 |
Морфология простейших. Патогенные простейшие
|
|
|
|
Простейшие являются микроскопическими одноклеточными эукариотическими организмами и относятся к царству животных (Animalia). Они имеют более сложно организованную структуру клеток по сравнению с грибами. В цитоплазме простейших есть оформленное ядро и органоиды, характерные для клеток животных. Размеры клеток составляют от 5 до 30 и даже 50 мкм. Цитоплазма делится на два слоя: наружный — эктоплазму и внутренний — эндоплазму, содержащую органоиды и включения. Оболочка может быть гибкой, образованной наружным слоем цитоплазмы и выполнять при этом роль полупроницаемой мембраны (пелликула) или формироваться из плотного двойного слоя, содержащего большое количество полисахарида хитина (кутикула). Цитоплазма содержит одно или два ядра (макронуклеус и микронуклеус). Многие простейшие имеют специальные ротовые отверстия для поглощения пищи, другие поглощают ее с помощью эндоцитоза или путем всасывания всей поверхностью тела. Размножаются простейшие простым делением и половым путем. Для многих из них характерно образование цист — покоящихся клеток, окруженных плотной оболочкой. Образование цист позволяет выдержать влияние неблагоприятных условий окружающей среды. Большинство простейших — сапрофиты, но есть патогенные для человека. Они являются подвижными организмами и в зависимости от способов передвижения их делят на 4 группы.
Саркодовые, тип Sarcomastigophora, подтип Sarcodina, к которым относят амеб. Характерная особенность амеб — непостоянство формы тела. Они обладают пластичной и гибкой оболочкой, которая образует временные цитоплазм этические отростки — псевдоподии или ложноножки, служащие для передвижения и поглощения пищи. В кишечнике человека обитает непатогенная Entamoeba coli. Патогенными являются Entamoeba histolytica, вызывающая амебную дизентерию (поражение слизистой кишечника), Negleria fowleri возбудитель амебного менингоэнцефалита (поражение тканей мозга и ЦНС), а также представители родов Acantamoeba sp. и Hartmanella sp., вызывающие некротические поражения кожи, роговицы глаз, менингоэнцефалиты.
|
|
|
Жгутиковые, тип Sarcomastigophora, подтип Mastigophora. Простейшие этого класса передвигаются с помощью одного или нескольких жгутиков. Патогенными являются лямблии, трипаносомы, лейшмании и трихомонады. Клетки Lamblia intestinalis имеют грушевидную форму и несколько жгутиков, образуют цисты. Лямблии поражают тонкий кишечник, а при их попадании в желчный пузырь, могут быть причиной хронических холециститов. Trichomonas vaginalis вызывает венерическое заболевание, связанное с воспалением мочеполовой системы. Для трихомонад характерна грушевидная форма клеток с четырьмя жгутиками и отсутствие цист. Лейшмании — возбудители природно-очаговых заболеваний, возникающих в тропических и субтропических зонах. Переносчики лейшмании кровососущие насекомые москиты. Leishmania tropica, Leishmania donovani и другие виды поражают кожу, печень, селезенку, костный мозг. Заболевания, вызываемые трипаносомами, также возникают в странах с тропическим и субтропическим климатом. Trypanosoma gambiense является возбудителем африканской сонной болезни, проникает в организм человека при укусе мухи цеце и поражает ЦНС и иммунную систему.
Споровики, тип Apicoplexa, класс Sporozoa. Представителями этой группы являются виды рода Plasmodium sp., вызывающие малярию, и Toxoplasma gondii, вызывающие токсоплазмоз.
Малярийные плазмодии - паразиты со сложным гетероциклическим развитием, характеризующимся чередованием полового и бесполого размножений. Половое размножение происходит в организме комара рода Anopheles, где образуются половые клетки спорозоиты. В организме человека осуществляется бесполый цикл развития - шизогония. Спорозоиты попадают в организм человека при укусе комара и размножаются сначала в клетках печени (тканевая шизогония), трансформируясь в тканевые шизонты, трофозоиты, мерозоиты. Затем мерозоиты попадают в кровяное русло, внедряются в эритроциты и размножаются в них. При разрушении эритроцитов плазмодии выходят в кровь и инфицируют новые клетки. Чужеродные белки плазмодиев, продукты распада эритроцитов вызывают лихорадочную реакцию, отличающуюся строгой цикличностью. Приступы заболевания, обусловленные эритроцитарной шизогонией, протекают в строго определенной время для каждого возбудитителя. Малярию вызывают четыре вида плазмодиев: Plasmodium malaria е - возбудитель четырехдневной малярии, Plasmodium vivax — возбудитель трехдневной малярии, Plasmodium falciparum - возбудитель тропической малярии, протекающей в наиболее тяжелой форме нередко со смертельным исходом, и Plasmodium ovale - возбудитель малярии овале.
|
|
|
Токсоплазмы также как и плазмодии являются внутриклеточными паразитами и вызывают заболевание, характеризующееся сменой хозяев. Половое размножение происходит в организме основного хозяина - кошки, а бесполое - в организме промежуточных хозяев - человека, млекопитающих животных, птиц. В эпителии кишечника кошки в результате полового процесса образуются ооцисты, которые выделяются вместе с фекалиями в объекты окружающей среды (почву, воду, предметы домашнего обихода) и через них в пищевые продукты. Из пищевых продуктов особенно опасно сырое или термически плохо обработанное мясо, зараженное ооцистами. Токсоплазмы поражают клетки соединительной, эпителиальной, нервной и мышечной тканей, их токсическое действие вызывает образование некрозных очагов. Особенно опасно инфицирование токсоплазмами беременных женщин (в ранние сроки), они могут передаваться через плаценту и поражать центральную нервную систему и глаза плода.
Инфузории (реснитчатые), тип Ciliophora, класс Kinetofragminophores. Патогенный представитель Balantidium coli - возбудитель балантидиоза. Балантидии имеют постоянную, яйцевидную форму благодаря плотной наружной оболочке. Поверхность покрывают многочисленные реснички, с помощью которых клетки передвигаются. Клетки имеют два ядра, эктоплазму и эндоплазму, ротовое отверстие. Балантидии имеют вегетативную и цистную стадии развития. Цисты попадают в окружающую среду с фекалиями животных (свиней) и длительно в ней сохраняются. Заражение цистами происходит через рот с инфицированными продуктами, водой. Заболевание сопровождается поражением слизистой оболочки кишечника также как и при амебной дизентерии.
|
|
|
Морфология вирусов
Вирусы – наименьшие по размерам агенты, проходящие через бактериальные фильтры, имеющие геном, окруженный белковой оболочкой. Все вирусы существуют в двух формах: внеклеточная форма – вирион – включает в себя все составные элементы (капсид, нуклеиновую кислоту, структурные белки, ферменты, липиды); внутриклеточная форма – вирус – может быть представлена лишь одной молекулой нуклеиновой кислоты, т.к. попадая в клетку, вирион распадается на составные элементы. По форме выделяют вирусы палочковидные (возбудитель лихорадки Эбола), пулевидные (вирус бешенства), сферические (герпесвирусы), овальные (вирус оспы), а также бактериофаги (вирусы бактерий), имеющие сложную форму.
Вирусы содержат только один тип нуклеиновой кислоты: двухнитевые молекулы ДНК (вирусы оспы, простого герпеса и др.) или однонитевыми РНК (пикорнавирусы, тогавирусы).
Генетический материал вирусов «упакован» в специальный симметричный «футляр» - капсид – белковую оболочку, состоящую из одинаковых субъединиц – капсомеров. Капсид обеспечивает защиту вирусного генома от внешних воздействий, адсорбцию вириона на клетке, проникновение его в клетку путем взаимодействия с клеточными рецепторами. Комплекс капсида и вирусного генома называют нуклеокапсидом. Нуклеокапсид обладает спиральной или кубической симметрией. При спиральной симметриии взаимодействие нуклеиновой кислоты и белка осуществляется по одной оси вращения, что придает вирусам палочковидную форму (коронавирусы, рабдовирусы, пара- и ортомиксовирусы и др.). При кубическом типе симметрии нуклеиновая кислота окружена капсомерами, образующими многогранник икосаэдр, что придает вирусам сферическую форму (аденовирусы, реовирусы, герпесвирусы, пикорнавирусы).
|
|
|
Некоторые вирусы могут содержать поверх капсида особую оболочку – суперкапсид, состоящую из двойного слоя липидов и специфичных вирусных белков – гликопротеинов, которые образуют выросты – шипы, пронизывающие липидный бислой. Такие вирусы называют «одетымии». Основная функция липидов – стабилизация структуры вирусов. Утеря липидов приводит к исчезновению инфекционных свойств. Гликопротеины облегчают проникновение вируса в чувствительные клетки, связываясь с рецепторами на их поверхности.
1.5 Систематика и морфология микроорганизмов
Систематика- распределение микроорганизмов в соответствии с их происхождением и биологическим сходством. Систематика занимается всесторонним описанием видов организмов, выяснением степени родственных отношений между ними и объединением их в различные по уровню родства классификационные единицы- таксоны. Основные вопросы, решаемые при систематике (три аспекта, три кита систематики)- классификация, идентификация и номенклатура.
Классификация- распределение (объединение) организмов в соответствии с их общими свойствами (сходными генотипическими и фентипическими признаками) по различным таксонам.
Таксономия- наука о методах и принципах распределения (классификации) организмов в соответствии с их иерархией. Наиболее часто используют следующие таксономические единицы (таксоны)- штамм, вид, род. Последующие более крупные таксоны- семейство, порядок, класс.
В современном представлении вид в микробиологии - совокупность микроорганизмов, имеющих общее эволюционное происхождение, близкий генотип (высокую степень генетической гомологии, как правило более 60%) и максимально близкие фенотипические характеристики.
Нумерическая (численная) таксономия основывается на использовании максимального количества сопоставляемых признаков и математическом учете степени соответствия. Больщое число сравниваемых фенотипических признаков и принцип их равной значимости затрудняло классификацию.
При изучении, идентификации и классификации микроорганизмов чаще всего изучают следующие (гено- и фенотипические) характеристики:
1.Морфологические - форма, величина, особенности взаиморасположения, структура.
2.Тинкториальные - отношение к различным красителям (характер окрашивания), прежде всего к окраске по Граму. По этому признаку все микроорганизмы делят на грамположительные и грамотрицательные.
Морфологические свойства и отношение к окраску по Граму позволяют как правило отнести изучаемый микроорганизм к крупным таксонам- семейству, роду.
|
|
|
3.Культуральные - характер роста микроорганизма на питательных средах.
4.Биохимические - способность ферментировать различные субстраты (углеводы, белки и аминокислоты и др.), образовывать в процессе жизнедеятельности различные биохимические продукты за счет активности различных ферментных систем и особенностей обмена веществ.
5.Антигенные - зависят преимущественно от химического состава и строения клеточной стенки, наличия жгутиков, капсулы, распознаются по способности макроорганизма (хозяина) вырабатывать антитела и другие формы иммунного ответа, выявляются в иммунологических реакциях.
6.Физиологические - способы углеводного (аутотрофы, гетеротрофы), азотного (аминоавтотрофы, аминогетеротрофы) и других видов питания, тип дыхания (аэробы, микроаэрофилы, факультативные анаэробы, строгие анаэробы).
7.Подвижность и типы движения.
8.Способность к спорообразованию, характер спор.
9.Чувствительность к бактериофагам, фаготипирование.
10.Химический состав клеточных стенок- основные сахара и аминокислоты, липидный и жинокислотный состав.
11.Белковый спектр (полипептидный профиль).
12.Чувствительность к антибиотикам и другим лекарственным препаратам.
13.Генотипические (использование методов геносистематики).
В последние десятилетия для классификации микроорганизмов, помимо их фенотипических характеристик (см. пп.1- 12), все более широко и эффективно используются различные генетические методы (изучение генотипа- генотипических свойств). Используются все более совершенные методы- рестрикционный анализ, ДНК- ДНК гибридизация, ПЦР, сиквенс и др. В основе большинства методов лежит принцип определения степени гомологии генетического материала (ДНК, РНК). При этом чаще исходят из условного допущения, что степень гомологии более 60% (для некоторых групп микроорганизмов- 80%) свидетельствует о принадлежности микроорганизмов к одному виду (различные генотипы - один геновид), 40- 60%- к одному роду.
Идентификация.
Основные фено- и генотипические характеристики, используемые для классификации микроорганизмов, используются и для идентификации, т.е. установления их таксономического положения и прежде всего видовой принадлежности- наиболее важного аспекта микробиологической диагностики инфекционных заболеваний. Идентификация осуществляется на основе изучения фено- и генотипических характеристик изучаемого инфекционного агента и сравнения их с характеристиками известных видов. При этой работе часто применяют эталонные штаммы микроорганизмов, стандартные антигены и иммунные сыворотки к известным прототипным микроорганизмам. У патогенных микроорганизмов чаще изучают морфологические, тинкториальные, культуральные, биохимические и антигенные свойства.
Номенклатура - название микроорганизмов в соответствии с международными правилами. Для обозначения видов бактерий используют бинарную латинскую номенклатуру род/вид, состоящую из названия рода (пишется с заглавной буквы) и вида (со строчной буквы). Примеры- Shigella flexneri, Rickettsia sibirica.
В микробиологии часто используется и ряд других терминов для характеристики микроорганизмов.
Штамм - любой конкретный образец (изолят) данного вида. Штаммы одного вида, различающиеся по антигенным характеристикам, называют серотипами (серовариантами - сокращенно сероварами), по чувствительности к специфическим фагам- фаготипами, биохимическим свойствам- хемоварами, по биологическим свойствам- биоварами и т.д.
Колония - видимая изолированная структура при размножении бактерий на плотных питательных средах, может развиваться из одной или нескольких родительских клеток. Если колония развилась из одной родительской клетки, то потомство называется клон.
Культура - вся совокупность микроорганизмов одного вида, выросших на плотной или жидкой питательной среде.
Основной принцип бактериологической работы- выделение и изучение свойств только чистых (однородных, без примеси посторонней микрофлоры) культур.
Основные группы бактерий Роды бактерий
1.Изгибающиеся бактерии с тонкими стенками, подвиж-
ность обеспечивается за счет скольжения- скользя-
Щие бактерии
2.Изгибающиеся бактерии с тонкими стенками, подвиж- Treponema
ность связана с наличием осевой нити- спирохеты Borrelia, Leptospira
3.Ригидные бактерии с толстыми стенками, неподвиж-
ные или подвижные благодаря жгутикам- эубактерии
А. Мицелиальные формы Mycobacterium, Actino-
myces, Nocardia, Strep-
tomyces
Б.Простые одноклеточные
1/облигатные внутриклеточные паразиты Rickettsia, Coxiella,
Chlamydia
2/свободноживущие
а. грамположительные:
кокки Streptococcus, Staphy-
lococcus
неспорообразующие палочки Corynebacterium, Lis-
teria, Erysipelothrix
спорообразующие палочки
в т.ч. обязательные аэробы Bacillus
в т.ч. обязательные анаэробы Clostridium
б. грамотрицательные:
кокки Neisseria
некишечные палочки
в т.ч. спиральной формы Spirillum
в т.ч. прямые, очень мелкие палочки Pasteurella, Brucella,
Yersinia, Francisella,
Haemophilus, Borde-
tella
кишечные палочки
в т.ч. факультативные анаэробы Escherichia, Salmone-
lla, Shigella, Klebsiel-
la, Proteus, Vibrio
в т.ч. облигатные аэробы Pseudomonas
в т.ч. облигатные анаэробы Bacteroides, Fuso-
bacterium
4.Без клеточных стенок Mycoplasma, Urea-
plasma
|
|
|
