse molekylene forekommer ikke; deres inntreden i blodet kan føre til en immunrespons.
Immunologisk reaktivitet mot endrede eller latente selvantigener forekommer ved noen autoimmune sykdommer.
Egenskaper til antigener:
1) antigenisitet - evnen til å forårsake dannelse av antistoffer;
2) immunogenisitet - evnen til å skape immunitet;
3) spesifisitet - antigene egenskaper, på grunn av tilstedeværelsen av hvilke antigener som skiller seg fra hverandre.
Haptener er lavmolekylære stoffer som under normale forhold ikke forårsaker en immunreaksjon, men når de bindes til høymolekylære molekyler blir de immunogene. Haptens inkluderer medisiner og de fleste kjemikalier. De er i stand til å forårsake en immunrespons etter binding til proteiner i kroppen.
Antigener eller haptener som, når de gjeninnføres i kroppen, forårsaker en allergisk reaksjon kalles allergener.
2. Antigener av mikroorganismer
Infeksiøse antigener er antigener fra bakterier, virus, sopp og protozoer.
Følgende typer bakterielle antigener finnes:
1) gruppespesifikk (finnes i forskjellige arter av samme slekt eller familie);
2) artsspesifikk (finnes i forskjellige representanter for samme art);
3) typespesifikk (bestem serologiske varianter - serovarer, antigenovarer - innenfor en art).
Avhengig av plasseringen i bakteriecellen, er det:
1) O – AG – polysakkarid; er en del av celleveggen til bakterier. Bestemmer den antigene spesifisiteten til cellevegglipopolysakkarid; det skiller serovarer av bakterier av samme art. O – AG er svakt immunogent. Den er termisk stabil (tåler koking i 1–2 timer), kjemisk stabil (tåler behandling med formaldehyd og etanol);
2) lipid A - heterodimer; inneholder glukosamin og fettsyrer. Den har sterk adjuvans, uspesifikk immunstimulerende aktivitet og toksisitet;
3) N – AG; er en del av bakteriell flagella, dens basis er proteinet flagellin. Varme labil;
4) K – AG – en heterogen gruppe av overflate-, kapselantigener av bakterier. De er plassert i en kapsel og er assosiert med overflatelaget av lipopolysakkarid i celleveggen;
5) toksiner, nukleoproteiner, ribosomer og enzymer fra bakterier.
Virusantigener:
1) superkapsid-antigener - overflateskall;
2) protein- og glykoproteinantigener;
3) kapsid - skall;
4) nukleoprotein (kjerne) antigener.
Alle virale antigener er T-avhengige.
Beskyttende antigener er et sett med antigene determinanter (epitoper) som forårsaker den sterkeste immunresponsen, som beskytter kroppen mot re-infeksjon med et gitt patogen.
Måter for penetrering av smittsomme antigener inn i kroppen:
1) gjennom skadet og noen ganger intakt hud;
2) gjennom slimhinnene i nesen, munnen, mage-tarmkanalen og genitourinary-kanalen.
Heteroantigener er antigene komplekser som er felles for representanter for forskjellige arter eller vanlige antigene determinanter på komplekser som er forskjellige i andre egenskaper. Kryss-immunologiske reaksjoner kan oppstå på grunn av heteroantigener.
Mikrober av ulike arter og mennesker har vanlige antigener som er like i struktur. Disse fenomenene kalles antigen mimikk.
Superantigener er en spesiell gruppe antigener som i svært små doser forårsaker polyklonal aktivering og spredning stort nummer T-lymfocytter. Superantigener er bakterielle enterotoksiner, stafylokokker, koleratoksiner og noen virus (rotavirus).
Isolering av mikroorganismer fra ulike materialer og å oppnå deres kulturer er mye brukt i laboratoriepraksis for mikrobiologisk diagnostikk av infeksjonssykdommer, i forskningsarbeid og i mikrobiologisk produksjon av vaksiner, antibiotika og andre biologisk aktive produkter av mikrobielt liv.
Dyrkingsforholdene avhenger også av egenskapene til de aktuelle mikroorganismene. De fleste patogene mikrober dyrkes på næringsmedier ved en temperatur på 37°C i 12 dager. Noen av dem krever imidlertid lengre perioder. For eksempel kikhostebakterier - om 2-3 dager, og mycobacterium tuberculosis - om 3-4 uker.
For å stimulere prosessene for vekst og reproduksjon av aerobe mikrober, samt for å redusere tiden som kreves for dyrking, brukes metoden for dypdyrking, som består av kontinuerlig lufting og blanding av næringsmediet. Den dype metoden har funnet bred anvendelse innen bioteknologi.
For dyrking av anaerober brukes spesielle metoder, hvis essens er å fjerne luft eller erstatte den med inerte gasser i forseglede termostater - anaerober. Anaerober dyrkes på næringsmedier som inneholder reduserende stoffer (glukose, natriummaursyre osv.) som reduserer redokspotensialet.
I diagnostisk praksis er rene bakteriekulturer som er isolert fra testmaterialet tatt fra en pasient eller miljøobjekter av særlig betydning. For dette formålet brukes kunstige næringsmedier, som er delt inn i grunnleggende, differensialdiagnostiske og valgfrie medier med den mest forskjellige sammensetningen. Valget av næringsmedium for å isolere en ren kultur er avgjørende for bakteriologisk diagnostikk.
I de fleste tilfeller brukes faste næringsmedier, som tidligere er hellet i petriskåler. Testmaterialet plasseres i en løkke på overflaten av mediet og gnis med en spatel for å oppnå isolerte kolonier dyrket fra en enkelt celle. Gjensåing av en isolert koloni på et skråstilt agarmedium i et reagensrør resulterer i en ren kultur.
For identifikasjon, dvs. For å bestemme generisk og artstilhørighet til en isolert avling, blir fenotypiske egenskaper oftest studert:
a) morfologi av bakterieceller i fargede utstryk eller native preparater;
b) kulturens biokjemiske egenskaper i henhold til dens evne til å fermentere karbohydrater (glukose, laktose, sukrose, maltose, mannitol, etc.), for å danne indol, ammoniakk og hydrogensulfid, som er produkter av den proteolytiske aktiviteten til bakterier.
For en mer fullstendig analyse brukes gass-væskekromatografi og andre metoder.
Sammen med bakteriologiske metoder er immunologiske forskningsmetoder, som tar sikte på å studere den antigene strukturen til den isolerte kulturen, mye brukt for å identifisere rene kulturer. Til dette formål brukes serologiske reaksjoner: agglutanering, immunfluorescensutfelling, komplementfiksering, enzymimmunoassay, radioimmunmetoder, etc.
Metoder for å isolere ren kultur
For å isolere en ren kultur av mikroorganismer er det nødvendig å skille de mange bakteriene som finnes i materialet fra hverandre. Dette kan oppnås ved hjelp av metoder som er basert på to prinsipper − mekanisk Og biologiske separasjon av bakterier.
Metoder for isolering av rene kulturer basert på det mekaniske prinsippet
Seriell fortynningsmetode , foreslått av L. Pasteur, var en av de aller første, som ble brukt til mekanisk separasjon av mikroorganismer. Den består av å utføre påfølgende seriefortynninger av materiale som inneholder mikrober i en steril væske næringsmedium. Denne teknikken er ganske møysommelig og ufullkommen i drift, siden den ikke tillater å kontrollere antall mikrobielle celler som kommer inn i reagensrørene under fortynninger.
Har ikke denne ulempen Koch-metoden (platefortynningsmetode ). R. Koch brukte faste næringsmedier basert på gelatin eller agar-agar. Materiale med assosiasjoner til ulike typer bakterier ble fortynnet i flere reagensglass med smeltet og lett avkjølt gelatin, hvor innholdet senere ble helt over på sterile glassplater. Etter at mediet hadde gelert, ble det dyrket ved optimal temperatur. Isolerte kolonier av mikroorganismer dannet i dens tykkelse, som enkelt kan overføres til et friskt næringsmedium ved hjelp av en platinaløkke for å oppnå en ren bakteriekultur.
Drigalski-metoden er en mer avansert metode som er mye brukt i daglig mikrobiologisk praksis. Først påføres materialet som skal testes på overflaten av mediet i en petriskål ved hjelp av en pipette eller løkke. Bruk en metall- eller glassspatel og gni den grundig inn i mediet. Koppen holdes åpen under såing og roteres forsiktig for å fordele materialet jevnt. Uten å sterilisere spatelen, påfør den på materialet i en annen petriskål, og om nødvendig i en tredje. Først etter dette dyppes spatelen i en desinfiserende løsning eller stekes i en brennerflamme. På overflaten av mediet i den første koppen observerer vi vanligvis kontinuerlig vekst av bakterier, i den andre - tett vekst, og i den tredje - vekst i form av isolerte kolonier.
Kolonier ved hjelp av Drigalsky-metoden
Line seeding metode I dag brukes den oftest i mikrobiologiske laboratorier. Materialet som inneholder mikroorganismer samles opp med en bakteriologisk løkke og påføres overflaten av næringsmediet nær kanten av fatet. Fjern overflødig materiale og påfør det i parallelle slag fra kant til kant av koppen. Etter en dag med inkubasjon av avlingene ved optimal temperatur, vokser isolerte kolonier av mikrober på overflaten av fatet.
Slagmetode
For å få isolerte kolonier kan du bruke en vattpinne som brukes til å samle testmaterialet. Åpne petriskålen med næringsmediet litt, sett inn en tampong i den og gni materialet forsiktig inn i overflaten av fatet, og returner tampongen og fatet gradvis tilbake.
En betydelig fordel med Koch-, Drygalski-platefortynnings- og strekkulturmetodene er at de skaper isolerte kolonier av mikroorganismer, som når de inokuleres på et annet næringsmedium, blir til en ren kultur.
Metoder for å isolere renkulturer basert på biologiske prinsipper
Det biologiske prinsippet for bakterieseparasjon innebærer et fokusert søk etter metoder som tar hensyn til de mange egenskapene til mikrobielle celler. Blant de vanligste metodene er følgende:
1. Etter type pust. Alle mikroorganismer i henhold til type respirasjon er delt inn i to hovedgrupper: aerobic (Corynebacterium diphtheriae, Vibrio сholeraeetc) Og anaerob (Clostridium tetani, Clostridium botulinum, Clostridium perfringensog så videre.). Hvis materialet som anaerobe patogener skal isoleres fra blir forvarmet og deretter dyrket under anaerobe forhold, vil disse bakteriene vokse.
2. Av sporulering . Det er kjent at noen mikrober (bacillus og clostridia) er i stand til sporulering. Blant dem Clostridium tetani, Clostridium botulinum, Clostridium perfringens, Bacillus subtilis, Bacillus cereus. Sporene er motstandsdyktige mot miljøfaktorer. Følgelig kan materialet som studeres utsettes for virkningen av en termisk faktor, og deretter inokulativt overføres til et næringsmedium. Etter en tid vil akkurat de bakteriene som er i stand til sporulering vokse på den.
3. Mikrobers motstand mot syrer og alkalier. Noen mikrober (Mycobacterium tuberculosis, Mycobacterium bovis) Som et resultat av særegenhetene ved deres kjemiske struktur, er de motstandsdyktige mot syrer. Det er grunnen til at materialet som inneholder dem, for eksempel sputum fra tuberkulose, forbehandles med et likt volum av 10% svovelsyreløsning og sås på næringsmedier. Fremmedflora dør, og mykobakterier vokser som følge av deres motstand mot syrer.
Vibrio kolerae (Vibrio сholerae) tvert imot, er en halofil bakterie, derfor, for å skape optimale vekstforhold, blir den sådd på medier som inneholder alkali (1% alkalisk peptonvann). I løpet av 4-6 timer vises karakteristiske tegn på vekst på overflaten av mediet i form av en delikat blåaktig film.
4. Bakteriers bevegelighet. Noen mikrober (Proteus vulgaris) har en tendens til krypende vekst og kan raskt spre seg over overflaten i et fuktig miljø. For å isolere slike patogener inokuleres de i en dråpe kondensasjonsvæske, som dannes når en kolonne med skrå agar avkjøles. Etter 16-18 år sprer de seg til hele overflaten av mediet. Tar vi materiale fra toppen av agaren vil vi ha en ren kultur av patogener.
5. Mikrobernes følsomhet for virkningen av kjemikalier, antibiotika og andre antimikrobielle midler. Som et resultat av de metabolske egenskapene til bakterier, kan de ha ulik følsomhet for visse kjemiske faktorer. Det er kjent at stafylokokker, aerobe basiller som danner sporer, er motstandsdyktige mot virkningen av 7,5–10 % natriumklorid. Det er derfor, for å isolere disse patogenene, brukes selektive næringsmedier (plomme-salt-agar, mannitol-salt-agar) som inneholder denne spesielle substansen. Andre bakterier vokser praktisk talt ikke ved denne konsentrasjonen av natriumklorid.
6. Administrering av visse antibiotika (nystatin) brukes til å hemme veksten av sopp i materiale som er sterkt forurenset med dem. Omvendt fremmer tilsetning av antibiotikumet penicillin til mediet veksten av bakterieflora dersom sopp skal isoleres. Tilsetning av furazolidon i visse konsentrasjoner til næringsmediet skaper selektive forhold for vekst av corynebakterier og mikrokokker.
7. Mikroorganismers evne til å trenge gjennom intakt hud. Noen patogene bakterier (Yersinia pestis) Som et resultat av tilstedeværelsen av et stort antall aggressive enzymer, er de i stand til å trenge gjennom intakt hud. For å gjøre dette blir håret på kroppen til et forsøksdyr barbert og testmaterialet, som inneholder et patogen og en stor mengde tredjeparts mikroflora, gnis inn i dette området. Etter en tid blir dyret slaktet, og mikrober isoleres fra blodet eller indre organer.
8. Følsomhet hos laboratoriedyr for patogener av infeksjonssykdommer. Noen dyr viser høy følsomhet for ulike mikroorganismer.
For eksempel med hvilken som helst administrasjonsmåte Streptococcus pneumoniae hvite mus utvikler en generalisert pneumokokkinfeksjon. Et lignende bilde observeres når marsvin er infisert med tuberkulosepatogener. (Mycobacterium tuberculosis) .
I hverdagen bruker bakteriologer slike begreper som press Og ren kultur mikroorganismer. En stamme refererer til mikrober av samme art som er isolert fra forskjellige kilder, eller fra samme kilde, men til forskjellige tider. En ren bakteriekultur er mikroorganismer av én art, etterkommere av én mikrobiell celle, som vokste på (i) et næringsmedium.
Isolasjon av ren kultur aerobic mikroorganismer består av en rekke stadier.
Første dag (Trinn 1 av studien) Patologisk materiale samles i en steril beholder (reagensrør, kolbe, flaske). Det studeres - utseende, konsistens, farge, lukt og andre tegn, et utstryk tilberedes, males og undersøkes under et mikroskop. I noen tilfeller (akutt gonoré, pest) er det på dette stadiet mulig å stille en foreløpig diagnose, og i tillegg velge mediet som materialet skal inokuleres på. Deretter utføres det med en bakteriologisk løkke (brukes oftest), ved hjelp av en slikkepott - Drigalsky-metoden og en bomullspinne. Koppene er lukket, snudd opp ned, signert med en spesiell blyant og plassert i en termostat ved optimal temperatur (37 ° C) i 18-48 timer. Hensikten med dette stadiet er å oppnå isolerte kolonier av mikroorganismer.
Men noen ganger, for å samle materiale, blir det sådd på flytende næringsmedium.
På den andre dagen (Trinn 2 av studien) På overflaten av et tett næringsmedium danner mikroorganismer kontinuerlig, tett vekst eller isolerte kolonier. Kolonien– dette er ansamlinger av bakterier som er synlige for det blotte øye på overflaten eller i tykkelsen av næringsmediet. Som regel er hver koloni dannet fra etterkommere av en mikrobiell celle (kloner), derfor er sammensetningen deres ganske homogen. Vekstkarakteristikkene til bakterier på næringsmedier er en manifestasjon av deres kulturelle egenskaper.
Platene undersøkes nøye og isolerte kolonier som har vokst på overflaten av agaren studeres. Vær oppmerksom på størrelsen, formen, fargen, naturen til kantene og overflaten til koloniene, deres konsistens og andre egenskaper. Undersøk om nødvendig koloniene under et forstørrelsesglass, mikroskop med lav eller høy forstørrelse. Strukturen til koloniene undersøkes i transmittert lys ved lav mikroskopforstørrelse. De kan være hyaline, granulære, filamentøse eller fibrøse, som er preget av tilstedeværelsen av sammenvevde filamenter i tykkelsen av koloniene.
Egenskaper til kolonier er en viktig del av arbeidet til en bakteriolog og laboratorieassistent, fordi mikroorganismer av hver art har sine egne spesielle kolonier.
På den tredje dagen (Trinn 3 av studien) studere vekstmønsteret til en ren kultur av mikroorganismer og utføre identifikasjon.
Først tar de hensyn til egenskapene til veksten av mikroorganismer på mediet og lager et utstryk ved å farge det med Gram-metoden, for å kontrollere kulturens renhet. Hvis bakterier av samme type morfologi, størrelse og tinktorielle egenskaper (evne til å farge) observeres under et mikroskop, konkluderes det med at kulturen er ren. I noen tilfeller, bare ved utseendet og egenskapene til deres vekst, kan man trekke en konklusjon om typen patogener som er isolert. Å bestemme typen av bakterier ved deres morfologiske egenskaper kalles morfologisk identifikasjon. Å bestemme typen patogener basert på deres kulturelle egenskaper kalles kulturell identifikasjon.
Disse studiene er imidlertid ikke nok til å gjøre en endelig konklusjon om typen mikrober som er isolert. Derfor studeres de biokjemiske egenskapene til bakterier. De er ganske forskjellige.
Identifikasjon av bakterier.
Å bestemme typen patogen ved dets biokjemiske egenskaper kalles biokjemisk identifikasjon.
For å etablere bakteriearter blir deres antigene struktur ofte studert, det vil si at identifikasjon utføres av antigene egenskaper. Hver mikroorganisme inneholder forskjellige antigene stoffer. Spesielt representanter for Enterobacteriaceae-familien (Escherichia, Salmonella, Shigela) inneholder konvolutt-O-antigen, flagellært H-antigen og kapsel-K-antigen. De er heterogene i sin kjemiske sammensetning, derfor finnes de i mange varianter. De kan bestemmes ved bruk av spesifikke agglutinerende sera. Denne bestemmelsen av typen bakterier kalles serologisk identifikasjon.
Noen ganger utføres identifikasjon av bakterier ved å infisere laboratoriedyr med en ren kultur og observere endringene som patogener forårsaker i kroppen (tuberkulose, botulisme, stivkrampe, salmonellose, etc.). Denne metoden kalles identifikasjon ved biologiske egenskaper. Gjenstandene som oftest brukes er marsvin, hvite mus og rotter.
APPLIKASJONER
(tabeller og diagrammer)
Fysiologi av bakterier
Skjema 1. Fysiologi av bakterier.
reproduksjon
vokser på næringsmedier
Tabell 1. Generell tabell over bakteriell fysiologi.
|
Karakteristisk |
||
|
Prosessen med å tilegne seg energi og stoffer. |
||
|
Et sett med biokjemiske prosesser som resulterer i frigjøring av energi som er nødvendig for livet til mikrobielle celler. |
||
|
Koordinert reproduksjon av alle cellulære komponenter og strukturer, som til slutt fører til en økning i cellemasse |
||
|
Reproduksjon |
Øke antall celler i en populasjon |
|
|
Vokser på næringsmedier. |
I laboratorieforhold mikroorganismer dyrkes på næringsmedier, som må være sterile, gjennomsiktige, fuktige, inneholde visse næringsstoffer (proteiner, karbohydrater, vitaminer, mikroelementer, etc.), ha en viss bufferkapasitet, ha en passende pH og redokspotensial. |
Tabell 1.1 Kjemisk sammensetning og fysiologiske funksjoner til grunnstoffer.
|
komposisjonselement |
Kjennetegn og rolle i cellefysiologi. |
||
|
Hovedkomponenten i en bakteriecelle, står for omtrent 80% av massen. Det er i en fri eller bundet tilstand med de strukturelle elementene i cellen. I sporer synker vannmengden til 18,20 %. Vann er et løsemiddel for mange stoffer, og spiller også en mekanisk rolle i å gi turgor. Under plasmolyse - tap av vann av en celle i en hypertonisk løsning - løsnes protoplasma fra cellemembranen. Å fjerne vann fra cellen og tørke den ut stopper metabolske prosesser. De fleste mikroorganismer tåler uttørking godt. Når det er mangel på vann, formerer ikke mikroorganismer seg. Tørking i et vakuum fra en frossen tilstand (lyofilisering) stopper reproduksjonen og fremmer langsiktig bevaring av mikrobielle individer. |
|||
|
40 – 80 % tørrvekt. De bestemmer de viktigste biologiske egenskapene til bakterier og består vanligvis av kombinasjoner av 20 aminosyrer. Bakteriene inneholder diaminopimelinsyre (DAP), som er fraværende i menneske- og dyreceller. Bakterier inneholder mer enn 2000 forskjellige proteiner, lokalisert i deres strukturelle komponenter og involvert i metabolske prosesser. De fleste proteiner har enzymatisk aktivitet. Proteiner i en bakteriecelle bestemmer antigenisiteten og immunogenisiteten, virulensen og bakteriearten. |
|||
|
komposisjonselement |
Kjennetegn og rolle i cellefysiologi. |
||
|
Nukleinsyrer |
De utfører funksjoner som ligner på nukleinsyrer i eukaryote celler: DNA-molekylet i form av et kromosom er ansvarlig for arv, ribonukleinsyrer (informasjon, eller matrise, transport og ribosomal) er involvert i proteinbiosyntesen. |
||
|
Karbohydrater |
De er representert av enkle stoffer (mono- og disakkarider) og komplekse forbindelser. Polysakkarider er ofte inkludert i kapsler. Noen intracellulære polysakkarider (stivelse, glykogen, etc.) er reservenæringsstoffer. |
||
|
De er en del av den cytoplasmatiske membranen og dens derivater, samt celleveggen til bakterier, for eksempel den ytre membranen, hvor det i tillegg til det biomolekylære laget av lipider er LPS. Lipider kan fungere som reservenæringsstoffer i cytoplasmaet. Bakterielle lipider er representert av fosfolipider, fettsyrer og glyserider. Mycobacterium tuberculosis inneholder den største mengden lipider (opptil 40%). |
|||
|
Mineraler |
Funnet i asken etter at celler er brent. Fosfor, kalium, natrium, svovel, jern, kalsium, magnesium, samt mikroelementer (sink, kobber, kobolt, barium, mangan, etc.) påvises i store mengder. De er involvert i reguleringen av osmotisk trykk, pH av miljøet, redokspotensial , aktiverer enzymer, er en del av enzymer, vitaminer og strukturelle komponenter i mikrobielle celler. |
||
Tabell 1.2. Nitrogenholdige baser.
Tabell 1.2.1 Enzymer
|
Karakteristisk |
|||
|
Definisjon |
Spesifikke og effektive proteinkatalysatorer til stede i alle levende celler. |
||
|
Enzymer reduserer aktiveringsenergien, og sikrer forekomsten av kjemiske reaksjoner som uten dem bare kunne finne sted ved høy temperatur, overtrykk og andre ikke-fysiologiske forhold som er uakseptable for en levende celle. |
|||
|
Enzymer øker reaksjonshastigheten med omtrent 10 størrelsesordener, noe som reduserer halveringstiden for enhver reaksjon fra 300 år til ett sekund. |
|||
|
Enzymer "gjenkjenner" substratet ved det romlige arrangementet av molekylet og fordelingen av ladninger i det. En viss del av det enzymatiske proteinmolekylet, dets katalytiske senter, er ansvarlig for binding til substratet. I dette tilfellet dannes et mellomliggende enzym-substratkompleks, som deretter brytes ned for å danne reaksjonsproduktet og fritt enzym. |
|||
|
Varianter |
Regulerende (allosteriske) enzymer oppfatter forskjellige metabolske signaler og endrer deres katalytiske aktivitet i samsvar med dem. |
Effektorenzymer er enzymer som katalyserer visse reaksjoner (mer detaljer i tabell 1.2.2.) |
|
|
Funksjonell aktivitet |
Den funksjonelle aktiviteten til enzymer og hastigheten på enzymatiske reaksjoner avhenger av forholdene som en gitt mikroorganisme befinner seg i, og fremfor alt av temperaturen i miljøet og dens pH. For mange patogene mikroorganismer Den optimale temperaturen er 37°C og pH 7,2-7,4. |
||
KLASSER AV ENZYM:
mikroorganismer syntetiserer ulike enzymer som tilhører alle seks kjente klasser.
Tabell 1.2.2. Effektor enzymklasser
|
Enzymklasse |
Katalyserer: |
|
|
Oksidoreduktaser |
Elektronoverføring |
|
|
Overføringer |
Overføring av ulike kjemiske grupper |
|
|
Hydrolaser |
Overføring av funksjonelle grupper til et vannmolekyl |
|
|
Tilsetning av dobbeltbindingsgrupper og reversreaksjoner |
||
|
Isomeraser |
Overføring av grupper i et molekyl for å danne isomere former |
|
|
Dannelse av C-C, C-S, C-O, C-N-bindinger på grunn av kondensasjonsreaksjoner forbundet med nedbrytning av adenosintrifosfat (ATP) |
Tabell 1.2.3. Typer enzymer i henhold til dannelse i en bakteriecelle
|
Karakteristisk |
Notater |
||
|
Induserbar (adaptiv) enzymer "substratinduksjon" |
Enzymer hvis konsentrasjon i cellen øker kraftig som respons på utseendet til et indusersubstrat i miljøet. Syntetiseres av en bakteriecelle bare hvis substratet til dette enzymet er tilstede i mediet | ||
|
Repressible enzymer |
Syntesen av disse enzymene hemmes som et resultat av overdreven akkumulering av reaksjonsproduktet katalysert av dette enzymet. |
Et eksempel på enzymrepresjon er syntesen av tryptofan, som dannes fra antranilsyre med deltagelse av antranilatsyntetase. |
|
|
Konstitutive enzymer |
Enzymer syntetisert uavhengig av miljøforhold |
Glykolytiske enzymer |
|
|
Multienzymkomplekser |
Intracellulære enzymer kombinert strukturelt og funksjonelt |
Respiratoriske kjedeenzymer lokalisert på den cytoplasmatiske membranen. |
Tabell 1.2.4. Spesifikke enzymer
|
Enzymer |
Bakterieidentifikasjon |
|
|
Superoksiddismutase og katalase |
Alle aerober eller fakultative anaerober har superoksiddismutase og katalase, enzymer som beskytter cellen mot giftige produkter av oksygenmetabolisme. Nesten alle obligate anaerober syntetiserer ikke disse enzymene. Bare én gruppe aerobe bakterier- melkesyrebakterier er katalase-negative. |
|
|
Peroksidase |
Melkesyrebakterier akkumulerer peroksidase, et enzym som katalyserer oksidasjonen av organiske forbindelser under påvirkning av H2O2 (redusert til vann). |
|
|
Arginin dihydrolase |
En diagnostisk funksjon som lar en skille saprofytiske Pseudomonas-arter fra fytopatogene. |
|
|
Blant de fem hovedgruppene i familien Enterobacteriaceae er det bare to - Escherichiae og Erwiniae - som ikke syntetiserer urease. |
Tabell 1.2.5. Anvendelse av bakterielle enzymer i industriell mikrobiologi.
|
Enzymer |
applikasjon |
|
|
Amylase, cellulase, protease, lipase |
For å forbedre fordøyelsen brukes ferdige enzympreparater som letter hydrolysen av henholdsvis stivelse, cellulose, protein og lipider. |
|
|
Gjær invertase |
Ved fremstilling av søtsaker for å forhindre krystallisering av sukrose |
|
|
Pektinase |
Brukes til å klarne fruktjuicer |
|
|
Clostridia kollagenase og streptokokk streptokinase |
Hydrolyser proteiner, fremme tilheling av sår og brannskader |
|
|
Lytiske enzymer av bakterier |
De skilles ut i miljøet, virker på celleveggene til patogene mikroorganismer og fungerer som et effektivt middel for å bekjempe sistnevnte, selv om de er multiresistente mot antibiotika |
|
|
Ribonukleaser, deoksyribonukleaser, polymeraser, DNA-ligaser og andre enzymer som spesifikt modifiserer nukleinsyrer |
Brukes som verktøy innen bioorganisk kjemi, genteknologi og genterapi |
Tabell 1.2.6. Klassifisering av enzymer etter lokalisering.
|
Lokalisering | |||
|
Endoenzymer |
I cytoplasmaet I den cytoplasmatiske membranen I det periplasmatiske rommet |
De fungerer bare inne i cellen. De katalyserer reaksjoner av biosyntese og energimetabolisme. |
|
|
Eksoenzymer |
Slipp ut i miljøet. |
De frigjøres til miljøet av cellen og katalyserer reaksjoner av hydrolyse av komplekse organiske forbindelser til enklere som er tilgjengelige for assimilering av den mikrobielle cellen. Disse inkluderer hydrolytiske enzymer, som spiller en ekstremt viktig rolle i ernæringen av mikroorganismer. |
Tabell 1.2.7. Enzymer av patogene mikrober (aggresjonsenzymer)
|
Enzymer | |||
|
Lecitovitellase Lecitinase |
Ødelegger cellemembraner |
Inokulering av testmaterialet på ZhSA næringsmediet Resultat: en turbiditetssone rundt koloniene på LSA. |
|
|
Hemolysin |
Ødelegger røde blodlegemer |
Inokulering av testmaterialet på et blodagarnæringsmedium. Resultat: en fullstendig hemolysesone rundt koloniene på blodagar. |
|
|
Koagulase-positive kulturer |
Forårsaker blodplasmakoagulering |
Inokulering av testmaterialet på sterilt sitrert blodplasma. Resultat: plasmakoagulasjon |
|
|
Koagulase-negative kulturer |
Mannitol produksjon |
Såing av mannitol på et næringsmedium under anaerobe forhold. Resultat: Utseende av fargede kolonier (i fargen på indikatoren) |
|
|
Enzymer |
Dannelse av noen enzymer in vitro |
||
|
Hyaluronidase |
Hydrolyserer hyaluronsyre - hovedkomponenten i bindevev |
Inokulering av testmaterialet på et næringsmedium som inneholder hyaluronsyre. Resultat: i reagensrør som inneholder hyaluronidase, oppstår ingen koageldannelse. |
|
|
Neuraminidase |
Den spalter sialinsyre (neuraminsyre) fra forskjellige glykoproteiner, glykolipider, polysakkarider, og øker permeabiliteten til forskjellige vev. |
Deteksjon: reaksjon for å bestemme antistoffer mot neuraminidase (RINA) og andre (immunodiffusjon, immunoenzym og radioimmune metoder). |
Tabell 1.2.8. Klassifisering av enzymer etter biokjemiske egenskaper.
|
Enzymer |
Gjenkjenning |
||
|
Sakkarolytisk |
Nedbryting av sukkerarter |
Differensialdiagnostiske medier som Hiss miljø, Olkenitskys miljø, Endos miljø, Levins miljø, Ploskirevs miljø. |
|
|
Proteolytisk |
Proteinnedbrytning |
Mikrober inokuleres ved injeksjon i en kolonne av gelatin, og etter 3-5 dagers inkubering ved romtemperatur, er arten av gelatin flytende notert. Proteolytisk aktivitet bestemmes også av dannelsen av proteinnedbrytningsprodukter: indol, hydrogensulfid, ammoniakk. For å bestemme dem blir mikroorganismer inokulert i kjøtt-peptonbuljong. |
|
|
Enzymer identifisert av sluttprodukter |
Dannelse av alkalier Syredannelse Hydrogensulfiddannelse Ammoniakkdannelse osv. |
For å skille noen typer bakterier fra andre basert på deres enzymatiske aktivitet, brukes de. differensialdiagnostiske miljøer |
Opplegg 1.2.8. Enzymsammensetning.
ENZYM-SAMMENSETNING AV ENHVER MIKROORGANISME:
Bestemt av dets genom
Er et stabilt tegn
Mye brukt for deres identifikasjon
Bestemmelse av sakkarolytiske, proteolytiske og andre egenskaper.
Tabell 1.3. Pigmenter
|
Pigmenter |
Syntese av mikroorganismer |
|
|
Fettløselige karotenoidpigmenter som er røde, oransje eller gule. |
De danner sarcina, mycobacterium tuberculosis og noen actinomycetes. Disse pigmentene beskytter dem mot UV-stråler. |
|
|
Svarte eller brune pigmenter - melaniner |
Syntetisert av obligatoriske anaerober Bacteroides niger og andre. Uløselig i vann og til og med sterke syrer |
|
|
Et knallrødt pyrrolpigment kalt prodigiosin. |
Dannet av noen serata |
|
|
Vannløselig fenosinpigment - pyocyanin. |
Produsert av Pseudomonas-bakterier (Pseudomonas aeruginosa). I dette tilfellet blir et næringsmedium med en nøytral eller alkalisk pH blågrønn. |
Tabell 1.4. Glødende og aromaproduserende mikroorganismer
|
Tilstand og egenskaper |
||
|
Glød (luminescens) |
Bakterier forårsaker gløden til disse substratene, som fiskeskjell, høyere sopp, råtnende trær og matprodukter, på overflaten som de formerer seg. De fleste selvlysende bakterier er halofile arter som kan formere seg ved forhøyede saltkonsentrasjoner. De lever i hav og hav og sjelden i ferskvann. Alle selvlysende bakterier er aerobe. Luminescensmekanismen er assosiert med frigjøring av energi under biologisk oksidasjon av underlaget. |
|
|
Aromadannelse |
Noen mikroorganismer produserer flyktige aromatiske stoffer, for eksempel etylacetat og amylacetat, som tilfører smak til vin, øl, melkesyre og andre matvarer, og brukes derfor i deres produksjon. |
Tabell 2.1.1. Stoffskifte
|
Definisjon |
|||
|
Metabolisme |
De biokjemiske prosessene som skjer i cellen er forent av ett ord - metabolisme (gresk metabole - transformasjon). Dette begrepet tilsvarer konseptet "metabolisme og energi". Det er to sider av metabolisme: anabolisme og katabolisme. |
||
|
Anabolisme er et sett med biokjemiske reaksjoner som utfører syntesen av cellekomponenter, dvs. den siden metabolisme, som kalles konstruktiv utveksling. |
Katabolisme er et sett med reaksjoner som gir cellen energi som er nødvendig, spesielt for konstruktive utvekslingsreaksjoner. Derfor er katabolisme også definert som energimetabolismen til en celle. |
||
|
Amfibolisme |
Mellommetabolisme som konverterer lavmolekylære fragmenter av næringsstoffer til en serie organiske syrer og fosforestere kalles |
||
Opplegg 2.1.1. Metabolisme
METABOLISME –
en kombinasjon av to motsatte, men samvirkende prosesser: katabolisme og anabolisme
Anabolisme= assimilering = plastisk metabolisme = konstruktiv metabolisme
Katabolisme= dissimilering = energimetabolisme = nedbrytning = gir energi til cellen
Syntese (av cellekomponenter)
Enzymatiske katabolske reaksjoner som resulterer i frigjøring av energi, som akkumuleres i ATP-molekyler.
Biosyntese av monomerer:
aminosyrer nukleotider monosakkarider fettsyrer
Biosyntese av polymerer:
proteiner nukleinsyrer polysakkarider lipider
Som et resultat av enzymatiske anabole reaksjoner, brukes energien som frigjøres i prosessen med katabolisme på syntesen av makromolekyler av organiske forbindelser, hvorfra biopolymerer deretter settes sammen - komponenter i den mikrobielle cellen.
Energi brukes på syntese av cellekomponenter
Tabell 2.1.3. Metabolisme og transformasjon av celleenergi.
|
Metabolisme |
Karakteristisk |
Notater |
|
|
Metabolisme sikrer den dynamiske balansen som ligger i en levende organisme som et system, der syntese og ødeleggelse, reproduksjon og død er gjensidig balansert. |
Metabolisme er hovedtegnet på liv |
||
|
Plast bytte Syntese av proteiner, fett, karbohydrater. |
Dette er et sett med biologiske syntesereaksjoner. |
Fra stoffer som kommer inn i cellen fra utsiden, dannes molekyler som ligner på celleforbindelser, det vil si assimilering skjer. |
|
|
Energiutveksling |
Prosessen er det motsatte av syntese. Dette er et sett med splittende reaksjoner. |
Når høymolekylære forbindelser brytes ned, frigjøres energien som er nødvendig for biosyntesereaksjonen, det vil si at det oppstår dissimilering. Når glukose brytes ned, frigjøres energi i etapper med deltagelse av en rekke enzymer. |
Tabell 2.1.2. Forskjell i metabolisme for identifikasjon.
Tabell 2.2 Anabolisme (konstruktiv metabolisme)
Opplegg 2.2.2. Biosyntese av aminosyrer i prokaryoter.
Opplegg 2.2.1. Biosyntese av karbohydrater i mikroorganismer.
Figur 2.2.3. Lipidbiosyntese
Tabell 2.2.4. Stadier av energimetabolisme - Katabolisme.
|
Stadier |
Karakteristisk |
Merk |
|
|
Forberedende |
Molekyler av disakkarider og polysakkarider, proteiner brytes ned til små molekyler - glukose, glyserol og fettsyrer, aminosyrer. Store molekyler av nukleinsyrer til nukleotider. |
På dette stadiet frigjøres en liten mengde energi og spres som varme. |
|
|
Anoksisk eller ufullstendig eller anaerob eller gjæring eller dissimilering. |
Stoffene som dannes på dette stadiet gjennomgår ytterligere nedbrytning med deltakelse av enzymer. For eksempel: glukose brytes ned til to molekyler melkesyre og to molekyler ATP. |
ATP og H 3 PO 4 er involvert i nedbrytningen av glukose. Ved den oksygenfrie nedbrytningen av glukose i form av en kjemisk binding i ATP-molekylet beholdes 40 % av energien, resten forsvinner som varme. I alle tilfeller av nedbrytning av ett glukosemolekyl dannes to ATP-molekyler. |
|
|
Stadiet med aerob respirasjon eller oksygennedbrytning. |
Med oksygentilgang til cellen blir stoffene som ble dannet i forrige stadium oksidert (nedbrutt) til sluttprodukter CO 2 OgH 2 O. |
Den generelle ligningen for aerob respirasjon er:
|
Opplegg 2.2.4. Fermentering.
Fermentativ metabolisme – karakterisert ved dannelse av ATP gjennom fosforylering av substrater.
Først (oksidasjon) = splitting
Andre (gjenoppretting)
Inkluderer konvertering av glukose til pyrodruesyre.
Inkluderer hydrogenutnyttelse for å gjenopprette pyrodruesyre.
Veier for dannelse av pyrodruesyre fra karbohydrater
Opplegg 2.2.5. Pyrodruesyre.
Glykolytisk vei (Embden-Meyerhof-Parnas-veien)
Entner-Doudoroff sti
Pentosefosfatvei
Tabell 2.2.5. Fermentering.
|
Gjæringstype |
Representanter |
Sluttprodukt |
Notater |
|
|
Melkesyre |
|
Form melkesyre fra pyruvat |
I noen tilfeller (homoenzymfermentering) dannes det kun melkesyre, i andre også biprodukter. |
|
|
maursyre |
Enterobacteriaceae |
Maursyre er et av sluttproduktene. (sammen med det - bivirkninger) |
Noen typer enterobakterier bryter ned maursyre til H 2 og CO 2/ |
|
|
Smørsyre |
Smørsyre og biprodukter |
Noen typer clostridier danner sammen med smørsyre og andre syrer butanol, aceton osv. (da kalles det aceton-butyl-gjæring). |
||
|
Propionsyre |
Propionobacterium |
Dann propionsyre fra pyruvat |
Mange bakterier danner etylalkohol når de fermenterer karbohydrater, sammen med andre produkter. Det er imidlertid ikke hovedproduktet. |
Tabell 2.3.1. Proteinsyntesesystem, ionebytte.
|
Gjenstandsnavn |
Karakteristisk |
|
|
Ribosomale underenheter 30S og 50S |
Når det gjelder bakterielle 70S-ribosomer, inneholder 50S-underenheten 23S rRNA (~3000 nukleotider lang) og 30S-underenheten inneholder 16S rRNA (~1500 nukleotider lang); I tillegg til det "lange" rRNA, inneholder den store ribosomale underenheten også en eller to "korte" rRNA (5S rRNA av bakterielle ribosomale underenheter 50S eller 5S og 5.8S rRNA av store ribosomale underenheter av eukaryoter). (for flere detaljer, se fig. 2.3.1.) |
|
|
Messenger RNA (mRNA) | ||
|
Et komplett sett med tjue aminoacyl-tRNA-er, hvis dannelse krever de tilsvarende aminosyrene, aminoacyl-tRNA-syntetaser, tRNA og ATP |
Dette er en aminosyre ladet med energi og bundet til tRNA, klar til å bli transportert til ribosomet og inkludert i polypeptidet syntetisert på det. |
|
|
Overfør RNA (tRNA) |
Ribonukleinsyre, hvis funksjon er å transportere aminosyrer til stedet for proteinsyntese. |
|
|
Proteininitieringsfaktorer |
(i prokaryoter - IF-1, IF-2, IF-3) De har fått navnet sitt fordi de deltar i organiseringen av det aktive komplekset (708 kompleks) av underenheter 30S og 50S, mRNA og initiator aminoacyl-tRNA (i prokaryoter - formylmetionyl -tRNA), som "starter" (initierer) arbeidet med ribosomer - oversettelsen av mRNA. |
|
|
Proteinforlengelsesfaktorer |
(i prokaryoter - EF-Tu, EF-Ts, EF-G) Delta i forlengelsen (forlengelsen) av den syntetiserte polypeptidkjeden (peptidyl). Proteinterminerings- eller frigjøringsfaktorer (RF) sikrer kodonspesifikk separasjon av polypeptidet fra ribosomet og slutten av proteinsyntesen. |
|
|
Gjenstandsnavn |
Karakteristisk |
|
|
Proteintermineringsfaktorer |
(i prokaryoter - RF-1, RF-2, RF-3) |
|
|
Noen andre proteinfaktorer (assosiasjoner, subenhetsdissosiasjoner, frigjøring, etc.). |
Proteintranslasjonsfaktorer som er nødvendige for systemets funksjon |
|
|
Guanosintrifosfat (GTP) |
For å utføre oversettelse er deltakelse av GTP nødvendig. Kravet til proteinsyntesesystemet for GTP er veldig spesifikt: det kan ikke erstattes av noen av de andre trifosfatene. Cellen bruker mer energi på proteinbiosyntese enn på syntese av noen annen biopolymer. Dannelsen av hver ny peptidbinding krever spaltning av fire høyenergibindinger (ATP og GTP): to for å belaste tRNA-molekylet med en aminosyre, og to til under forlengelse - en under aa-tRNA-binding og den andre under translokasjon. |
|
|
Uorganiske kationer i en viss konsentrasjon. |
For å holde pH i systemet innenfor fysiologiske grenser. Ammoniumioner brukes av noen bakterier til å syntetisere aminosyrer, og kaliumioner brukes til å binde tRNA til ribosomer. Jern- og magnesiumioner fungerer som en kofaktor i en rekke enzymatiske prosesser |
Figur 2.3.1. Skjematisk representasjon av strukturene til prokaryote og eukaryote ribosomer.
Tabell 2.3.2. Funksjoner ved ionebytting i bakterier.
|
Egenhet |
Karakterisert av: |
||
|
Høyt osmotisk trykk |
På grunn av den betydelige intracellulære konsentrasjonen av kaliumioner i bakterier opprettholdes høyt osmotisk trykk. |
||
|
Jerninntak |
For en rekke patogene og opportunistiske bakterier (Escherichia, Shigella, etc.) er forbruket av jern i vertskroppen vanskelig på grunn av dets uløselighet ved nøytrale og svakt alkaliske pH-verdier |
Sideroforer – spesielle stoffer som ved å binde jern gjør det løselig og transporterbart. |
|
|
Assimilering |
Bakterier assimilerer aktivt SO2/ og P034+ anioner fra miljøet for å syntetisere forbindelser som inneholder disse elementene (svovelholdige aminosyrer, fosfolipider, etc.). |
||
|
For vekst og reproduksjon av bakterier kreves mineralforbindelser - ioner NH4+, K+, Mg2+, etc. (for mer detaljer, se tabell 2.3.1.) |
|||
Tabell 2.3.3. Ionbytte
|
Navn på mineralforbindelser |
Funksjon |
|
|
NH 4 + (ammoniumioner) |
Brukes av noen bakterier til å syntetisere aminosyrer |
|
|
K+ (kaliumioner) |
Brukes til å binde tRNA til ribosomer Oppretthold høyt osmotisk trykk |
|
|
Fe 2+ (jernioner) |
Fungerer som kofaktorer i en rekke enzymatiske prosesser En del av cytokromer og andre hemoproteiner |
|
|
Mg 2+ (magnesiumioner) |
||
|
SO 4 2 - (sulfatanion) |
Nødvendig for syntese av forbindelser som inneholder disse elementene (svovelholdige aminosyrer, fosfolipider, etc.) |
|
|
PO 4 3- (fosfatanion) |
Opplegg 2.4.1. Energimetabolisme.
For å syntetisere trenger bakterier...
Næringsstoffer
Tabell 2.4.1. Energimetabolisme (biologisk oksidasjon).
|
Prosess |
Nødvendig: |
|
|
Syntese av strukturelle komponenter i mikrobielle celler og vedlikehold av vitale prosesser |
Tilstrekkelig mengde energi. Dette behovet dekkes gjennom biologisk oksidasjon, som resulterer i syntese av ATP-molekyler. |
|
|
Energi (ATP) |
Jernbakterier mottar energi som frigjøres under direkte oksidasjon av jern (Fe2+ til Fe3+), som brukes til å fikse CO2; bakterier som metaboliserer svovel gir seg selv energi gjennom oksidasjon av svovelholdige forbindelser. Imidlertid får de aller fleste prokaryoter energi gjennom dehydrogenering. Energi oppnås også under pusteprosessen (se den detaljerte tabellen i det tilsvarende avsnittet). |
Opplegg 2.4. Biologisk oksidasjon i prokaryoter.
Nedbrytning av polymerer til monomerer
Karbohydrater
glyserol og fettsyrer
aminosyrer
monosakkarider
Dekomponering under oksygenfrie forhold
Dannelse av mellomprodukter
Oksidasjon under oksygenforhold til sluttprodukter
Tabell 2.4.2. Energimetabolisme.
|
Konsept |
Karakteristisk |
|
|
Essensen av energimetabolisme |
Gi energicellene behov for å manifestere liv. |
|
|
ATP-molekylet syntetiseres som et resultat av overføringen av et elektron fra dets primære donor til dets endelige akseptor. |
||
|
Respirasjon er biologisk oksidasjon (nedbrytning). Avhengig av hva som er den endelige elektronakseptoren, skiller de pust: Aerob - i aerob respirasjon er den endelige elektronakseptoren molekylært oksygen O 2. Anaerob - den endelige elektronakseptoren er uorganiske forbindelser: NO 3 -, SO 3 -, SO 4 2- |
||
|
Mobilisering av energi |
Energi mobiliseres i oksidasjons- og reduksjonsreaksjoner. |
|
|
Oksidasjonsreaksjon |
Et stoffs evne til å donere elektroner (oksidere) |
|
|
Gjenopprettingsrespons |
Et stoffs evne til å få elektroner. |
|
|
Redokspotensial |
Evnen til et stoff til å donere (oksidere) eller akseptere (gjenvinne) elektroner. (kvantitativt uttrykk) |
Opplegg 2.5. Syntese.
karbohydrater
Tabell 2.5.1. Syntese
Tabell 2.5.1. Syntese
|
Biosyntese |
Av hva |
Notater |
|
|
Biosyntese av karbohydrater |
Autotrofer syntetiserer glukose fra CO 2 . Heterotrofer syntetiserer glukose fra karbonholdige forbindelser. |
Calvin-syklus (se diagram 2.2.1.) |
|
|
Biosyntese av aminosyrer |
De fleste prokaryoter er i stand til å syntetisere alle aminosyrer fra: Pyruvat α-ketoglutorat fumorate |
Energikilden er ATP. Pyruvat dannes i den glykolytiske syklusen. Auxotrofe mikroorganismer konsumerer ferdige mikroorganismer i vertens kropp. |
|
|
Lipidbiosyntese |
Lipider syntetiseres fra enklere forbindelser - metabolske produkter av proteiner og karbohydrater |
Acetyloverføringsproteiner spiller en viktig rolle. Auxotrofe mikroorganismer konsumerer ferdige mikroorganismer i vertskroppen eller fra næringsmedier. |
Tabell 2.5.2. De viktigste stadiene av proteinbiosyntese.
|
Stadier |
Karakteristisk |
Notater |
|
|
Transkripsjon |
Prosessen med RNA-syntese på gener. Dette er prosessen med å omskrive informasjon fra DNA - gen til mRNA - gen. |
Det utføres ved bruk av DNA-avhengig RNA-polymerase. Overføringen av informasjon om proteinstruktur til ribosomer skjer ved hjelp av mRNA. |
|
|
Kringkasting (overføring) |
Prosessen med selvproteinbiosyntese. Prosessen med å dechiffrere den genetiske koden i mRNA og implementere den i form av en polypeptidkjede. |
Siden hvert kodon inneholder tre nukleotider, kan den samme genetiske teksten leses av tre forskjellige måter(med utgangspunkt i første, andre og tredje nukleotid), det vil si i tre forskjellige leserammer. |
Merknad til tabellen: Den primære strukturen til hvert protein er sekvensen av aminosyrer i det.
Opplegg 2.5.2. Elektron overfører kjeder fra den primære giveren av hydrogen (elektroner) til dens endelige akseptor O 2.
organisk materiale
(primær elektrondonor)
Flavoprotein (-0,20)
Kinon (-0,07)
Cytokrom (+0,01)
Cytokrom C(+0,22)
Cytokrom A(+0,34)
endelig aksepter
Tabell 3.1. Klassifisering av organismer etter type ernæring.
|
Organogen element |
Strømtyper |
Karakteristisk |
|
|
Karbon (C) |
Autotrofer |
Cellene syntetiserer selv alle de karbonholdige komponentene fra CO 2 . |
|
|
Heterotrofer |
De kan ikke dekke sine behov med CO 2, de bruker ferdige organiske forbindelser. |
||
|
Saprofytter |
Matkilden er døde organiske substrater. |
||
|
Næringskilden er levende vev fra dyr og planter. |
|||
|
Prototrofer |
Møt dine behov med atmosfærisk og mineralsk nitrogen |
||
|
Auxotrofer |
De krever ferdige organiske nitrogenforbindelser. |
||
|
Hydrogen (H) |
Hovedkilden er H 2 O |
||
|
Oksygen (O) |
|||
Tabell 3.1.2. Konvertering av energi
Tabell 3.1.3. Karbonernæringsmetoder
|
Energikilde |
Elektrondonor |
Karbonernæringsmetode |
|
|
Energi fra sollys |
Uorganiske forbindelser |
Fotolithoheterotrofer |
|
|
Organiske forbindelser |
Fotoorganoheterotrofer |
||
|
Redoksreaksjoner |
Uorganiske forbindelser |
Kjemolitoheterotrofer |
|
|
Organiske forbindelser |
Kjemoorganoheterotrofer |
Tabell 3.2. Kraftmekanismer:
|
Mekanisme |
Forhold |
Konsentrasjonsgradient |
Energikostnader |
Substratspesifisitet |
|
|
Passiv diffusjon |
Konsentrasjonen av næringsstoffer i miljøet overstiger konsentrasjonen i cellen. |
Etter konsentrasjonsgradient | |||
|
Tilrettelagt diffusjon |
Permease-proteiner er involvert. |
Etter konsentrasjonsgradient | |||
|
Aktiv transport |
Permease-proteiner er involvert. | ||||
|
Translokasjon av kjemiske grupper |
Under overføringsprosessen skjer kjemisk modifisering av næringsstoffer. |
Mot en konsentrasjonsgradient |
Tabell 3.3. Transport av næringsstoffer fra bakteriecellen.
|
Navn |
Karakteristisk |
|
|
Fosfotransferase-reaksjon |
Oppstår når det transporterte molekylet er fosforylert. |
|
|
Translasjonssekresjon |
I dette tilfellet må de syntetiserte molekylene ha en spesifikk ledende sekvens av aminosyrer for å feste seg til membranen og danne en kanal som proteinmolekylene kan flykte ut i miljøet gjennom. På denne måten frigjøres stivkrampe, difteri og andre giftstoffer fra cellene til de tilsvarende bakteriene. |
|
|
Membran spirende |
Molekyler dannet i cellen er omgitt av en membranvesikkel, som slippes ut i miljøet. |
Tabell 4. Vekst.
|
Konsept |
Definisjon av konseptet. |
|
|
En irreversibel økning i mengden levende stoff, oftest forårsaket av celledeling. Hvis flercellede organismer vanligvis opplever en økning i kroppsstørrelse, øker antallet celler i flercellede organismer. Men hos bakterier bør man også merke seg en økning i antall celler og en økning i cellemasse. |
||
|
Faktorer som påvirker bakterievekst in vitro. |
Kulturmedier: Mycobacterium leprae er ikke i stand til in vitro Temperatur (øker i rekkevidde): Mesofile bakterier (20-40 o C) Termofile bakterier (50-60 o C) Psykrofil (0–10 o C) |
|
|
Bakterievekstvurdering |
Kvantifisering av vekst utføres vanligvis i flytende medier hvor de voksende bakteriene danner en homogen suspensjon. Økningen i antall celler bestemmes ved å bestemme konsentrasjonen av bakterier i 1 ml, eller økningen i cellemasse bestemmes i vektenheter per volumenhet. |
Vekstfaktorer
Aminosyrer
Vitaminer
Nitrogenholdige baser
Tabell 4.1. Vekstfaktorer
|
Vekstfaktorer |
Karakteristisk |
Funksjon |
||
|
Aminosyrer |
|
Mange mikroorganismer, spesielt bakterier, trenger visse aminosyrer (en eller flere), siden de ikke kan syntetisere dem på egen hånd. Slike mikroorganismer kalles auxotrofe for de aminosyrene eller andre forbindelser som de ikke er i stand til å syntetisere. |
||
|
Purinbaser og deres derivater |
Nukleotider: |
De er bakterielle vekstfaktorer. Noen typer mykoplasmer krever nukleotider. Nødvendig for konstruksjon av nukleinsyrer. |
||
|
Pyrimidinbaser og deres derivater |
Nukleotider |
|||
|
Vekstfaktorer |
Karakteristisk |
Funksjon |
||
|
Nøytrale lipider |
Inneholder membranlipider |
|||
|
Fosfolipider |
||||
|
Fettsyre |
De er komponenter av fosfolipider |
|||
|
Glykolipider |
I mykoplasma er de en del av den cytoplasmatiske membranen |
|||
|
Vitaminer (mest gruppe B) |
Tiamin (B1) |
Staphylococcus aureus, pneumococcus, Brucella |
||
|
Nikotinsyre (B3) |
Alle typer stavformede bakterier |
|||
|
Folsyre (B9) |
Bifidobakterier og propionsyre |
|||
|
Pantotensyre (B5) |
Noen typer streptokokker, tetanusbasiller |
|||
|
Biotin (B7) |
Gjær og nitrogenfikserende bakterier Rhizobium |
|||
|
Hemer er komponenter av cytokromer |
Haemophilus influenzae-bakterier, Mycobacterium tuberculosis |
|||
Tabell 5. Pust.
|
Navn |
Karakteristisk |
|
|
Biologisk oksidasjon (enzymatiske reaksjoner) |
||
|
Utgangspunkt |
Respirasjon er basert på redoksreaksjoner som oppstår med dannelsen av ATP, en universell akkumulator av kjemisk energi. |
|
|
Prosesser |
Under pusting skjer følgende prosesser: Oksidasjon er å gi bort hydrogen eller elektroner fra givere. Reduksjon er tilsetning av hydrogen eller elektroner til en akseptor. |
|
|
Aerobisk respirasjon |
Den endelige akseptoren av hydrogen eller elektroner er molekylært oksygen. |
|
|
Anaerob respirasjon |
Hydrogen- eller elektronakseptoren er en uorganisk forbindelse - NO 3 -, SO 4 2-, SO 3 2-. |
|
|
Fermentering |
Organiske forbindelser er hydrogen- eller elektronakseptorer. |
Tabell 5.1. Klassifisering etter pustetype.
|
Bakterie |
Karakteristisk |
Notater |
|
|
Strenge anaerobe |
Energiutveksling skjer uten deltagelse av fritt oksygen. ATP-syntese under glukoseforbruk under anaerobe forhold (glykolyse) skjer på grunn av fosforylering av underlaget. Oksygen for anaerobe fungerer ikke som den endelige elektronakseptoren. Dessuten har molekylært oksygen en giftig effekt på dem |
Strenge anaerober mangler enzymet katalase, så det akkumuleres i nærvær av oksygen og har en bakteriedrepende effekt på dem; Strenge anaerober mangler et system for regulering av redokspotensial (redokspotensial). |
|
|
Strenge aerobe |
De er i stand til å få energi bare gjennom pust og trenger derfor nødvendigvis molekylært oksygen. Organismer som får energi og danner ATP ved kun å bruke oksidativ fosforylering av substratet, hvor kun molekylært oksygen kan fungere som oksidasjonsmiddel. Veksten av de fleste aerobe bakterier stopper ved oksygenkonsentrasjoner på 40-50 % eller høyere. |
Strenge aerober inkluderer for eksempel representanter for slekten Pseudomonas |
|
|
Bakterie |
Karakteristisk |
Notater |
|
|
Fakultative anaerober |
Vokser både i nærvær og fravær av molekylært oksygen Aerobe organismer inneholder oftest tre cytokromer, fakultative anaerober - en eller to, obligate anaerober inneholder ikke cytokromer. |
Fakultative anaerober inkluderer enterobakterier og mange gjærtyper som kan bytte fra respirasjon i nærvær av 02 til gjæring i fravær av 02. |
|
|
Mikroaerofile |
En mikroorganisme som, i motsetning til strenge anaerobe organismer, krever tilstedeværelse av oksygen i atmosfæren eller næringsmedium for sin vekst, men i reduserte konsentrasjoner sammenlignet med oksygeninnholdet i vanlig luft eller i normalt vev i vertskroppen (i motsetning til aerobe, vekst av som krever normalt oksygeninnhold i atmosfæren eller næringsmedium). Mange mikroaerofile er også kapnofiler, noe som betyr at de krever økte konsentrasjoner av karbondioksid. |
I laboratoriet kan slike organismer enkelt dyrkes i en "lyskrukke." En "lyskrukke" er en beholder som et brennende stearinlys plasseres i før det forsegles med et lufttett lokk. Stearinlysets flamme vil brenne til den er slukket av mangel på oksygen, noe som resulterer i en karbondioksid-rik, oksygenfattig atmosfære i glasset. |
Tabell 6. Reproduksjonsegenskaper.
Skjema 6. Avhengighet av generasjonsvarighet på ulike faktorer.
Generasjonsvarighet
Type bakterier
Befolkning
Temperatur
Sammensetningen av næringsmediet
Tabell 6.1. Bakterielle reproduksjonsfaser.
|
Fase |
Karakteristisk |
|
|
Innledende stasjonær fase |
Varer 1-2 timer. I løpet av denne fasen øker ikke antall bakterieceller. |
|
|
Lagfase (fase med forsinket reproduksjon) |
Det er preget av begynnelsen av intensiv cellevekst, men delingshastigheten forblir lav. |
|
|
Loggfase (logaritmisk) |
Karakterisert av en maksimal cellereproduksjonshastighet og en eksponentiell økning i størrelsen på bakteriepopulasjonen |
|
|
Negativ akselerasjonsfase |
Karakterisert av mindre aktivitet av bakterieceller og lengre generasjonsperiode. Dette skjer som et resultat av uttømming av næringsmediet, akkumulering av metabolske produkter i det og oksygenmangel. |
|
|
Stasjoner fase |
Den er preget av en balanse mellom antall døde, nydannede og sovende celler. |
|
|
Dødsfase |
Oppstår med konstant hastighet og erstattes av UP-US faser med avtagende celledødshastighet. |
Opplegg 7. Krav til næringsmedier.
Krav
Viskositet
Luftfuktighet
Sterilitet
Næringsverdi 
Åpenhet
Isotonisitet
Tabell 7. Reproduksjon av bakterier på næringsmedier.
|
Næringsmedium |
Karakteristisk |
||
|
Solide kulturmedier |
På faste næringsmedier danner bakterier kolonier - klynger av celler. |
||
|
S- type(glatt – glatt og skinnende) Rund, med en glatt kant, glatt, konveks. |
R- type(grov – grov, ulik) Uregelmessig i form med taggete kanter, ru, bulkete. |
||
|
Flytende kulturmedier |
Bunnvekst (sediment) Overflatevekst (film) Diffus vekst (jevn uklarhet) |
||
Tabell 7.1. Klassifisering av næringsmedier.
|
Klassifisering |
Slags |
Eksempler |
|
|
Etter komposisjon |
MPA – kjøtt-pepton agar MPB - kjøtt-peptonbuljong PV – peptonvann |
||
|
Blodagar JSA – eggeplommesaltagar Hiss media |
|||
|
Etter formål |
Grunnleggende | ||
|
Valgfag |
Alkalisk agar Alkalisk peptonvann |
||
|
Differensial - diagnostisk |
|
||
|
Spesiell |
Wilson-Blair Kitta-Tarozzi Tioglykolbuljong Melk ifølge Tukaev |
||
|
Ved konsistens |
Blodagar Alkalisk agar |
||
|
Halvflytende |
Halvfast agar |
||
|
Etter opprinnelse |
Naturlig | ||
|
Semi-syntetisk | |||
|
Syntetisk |
|
Tabell 7.2. Prinsipper for å isolere ren cellekultur.
|
Mekanisk prinsipp |
Biologisk prinsipp |
|
1. Fraksjonelle fortynninger av L. Pasteur 2. Platefortynninger av R. Koch 3. Overflateavlinger av Drigalsky 4. Overflateslag |
Ta med i betraktning: a - type pust (Fortner-metoden); b - mobilitet (Shukevich-metoden); c - syrebestandighet; g - sporulering; d - temperaturoptimal; e - selektiv følsomhet hos forsøksdyr for bakterier |
Tabell 7.2.1. Stadier for å isolere en ren cellekultur.
|
Scene |
Karakteristisk |
|
|
Fase 1 av studien |
Patologisk materiale samles inn. Det studeres - utseende, konsistens, farge, lukt og andre tegn, et utstryk tilberedes, males og undersøkes under et mikroskop. |
|
|
Fase 2 av studien |
På overflaten av et tett næringsmedium danner mikroorganismer kontinuerlig, tett vekst eller isolerte kolonier. Kolonien– dette er ansamlinger av bakterier som er synlige for det blotte øye på overflaten eller i tykkelsen av næringsmediet. Som regel er hver koloni dannet fra etterkommere av en mikrobiell celle (kloner), derfor er sammensetningen deres ganske homogen. Vekstkarakteristikkene til bakterier på næringsmedier er en manifestasjon av deres kulturelle egenskaper. |
|
|
Fase 3 av studien |
Vekstmønsteret til en ren kultur av mikroorganismer studeres og identifisering utføres. |
Tabell 7.3. Identifikasjon av bakterier.
|
Navn |
Karakteristisk |
|
|
Biokjemisk identifikasjon |
Bestemme typen patogen ved dets biokjemiske egenskaper |
|
|
Serologisk identifikasjon |
For å etablere bakteriearten studeres ofte deres antigene struktur, det vil si at identifisering utføres av antigene egenskaper |
|
|
Identifikasjon ved biologiske egenskaper |
Noen ganger identifiseres bakterier ved å infisere forsøksdyr med en ren kultur og observere endringene som patogener forårsaker i kroppen. |
|
|
Kulturell identifikasjon |
Bestemme typen patogener basert på deres kulturelle egenskaper |
|
|
Morfologisk identifikasjon |
Bestemme typen av bakterier ved deres morfologiske egenskaper |
Hvilken prosess er ikke relatert til bakteriers fysiologi?
Reproduksjon
Hvilke stoffer utgjør 40–80 % av tørrmassen til en bakteriecelle?
Karbohydrater
Nukleinsyrer
Hvilke klasser av enzymer syntetiseres av mikroorganismer?
Oksyreduktaser
Alle klasser
Overføringer
Enzymer hvis konsentrasjon i cellen øker kraftig som respons på utseendet til et induktorsubstrat i miljøet?
Iduserbar
Konstitusjonelle
Undertrykkende
Multienzymkomplekser
Patogenisitetsenzym utskilt av Staphylococcus aureus?
Neuraminidase
Hyaluronidase
Lecitinase
Fibrinolysin
Har proteolytiske enzymer en funksjon?
Proteinnedbrytning
Nedbryting av fett
Nedbryting av karbohydrater
Dannelse av alkalier
Fermentering av enterobakterier?
Melkesyre
maursyre
Propionsyre
Smørsyre
Hvilke mineralforbindelser brukes til å binde tRNA til ribosomer?
Biologisk oksidasjon er...?
Reproduksjon
Celledød
Hvilke stoffer syntetiserer selv alle de karbonholdige komponentene i cellen fra CO 2.
Prototrofer
Heterotrofer
Autotrofer
Saprofytter
Næringsmedier varierer:
Etter komposisjon
Ved konsistens
Etter formål
For alle de ovennevnte
Reproduksjonsfasen, som er preget av en balanse mellom antall døde, nydannede og sovende celler?
Negativ akselerasjonsfase
Stasjoner fase
Varigheten av generasjonen avhenger av?
Alder
Befolkninger
Alt det ovennevnte
For å fastslå artsidentiteten til bakterier, studeres ofte deres antigene struktur, det vil si at identifisering utføres, hvilken?
Biologisk
Morfologisk
Serologisk
Biokjemisk
Drigalski-metoden for overflatesåing omtales som...?
Mekaniske prinsipper for renkulturisolasjon
Biologiske prinsipper for å isolere ren kultur
Bibliografi
1. Borisov L. B. Medisinsk mikrobiologi, virologi, immunologi: en lærebok for honning. universiteter – M.: Medical Information Agency LLC, 2005.
2. Pozdeev O.K. Medisinsk mikrobiologi: en lærebok for honning. universiteter – M.: GEOTAR-MED, 2005.
3. Korotyaev A.I., Babichev S.A. Medisinsk mikrobiologi, immunologi og virologi / lærebok for medisinsk fagpersonell. universiteter – St. Petersburg: SpetsLit, 2000.
4. Vorobyov A. A., Bykov A. S., Pashkov E. P., Rybakova A. M. Mikrobiologi: lærebok. – M.: Medisin, 2003.
5. Medisinsk mikrobiologi, virologi og immunologi: lærebok / utg. V. V. Zvereva, M. N. Boychenko. – M.: GEOTar-Media, 2014.
6. Veiledning til praktisk opplæring i medisinsk mikrobiologi, virologi og immunologi / red. V.V. Tetsa. – M.: Medisin, 2002.
Innledning 6
Sammensetning av bakterier fra synspunktet deres fysiologi. 7
Metabolisme 14
Ernæring (næringsstofftransport) 25
Pust 31
Reproduksjon 34
Mikrobielle samfunn 37
SØKNADER 49
Referanser 105
Den antigene strukturen til mikroorganismer er svært mangfoldig. Mikroorganismer er delt inn i generelle, eller gruppe, og spesifikke, eller typiske, antigener.
Gruppeantigener er felles for to eller flere typer mikrober som tilhører samme slekt, og noen ganger tilhører forskjellige slekter. Således har visse typer av Salmonella-slekten felles gruppeantigener; patogener av tyfoidfeber har felles gruppeantigener med patogener av paratyfus A og paratyfus B (0-1,12).
Spesifikke antigener er bare tilstede i en gitt type mikrobe, eller til og med bare i en bestemt type (variant) eller undertype innenfor en art. Definisjon spesifikke antigener lar deg skille mikrober innenfor slekten, arten, underarten og til og med typen (undertype). Således, innenfor slekten Salmonella, er mer enn 2000 typer Salmonella differensiert ved kombinasjon av antigener, og i underarten Shigella Flexner er det 5 serotyper (serovarianter).
Basert på lokalisering av antigener i en mikrobiell celle skilles det mellom somatiske antigener assosiert med kroppen til den mikrobielle cellen, kapselantigener - overflate- eller kappeantigener, og flagellære antigener lokalisert i flagellene.
Somatisk, O-antigener(fra tysk ohne Hauch - uten å puste), assosiert med kroppen til den mikrobielle cellen. I gram-negative bakterier er O-antigenet et komplekst kompleks av lipidopolysakkarid-protein-natur. Det er svært giftig og er et endotoksin for disse bakteriene. I forårsakende midler av kokkeinfeksjoner, kolera vibrios, forårsakende midler av brucellose, tuberkulose og noen anaerober, isoleres polysakkaridantigener fra kroppen til mikrobielle celler, som bestemmer bakteriens typespesifisitet. Som antigener kan de være aktive i ren form og i kombinasjon med lipider.
Flagellater, H-antigener(fra tysk Hauch - pust), er protein i naturen og finnes i flagellene til bevegelige mikrober. Flagellar-antigener blir raskt ødelagt av varme og fenol. De er godt bevart i nærvær av formaldehyd. Denne egenskapen brukes i produksjonen av drept diagnostisk cums for agglutinasjonsreaksjonen, når det er nødvendig å bevare flagellene.
Kapsel, K - antigener, - er plassert på overflaten av den mikrobielle cellen og kalles også overfladisk, eller konvolutt. De har blitt studert mest detaljert i mikrober i tarmfamilien, hvor Vi-, M-, B-, L- og A-antigener skilles. Av disse er Vi-antigenet viktig. Det ble først oppdaget i svært virulente stammer av tyfusbakterier og ble kalt virulensantigen. Når en person er immunisert med et kompleks av O- og Vi-antigener, observeres en høy grad av beskyttelse mot tyfoidfeber. Vi-antigenet ødelegges ved 60°C og er mindre giftig enn O-antigenet. Det finnes også i andre tarmmikrober, som E. coli.
Beskyttende(fra latin protectio - patronage, beskyttelse), eller beskyttende, antigen dannes av miltbrannmikrober i dyrekroppen og finnes i forskjellige eksudater under miltbrannsykdom. Det beskyttende antigenet er en del av eksotoksinet som skilles ut av miltbrannmikroben og er i stand til å indusere utvikling av immunitet. Som respons på introduksjonen av dette antigenet dannes komplementfikserende antistoffer. Et beskyttende antigen kan oppnås ved å dyrke miltbrannmikroben på et komplekst syntetisk medium. En svært effektiv kjemisk vaksine mot miltbrann ble fremstilt fra det beskyttende antigenet. Beskyttende antigener er også funnet i patogener som forårsaker pest, brucellose, tularemi og kikhoste.
Komplette antigener forårsake syntese av antistoffer i kroppen eller sensibilisering av lymfocytter og reagere med dem både in vivo og in vitro. Fullverdige antigener er preget av streng spesifisitet, det vil si at de får kroppen til å produsere kun spesifikke antistoffer som reagerer kun med et gitt antigen. Disse antigenene inkluderer proteiner av animalsk, plante- og bakterieopprinnelse.
Defekte antigener (hender) representerer komplekse karbohydrater, lipider og andre stoffer som ikke er i stand til å forårsake dannelse av antistoffer, men inngår en spesifikk reaksjon med dem. Haptens får egenskapene til fullverdige antigener bare hvis de introduseres i kroppen i kombinasjon med et protein.
Typiske representanter for haptener er lipider, polysakkarider, nukleinsyrer, så vel som enkle stoffer: maling, aminer, jod, brom, etc.
Vaksinasjon som en metode for å forebygge smittsomme sykdommer. Historie om utviklingen av vaksinasjon. Vaksiner. Krav til vaksiner. Faktorer som bestemmer muligheten for å lage vaksiner.
Vaksiner er biologisk aktive preparater som forhindrer utvikling av infeksjonssykdommer og andre manifestasjoner av immunopatologi. Prinsippet med å bruke vaksiner er å proaktivt skape immunitet og som et resultat motstand mot utviklingen av sykdommen. Vaksinasjon refererer til tiltak rettet mot kunstig immunisering av befolkningen ved å introdusere vaksiner for å øke motstandskraften mot sykdommen. Målet med vaksinasjon er å skape et immunologisk minne mot et spesifikt patogen.
Det er passiv og aktiv immunisering. Innføringen av immunglobuliner oppnådd fra andre organismer er passiv immunisering. Den brukes både i terapeutisk og for forebyggende formål. Vaksineadministrasjon er aktiv immunisering. Hovedforskjellen mellom aktiv og passiv immunisering er dannelsen av immunologisk hukommelse.
Immunologisk hukommelse gir akselerert og mer effektiv fjerning utenlandske agenter når de gjenopptreden i organismen. Grunnlaget for immunologisk hukommelse er T- og B-minneceller.
Den første vaksinen fikk navnet sitt fra ordet vaksinia(kukopper) - virussykdom stor kveg. Den engelske legen Edward Jenner brukte først koppevaksinen på gutten James Phipps, hentet fra blemmer på hånden til en kukoppepasient, i 1796. Bare nesten 100 år senere (1876-1881) formulerte Louis Pasteur hovedprinsipp vaksinasjon - bruk av svekkede preparater av mikroorganismer for å danne immunitet mot virulente stammer.
Noen av de levende vaksinene ble laget av sovjetiske forskere, for eksempel skapte P. F. Zdrodovsky en vaksine mot tyfus i 1957-59. Influensavaksinen ble laget av en gruppe forskere: A. A. Smorodintsev, V. D. Solovyov, V. M. Zhdanov i 1960. P. A. Vershilova opprettet i 1947-51 levende vaksine brucellose.
Vaksinen må oppfylle følgende krav:
● aktivere celler involvert i antigenbehandling og presentasjon;
● inneholder epitoper for T- og T-celler som gir cellulær og humoral respons;
● enkel å behandle med påfølgende effektiv presentasjon av histokompatibilitetsantigener;
● indusere dannelsen av effektor-T-celler, antistoff-produserende celler og tilsvarende minneceller;
● forhindre utvikling av sykdommen over lang tid;
● være ufarlig, det vil si ikke forårsake alvorlig sykdom eller bivirkninger.
Effektiviteten av vaksinasjon er faktisk prosentandelen av vaksinerte personer som reagerte på vaksinasjon ved å danne spesifikk immunitet. Hvis effektiviteten til en viss vaksine er 95 %, betyr dette at av 100 vaksinerte personer er 95 pålitelig beskyttet, og 5 er fortsatt utsatt for sykdom. Effektiviteten av vaksinasjon bestemmes av tre grupper av faktorer. Faktorer som avhenger av vaksinepreparatet: egenskapene til selve vaksinen, som bestemmer dens immunogenisitet (levende, inaktivert, korpuskulær, underenhet, mengde immunogen og adjuvanser, etc.); kvaliteten på vaksineproduktet, dvs. at immunogenisiteten ikke går tapt på grunn av utløpet av vaksinen eller på grunn av at den ble feil lagret eller transportert. Faktorer som avhenger av personen som blir vaksinert: genetiske faktorer som bestemmer den grunnleggende muligheten (eller umuligheten) for å utvikle spesifikk immunitet; alder, fordi immunresponsen er mest bestemt av graden av modenhet av immunsystemet; helsestatus "generelt" (vekst, utvikling og misdannelser, ernæring, akutte eller kroniske sykdommer, etc.); bakgrunnstilstanden til immunsystemet - først og fremst tilstedeværelsen av medfødte eller ervervede immunsvikt.
Federal Agency for Education
Biysk teknologiske institutt (filial)
statlig utdanningsinstitusjon
i kursene "Generell biologi og mikrobiologi", "Mikrobiologi" for studenter av spesialiteter 240901 "Bioteknologi",
260204 "Teknologi for gjæringsproduksjon og vinproduksjon"
alle former for utdanning
UDC 579.118:579.22
Kamenskaya, mikroorganismer: metodiske anbefalinger for laboratoriearbeid i kursene "Generell biologi"
og mikrobiologi", "Mikrobiologi" for studenter av spesialiteter 240901 "Bioteknologi", 260204 "Teknologi for gjæringsproduksjon og vinproduksjon" av alle former for utdanning / ,
.
Alt. stat tech. Universitetet, BTI. – Biysk:
Forlaget Alt. stat tech. Universitetet, 2007. – 36 s.
Disse retningslinjene diskuterer grunnleggende begreper, regler og prinsipper for klassifisering og identifikasjon av mikroorganismer. Laboratoriearbeid presenteres for å studere de ulike egenskapene til bakterier som er nødvendige for å beskrive en bakteriestamme og identifisere den til slektsnivå.
Gjennomgått og godkjent
på et avdelingsmøte
"Bioteknologi".
Protokoll nr. 88 av 01.01.2001
Anmelder:
Doktor i biologiske vitenskaper, professor, BPSU oppkalt etter.
© BTI AltSTU, 2007
1 GRUNNLEGGENDE KONSEPT OG NAVNEREGLER
MIKROORGANISMER
Flere tusen arter av mikroorganismer er beskrevet, men det antas at dette representerer mindre enn 1 % fra de som faktisk eksisterer. Studiet av mangfoldet av mikroorganismer er gjenstand for taksonomi. Dens hovedoppgave er å skape naturlig system, som gjenspeiler de fylogenetiske forholdene til mikroorganismer. Inntil nylig var taksonomien til mikroorganismer først og fremst basert på fenotypiske egenskaper: morfologiske, fysiologiske, biokjemiske, etc., derfor er eksisterende klassifiseringssystemer i stor grad kunstige. Imidlertid gjør de det relativt enkelt å identifisere noen nylig isolerte stammer av mikroorganismer.
Taksonomien inkluderer slike seksjoner som klassifisering, nomenklatur Og Eden tifikasjon . Klassifisering bestemmer rekkefølgen som individer med en gitt grad av homogenitet plasseres i bestemte grupper (taxa). Nomenklatur er et sett med regler for navngivning av taxa. Identifikasjon betyr å bestemme om organismen som studeres tilhører et bestemt takson.
Begrepet "taksonomi" brukes ofte som et synonym for systematikk, men noen ganger forstås det som en del av systematikk, inkludert teorien om klassifisering, studiet av systemet med taksonomiske kategorier, grenser og underordning av taxa. Den viktigste taksonomiske kategorien i mikrobiologi, som i andre Biologiske vitenskap, er utsikt- et sett med individer preget av en rekke vanlige morfologiske, fysiologiske, biokjemiske og molekylærgenetiske egenskaper.
Begrepet "stamme" refererer til en ren kultur av en mikroorganisme isolert fra et spesifikt habitat (vann, jord, dyrekropp, etc.). Ulike stammer av samme type mikroorganismer kan variere i enkelte egenskaper, for eksempel følsomhet for antibiotika, evnen til å syntetisere visse metabolske produkter osv., men disse forskjellene er mindre enn artsspesifikke. Begrepet "belastning" i mikrobiologi og genetikk er noe annerledes: i mikrobiologi er dette konseptet bredere. Typer mikroorganismer er gruppert i taksonomiske kategorier av høyere orden: slekter, familier, ordener, klasser, divisjoner, riker. Disse kategoriene kalles obligatoriske. Det er også valgfrie kategorier: underklasse, underorden, underfamilie, stamme, understamme, underslekt, underart. I taksonomi brukes imidlertid valgfrie kategorier ganske sjelden.
Nomenklaturen for mikroorganismer er underlagt internasjonale regler. Dermed er det den internasjonale koden for nomenklatur for bakterier. For gjærsopp er hovedguiden «The Yeasts. A Taxonomic Study", for filamentøse sopp og alger - International Code of Botanical Nomenclature.
For å navngi objekter i mikrobiologi, som i zoologi og botanikk, bruker de binær eller binomial (fra lat. bis- to ganger) et nomenklatursystem, ifølge hvilket hver art har et navn som består av to latinske ord. Det første ordet betyr slekt, og det andre definerer en spesifikk art av denne slekten og kalles et spesifikt epitet. Det generiske navnet skrives alltid med stor bokstav, og det spesifikke navnet – med små bokstaver selv om det spesifikke epitetet er tildelt for eksempel til ære for en vitenskapsmann Clostridium pasteurianum. I teksten, spesielt med latinsk grafikk, er alle fraser kursivt. Når man nevner navnet på en mikroorganisme gjentatte ganger, kan det generiske navnet forkortes til en eller flere forbokstaver, f.eks. MED.pasteurianum. Hvis teksten inneholder navn på to mikroorganismer som begynner med samme bokstav (f.eks. Clostridium pasteurianum Og Citrobacter freundii), da må forkortelsene være forskjellige (S. pasteurianum Og Ct. freundii). Hvis en mikroorganisme bare identifiseres til slekten, skrives ordet sp i stedet for det spesifikke epitetet. (arter– type), for eksempel Pseudomonas sp. I dette tilfellet, når navnet på en mikroorganisme er nevnt igjen i teksten, skal det generiske navnet alltid skrives i sin helhet.
For å navngi en underart, bruk en setning som består av navnet på slekten, samt spesifikke og underspesifikke epitet. For å skille mellom disse tilnavnene skrives en bokstavkombinasjon mellom dem, som er en forkortet ordunderart - "subsp." eller (sjeldnere) "ss." For eksempel, Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus.
For hver stamme, angi også forkortelsen av navnet på samlingen av mikroorganismekulturer der den er lagret, og nummeret den er oppført under der. For eksempel, Clostridium butyricum ATCC 19398 betyr at stammen holdes i American Type Culture Collection (ATCC) under nummer 19398. En liste over verdensberømte samlinger av mikroorganismer er gitt i Bergeys Manual of Systematic Bacteriology, 1984–1989), i kataloger over mikroorganismekulturer og andre referansepublikasjoner.
Beskrivelsen av enhver ny type mikroorganisme er basert på en standardstamme, som er lagret i en av samlingene av mikroorganismer og basert på totalen av dens egenskaper denne typen
karakterisert i den opprinnelige artikkelen eller definisjonen. Typestammen er den nomenklaturelle typen til arten fordi artsnavnet er tildelt den. Dersom noen stammer som opprinnelig inngår i samme art senere blir funnet verdig å betegnes som spesielle arter, bør de gis nye navn, og det gamle artsnavnet beholdes for typen og relaterte stammer. I dette tilfellet forblir nummeret på den omdøpte stammen det samme. Autentiske stammer er de som helt samsvarer med egenskapene deres.
For en slekt er en nomenklaturtype en spesielt utpekt typeart som har et sett med tegn som er mest karakteristiske for representanter for et gitt takson. For eksempel naturalier Bacillus typen art er I.subtilis.
Noen veiledninger og kataloger indikerer de gamle navnene på omdøpte mikroorganismer, samt navnene på forfatterne som først isolerte denne mikroorganismen, og publiseringsåret der denne organismen først ble beskrevet. For eksempel er en av gjærtypene angitt i katalogen til All-Russian Collection of Microorganisms (VKM) som Candida magnoliae(Lodder et Kreger van Rij, 1952) Meyer et Yarrow 1978, BKM Y-1685. Dette betyr at den først ble beskrevet av Lodder og Kreger van Rij i en publikasjon i 1952, da arten ble navngitt. Torulopsis magnoliae. I 1978 Torulopsis magnoliae ble omdøpt av forskere som Meyer og Yarrow til Candida magnoliae og er for tiden lagret i VKM under VKM-nummer Y-1685. Bokstaven Y foran stammenummeret betyr "the Yeasts".
I tillegg til begrepet "stamme", brukes begrepene "variant", "type" og "form" i mikrobiologi. De brukes vanligvis til å betegne stammer av mikroorganismer som skiller seg i noen egenskaper fra typen stamme. En stamme som skiller seg fra den typiske i morfologiske egenskaper kalles morphovar(morfotype), fysiologiske og biokjemiske egenskaper – biovar(biotype, fysiologisk type), i henhold til evnen til å syntetisere visse kjemiske forbindelser - hemovar(kjemoform, kjemotype), dyrkingsforhold – kultivar, etter type respons på introduksjonen av en bakteriofag - phagovar(fagotype, lysotype), antigene egenskaper – serovar(serotype)
og så videre.
I arbeider med genetikk til mikroorganismer brukes ofte begrepet "klone", med det mener vi en populasjon av genetisk beslektede celler hentet aseksuelt fra en enkelt foreldercelle. I molekylærbiologi refererer en klon til flere
kopier av identiske DNA-sekvenser oppnådd ved å sette dem inn i kloningsvektorer (for eksempel plasmider). Begrepet "genmodifiserte" eller "rekombinante" stammer refererer til stammer av mikroorganismer oppnådd som et resultat av genmanipulasjonsmanipulasjoner. Ofte oppnås nye stammer av mikroorganismer ved bruk av mutagener.
Hver ny stamme av mikroorganismer isolert fra naturlige eller menneskeskapte kilder må karakteriseres for å få et komplett sett med data om mikroorganismens egenskaper
i ren kultur. Disse dataene kan for eksempel brukes til å sette sammen et pass av industrielt verdifulle stammer, samt for å identifisere dem.
Formål med identifikasjon
– etablere den taksonomiske posisjonen til den studerte stammen basert på en sammenligning av dens egenskaper med de studerte og aksepterte (offisielt registrerte) artene. Derfor er resultatet av identifikasjon vanligvis identifiseringen av mikroorganismen som studeres med en eller annen art eller oppdrag
til en viss slekt. Hvis den studerte stammen eller gruppen av stammer avviker i egenskapene deres fra representanter for kjente taxaer, kan de separeres i et nytt takson. For å gjøre dette gis en beskrivelse av det nye taksonet, inkludert for eksempel når det gjelder bakterier, følgende: en liste over stammer som inngår i taksonet; egenskapene til hver stamme; liste over eiendommer som anses som viktige
i taxon; en liste over eiendommer som kvalifiserer et takson for representasjon i nærmeste høyere takson; bla diagnostiske egenskaper, skiller det foreslåtte taksonet fra nært beslektede taxa; en egen beskrivelse av den typiske (arten) stammen; fotografi av en mikroorganisme.
For at et nylig foreslått takson skal bli offisielt akseptert, må beskrivelsen publiseres i henhold til visse regler. For eksempel krever gyldig eller autorisert publisering av et bakterielt takson publisering av en artikkel som beskriver det i International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology (IJSEM). Hvis publikasjonen vises i et annet anerkjent vitenskapelig tidsskrift (effektiv publikasjon), sendes et opptrykk av artikkelen fra det tidsskriftet til IJSEM. Siden 1980 har IJSEM jevnlig publisert såkalte lister over lovlige navn på bakterier. De lister opp alle bakterienavn som har blitt publisert i IJSEM (faktisk eller autorisert publikasjon) eller effektivt publisert før i noen
andre anerkjente tidsskrifter. Når et bakterienavn er inkludert i IJSEM-listen over autoriserte navn, anses navnet som gyldig, uavhengig av om det tidligere har vært publisert i IJSEM eller et annet tidsskrift. Datoen for publisering av navnet på et gitt takson i IJSEM eller i listen over legaliserte navn på IJSEM er en prioritet for taksonen.
Kulturen av en type stamme av en ny type mikroorganisme overføres for lagring til en av samlingene av mikroorganismer av verdens betydning. Hvis en type stamme går tapt, kan den erstattes med en såkalt neotype stamme. I dette tilfellet må det bekreftes at egenskapene til den nye stammen stemmer godt overens med beskrivelsen av den tapte. For å indikere at et takson blir foreslått for første gang, legges forkortelsen "fam." til etter navnet på den nye familien. nov.”, en ny slekt – “gen. nov.», og den nye arten – «sp. nov." For eksempel,
i 2000, med medforfattere, ble en ny familie av bakterier foreslått - Oscillochloridaceae,
fam. nov. Uttrykket “species insertac sedis” betyr at det er snakk om en art som midlertidig ikke har en bestemt taksonomisk status, siden det ikke er klart i hvilket takson av høyere orden – slekt eller familie – den gitte arten skal plasseres pga. mangelen på eksperimentelle data som er nødvendige for dette
data.
2 BESKRIVELSE OG IDENTIFIKASJON
MIKROORGANISMER
Som allerede nevnt har prinsippene for klassifisering og identifikasjon av forskjellige grupper av prokaryoter og eukaryote mikroorganismer betydelige forskjeller. Identifikasjon av sopp til klasser, bestillinger
og familier basert på karakteristiske trekk struktur og metoder for dannelse, først og fremst av reproduktive strukturer. I tillegg, egenskapene til aseksuell sporulering, strukturen og graden av utvikling av mycelet (rudimentært, velutviklet, septat eller nonseptat), kulturelt (koloni) og fysiologiske tegn. Differensiering av slekter innen familier og identifikasjon av arter utføres ved hjelp av oppnådde morfologiske karakterer
ved hjelp av elektronmikroskopi, samt fysiologiske og kulturelle trekk. Det er ingen enkelt determinant for å identifisere alle soppene, så først bestemmes klassen eller rekkefølgen til soppen som identifiseres, og deretter brukes den passende determinanten for denne klassen eller rekkefølgen.
Identifikasjon av gjærsopp, som er blant de mye brukte objektene for ulike mikrobiologiske studier, er basert på kulturelle (makromorfologiske), cytologiske, fysiologiske og biokjemiske egenskaper, egenskaper ved livssykluser og den seksuelle prosessen, spesifikke tegn knyttet til økologi, og utføres ved bruk av spesielle determinanter for gjær.
Taksonomien til mikroskopiske former for alger er basert på strukturen til cellene deres og sammensetningen av pigmenter. Bestemmelse av den systematiske posisjonen til protozoer utføres ved hjelp av morfologiske trekk og livssykluser. Dermed er identifiseringen av eukaryoter hovedsakelig basert på egenskapene til deres morfologi og utviklingssykluser.
Identifikasjon av prokaryoter, som morfologisk er mindre forskjellige enn eukaryoter, er basert på bruken av et bredt spekter av fenotypiske og i mange tilfeller genotypiske karakterer. I større grad enn identifisering av eukaryoter, er det basert på funksjonelle egenskaper, siden de fleste bakterier ikke kan identifiseres ved utseende, men bare ved å finne ut hvilke prosesser de er i stand til å utføre.
Når du beskriver og identifiserer bakterier, deres kulturelle egenskaper, morfologi, celleorganisering, fysiologiske og biokjemiske egenskaper, kjemisk oppbygning celler, innhold
guanin og cytosin (GC) i DNA, nukleotidsekvensen i genet som koder for syntesen av 16S rRNA og andre feno- og genotypiske egenskaper. I dette tilfellet må følgende regler overholdes: arbeid med rene kulturer, bruk standard forskningsmetoder, og bruk også celler som er i en aktiv fysiologisk tilstand for inokulering.
2.1 Kultureiendommer
Kulturelle eller makromorfologiske egenskaper inkluderer kjennetegn vekst av mikroorganismer på faste og flytende næringsmedier.
2.1.1 Vekst på solide medier
På overflaten av tette næringsmedier, avhengig av såingen, kan mikroorganismer vokse i form av en koloni, strek eller sammenhengende plen. Koloni kalt en isolert klynge av celler av samme type, som i de fleste tilfeller vokser fra en enkelt celle. Avhengig av hvor cellene utviklet seg (på overflaten av et tett næringsmedium, i dets tykkelse eller i bunnen av karet), skilles de fra hverandre overfladisk, dyp Og bunn kolonier.
utdanning på toppennal Kolonier er det viktigste trekk ved veksten av mange mikroorganismer på et tett underlag. Slike kolonier er svært forskjellige. Ta hensyn til dem når du beskriver dem følgende tegn:
profil– flat, konveks, kraterformet, kjegleformet osv. (Figur 1);
form– rund, amøboid, uregelmessig, rhizoid, etc. (Figur 2);
størrelse (diameter)– målt i millimeter; hvis størrelsen på kolonien ikke overstiger 1 mm, kalles de prikkete;
flate– glatt, ru, rillet, foldet, rynket, med konsentriske sirkler eller radialt stripete;
skinne Og åpenhet– kolonien er skinnende, matt, matt, pulveraktig, gjennomsiktig;
farge– fargeløs (skitne hvite kolonier er klassifisert som fargeløse) eller pigmenterte – hvite, gule, gyldne, oransje
vaya, lilla, rød, svart, etc.; legg spesielt merke til tildelingen i
pigment substrat; når kolonier av actinomycetes beskrives, noteres pigmenteringen av luft- og substratmycelium, samt frigjøring av pigmenter i mediet;
kant– glatt, bølget, taggete, frynsete osv. (Figur 3);
struktur– homogen, fin- eller grovkornet, strømmete osv. (Figur 4); kanten og strukturen til kolonien bestemmes ved hjelp av et forstørrelsesglass eller ved lav forstørrelse av et mikroskop. For å gjøre dette plasseres petriskålen på mikroskopet med lokket nede;
konsistens bestemmes ved å berøre overflaten av kolonien med en løkke. Kolonien kan lett fjernes fra agaren, være tett, myk eller vokse inn i agaren, slimete (fester seg til løkken), tyktflytende, se ut som en film (fjernes helt), være skjør (brekkes lett når den berøres av løkken) .
1 - buet; 2 – kraterformet; 3 – klumpete;
4 - vokser inn i underlaget; 5 – flat; 6 - konveks;
7 – dråpeformet; 8 – kjegleformet
Figur 1 – Koloniprofil
dype kolonier, tvert imot, de er ganske monotone. Oftest ser de ut som mer eller mindre flate linser,
i projeksjon har de formen av ovaler med spisse ender. Bare
hos noen få bakterier ligner dype kolonier på tuer av bomullsull
med filamentøse utvekster inn i næringsmediet. Dannelsen av dype kolonier er ofte ledsaget av brudd på det tette mediet hvis mikroorganismer frigjør karbondioksid eller andre gasser.
Bunnkolonier av ulike mikroorganismer har vanligvis form av tynne gjennomsiktige filmer som sprer seg langs bunnen.
Størrelsen og mange andre trekk ved kolonien kan endre seg med alderen og avhenge av miljøets sammensetning. Derfor, når du beskriver dem, angi kulturens alder, sammensetningen av mediet og dyrkingstemperaturen.
1
– rund; 2
– rund med kamskjell kant; 3
– rund med en rull rundt kanten; 4, 5
– rhizoid; 6
- med en rhizoid kant; 7 - amøboid;
8
– trådlignende; 9
- foldet; 10
- stemmer ikke;
11 – konsentrisk; 12 - kompleks
Figur 2 – Koloniform
/ - glatt; 2 - bølgete; 3 – tannet; 4 – med blader; 5 - stemmer ikke; 6 – ciliated; 7 - filamentøs; 8 – villøs; 9 - forgrenet
Figur 3 – Kolonikant
1 - homogen; 2 - finkornet; 3 - grovkornet;
4 – strømmet; 5 – fibrøst
Figur 4 – Kolonistruktur
Når man beskriver veksten av mikroorganismer ved slag legg merke til følgende funksjoner: snaut, moderat eller rikelig, kontinuerlig
med en glatt eller bølget kant, klarformet, som ligner kjeder av isolerte kolonier, diffuse, finnede, trelignende eller rhizoide (Figur 5). Karakteriser de optiske egenskapene til plakk, dens farge, overflate og konsistens.
For å beskrive kolonier og strekvekst, dyrkes mange mikroorganismer ofte på kjøttpeptonagar. Kjøtt-pepton gelatin brukes også. For bedre å se dype kolonier, anbefales medier som inneholder agar eller gelatin å avklares.
1 – solid med en glatt kant; 2 – solid med en bølget kant; 3 - klart synlig; 4 – diffus; 5 – fjæraktig; 6 – rhizoid
Figur 5 – Vekst av bakterier langs linjen
2.1.2. Vekst i flytende medier
Veksten av mikroorganismer i flytende næringsmedier er mer jevn og er ledsaget av turbiditet i mediet, dannelse av en film eller sediment. Karakteriserer veksten av mikroorganismer i et flytende medium, bemerkes det grad av turbiditet(svak, moderat eller sterk), filminnslag(tynn, tett eller løs, glatt eller brettet),
og når et sediment dannes, indikeres det om det er lite eller rikelig, tett, løst, slimete eller flassende.
Ofte er veksten av mikroorganismer ledsaget av utseendet av lukt, pigmentering av miljøet og frigjøring av gass. Sistnevnte oppdages ved dannelse av skum, bobler, og også ved hjelp av "flyter" - små rør forseglet i den ene enden. Flottøren er plassert
inn i reagensrøret med den forseglede enden opp før du steriliserer mediet og sørg for at det er helt fylt med mediet. Hvis gass slippes ut, samler den seg i flottøren i form av en boble.
For å beskrive vekstmønsteret til mikroorganismer i flytende medier dyrkes de i kjøttpeptonbuljong (MPB) eller i et annet medium som sikrer god vekst.
2.2 Morfologiske egenskaper
De morfologiske egenskapene og organiseringen av bakterieceller inkluderer slike egenskaper som formen og størrelsen på cellene, deres motilitet, tilstedeværelsen av flageller og typen flagellasjon, og evnen til å sporulere. Deteksjon i celler kan også være nyttig.
karakteristiske membransystemer (klorosomer, karboksysomer, fykobilisomer, gassvakuoler, etc.) som er iboende i individuelle grupper av bakterier
rium, så vel som inneslutninger (parasporale kropper, volutin granulat,
poly-β-hydroksybutyrat, polysakkarider, etc.). Gramfarging av celler er av primær betydning for taksonomien til bakterier.
og strukturen til celleveggene deres.
2.3 Fysiologiske og biokjemiske egenskaper
Studiet av fysiologiske og biokjemiske egenskaper inkluderer først og fremst å etablere ernæringsmetoden til den studerte bakterien (foto/kjemo-, auto/heterotrofi) og typen energimetabolisme (evne til gjæring, aerob eller anaerob respirasjon eller fotosyntese) . Det er viktig å bestemme slike egenskaper som forholdet mellom bakterier og molekylært oksygen, temperatur, pH i miljøet, saltholdighet, lys og andre miljøfaktorer. I denne gruppen tegn
Den inkluderer også en liste over substrater som brukes som kilder til karbon, nitrogen og svovel, behovet for vitaminer og andre vekstfaktorer, dannelsen av karakteristiske metabolske produkter og tilstedeværelsen av visse enzymer. Til dette formål brukes spesielle tester.
Mange av testene som brukes for å oppdage disse tegnene (noen ganger kalt rutinetester) er viktige for diagnose og er mye brukt i medisinsk mikrobiologi. Produksjonen deres krever en betydelig investering av tid, et stort antall komplekse medier og reagenser, overholdelse av standardbetingelser og nøye utførelse. For å fremskynde og lette prosessen med å identifisere enkelte mikroorganismer som i hovedsak er av medisinsk betydning, er det utviklet ulike testsystemer, for eksempel Oxi/Ferm Tube, Mycotube og Enterotube II systemene fra Hoffmann-La Roche (Sveits), etc. Enterotube II-systemet, designet for identifikasjon av enterobakterier, er således et plastkammer med 12 celler som inneholder fargede diagnostiske medier. Inokulering av alle medier utføres ved translasjons-rotasjonsbevegelser gjennom nålens kammer med frømateriale. Inkubasjonen utføres i 24 timer ved en temperatur på 37 ºС. Et positivt eller negativt testresultat bedømmes av en endring i fargen på mediet, brudd på agaren (gassdannelsestest) eller etter innføring av spesielle reagenser (indoldannelsestest, Voges-Proskauer-reaksjon). Hver karakteristikk er utpekt med et spesifikt nummer, slik at de oppnådde dataene kan legges inn i en datamaskin med det aktuelle programmet og motta et svar om den taksonomiske posisjonen til stammen som studeres.
Å bestemme sammensetningen av bakterieceller er også viktig for deres systematikk (kjemosystematikk). Kjemotaxonomiske metoder kan være viktige, spesielt for de bakteriegruppene der de morfologiske og fysiologiske egenskaper varierer mye og er utilstrekkelig til å utføre sin tilfredsstillende identifikasjon. Sammensetning av cellevegger forskjellige prokaryoter inkluderer flere klasser av unike heteropolymerer: murein (eller pseudomurein), lipopolysakkarider, mykolsyre og teichoic syrer. Sammensetningen av celleveggen bestemmer også de serologiske egenskapene til bakterier. Dette ligger til grunn for immunkjemiske metoder for identifikasjon.
Lipid- og fettsyresammensetningen til bakterieceller brukes noen ganger også som en kjemotaksonomisk markør. Intensive studier av fettsyrer ble mulig med utviklingen av gasskromatografisk analyse. Forskjeller i lipidsammensetning brukes til å identifisere bakterier på slekts- og til og med artsnivå. Denne metoden har imidlertid visse begrensninger, siden fettsyreinnholdet i cellene kan avhenge av dyrkingsforholdene og kulturens alder.
Taksonomien til noen bakterier tar hensyn til sammensetningen av kinoner
og andre elektronbærere, så vel som pigmenter.
Viktig informasjon om det gjensidige forholdet mellom bakterier kan fås ved å studere cellulære proteiner - produkter av genoversettelse. Basert på studiet av membran, ribosomale, totale cellulære proteiner, så vel som individuelle enzymer, ble en ny retning dannet - proteintaksonomi. Spektrene til ribosomale proteiner er blant de mest stabile og brukes til å identifisere bakterier på familie- eller ordensnivå. Spektrene til membranproteiner kan reflektere slekt, arter og til og med intraspesifikke forskjeller. Imidlertid egenskapene kjemiske forbindelser celler kan ikke brukes til å identifisere bakterier isolert fra andre data som beskriver fenotypen, siden det ikke er noe kriterium for å vurdere betydningen av fenotypiske trekk.
Noen ganger brukes en metode for å identifisere bakterier eller andre mikroorganismer, for eksempel gjær. numerisk (eller adansonisk) taksonomi. Den er basert på ideene til den franske botanikeren M. Adanson, som foreslo at ulike fenotypiske egenskaper som kan tas i betraktning bør anses likeverdige, noe som gjør det mulig å kvantifisere de taksonomiske avstandene mellom organismer i form av forholdet mellom antall positive egenskaper til det totale antallet studerte. Likheten mellom to organismer som studeres bestemmes ved å kvantitativt vurdere det størst mulige antallet (vanligvis minst hundre) fenotypiske egenskaper, som velges slik at alternativene deres er alternative og kan angis med "minus" og "pluss"-tegn. Graden av likhet fastsettes basert på antall matchende funksjoner og uttrykkes som en korrespondansekoeffisient S:
Hvor en + d– summen av egenskaper som stammer A og B sammenfaller for;
EN– begge stammer med positive egenskaper;
d– begge med negativ;
b– summen av egenskaper for hvilke stamme A er positiv, stamme B er negativ;
Med– summen av egenskaper som stamme A er negativ for og stamme B er positiv.
Verdien av korrespondansekoeffisienten kan variere fra 0 til 1. Koeffisient 1 betyr fullstendig identitet, 0 betyr fullstendig ulikhet. Evalueringer av kombinasjoner av egenskaper gjøres ved hjelp av en datamaskin. De oppnådde resultatene presenteres i form av en likhetsmatrise og/eller i form av et dendrogram. Numerisk taksonomi kan brukes når man vurderer likheten mellom taxa av mikroorganismer kun av lav rang (slekt, art). Det tillater ikke å trekke direkte konklusjoner angående det genetiske forholdet til mikroorganismer, men gjenspeiler til en viss grad deres fylogenetiske egenskaper. Dermed har det blitt fastslått at de fenotypiske egenskapene til bakterier som for tiden kan studeres, reflekterer fra 5 til 20 % av egenskapene til deres genotype.
2.4 Genotypestudie
Studiet av genotypen til mikroorganismer ble mulig som et resultat av den vellykkede utviklingen av molekylærbiologi og førte til fremveksten av genosystematikk. Genotypeforskning basert på nukleinsyreanalyse gjør det i prinsippet mulig å konstruere et naturlig (fylogenetisk) system av mikroorganismer over tid. Fylogenetiske forhold mellom bakterier vurderes bestemmelse av molart innhold guanin og cytosin (GC) i DNA, DNA-metoder–DNA og DNA–rRNA-hybridisering ved bruk av DNA-prober, samt å studere nukleotidsekvensen i 5S,
J6
SOg
23
S rRNA.
2.4.1 Bestemmelse av molart innhold av GC
Bestemmelse av molart innhold av GC fra totalt antall DNA-baser i prokaryoter, som allerede indikert, varierer fra 25 til 75%. Hver bakterieart har DNA med et karakteristisk gjennomsnittlig GC-innhold. Men siden den genetiske koden er degenerert, og genetisk koding ikke bare er basert på innholdet av nukleotidbaser i kodende enheter (tripletter), men også på den relative posisjonen, kan det samme gjennomsnittlige innholdet av GC i DNAet til to bakteriearter. være ledsaget av deres betydelige genotype
inndeling. Hvis to organismer er svært like i nukleotidsammensetning, kan dette være bevis på deres evolusjonære forhold bare hvis de har et stort antall felles fenotypiske egenskaper eller genetisk likhet bekreftet av andre metoder. Samtidig viser avviket (mer enn 10...15%) i nukleotidsammensetningen av DNAet til to bakteriestammer med felles fenotypiske egenskaper at de i det minste tilhører forskjellige arter.
2.4.2 DNA-metode –DNA-hybridisering
Denne metoden er viktigere for å vurdere den genetiske slektskapen til bakterier. Når eksperimenter utføres nøye, kan verdifull informasjon oppnås om graden av deres genetiske homologi. Innenfor en bakterieart når graden av genetisk homologi til stammer fra 70 til 100%. Men hvis, som et resultat av evolusjonær divergens, nukleotidbasesekvensene til genomene til to bakterier avviker i større grad, blir spesifikk DNA-DNA-reassosiasjon så svak at den ikke kan måles. I dette tilfellet gjør DNA-rRNA-hybridisering det mulig å betydelig øke rekkevidden av organismer der graden av genetisk homologi kan bestemmes på grunn av det faktum at i en relativt liten del av bakteriegenomet som koder for ribosomalt RNA, den opprinnelige basesekvensen er bevart mye mer fullstendig enn i andre deler av kromosomet. Som et resultat avslører DNA–rRNA-hybridisering ofte en ganske høy homologi av genomene til bakterier der DNA–DNA-reassosiasjon ikke avslører merkbar homologi.
2.4.3 DNA-probe (genprobe) metode
DNA-probemetoden er en variant av DNA-DNA molekylær hybridiseringsmetoden. I dette tilfellet utføres hybridiseringsreaksjonen ikke mellom to totale DNA-preparater, men mellom et fragment av DNA-nukleotidsekvensen (probe), inkludert et gen (genetisk markør) som er ansvarlig for en spesifikk funksjon (for eksempel resistens mot et eller annet antibiotika). ), og DNA av bakteriene som studeres. Den vanligste måten å lage genprober på er å isolere spesifikke fragmenter ved molekylær kloning. For å gjøre dette må du først lage en genbank av den studerte bakterien ved å dele DNAet med endonukleaser.
restriksjon, og velg deretter ønsket klon fra summen av DNA-fragmenter ved elektroforese, etterfulgt av å kontrollere de genetiske egenskapene til disse fragmentene ved transformasjon. Deretter ligeres det valgte DNA-fragmentet inn i et passende plasmid (vektor),
og dette kombinerte plasmidet introduseres i en bakteriestamme som er praktisk for arbeid (f.eks. Escherichia coli).
Plasmid-DNA isoleres fra den bakterielle biomassen som bærer DNA-proben og merkes for eksempel med en radioisotopmerking. Deretter hybridiseres DNA-proben
med bakteriell DNA. De resulterende hybridområdene demonstreres ved autoradiografi. Basert på den relative hyppigheten av hybridisering av en genetisk markør med kromosomet til en bestemt bakterie, lager de
konklusjon om det genetiske forholdet mellom disse bakteriene og stammen som studeres.
2.4.4 Nukleotidsekvensanalysemetode
i ribosomalt RNA
For å identifisere bakterier og lage et fylogenetisk system for deres klassifisering, er den mest utbredte og viktige metoden analyse av nukleotidsekvenser i ribosomalt RNA. 5S, 16S og 23S rRNA-molekylene inneholder regioner med høyest grad av genetisk stabilitet. De antas å være utenfor virkningsmekanismen naturlig utvalg og utvikler seg bare som et resultat av spontane mutasjoner som skjer med en konstant hastighet. Akkumuleringen av mutasjoner avhenger bare av tid, derfor anses informasjon om nukleotidsekvensen til disse molekylene som det mest objektive for å bestemme det fylogenetiske forholdet til organismer på nivået fra underart til rike. Ved analyse
5S rRNA bestemmer vanligvis den komplette sekvensen av nukleotider, som i dette molekylet i prokaryoter er 120 nukleotider. Når man studerer 16S og 23S rRNA, som inneholder henholdsvis 1500 og 2500 nukleotider, blir oligonukleotider oppnådd fra disse molekylene ofte analysert ved bruk av spesifikke restriksjonsendonukleaser. Den mest utbredte studien er studiet av nukleotidsekvensen i 16S rRNA. Studiet av strukturen til 16S rRNA av representanter for forskjellige mikroorganismer førte til identifisering av en gruppe arkea blant prokaryoter. Likhetskoeffisientverdier S.A.B.,
separering av I6S rRNA fra bakterier og arkea er innenfor 0,1, mens verdien S.A.B.,
lik 1,0 tilsvarer fullstendig homologi av nukleotidsekvenser, og 0,02 til nivået av tilfeldig tilfeldighet.
I økende grad foreslås dendrogrammer for identifisering av bakterier, som viser forholdet mellom bakterieslekter, arter eller stammer basert på studiet av sekvensen av nukleotider (eller oligonukleotider) i rRNA, så vel som DNA-DNA
og DNA-rRNA hybridisering. Imidlertid er identifisering av bakterier før fødsel kun basert på genetiske metoder uten først å studere deres fenotypiske egenskaper ofte helt umulig. Derfor anses den beste tilnærmingen til å arbeide med bakteriell taksonomi å være studiet av både genotypiske og fenotypiske egenskaper. Ved inkonsistens mellom fylogenetiske og fenotypiske data, prioriteres midlertidig sistnevnte.
En spesiell utfordring er identifiseringen av de bakteriene og arkeaene, spesielt marine arter, som ikke er i stand til å vokse på kjente laboratorienæringsmedier og som derfor ikke kunne oppnås rene kulturer. Inntil nylig virket dette problemet uløselig. Men for rundt 15 år siden ble det utviklet metoder som gjorde det mulig å ekstrahere, klone, sekvensere
og sammenligne ribosomale RNA direkte fra miljøet. Dette gjorde det mulig å nøyaktig telle og identifisere mikroorganismer som bor i en gitt biotop uten å isolere dem til en ren kultur. En på denne måten identifisert mikroorganisme som er "udyrkbar" i laboratoriet kan til og med beskrives, men med tillegg av ordet "candidatus" (kandidat). Ordet "candidatus" vil følge den nye arten inntil forskere finner betingelser for å dyrke denne organismen i laboratoriet og oppnå en ren kultur av den, som vil tillate alle dens egenskaper å bli studert og publisert som lovlige.
Identifikasjon av bakterier utføres vanligvis ved bruk av Bergey's Manual of Determinative Bacteriology. Den første utgaven av denne håndboken ble utgitt i 1923 under ledelse av den kjente amerikanske bakteriologen D. H. Bergey (1860–1937). Siden da har den blitt regelmessig utgitt på nytt. med deltagelse av verdens ledende mikrobiologer I den siste, niende utgaven er alle bakterier delt inn i 35 grupper etter lett identifiserbare fenotypiske egenskaper Disse egenskapene er skissert
i gruppenavnene. Den taksonomiske posisjonen til bakterier i grupper bestemmes ved hjelp av tabeller og nøkler kompilert på grunnlag av et lite antall fenotypiske tegn. Differensieringstabeller for å differensiere arter av bakterier av visse slekter, for eksempel slekten Bacillus,
er ikke gitt, og leseren henvises til Burgee's Guide to the Taxonomy of Bacteria.
Fire-binders Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, 1984–1989 inneholder mer full informasjon om den taksonomiske posisjonen til bakterier. For hver bakteriegruppe er det gitt en beskrivelse av slektene som inngår i den.
og arter, inkludert de med uklar taksonomisk status. I tillegg til en detaljert fenotypisk beskrivelse, inkludert morfologi, organisering og kjemisk sammensetning av celler, antigene egenskaper, type kolonier, trekk ved livssyklus og økologi, gir egenskapene til slektene også informasjon om innholdet av GC i DNA, resultatene av DNA-DNA og DNA-rRNA hybridisering. Nøkler og tabeller lar deg identifisere bakterier ikke bare til slekt, men også til arter.
For tiden er det utgitt andre utgave av de fire bindene Bergcy's Manual of Systematic Bacteriology. Første bind ble utgitt i 2002. I tillegg finnes det en rekke artikler og bøker som tilbyr originalnøkler for identifikasjon separate grupper bakterier, for eksempel basiller, pseudomonader, actinomycetes, enterobakterier.
For tiden har det samlet seg mange nye data, inkludert de som er hentet fra analysen av nukleotidsekvenser av ribosomalt RNA, om tidligere studerte og nylig isolerte bakteriearter. Basert på denne informasjonen, artssammensetningen til noen grupper av bakterier, for eksempel slekten Bacillus, vil bli revidert: noen arter vil forbli innenfor slekten Bacillus, og noen vil danne nye slekter eller vil bli tildelt andre, allerede eksisterende slekter av bakterier. Det bør også bemerkes at for å beskrive nye bakteriestammer, som regel studeres flere egenskaper enn det som er nødvendig for identifisering, siden nøklene og tabellene ikke inkluderer alle egenskapene til de identifiserte bakteriene, men bare de som er forskjellige i ulike arter (tabell 1).
Tabell 1 - Minimumsliste over data som kreves for
beskrivelser av nye bakteriestammer (ifølge H. Truper, K. Schleifer, 1992)
Egenskaper | Hovedtrekkene | Tilleggsskilt |
Cellemorfologi | Form; størrelse; mobilitet; intra- og ekstracellulære strukturer; gjensidig arrangement av celler; cellulær differensiering; type celledeling; celle ultrastruktur | Farge; arten av flagellasjon; tvister; kapsler; dekker; utvekster; Livssyklus; heterocyster; ultrastruktur av flageller, membran og cellevegg |
Fortsettelse av tabell 1
Vekstmønster | Egenskaper ved vekst på faste og flytende næringsmedier; Kolonimorfologi | Kolonifarge, suspensjon |
Syrebestandighet; farge på sporer, flageller |
||
Cellesammensetning | DNA-sammensetning; reservestoffer | Homologi av nukleinsyrer; cellulære pigmenter; celleveggsammensetning; typiske enzymer |
Fysiologi | Forhold til temperatur; til pH i miljøet; type metabolisme (fototrof, kjemotrof, litotrof, organotrof); forhold til molekylært oksygen; elektronakseptorer; karbon kilder; nitrogenkilder; svovelkilder | Krav til salter eller osmotiske faktorer; behov for vekstfaktorer; typiske metabolske produkter (syrer, pigmenter, antibiotika, giftstoffer); antibiotikaresistens |
Økologi | Levekår | Patogenitet; krets av verter; dannelse av antigener; serologi; mottakelighet for fager; symbiose |
3 LABORATORIEARBEID «IDENTIFIKASJON
MIKROORGANISMER"
Målet med arbeidet: kjennskap til de grunnleggende prinsippene for å identifisere mikroorganismer. Under laboratoriearbeid studerer hver student egenskapene til bakterier som er nødvendige for å beskrive en bakteriestamme og identifisere den til slektsnivå.
Oppgaver
1. Bestem renheten til den identifiserte bakterien og studer morfologien til cellene.
2. Beskriv kultureiendommer.
3. Studer de cytologiske egenskapene til de identifiserte bakteriene.
4. Studer de fysiologiske og biokjemiske egenskapene til identifiserbare bakterier.
5. Bestem følsomheten til bakterier for antibiotika.
6. Fyll ut tabellen og oppsummer.
3.1 Bestemmelse av renheten til den identifiserte bakterien
og studere morfologien til cellene
For å utføre arbeid med å identifisere mikroorganismer får hver elev én bakteriekultur (på et skråagarmedium i et reagensrør), som deretter testes for renhet. Dette gjøres på flere måter: visuelt, ved såing på næringsmedier og mikroskopi.
Vekstmønster Den resulterende bakterien ses av en strek på overflaten av det skråstilte agarmediet. Hvis veksten langs linjen ikke er jevn, er avlingen forurenset. Deretter screenes kulturen i et reagensrør på et skrå medium (kjøttpeptonagar) for bruk
i videre arbeid, og sikt også på overflaten av et fast medium i en petriskål ved å bruke utmattelsesstrekmetoden for å sjekke renheten (ved jevnheten til de dyrkede koloniene). De inokulerte reagensglassene og skålene plasseres i en termostat ved en temperatur på 30 ºС i en periode på 2 til 3 dager. Resten av den opprinnelige bakteriekulturen i et reagensrør brukes til å sjekke renheten ved hjelp av mikroskopi (basert på populasjonens morfologiske homogenitet), samt for å studere form, relativ posisjon, mobilitet til celler og deres størrelser. Kulturen mikroskoperes ved bruk av "knust dråpe"-preparater og et preparat av fikserte, fuksinfargede celler. Resultatene legges inn i en tabell satt sammen i form av Tabell 2.
tabell 2 – Egenskaper til den identifiserte bakterien
Egenskaper | Tegn | resultater |
Kultureiendommer | ||
Størrelse, mm | ||
Flate | ||
Struktur | ||
Konsistens | ||
Cellemorfologi og | Form og arrangement av celler | |
Mobilitet | ||
Tilstedeværelse av endosporer | ||
Gram flekk | ||
Syremotstandsmaling | ||
Fysiologiske og biokjemiske egenskaper | Forholdet til molekylært oksygen | |
Vekst på glukosemedium | ||
Vekst på gelatinmedium | ||
Vekst på medium med melk | ||
Vekst på stivelsesmedium | ||
Katalase test | ||
Antibiotisk følsomhet |
3.2 Kultureiendommer
I neste leksjon undersøkes en petriskål frøet med en suspensjon av den identifiserbare bakterien. Kriteriet for renheten til en kultur er enhetligheten til de dyrkede koloniene. Beskriv de kulturelle egenskapene til bakteriekolonier i henhold til pkt
skrot 2.1 og resultatene legges inn i tabell 2.
3.3 Studie av de cytologiske egenskapene til identifiserte bakterier
3.3.1 Tilstedeværelse av endosporer
Et lite antall celler fra et fast medium legges i en løkke på et glassglass i en dråpe vann fra springen og det lages et utstryk. Smøret tørkes i luft, festes i en brennerflamme og påføres en 5% løsning av kromsyre. Etter 5...10 minutter vaskes den av med vann. Preparatet er dekket med en stripe filterpapir og papiret er sjenerøst fuktet med Ziehls karbolfuchsin. Varm opp preparatet over en flamme til det kommer damp (ikke koker), ta det deretter til side og tilsett en ny porsjon fargestoff. Denne prosedyren utføres i 7 minutter. Det er viktig at fargestoffet fordamper, men papiret tørker ikke ut. Etter avkjøling fjernes det, preparatet vaskes med vann og tørkes grundig med filterpapir.
Hvis alle operasjoner utføres riktig, viser fargen seg å være kontrasterende, og knallrøde sporer skiller seg tydelig ut mot den blå bakgrunnen til cytoplasmaet.
3.3.2 Gram flekk
3.3.2.1 Lag et tynt utstryk på en avfettet glassplate i en dråpe vann slik at cellene er jevnt fordelt over overflaten av glasset og ikke danner klumper.
3.3.2.2 Preparatet tørkes i luft, festes over en brennerflamme og farges i 1...2 minutter med karbongentian eller krystallfiolett.
3.3.2.3 Deretter dreneres fargestoffet og utstrykene behandles i 1...2 minutter med Lugols løsning til de blir svarte.
3.3.2.4 Tøm Lugols løsning, avfarg preparatet i 0,5...1,0 min med 96 % etyl alkohol og skyll raskt med vann.
3.3.2.5 I tillegg farget i 1…2 minutter med vannfuchsin.
3.3.2.6 Fargestoffet dreneres, preparatet vaskes med vann og tørkes.
3.3.2.7 Mikroskop med nedsenkingssystem.
Når de er farget riktig, er gram-positive bakterier blåfiolette, gramnegative – rosa-rød farge.
For å oppnå pålitelige resultater er det nødvendig å forberede utstryk for Gram-farging fra unge, aktivt voksende (vanligvis en dag gamle) kulturer, siden celler fra gamle kulturer noen ganger gir en ustabil Gram-reaksjon. Gram-negative bakterier kan vises som gram-positive bakterier hvis bakteriefilmen (utstryket) er for tykk og alkoholblekingen ikke er fullstendig fullført. Gram-positive bakterier kan vises som gram-negative bakterier hvis utstryket blekes med alkohol.
3.3.3 Maling for syrebestandighet
Et utstryk av bakteriene som studeres tilberedes på et fettfritt glassglass i en dråpe vann. Preparatet tørkes i luft og fikseres over en brennerflamme. Filterpapir legges på smøret, preparatet fylles med Ziehls karbolfuchsin og varmes opp 2-3 ganger til det kommer damp, mens objektglasset holdes høyt over brennerflammen med en pinsett. Utseendet til damper observeres ved å se på smøret fra siden, og når de vises, blir de umiddelbart lagt til side.
stoffet til siden. La preparatet avkjøles, fjern filterpapiret, tøm fargestoffet og vask smøret med vann. Deretter
cellene avfarges med en 5 % løsning av syre Hhttps://pandia.ru/text/79/131/images/image009_42.gif" width="11" height="23 src=">. For å gjøre dette, glassglass senkes 2–3 ganger i et glass svovelsyre,
uten å holde ham i det. Preparatet vaskes igjen grundig med vann og farges i 3 til 5 minutter med metylenblått (ifølge Leffler). Malingen dreneres, preparatet vaskes med vann, tørkes og undersøkes med nedsenkingssystem. Når de er farget riktig, ser celler av syrefaste bakterier ut røde, mens celler av ikke-syrefaste bakterier – blå.
3.3.4 Fastsettelse av mobilitet
Kulturen som studeres inokuleres i en kolonne med 0,2...0,5% halvflytende agar ved bruk av prikkemetoden. For at vekstkarakteristikkene skal fremstå klarest, gjøres punkteringen i umiddelbar nærhet til veggen i reagensrøret. Såing legges i termostat i 24 timer. Såing gjort på denne måten gjør det mulig å identifisere og skille mobile mikroorganismer fra immobile.
Stasjonære former for bakterier vokser langs punkteringslinjen, og danner små sylindriske eller koniske utvekster. Miljøet forblir helt gjennomsiktig. Mobile mikrober under slik inokulering forårsaker uttalt turbiditet, og sprer seg mer eller mindre jevnt over hele tykkelsen av mediet.
3.4 Studie av fysiologiske og biokjemiske egenskaper
identifiserbare bakterier
3.4.1 Relasjon til molekylært oksygen
I forhold til molekylært oksygen er mikroorganismer delt inn i fire grupper: obligate aerober, mikroaerofiler, fakultative aerober (anaerober) og obligate anaerober. Å dømme
for å fastslå om mikroorganismer tilhører en eller annen gruppe, inokuleres den mikrobielle suspensjonen i reagensglass med et smeltet agarnæringsmedium avkjølt til en temperatur på 45 ºC. Såing kan også gjøres ved injeksjon. Strenge aerobe vokse på overflaten av mediet og i det øvre laget, mikroaerofile– i en viss avstand fra overflaten. Fakultative anaerober vanligvis utvikle seg gjennom hele tykkelsen av mediet. Strenge anaerobe vokser bare i dypet av mediet, helt nederst i reagensrøret (Figur 6).
|
1 – aerober; 2 – mikroaerofile; 3 – fakultative anaerober;
4 – anaerobe
Figur 6 – Vekst av mikroorganismer under såing ved injeksjon ( EN) og når du sår i et smeltet tett medium ( b)
3.4.2 Vekst på glukose- og peptonmedier
Kulturen innføres med en steril sløyfe i et flytende medium som inneholder: 5,0 g/l pepton, 1,0 g/l K2HP04, 10,0 g/l glukose, 2 ml bromtymolblått (1,6 % alkoholløsning), destillert vann hellet i reagensglass ( 8...10 ml hver) med flottører. Varigheten av dyrkingen er 7 dager i en termostat ved en temperatur på 30 °C. Veksten av mikroorganismer eller dens fravær bestemmes av mediets turbiditet, dannelsen av en film eller sediment. En endring i fargen på indikatoren (bromtymolblå) indikerer dannelsen av sure (gul farge på mediet) eller alkaliske (blå farge på mediet) metabolske produkter. Dannelsen av gass indikeres av dens akkumulering i flottøren. Observasjonsresultatene sammenlignes med et sterilt miljø.
3.4.3 Vekst på gelatinmedium
Aktiviteten til ekstracellulære proteolytiske enzymer i mikroorganismer bestemmes ved bruk av gelatin, kasein eller andre proteiner som substrat. Mediet med gelatin består av kjøtt-peptonbuljong (MPB) og 10...15 % gelatin (MPB). Såing utføres ved injeksjon.
Ved hjelp av en bakteriologisk nål velges mikrobielle celler sterilt fra stimen og nålen settes inn i tykkelsen på MPZ-kolonnen til bunnen av røret.
Varigheten av dyrking er fra 7 til 10 dager ved romtemperatur. Kondensering av gelatin noteres visuelt. Hvis gelatin blir flytende, angi intensiteten og formen for flytendegjøring - lag-for-lag, traktformet, poseformet, kraterformet, nepeformet, bobleformet.
3.4.4 Vekst på medium med melk
Såing på "melkeagar" i petriskåler utføres for å bestemme bakteriers evne til å bryte ned melkekasein. Mediet består av like deler steril skummet melk og steril 3 % vandig agaragar. Bakterier inokuleres med en løkke, og trekker et slag langs diameteren på koppen eller langs midten av sektoren som koppen er delt inn i. Varigheten av bakteriedyrking i termostat ved 30 °C er 7 dager. Kaseinhydrolyse detekteres av sonen for klaring av mediet rundt kolonier eller en kultur av mikroorganismer dyrket langs linjen. Sonen er spesielt godt synlig etter behandling av mediet med voksne bakterier med en løsning av 5 % trikloreddiksyre. Hydrolysesonen til kasein måles i millimeter fra kanten av streken eller kolonien til kanten av lyssonen. Jo større diameter lyssonen har, desto høyere er den kaseinolytiske aktiviteten til bakterier.
3.4.5 Vekst på stivelsesmedium
Såing på agarmedium med stivelse (i petriskåler) som inneholder (g/l): pepton – 10,0; KN2R04 – 5,0; løselig stivelse – 2,0; agar – 15,0; pH 6,8 – 7.0, er produsert for å bestemme dannelsen av amylase av mikroorganismer. Bakterier inokuleres med en løkke, og trekker et slag langs diameteren på koppen eller langs midten av sektoren som koppen er delt inn i. Varigheten av bakteriedyrking er 7 dager i en termostat ved en temperatur på 30 °C. Stivelseshydrolyse oppdages etter behandling av mediet med voksne bakterier med Lugols løsning. For å gjøre dette, hell 3 til 5 ml av Lugols løsning på overflaten av mediet. Mediet som inneholder stivelse blir blått, og hydrolysesonen forblir fargeløs eller får en rødbrun farge hvis stivelsen har blitt hydrolysert til dekstriner. Stivelseshydrolysesonen måles fra kanten av streken (kolonien) til kanten av lyssonen (mm). Jo større diameter lyssonen har, desto høyere er amylaseaktiviteten.
3.4.6 Katalase test
En del av den dyrkede kulturen suspenderes ved hjelp av en bakteriologisk løkke i en dråpe 3 % hydrogenperoksid på et glassglass. Tilstedeværelsen av katalase er indikert ved dannelse av gassbobler, observert 1...5 minutter etter introduksjon av bakterier med det blotte øye eller under et mikroskop ved lav forstørrelse. Du kan bruke noen få dråper hydrogenperoksid direkte på en koloni eller kultur dyrket på en agar-skråning og observere frigjøringen av molekylært oksygen.
3.4.7 Bestemmelse av bakteriell følsomhet
til antibiotika
Følsomheten til mikroorganismer for antibiotika kan enkelt bestemmes ved å bruke ferdige papirskiver impregnert med visse antibiotika. Mikroorganismene som studeres dyrkes på et passende fast næringsmedium. En tykk suspensjon av mikroorganismen som studeres fremstilles i sterilt springvann ved å vaske cellene med vann fra overflaten av det faste næringsmediet. Arbeid nær brennerflammen, tilsett 1 ml av den resulterende suspensjonen
i et reagensrør med 20 ml smeltet og avkjølt til en temperatur på 50 ºC agarmedium, for eksempel kjøttpeptonagar (MPA). Hvis mikroorganismer ble dyrket i et flytende næringsmedium, tilsettes passende volum kultur til agaren. Innholdet i røret blandes raskt og grundig og helles i en steril petriskål.
Når mediet har stivnet, legges papir på overflaten.
ny disker i lik avstand fra hverandre og på avstand
1,5...2,0 cm fra kanten av koppen. Petriskåler oppbevares i 2 timer ved romtemperatur for bedre diffusjon av antibiotika til tykkelsen av agarmediet, og deretter, uten å snu, plasseres de i en termostat i 24 timer ved en temperatur på 30 ºC. En dag senere noteres dannelsen av soner for undertrykkelse av veksten av de studerte mikroorganismene rundt skivene. Hvis bakterien som studeres er følsom for visse antibiotika, finnes det soner uten vekst av kulturen rundt skivene. Diameteren til vekstinhiberingssonen måles med en millimeterlinjal og resultatene er registrert i tabell 3. En sone på mer enn 30 mm indikerer
indikerer høy følsomhet av mikroorganismer for antibiotika, og mindre enn 12 mm indikerer svak følsomhet.
Når eksperimentatoren har løsninger til rådighet
antibiotiske stoffer eller kulturvæsker som inneholder
antibiotika, bruk en metode som bruker brønner i tykkelsen av agar.
I dette tilfellet, i et frossent agarmedium inokulert med testmikroorganismen, lages hull med et sterilt pluggbor (diameter fra 6 til 8 mm) i en avstand på 1,5...2,0 cm fra kanten av fatet.
Antibiotikaløsninger eller kulturvæske tilsettes brønnene. Denne metoden gjør det også mulig å identifisere evnen til mikroorganismer dyrket i et flytende medium til å danne antibiotika.
Tabell 3 – Effekt av antibiotika på bakterievekst
Antibiotika | Diameter på vekstinhiberingssoner, mm |
Penicillinskive | |
Skive med kloramfenikol |
4 TESTSPØRSMÅL
1. Definer følgende termer:
- press; autentisk belastning; type belastning;
- kolonien;
– kultureiendommer;
- taksonomi;
- klassifisering;
– nomenklatur;
- plasmid;
– fagtyping.
2. Hvilke seksjoner omfatter taksonomien til mikroorganismer? Gi deres egenskaper.
3. Hvorfor er eksisterende systemer for klassifisering av mikroorganismer kunstige?
5. Hva er egenskapene som skiller ulike stammer av samme type mikroorganisme?
6. Hvilke taksonomiske kategorier av mikroorganismer er klassifisert som obligatoriske og hvilke er klassifisert som valgfrie?
7. List opp de grunnleggende reglene for nomenklaturen av mikroorganismer.
8. Hva er hovedformålet med å identifisere mikroorganismer?
9. Hvordan er prinsippene for klassifisering og identifikasjon av ulike grupper av prokaryoter og eukaryoter forskjellige?
10. Hvilke egenskaper studeres når man beskriver og identifiserer bakterier?
11. Hvilke tegn tas i betraktning når man beskriver overflate-, dyp- og bunnkolonier av mikroorganismer?
12. Hvilke trekk noteres når man beskriver vekst av mikroorganismer ved hjerneslag?
13. Hva legges merke til når man karakteriserer vekst av mikroorganismer i et flytende næringsmedium?
14. Hvilke egenskaper inkluderer bakteriecellenes morfologiske egenskaper og organisering?
15. Hvilke fysiologiske og biokjemiske egenskaper studeres ved identifisering av bakterier?
16. I hvilke tilfeller er det nødvendig å bruke kjemotaxonomiske metoder?
17. Gi eksempler på stoffer som brukes som kjemo-taksonomiske markører?
18. Hva er trekk ved proteintaksonomien?
19. Beskriv metoden for numerisk taksonomi, hvilke begrensninger har den?
20. Hvilke metoder brukes for å evaluere de fylogenetiske slektskapene til bakterier?
21. Hva er essensen av DNA-sondemetoden og dens forskjell fra metoden
DNA-DNA hybridisering?
22. Hva er trekk ved metoden for å analysere nukleotidsekvenser i ribosomalt RNA?
23. Hvilke tegn er grunnlaget for klassifiseringen av bakterier i «Burgee's Guide to Bacteria»?
24. Hvilke egenskaper og egenskaper studeres når man beskriver nye bakteriestammer?
25. Hva er metodene for å bestemme renheten til en identifisert bakterie?
26. Hva er de grunnleggende reglene for å utføre Gram-fargingsteknikken?
27. Hvilke grupper deles mikroorganismer inn i i forhold til molekylært oksygen?
28. Hva brukes som substrat ved bestemmelse av aktiviteten til ekstracellulære protolytiske enzymer i mikroorganismer?
29. Hvilke metoder kjenner du til for å bestemme mikroorganismers følsomhet overfor antibiotika?Gi deres egenskaper.
30. Hvilken metode brukes for å bestemme produksjonen av amylase av mikroorganismer?
31. Hvordan gjør seeding det mulig å identifisere og skille bevegelige mikroorganismer fra immobile?
5 OPPSKRIFTER AV FARGEstoffer OG NÆRINGSSTOFFER
5.1 Grunnleggende karbolsk fuchsin (Tsilya fuchsin)
– 5 % vandig løsning av nydestillert fenol – 100 ml;
- mettet alkoholløsning av basisk fuchsin - 10 ml;
Den tilberedte blandingen filtreres etter 48 timer.
5.2 Metylenblått (Leffler)
- mettet alkoholløsning av metylenblått - 30 ml;
- destillert vann - 100 ml;
– 1 % vandig løsning av KOH – 1 ml.
5.3 Kjøttpeptonbuljong (MPB)
500 g kjøttdeig uten fett og sener hell i 1 liter springvann og ekstrahert ved romtemperatur i 12 timer eller i en termostat ved en temperatur på 37 ºС i 2 timer, og ved en temperatur på 50 ºС i en time. Deretter presses kjøttet gjennom osteduk, og den resulterende infusjonen kokes i 30 minutter. I dette tilfellet koagulerer proteiner. Den avkjølte massen filtreres gjennom et bomullsfilter og tilsettes vann til det opprinnelige volumet. Tilsett deretter 5 til 10 g pepton og 5 g bordsalt til 1 liter kjøttbuljong. Mediet varmes opp til peptonet er oppløst, under konstant omrøring. MPB steriliseres ved et trykk på 2 atm i 20 minutter.
5.4 Kjøttpeptonagar (MPA)
Tilsett 20 g agar til 1 liter MPB. Mediet varmes opp til agaren er oppløst, deretter er mediet lett alkalisk.
20 % NaCO64-løsning" height="52" bgcolor="white" style="vertical-align:top;background: white">
Laster inn...