- •О книге
- •Предисловие
- •Введение - Л. Б. Богоявленская
- •Краткий очерк истории микробиологии - Л. Б. Богоявленская
- •Часть I. Общая микробиология
- •Глава 1. Микробиологическая лаборатория - Л. Б. Богоявленская
- •Правила поведения и работы в микробиологической лаборатории
- •Методы микробиологического исследования
- •Контрольные вопросы
- •Глава 2. Микроскоп и микроскопические методы исследования - М. Я. Корн
- •Фазово-контрастная микроскопия
- •Темнопольная микроскопия
- •Люминесцентная (флюоресцентная) микроскопия
- •Электронная микроскопия
- •Контрольные вопросы
- •Глава 3. Основы классификации и морфология микроорганизмов - О. Б. Орлеанская
- •Бактерии
- •Строение бактериальной клетки
- •Микоплазмы
- •Спирохеты
- •Риккетсии
- •Вирусы
- •Контрольные вопросы
- •Изучение морфологии микроорганизмов
- •Техника приготовления мазка
- •Высушивание мазка
- •Фиксация мазка
- •Окраска препаратов
- •Рецепты красителей
- •Простой метод окраски
- •Сложные методы окраски
- •Прижизненная окраска микроорганизмов
- •Изучение подвижности микроорганизмов
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Глава 4. Физиология микроорганизмов
- •Химический состав бактерий
- •Питание бактерий
- •Ферменты и их роль в обмене веществ
- •Дыхание бактерий
- •Пигменты микроорганизмов
- •Светящиеся и ароматообразующие микроорганизмы
- •Рост и размножение бактерий
- •Контрольные вопросы
- •Глава 5. Влияние факторов окружающей среды на микроорганизмы - Н. А. Бельская
- •Физические факторы
- •Химические факторы
- •Биологические факторы
- •Контрольные вопросы
- •Стерилизация
- •Физические способы
- •Сухожаровая стерилизация
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Стерилизация кипячением
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Контрольные вопросы
- •Стерилизация ультрафиолетовым облучением
- •Контрольные вопросы
- •Механическая стерилизация при помощи бактериальных фильтров
- •Контрольные вопросы
- •Химические способы
- •Биологическая стерилизация
- •Контрольные вопросы
- •Дезинфекция
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Глава 6. Распространение микроорганизмов в природе - Л. Б. Богоявленская
- •Микрофлора почвы
- •Микрофлора воды
- •Микрофлора воздуха
- •Микрофлора организма человека
- •Контрольные вопросы
- •Глава 7. Питательные среды и микробиологическое исследование - Г. И. Кац
- •Питательные среды
- •Требования, предъявляемые к средам
- •Классификация сред
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Приготовление сред
- •Рецепты приготовления простых (основных) сред и изотонического раствора натрия хлорида
- •Рецепты приготовления сложных сред
- •Сухие среды
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Методы посевов
- •Контрольные вопросы
- •Методы культивирования
- •Методы выделения чистых культур микроорганизмов
- •Изучение выделенных культур
- •Культуральные свойства
- •Морфологические свойства
- •Ферментативная активность
- •Сохранение культур
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Глава 8. Фаги - Г. И. Кац
- •Свойства фагов
- •Контрольные вопросы
- •Методы изучения вирулентных фагов
- •Подготовка материала
- •Качественные методы
- •Количественные методы
- •Методы выделения фагов
- •Практическое применение фагов
- •Препараты фагов
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Глава 9. Антибиотики. Химиопрофилактика и химиотерапия
- •Общая характеристика - Н. А. Бельская
- •Контрольные вопросы
- •Чувствительность микроорганизмов к антибиотикам - Н. А. Бельская
- •Методы определения
- •Методика работы с оптическим стандартом мутности
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Химиопрофилактика и химиотерапия
- •Глава 10. Генетика микроорганизмов - Ф. К. Черкес
- •Фенотипическая изменчивость (модификация)
- •Генотипическая (наследуемая) изменчивость
- •Плазмиды
- •Практическое значение изменчивости
- •Контрольные вопросы
- •Глава 11. Учение об инфекции - Ф. К. Черкес
- •Патогенность и вирулентность микроорганизмов
- •Роль макроорганизма в инфекционном процессе
- •Влияние окружающей среды на возникновение и развитие инфекционного процесса
- •Механизм передачи инфекции
- •Формы инфекционного процесса
- •Динамика развития инфекционного заболевания
- •Контрольные вопросы
- •Биологические методы исследования
- •Виды лабораторных животных
- •Содержание лабораторных животных
- •Отбор животных и подготовка их к опыту
- •Экспериментальное заражение животных
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Способы заражения
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Вскрытие и микробиологическое исследование погибших животных
- •Контрольные вопросы
- •Техника взятия крови у животных
- •Обработка и выделение составных частей крови
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Глава 12. Учение об иммунитете. Реакции иммунитета. Иммунопрофилактика и иммунотерапия инфекционных болезней - Л. Б. Богоявленская, Г. И. Кац
- •Наследственный (видовой) иммунитет
- •Приобретенный иммунитет
- •Неспецифические факторы защиты организма
- •Клеточные факторы неспецифической защиты
- •Фагоцитоз
- •Клеточная реактивность
- •Контрольные вопросы
- •Гуморальные факторы неспецифической защиты
- •Контрольные вопросы
- •Специфические факторы защиты организма (иммунитет)
- •Антигены
- •Контрольные вопросы
- •Антитела
- •Контрольные вопросы
- •Клеточные механизмы иммунного ответа
- •Контрольные вопросы
- •Серологические реакции
- •Реакция агглютинации
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Реакция гемагглютинации
- •Реакция торможения гемагглютинации
- •Реакция непрямой гемагглютинации
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Реакция преципитации
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Реакция лизиса (иммунный цитолиз)
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Реакция связывания комплемента
- •Подготовка ингредиентов
- •Проведение основного опыта
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Peaкция иммунофлюоресценции
- •Опсонофагоцитарная реакция
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Реакции иммунитета in vivo (кожаные пробы)
- •Контрольные вопросы
- •Иммунопрофилактика и иммунотерапия инфекционных болезней
- •Контрольные вопросы
- •Глава 13. Аллергия - Л. Б. Богоявленская
- •Реакции гиперчувствительности немедленного типа
- •Реакции гиперчувствительности замедленного типа
- •Контрольные вопросы
- •Часть II. Частная микробиология
- •Патогенные кокки - Ф. К. Черкес
- •Глава 14. Стафилококки
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Глава 15. Стрептококки
- •Streptococcus pyogenes (гемолитический)
- •Микробиологическое исследование
- •Streptococcus pneumoniae (пневмококк)
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Глава 16. Менингококки
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Глава 17. Гонококки
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Семейство кишечных бактерий
- •Глава 18. Эшерихии - Л. Б. Богоявленская, Ф. К. Черкес
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Глава 19. Сальмонеллы - Л. Б. Богоявленская, Ф. К. Черкес
- •Брюшной тиф, паратифы А и В
- •Пищевые токсикоинфекции
- •Внутрибольничная сальмонеллезная инфекция
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Глава 20. Шигеллы - Ф. К. Черкес
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Условно-патогенные бактерии - Л. Б. Богоявленская
- •Глава 21. Клебсиеллы
- •Микробиологическое исследование
- •Контрольные вопросы
- •Глава 22. Протей
- •Микробиологическое исследование
- •Контрольные вопросы
- •Глава 23. Иерсинии энтероколитика
- •Микробиологическое исследование
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Контрольные вопросы
- •Возбудители особо опасных инфекций - Ф. К. Черкес
- •Глава 25. Возбудители холеры
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Глава 26. Возбудитель чумы
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Контрольные вопросы
- •Глава 27. Возбудитель псевдотуберкулеза
- •Микробиологическое исследование
- •Глава 28. Возбудитель туляремии
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Глава 29. Возбудители бруцеллеза
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Глава 30. Возбудитель сибирской язвы
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Глава 31. Возбудители коклюша и паракоклюша
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Глава 33. Возбудители туберкулеза
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Патогенные анаэробы - Ф. К. Черкес
- •Контрольные вопросы
- •Глава 34. Возбудитель столбняка
- •Микробиологическое исследование
- •Контрольные вопросы
- •Глава 35. Возбудители газовой гангрены
- •Clostridium perfringens
- •Clostridium novyi
- •Clostridium septicum
- •Clostridium histolyticum
- •Clostridium sordellii
- •Микробиологическое исследование
- •Контрольные вопросы
- •Глава 36. Возбудитель ботулизма
- •Микробиологическое исследование
- •Контрольные вопросы
- •Патогенные спирохеты - Ф. К. Черкес
- •Глава 37. Возбудитель сифилиса
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Контрольные вопросы
- •Глава 38. Возбудители возвратного тифа
- •Эпидемический возвратный тиф
- •Контрольные вопросы
- •Эндемический возвратный тиф
- •Микробиологическое исследование
- •Контрольные вопросы
- •Задание
- •Глава 39. Спирохеты Венсана
- •Глава 40. Возбудители лептоспирозов
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Риккетсии - Ф. К. Черкес
- •Глава 41. Возбудители сыпного тифа
- •Сыпной тиф
- •Болезнь Брилла
- •Контрольные вопросы
- •Эндемический блошиный тиф
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Контрольные вопросы
- •Глава 42. Возбудитель Ку-лихорадки
- •Контрольные вопросы
- •Микробиологическое исследование
- •Контрольные вопросы
- •Вирусы
- •Вирусологическая диагностика
- •Контрольные вопросы
- •Глава 44. Возбудитель бешенства
- •Вирусологическая диагностика
- •Контрольные вопросы
- •Глава 45. Возбудители полиомиелита
- •Вирусы полиомиелита
- •Вирусологическая диагностика
- •Вирусы Коксаки
- •Вирусологическая диагностика
- •Вирусы ECHO
- •Вирусологическая диагностика
- •Контрольные вопросы
- •Вирусологическая диагностика
- •Контрольные вопросы
- •Вирус гепатита А
- •Вирус гепатита В
- •Вирусологическая диагностика
- •Контрольные вопросы
- •Онкогенные вирусы
- •Часть III. Санитарная микробиология
- •Санитарно-бактериологическое исследование воды - Ф. К. Черкес
- •Определение общего числа бактерий
- •Определение БГКП
- •Выявление свежего фекального загрязнения
- •Санитарно-бактериологическое исследование почвы - Н. А. Бельская
- •Контрольные вопросы
- •Задания
- •Санитарно-бактериологическое исследование воздуха - Ф. К. Черкес
- •Методы отбора проб воздуха
- •Контрольные вопросы
- •Задача
- •Задание
- •Санитарно-бактериологическое исследование молока и молочных продуктов Ф. К. Черкес, Н. А. Бельская
- •Определение общего числа бактерий
- •Определение БГКП
- •Санитарно-бактериологическое исследование крема и изделий из крема - Ф. К. Черкес
- •Определение титра кишечной палочки
- •Выявление коагулазоположительных стафилококков
- •Контрольные вопросы
- •Санитарно-бактериологическое исследование колбасных и мясных продуктов промышленного производства - Ф. К. Черкес
- •Определение количества микробов в 1 г продукта
- •Определение БГКП в 1 г продукта
- •Выявление сальмонелл
- •Определение протея
- •Санитарно-бактериологическое исследование баночных консервов - Ф. К. Черкес
- •Контрольные вопросы
- •Санитарно-бактериологическое исследование смывов - Ф. К. Черкес
- •Исследование на БГКП
- •Выявление S. aureus
- •Определение общего числа бактерий
- •Контрольные вопросы
- •Задания
- •Санитарно-бактериологическое исследование перевязочного и хирургического материала на стерильность - Ф. К. Черкес
- •Контрольные вопросы
- •Санитарно-бактериологическое исследование безалкогольных напитков - Ф. К. Черкес
- •Краткий словарь микробиологических терминов - Г. И. Кац
Глава 4. Физиология микроорганизмов
Физиология изучает жизненные функции микроорганизмов: питание, дыхание, рост и размножение. В основе физиологических функций лежит непрерывный обмен веществ (метаболизм).
Сущность обмена веществ составляют два противоположных и вместе с тем взаимосвязанных процесса: ассимиляция (анаболизм) и диссимиляция (катаболизм).
В процессе ассимиляции происходит усвоение питательных веществ и использование их для синтеза клеточных структур. При процессах диссимиляции питательные вещества разлагаются и окисляются, при этом выделяется энергия, необходимая для жизни микробной клетки. В результате распада питательных веществ происходит расщепление сложных органических соединений на более простые, низкомолекулярные. Часть из них выводится из клетки, а другие снова используются клеткой для биосинтетических реакций и включаются в процессы ассимиляции. Все процессы синтеза и распада питательных веществ совершаются с участием ферментов.
Особенностью микроорганизмов является интенсивный обмен веществ. За сутки при благоприятных условиях одна микробная клетка может переработать такое количество питательных веществ, которое в 30-40 раз больше ее массы.
Химический состав бактерий
Для понимания процессов обмена веществ необходимо знать химический состав микроорганизмов. Микроорганизмы содержат те же химические вещества, что и клетки всех живых организмов.
Важнейшими элементами являются органогены (углерод, водород, кислород,азот),которыеиспользуются для построения сложных органических веществ: белков, углеводов и липидов. Микроорганизмы содержат также зольные или минеральные элементы. Большая часть их химически связана с органическими веществами, остальные присутствуют в клетке в виде солей.
В количественном отношении самым значительным компонентом клетки является вода, которая составляет 75-85%; на долю сухого вещества, которое состоит из органических (белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды) и минеральных соединений, приходится 15-25%.
Вода. Значение воды в жизнедеятельности клетки велико. Все вещества поступают в клетку с водой, с ней же удаляются продукты обмена. Вода в микробной клетке находится в свободном состоянии как самостоятельное соединение, но большая часть ее связана с различными химическими
компонентами клетки (белками, углеводами, липидами) и входит в состав клеточных структур.
Свободная вода принимает участие в химических реакциях, протекающих в клетке, является растворителем различных химических соединений, а также служит дисперсной средой для коллоидов. Содержание свободной воды в клетке может изменяться в зависимости от условий внешней среды, физиологического состояния клетки, ее возраста. Так, у споровых форм бактерий значительно меньше воды, чем у вегетативных клеток. Наибольшее количество воды отмечается у капсульных бактерий.
Белки (50-80% сухого вещества) определяют важнейшие биологические свойства микроорганизмов. Это простые белки - протеины и сложные - протеиды. Большое значение в жизнедеятельности клетки имеют нуклеопротеиды - соединение белка с нуклеиновыми кислотами (ДНК и РНК). Кроме нуклеопротеидов, в микробной клетке содержатся в незначительных количествах липопротеиды, гликопротеиды, хромопротеиды.
Белки распределены в цитоплазме, нуклеоиде, они входят в состав структуры клеточной стенки. К белкам принадлежат ферменты, многие токсины (яды микроорганизмов).
Видовая специфичность микроорганизмов зависит от количественного и качественного состава белковых веществ.
Нуклеиновыекислотыв микробной клетке выполняют те же функции, что и в клетках животного происхождения. ДНК содержится в ядре (нуклеоиде) и обусловливает генетические свойства микроорганизмов. РНК принимает участие в биосинтезе клеточных белков, содержится в ядре и цитоплазме. Общее количество нуклеиновых кислот колеблется от 10 до 30% сухого вещества микробной клетки и зависит от ее вида и возраста.
Углеводы (12-18% сухого вещества) используются микробной клеткой в качестве источника энергии и углерода. Из них состоят многие структурные компоненты клетки (клеточная оболочка, капсула и другие). Углеводы входят также в состав тейхоевой кислоты, характерной для грамположительных бактерий.
Клетки микроорганизмов содержат простые (моно- и дисахариды) и высокомолекулярные (полисахариды) углеводы. У ряда бактерий могут быть включения, по химическому составу напоминающие гликоген и крахмал, они играют роль запасных питательных веществ в клетке. Углеводный состав различен у разных видов микроорганизмов и зависит от их возраста и условий развития.
Липиды (0,2-40% сухого вещества) являются необходимыми компонентами цитоплазматической мембраны и клеточной стенки, они
участвуют в энергетическом обмене. В некоторых микробных клетках липиды выполняют роль запасных веществ.
Липиды состоят в основном из нейтральных жиров, жирных кислот, фосфолипидов. Общее количество их зависит от возраста и вида микроорганизма. Например, у микобактерий туберкулеза количество липидов достигает 40%, что обусловливает устойчивость этих бактерий к воздействию факторов внешней среды.
В клетках микроорганизмов липиды могут быть связаны с углеводами и белками, составляя сложный комплекс, определяющий токсические свойства микроорганизмов.
Минеральные вещества - фосфор, натрий, калий, магний, сера, железо, хлор и другие - в среднем составляют 2-14% сухого вещества.
Фосфор входит в состав нуклеиновых кислот, фосфолипидов, многих ферментов, а также АТФ (аденозинтрифосфорной кислоты), которая является аккумулятором энергии в клетке. Натрий участвует в поддержании осмотического давления в клетке. Железо содержится в дыхательных ферментах. Магний входит в состав рибонуклеата магния, который локализован на поверхности грамположительных бактерий.
Для развития микроорганизмов необходимы микроэлементы, содержащиеся в клетке в очень малых количествах. К ним относят кобальт, марганец, медь, хром, цинк, молибден и многие другие. Микроэлементы участвуют в синтезе некоторых ферментов и активируют их. Соотношение отдельных химических элементов в микробной клетке может колебаться в зависимости от вида микроорганизма, состава питательной среды, характера обмена и условий существования во внешней среде.
Питание бактерий
Всем микроорганизмам для осуществления процессов питания, дыхания, размножения необходимы питательные вещества.
В качестве питательных веществ и источников энергии микроорганизмы используют различные органические и неорганические соединения, для нормальной жизнедеятельности им требуются также микроэлементы и факторы роста.
Процесс питания микроорганизмов имеет ряд особенностей: во-первых, поступление питательных веществ происходит через всю поверхность клетки; во-вторых, микробная клетка обладает исключительной быстротой метаболических реакций; в-третьих, микроорганизмы способны довольно быстро адаптироваться к изменяющимся условиям среды обитания.
Разнообразие условий существования микроорганизмов обусловливает различные типы питания.
Типы питания определяются по характеру усвоения углерода и азота. Источником других органогенов - водорода и кислорода служит вода. Вода необходима микроорганизмам и для растворения питательных веществ, так как они могут проникать в клетку только в растворенном виде.
По усвоению углерода микроорганизмы делят на два типа: автотрофы и гетеротрофы.
Автотрофы (от греч. autos - сам, trophe - питание) способны синтезировать сложные органические вещества из простых неорганических соединений. Они могут использовать в качестве источника углерода углекислоту и другие неорганические соединения углерода. Автотрофами являются многие почвенные бактерии (нитрифицирующие, серобактерии и др.).
Гетеротрофы (от греч. heteros - другой, trophe - питание) для своего роста и развития нуждаются в готовых органических соединениях. Они могут усваивать углерод из углеводов (чаще всего глюкозы),многоатомных спиртов, органических кислот, аминокислот и других органических веществ.
Гетеротрофы представляют обширную группу микроорганизмов, среди которых различают сапрофитов и паразитов.
Сапрофиты (от греч. sapros - гнилой, phyton - растение) получают готовые органические соединения от отмерших организмов. Они играют важную роль в разложении мертвых органических остатков, например бактерии гниения и др.
Паразиты (от греч. parasites - нахлебник) живут и размножаются за счет органических веществ живой клетки растений, животных или человека. К таким микроорганизмам относятся риккетсии, вирусы и некоторые простейшие (см. главу 11).
По способности усваивать азот микроорганизмы делятся также на две группы: аминоавтотрофы и аминогетеротрофы. Аминоавтотрофы для синтеза белкаклеткииспользуютмолекулярныйазотвоздуха(клубеньковыебактерии, азотобактер) или усваивают его из аммонийных солей. Аминогетеротрофы получают азот из органических соединений - аминокислот, сложных белков. К ним относят все патогенные микроорганизмы и большинство сапрофитов.
По источникам энергии среди микроорганизмов различают фототрофы, использующие для биосинтетических реакций энергию солнечного света (пурпурные серобактерии) и хемотрофы, которые получают энергию за счет окисления неорганических веществ (нитрифицирующие бактерии и др.) и
органических соединений (большинство бактерий, в том числе и патогенные для человека виды).
Однако резкой границы между типами питания микробов провести нельзя, так как есть такие виды микроорганизмов, которые могут переходить от гетеротрофного типа питания к автотрофному, и наоборот.
В настоящее время для характеристики типов питания введена новая терминология: гетеротрофы называют органотрофами, а автотрофы - литотрофами (от греч. litos - камень), так как подобные микроорганизмы способны расти в чисто минеральной среде.
Факторы роста. Микроорганизмы для своего роста и размножения нуждаются в особых веществах, которые сами синтезировать не могут и должны получать их в готовом виде. Эти вещества называют факторами роста, и нужны они микробным клеткам в небольших количествах. К ним относят различные витамины, некоторые аминокислоты (необходимые для синтеза белка), пуриновые и пиримидиновые основания (идущие на построение нуклеиновых кислот) и др. Многие факторы роста входят в состав различных ферментов и играют роль катализаторов в биохимических процессах.
Знание потребностей микроорганизмов в питательных веществах и факторах роста очень важно, в частности, для создания питательных сред, применяемых для их выращивания.
Транспорт питательных веществ. Питательные вещества могут проникать в цитоплазму микробных клеток только в виде небольших молекул и в растворенном виде.
Сложные органические вещества (белки, полисахариды и др.) предварительно подвергаются воздействию ферментов, выделяемых микробной клеткой, и после этого становятся доступными для использования. Транспорт питательных веществ в клетку и выход из нее продуктов метаболизма осуществляется в основном через цитоплазматическую мембрану.
Питательные вещества проникают в клетку несколькими способами:
1.Пассивная диффузия, т. е. перемещение веществ через толщу мембраны,
врезультате чего выравниваются концентрация веществ и осмотическое давлениепообестороныоболочки.Такимпутеммогутпроникатьпитательные вещества, когда концентрация в среде значительно превышает концентрацию веществ в клетке.
2.Облегченная диффузия - проникновение питательных веществ в клетку с помощью активного переноса их особыми молекулами-переносчиками, называемыми пермеазами. Это вещества ферментной природы, которые