Способи отримання енергії бактеріями (дихання, бродіння)
Дихання, або біологічне окислення, засноване на окисно-відновних реакціях, що йдуть з утворенням АТФ-універсального акумулятора хімічної енергії. Енергія необхідна мікробної клітці для її життєдіяльності. При диханні відбуваються процеси окислення і відновлення: окислення - віддача донорами (молекулами або атомами) водню або електронів; відновлення - приєднання водню або електронів до акцептору. Акцептором водню або електронів може бути молекулярний кисень (таке дихання називається аеробним) або нітрат, сульфат, фумарат (таке дихання називається анаеробним - нітратних, сульфатних, фумаратним).
Анаеробіоз (від грец. АЕГ - повітря + bios - життя) - життєдіяльність, що протікає при відсутності вільного кисню. Якщо донорами і акцепторами водню є органічні сполуки, то такий процес називається бродінням. При бродінні відбувається ферментативне розщеплення органічних сполук, переважно вуглеводів, в анаеробних умовах. З урахуванням кінцевого продукту розщеплення ...
вуглеводів розрізняють спиртове, молочнокисле, уксуснокислое і інші види бродіння.
По відношенню до молекулярного кисню бактерії можна розділити на три основні групи: облігатні, тобто обов'язкові, аероби, облігатні анаероби і факультативні анаероби.
Методи культивування анаеробів.
Для культивування анаеробів необхідно знизити окислювально-відновний потенціал середовища, створити умови анаеробіозу, т. Е. Пониженого вмісту кисню в середовищі і навколишньому її просторі. Це досягається застосуванням фізичних, хімічних і біологічних методів.
Фізичні методи. Засновані на вирощуванні мікроорганізмів в безповітряному середовищі, що досягається:
1) посівом в середовища, які містять редуцирующие і легко окислюються речовини;
2) посівом мікроорганізмів в глибину щільних поживних середовищ;
3) механічним видаленням повітря з судин, в яких вирощуються анаеробні мікроорганізми;
4) заміною повітря в судинах будь-яким індиферентним газом.
Як легко окисляються, використовують глюкозу, лактозу і муравьінокіслий натрій.
Кращою рідким живильним середовищем з редукуючими речовинами є середовище Кітт - Тароцці, яка використовується з успіхом для накопичення анаеробів при первинному посіві з досліджуваного матеріалу і для підтримки зростання виділеної чистої культури анаеробів.
Посів мікроорганізмів в глибину щільних середовищ виробляють за способом Віньяль - Вейона, який складається в механічній захисту посівів анаеробів від кисню повітря. Беруть скляну трубку завдовжки 30 см і діаметром 3-6 мм. Один кінець трубки витягають в капіляр у вигляді пастерівської піпетки, а в іншого кінця роблять перетяжку. У залишився широкий кінець трубки вставляють ватяну пробку. У пробірки з розплавленим і охолодженим до 50 ° С живильним агаром засівають досліджуваний матеріал. Потім насмоктують засіяний агар в стерильні трубки Віньяль - Вейона. Капілярний кінець трубки запаюють в полум'я пальника і трубки поміщають в термостат. Так створюються сприятливі умови для зростання самих строгих анаеробів. Для виділення окремої колонії трубку надрізають напильником, дотримуючись правил асептики, на рівні колонії, ламають, а колонію захоплюють стерильною петлею і переносять в пробірку з живильним середовищем для подальшого вирощування і вивчення в чистому вигляді.
Видалення повітря виробляють шляхом його механічного відкачування зі спеціальних приладів - анаероста-тов, в які поміщають чашки з посівом анаеробів. Переносний анаеростатах є товстостінний металевий циліндр з добре притертою кришкою (з гумовою прокладкою), забезпечений відводить краном і вакуумметром. Після розміщення засіяних чашок або пробірок повітря з анаеростатах видаляють за допомогою вакуумного насоса.
Заміну повітря індиферентним газом (азотом, воднем, аргоном, вуглекислим газом) можна виробляти в тих же анаеростатах шляхом витіснення його газом з балона.
Хімічні методи. Засновані на поглинанні кисню повітря в герметично закритій посудині (анаеро-стате, ексикаторі) такими речовинами, як пирогаллол або гідросульфіт натрію Na2S204.
Біологічні методи. Засновані на спільному вирощуванні анаеробів зі строгими аеробами. Для цього із застиглої агарної платівки по діаметру чашки вирізають стерильним скальпелем смужку агару шириною близько 1 см. Виходить два агарових напівдиска в одній чашці. На одну сторону агарної платівки засівають аероб, наприклад часто використовують S. aureus або Serratia marcescens. На іншу сторону засівають анаероб. Краї чашки заклеюють пластиліном або заливають розплавленим парафіном і поміщають в термостат. При наявності відповідних умов в чашці почнуть розмножуватися аероби. Після того, як весь кисень в просторі чашки буде ними використаний, почнеться зростання анаеробів (через 3-4 діб). З метою скорочення повітряного простору в чашці живильне середовище наливають можливо більш товстим шаром.
Комбіновані методи. Засновані на поєднанні фізичних, хімічних і біологічних методів створення анаеробіозу. 3. Моноклональні антитіла. Принципи отримання і застосування.
Моноклональні антитіла. Кожен По-лімфоцит і його нащадки, що утворилися в результаті проліферації (тобто клон), здатні синтезувати антитіла з паратопом строго певної специфічності. Такі антитіла отримали назву моноклональних. У природних умовах макроорганізму отримати моноклональні антитіла практично неможливо. Справа в тому, що на одну і ту ж антигенну детермінанту одночасно реагують до 100 різних клонів В-лімфоцитів, незначно відрізняються антигенної специфічністю рецепторів і, природно, аффинностью. Тому в результаті імунізації навіть монодетермінантним антигеном ми завжди отримуємо політональні антитіла.
Принципово отримання моноклональних антитіл здійснимо, якщо провести попередню селекцію антителопродуцирующих клітин і їх клонування (тобто виділення окремих клонів в чисті культури). Однак завдання ускладнюється тим, що В-лімфоцити, як і інші еукаріотичні клітини, мають обмежену тривалість життя і число можливих мітотичних поділів.
Гібридоми, які продукують моноклональие антитіла, розмножують або в апаратах, пристосованих для вирощування культур клітин або ж вводячи їх внутрибрюшинно особливої лінії (асцитної) мишам. В останньому випадку моноклональні антитіла накопичуються в асцитної рідини, в якій розмножуються губрідоми. Отримані як тим, так і іншим способом моноклональні антитіла необхідно чистити, стандартизації і використовують для створення на їх основі діагностичних препаратів.
Гібридомної моноклональні антитіла знайшли широке застосування при створенні діагностичних і лікувальних імунобіологічних препаратів.
Патогенність і вірулентність бактерій. Фактори патогенності.
Патогенність - видова ознака, що передається у спадок, закріплений в геномі мікроорганізму, в процесі еволюції паразита, т. Е. Це генотипический ознака, що відображає потенційну можливість мікроорганізму проникати в макроорганізм (инфективности) і розмножуватися в ньому (інвазійних), викликати комплекс патологічних процесів, що виникають при захворюванні.
Фенотипическим ознакою патогенного мікроорганізму є його вірулентність, тобто властивість штаму, яке проявляється в певних умовах (при мінливості мікроорганізмів, зміні сприйнятливості макроорганізму і т.д.). Вірулентність можна підвищувати, знижувати, вимірювати, тобто вона є мірою патогенності. Кількісні показники вірулентності можуть бути виражені в DLM (мінімальна летальна доза), DL «(доза, що викликає загибель 50% експериментальних тварин). При цьому враховують вид тварин, стать, масу тіла, спосіб зараження, термін загибелі.
До факторів патогенності відносять здатність мікроорганізмів прикріплятися до клітин (адгезія), розміщуватися на їх поверхні (колонізація), проникати в клітини (інвазія) і протистояти факторам захисту організму (агресія).
Адгезія є пусковим механізмом інфекційного процесу. Під адгезію розуміють здатність мікроорганізму адсорбироваться на чутливих клітинах з наступною колонізацією. Структури, відповідальні за зв'язування мікроорганізму з клітиною називаються адгезини і розташовуються вони на його поверхні. Адгезини дуже різноманітні за будовою і зумовлюють високу специфічність - здатність одних мікроорганізмів прикріплятися до клітин епітелію дихальних шляхів, інших - кишкового тракту або сечостатевої системи і т.д. На процес адгезії можуть впливати фізико-хімічні механізми, пов'язані з гидрофобностью мікробних клітин, сумою енергії тяжіння і відштовхування. У грамнегативних бактерій адгезія відбувається за рахунок пілей I і загального типів. У грампозитивних бактерій адгезини представляють собою білки і тейхоевие кислоти клітинної стінки. У інших мікроорганізмів цю функцію виконують різні структури клітинної системи: поверхневі білки, ліпополісахариди, і ін.
Інвазія. Під інвазивністю розуміють здатність мікробів проникати через слизові, шкіру, сполучнотканинні бар'єри у внутрішнє середовище організму і поширяться по його тканин і органів. Проникнення мікроорганізму в клітку зв'язується з продукцією ферментів, а також з факторами гнітючими клітинну захист. Так фермент гіалуронідаза розщеплює гіалуронову кислоту, що входить до складу міжклітинної речовини, і, таким чином, підвищує проникність слизових оболонок і сполучної тканини. Нейрамінідазу розщеплює нейрамінової кислоту, яка входить до складу поверхневих рецепторів клітин слизових оболонок, що сприяє проникненню збудника в тканини.
Агресія. Під агресивністю розуміють здатність збудника протистояти захисним факторам макроорганізму. До факторів агресії відносяться: протеази - ферменти, що руйнують імуноглобуліни; коагулаза - фермент, згортає плазму крові; фібринолізин - розчиняє згусток фібрину; лецитиназа - фермент, що діє на фосфоліпіди мембран м'язових волокон, еритроцитів і інших клітин. Патогенність може бути пов'язана і з іншими ферментами мікроорганізмів, при цьому вони діють як місцево, так і генералізовано.
Важливу роль у розвитку інфекційного процесу грають токсини. За біологічними властивостями бактеріальні токсини діляться на екзотоксини і ендотоксини.
Екзотоксини продукують як грампозитивні, так і грамнегативні бактерії. За своєю хімічною структурою це білки. По механізму дії екзотоксину на клітку розрізняють кілька типів: цитотоксини, мембранотоксини, функціональні блокатори, Ексфоліант і ерітрогеміни. Механізм дії білкових токсинів зводиться до пошкодження життєво важливих процесів в клітині: підвищення проникності мембран, блокади синтезу білка та інших біохімічних процесів в клітині або порушення взаємодії і взаімокоордінаціі між клітинами. Екзотоксини є сильними антигенами, які і продукують освіту в організмі антитоксинів. Екзотоксини мають високу токсичність. Під дією формаліну і температури екзотоксини втрачають свою токсичність, але зберігають імуногенні властивості. Такі токсини отримали назву анатоксини і застосовуються для профілактики захворювання правця, гангрени, ботулізму, дифтерії, а також використовуються у вигляді антигенів для імунізації тварин з метою отримання анатоксіческіхсивороток. Ендотоксини за своєю хімічною структурою є ліпополісахаридами, які містяться в клітинній стінці грамнегативних бактерій і виділяються в навколишнє середовище при лизисе бактерій. Ендотоксини не володіють специфічністю, термостабільним, менш токсичні, мають слабку імуногенність. При надходженні в організм великих доз ендотоксини пригнічують фагоцитоз, гранулоцітоз, моноцитоз, збільшують проникність капілярів, надають руйнівну дію на клітини. Мікробні ліпополісахариди руйнують лейкоцити крові, викликають дегрануляцію тучних клітин з виділенням вазодилататорів, активують фактор Хагемана, що призводить до лейкопенії, гіпертермії, гіпотонії, ацидозу, дессімінірованной внутрішньосудинної коагуляції (ДВК).
Ендотоксини стимулюють синтез інтерферонів, активують систему комплементу класичним шляхом, мають алергічними властивостями.
При введенні невеликих доз ендотоксину підвищується резистентність організму, посилюється фагоцитоз, стимулюються В-лімфоцити. Сироватка тваринного імунізованих ендотоксинів має слабку антитоксической активністю і не нейтралізуетендотоксін. Патогенність бактерій контролюється трьома типами генів: гени - власної хромосомами, гени привнесені плазмидами помірними фагами.