13. Химический состав бактериальной клетки, его особенности.

Вода составляет более 80% массы микробной клетки и находится в свободном и связанном состоянии (коллоидно-связанная и ионно-связанная).

Функции свободной воды:

является универсальным растворителем; обеспечивает оптимальные условия для переноса метаболитов; обеспечивает процессы осмоса и диффузии.

Связанная вода входит в состав молекул органических и неорганических соединений и является структурным элементом цитоплазмы бактерий.

Сухой остаток бактериальной клетки включает в себя неорганические и органические вещества.

К неорганическим веществам относят: углерод, азот, фосфор, калий, магний, натрий, серу, железо, медь, цинк и др. Они участвуют в процессах метаболизма клетки. Некоторые неорганические вещества (железо, магний) стимулируют рост большинства болезнетворных бактерий.

К органическим веществам относят: белки, углеводы, липиды и нуклеиновые кислоты.

Белки составляют 50-80% сухого веса бактерий, выполняют строительную и ферментативную функции, участвуют в транспорте питательных веществ, являются экзотоксинами.

Углеводы составляют 12-18% сухого веса клетки, качественно многообразны и представлены моносахаридами, дисахаридами, полисахаридами и др. Основная масса углеводов представлена полисахаридами. Углеводы обеспечивают энергетику клетки, входят в состав эндотоксинов и некоторых структурных компонентов бактериальной клетки.

Липиды – их количество варьирует в широких пределах (9-41%) в зависимости от видовой и родовой принадлежности бактерий. Липиды, так же, как и углеводы, качественно многообразны и представлены фосфолипидами, нейтральными жирами, свободными жирными кислотами. В бактериальной клетке преобладают фосфолипиды. Липиды придают устойчивость бактериальной клетке во внешней среде, обеспечивают энергетику клетки при недостатке углеводов, выполняют строительную функцию, входят в состав эндотоксинов, обладают пирогенными свойствами (повышение температуры тела при инфекционном заболевании).

Нуклеиновые кислоты представлены ДНК (3%) и РНК (16%), структура и функции которых сходны с нуклеиновыми кислотами эукариот. Процентное содержание Г+Ц в ДНК, характерное для отдельных видов, родов и семейств, используется в построении систематики микроорганизмов.

14. Питание бактерий. Механизмы поступления питательных веществ в клетку.

Общий тип питания у бактерий голофитный, т.е. через всю поверхность клетки. Основным барьером, регулирующим поступление питательных веществ в клетку, является ЦПМ, т.к. в ней очень мелкие поры, непроницаемые для крупных молекул.

Механизмы поступления питательных веществ в клетку:

• простая диффузия происходит по градиенту концентрации, без затрат энергии. Таким путем в клетку проникают вода и газы (0₂, Н₂, N₂);

• облегченная диффузия – по градиенту концентрации, без затрат энергии, с помощью специальных белков-переносчиков – пермеаз; активный механизм осуществляется против градиента концентрации с затратой энергии при помощи белков-переносчиков – пермеаз. Имеется два типа активного транспорта: 1 – «накачивание» небольших молекул в клетку с созданием концентрации, в 100-1000 раз превышающей концентрацию этого вещества снаружи клетки. 2 – транслокация (перенос) радикалов, сопровождающаяся химической модификацией переносимого вещества (фосфорилирование глюкозы, фруктозы).

Микроаэрофильные бактерии – микроорганизмы, которые растут и размножаются при повышенном содержании СО2 и низком содержании О2. Например: Helicobacter pylori, Campylobacter coli.

Способы создания анаэробных условий:

1) механическое удаление воздуха из анаэростата с последующим заполнением газовой смесью (80% азота, 10% водорода, 10% углекислого газа);

2) использование газогенераторных пакетов с набором специальных реагентов (боргидрит натрия, винная кислота, бикарбонат натрия) для создания бескислородной газовой среды в анаэростате.

18. Рост и размножение бактерий.

Рост бактерий – это увеличение линейных размеров и массы микробной клетки.

Размножение бактерий – это увеличение количества особей в популяции за счет поперечного деления, реже путем почкования.

Интервал времени, за который число клеток удваивается, называется временем генерации (Т-генерации). Для большинства бактерий время генерации составляет 20-30 мин., у возбудителя туберкулеза – 24 часа.

Популяция бактерий – совокупность особей одного вида, сформировавшаяся в определенных условиях внешней среды.

Характеристика роста бактериальной популяции на плотных и жидких питательных средах.

Популяция бактерий, развившаяся из одной микробной клетки на плотной питательной среде, называется колонией.

Культура бактерий – популяция одного вида микроорганизмов.

Для учета количества жизнеспособных клеток в культуре определяют число колониеобразующих единиц в 1 мл материала (КОЕ/мл).

Колонии характеризуют по следующим признакам:

1. по размеру: мелкие - 1-2 мм; средние - 2-4 мм; крупные - более 4 мм;

2. по форме: круглые или неправильной формы;

3. по рельефу: выпуклые, уплощенные;

4. по характеру поверхности: гладкие или шероховатые;

5. по характеру краев: ровные, изрезанные, волнистые;

6. по оптическим свойствам: прозрачные, полупрозрачные, непрозрачные;

7. по цвету: бесцветные или пигментированные (золотистые, красные, синезеленого цвета и др.);

8. по запаху, например, колонии синегнойной палочки имеют запах жасми-

на, фиалки, карамели;

9. по консистенции: сухие, влажные, слизистые.

Гладкие колонии с ровными краями обозначаются как «S»-колонии (англ. smooth – гладкие), шероховатые с изрезанными краями - «R»-колонии (англ. rough – шероховатые). Внешний вид колоний у некоторых бактерий настолько характерен, что может служить одним из дифференциальных признаков при их идентификации. Например, R-колонии возбудителя чумы (Yersinia pestis) сравнивают с «кружевными платочками», т.к. они имеют плотный центр и прозрачные волнистые края, R-колонии возбудителя сибирской язвы (Bacillus anthracis) напоминают «гриву льва».

Характер роста микроорганизмов в жидкой питательной среде зависит от скорости деления и типа дыхания бактерий и может быть:

1. диффузно-мутящий (Staphylococcus aureus, Escherichia coli);

2. придонный или придонно-пристеночный (Streptococcus pyogenes);

3. поверхностно-пленчатый (Vibrio choleraе, Mycobacterium tuberculosis).

Рост микроорганизмов в жидкой питательной среде.

Некоторые виды возбудителей дают характерный тип роста в жидкой питательной среде. Например, Y.pestis образует на поверхности пленку со спускающимися вниз тяжами (нитями) - «чумные сталактиты»; B.anthracis образует придонный осадок в виде «комочка ваты».

19. Влияние физических факторов на микроорганизмы.

1. Ультразвук. Под его действием в цитоплазме бактерий образуются кавитационные полости, заполненные парами жидкости под высоким давлением до 10 000 атм. Это приводит к разрушению цитоплазматических и оболочечных структур клетки.

Практическое применение: для стерилизации вакцин, жидких пищевых продуктов и др.

2. Ультрафиолетовый свет – повреждает ДНК микробной клетки. Действие УФ-света на бактерии было доказано опытом Бухнера: в чашку Петри с МПА делают посев культуры микроорганизмов, например, S.typhi «сплошным газоном». На посев накладывают черную бумагу с вырезанными буквами, составляющими какое-либо слово, например, «typhus» и подвергают его действию прямых солнечных лучей в течение 1 часа. После этого черную бумагу снимают и ставят чашку на сутки в термостат при температуре 37⁰С. Рост культуры микробов наблюдается только на тех участках среды, которые были защищены от действия УФ-лучей. Практическое применение УФ-лучей: стерилизация воздуха в операционных, родильных залах, палатах для новорожденных, в бактериологических лабораториях и др.

3. Гамма-излучение вызывает повреждение белков и нуклеиновых кислот микробной клетки (микробицидное действие). Практическое применение: для стерилизации одноразовых шприцев, одноразовой пластиковой микробиологической посуды, перевязочного материала, систем для переливания крови.

4. Высокая температура – вызывает денатурацию белков и инактивацию ферментов микроорганизмов. Практическое применение: для стерилизации различных объектов.

Стерилизация или обеспложивание (лат. sterilis - бесплодный) – полное уничтожение всех микроорганизмов и их спор в различных объектах (хирургические инструменты, перевязочный материал, питательные среды и др.).

20. Методы стерилизации, аппаратура.

Физический:

1. Прокаливание в пламени спиртовки. Этот способ имеет ограниченное применение, в частности, для стерилизации бактериологических петель.

2. Сухим жаром в печи Пастера (воздушный стерилизатор). Режим стерилизации: 180°С, 1 час. Стерилизуют стеклянную посуду (чашки Петри, пипетки, пробирки), хирургические инструменты.

3. Паром под давлением в автоклаве.

Параметры автоклавирования выбирают в зависимости от свойств материала. Чаще используют следующие режимы: 1 атм (121⁰С), 1,5 атм (125⁰С), 2 атм (134⁰С). При таких режимах вегетативные формы микробов погибают в течение нескольких минут, а споры за 20-30 минут.

4. Стерилизация УФ-облучением. Применяется для стерилизации воздуха в микробиологических лабораториях, родильных залах, палатах для новорожденных, операционных, процедурных кабинетах и др. Ее проводят ультрафиолетовыми бактерицидными лампами различной мощности.

2. Химический метод стерилизации основан на использовании токсичных газов: оксида этилена, формальдегида и др. Эти вещества инактивируют ферменты и нуклеиновые кислоты микроорганизмов. Химическая стерилизация проводится в специальных камерах при температуре газа от 20 до 60⁰С. Практическое применение: стерилизация оптических приборов, предметов медицинского назначения из полимерных материалов.

3. Механический метод стерилизации (фильтрование) основан на механической задержке микроорганизмов и их спор мелкопористыми фильтрами с определенным диаметром пор. В микробиологической промышленности и в лабораторной практике широко применяется фильтрация материала через асбестовые и нитроцеллюлозные фильтры. Фильтрование используют для стерилизации биологических препаратов, не выдерживающих нагревания (сывороточные препараты, антибиотики, бактериальные экзотоксины и др.).

21. Дезинфекция. Химические вещества, используемые для дезинфекции.

Дезинфекция (от франц. приставки des и лат. infectio – заражение) – это комплекс мероприятий, направленных на уничтожение и удаление возбудителей инфекции из объектов окружающей среды. Дезинфекция отличается от стерилизации по конечному результату. Путем стерилизации уничтожаются все виды микроорганизмов и их споровые формы. При дезинфекции погибают только вегетативные формы болезнетворных микроорганизмов.

Для проведения дезинфекции обычно используют химические дезинфицирующие средства. Выбор дезинфицирующего средства, а также способ его применения определяются особенностями обеззараживаемого объекта и биологическими свойствами материала.

Различают профилактическую, текущую и заключительную дезинфекцию.

Химические вещества, используемые для дезинфекции:

1. Хлорсодержащие соединения.

2. Перекисные соединения (перекись водорода в различных концентрациях).

3. Производные фенола.

Помимо химической, существуют физическая, тепловая и комбинированные виды дезинфекции.

Примером тепловой дезинфекции является пастеризация – уничтожение только вегетативных форм патогенных бактерий (возбудителей кишечных инфекций, бруцеллеза, туберкулеза). В зависимости от вида и свойств пищевого сырья используют различные режимы пастеризации. Например, пастеризацию молока в промышленных условиях проводят при температуре 74⁰С, 15-20 секунд.