Бактериальная колонизация – заселение ареала и образование микробного сообщества.
В лабораторных условиях колонизация - рост бактерий в виде колоний (отдельных округлых образований на плотных питательных средах (ППС).
В естественных условиях рост бактерий происходит в виде биопленок (рост на поверхности ППС).
По скорости своего размножения бактерии превосходят все другие организмы. В благоприятных условиях бактерии могут делится каждые 20 мин, образуя огромные по численности колонии.
При недостатке питательных веществ рост колонии бактерий останавливается. Многие бактерии при этом начинают образовывать споры, которые служат для сохранения особей, а не для размножения. Образуя спору, бактерия вырабатывает очень плотную оболочку. Споры предотвращают высыхание бактерии, способны переносить низкую или высокую температуры. Споры могут сохранять жизнеспособность сотни лет.
49. Особенности строение и функции бактериальной биопленки
В настоящее время признано, что большинство микроорганизмов в естественных и искусственно созданных окружающих средах существует в виде структурированных, прикрепленных к поверхности сообществ – биопленок.
Биопленка - микробное сообщество, характеризующееся клетками, которые прикреплены к поверхности или друг к другу, заключены в матрикс синтезированных ими внеклеточных полимерных веществ
Этапы образования биопленки:
Обратимая адгезия
Необратимая (рецепторно - опосредованная) адгезия (экзополисахариды)
Созревание биопленки
экспрессия генов, отвечающих за синтез сигнальных молекул:
Гр(+) - ацил-гомосериновые лактоны,
Гр(-)- короткоцепочечные пептиды
Состав матрикса: полисахариды микроорганизма и кислые полисахариды (муцин – продуцирует макроорганизм),
Феномен взаимодействия между бактериями получил название «quorum sensing или «чувство кворума
QS - бактериальный язык общения
(образование биопленок, патогенность, синтез антибиотиков)
Продукция экзогенных факторов патогенности бактериями в составе биопленок происходит только по достижению ими определенной критической массы бактериальных клеток, достаточных для преодоления защитных механизмов организма и успешного развития инфекционного процесса.
Доказана роль микробных биопленок в возникновении и развитии таких распространенных заболеваний, как:
инфекции, связанных с катетеризацией сосудов, вызванные Staphylococcus aureus и др. грамположительными микроорганизмами
инфекции сердечных клапанов и суставных протезов, вызываемые стафилококками
пародонтит, вызываемый рядом микроорганизмов полости рта
инфекции мочевыводящих путей, вызываемые Е. col i и др. патогенами,
инфекции среднего уха, вызываемые, например Haemophilus influenzae
Экологические преимущества биопленок
Облегчение доступа питательных веществ и метаболическая кооперация
Защита от негативных воздействий окружающей среды
Резистентность к антибактериальным агентам
Резистентность к антибактериальным агентам:
инактивация антибиотиков внеклеточными полимерами или ферментами,
замедлением метаболизма и, соответственно, уменьшение скорости роста микроорганизмов в условиях лимитирования питательных веществ в биопленке, из-за чего антибактериальный препарат диффундирует из биопленки быстрее, чем успеет на них подействовать,
экспрессия возможных генов резистентности
возникновение в биопленке под воздействием антибиотиков микроорганизмов-персистентов
Стратегии преодоления резистентности и борьбы с биопленками:
предотвращение первичного инфицирования имплантата,
минимизация начальной адгезии микробных клеток,
разработка методов проникновения через матрикс биопленки различных биоцидов с целью подавления активности связанных биопленкой клеток
разрушение матрикса
1. Мигрирующие генетические элементы бактерий. Транспозоны. Бактериофаги, как мигрирующие генетические элементы.
2. Мутация. Мутации у бактерий. Мутагены. Спонтанные мутации. Обратные мутации (реверсии).
3. Индуцированные мутации бактерий. Химический мутагенез. Радиационный мутагенез. Типы мутаций.
4. Репарация ДНК бактерий. Системы репарации днк. Компенсация функций нарушенных в результате мутаций. Интрагенная супрессия. Экстрагенная супрессия.
5. Перенос бактериальной ДНК. Конъюгация бактерий. F-фактор бактерии.
6. Трансформация бактерий. Стадии трансформации бактерии. Картирование хромосом бакетерий.
7. Трансдукция. Неспецифическая трансдукция. Специфическая трансдукция. Абортивная трансдукция. Феномен лизогении.
Приспособительная активность микроорганизмов лежит в основе их изменчивости. Во многом эта способность определяет пластичность и слаженность обменных процессов, сложившихся в ходе эволюции конкретного вида. Далеко не каждый признак признаётся пригодным для включении в наследственную информацию . Он должен быть тщательно проверен, доказана его целесообразность для потомства, то есть наследственность консервативна. Однако при действии факторов внешней среды клетка может регулировать экспрессию генов.
При этом кодируемый определённым геном белок может быть практически полностью исключён из обмена либо может проводиться в больших количествах (регуляция на уровне синтеза ). Белок также может быть изменён по структуре так, что его функциональная активность также меняется (регуляция на уровне активности ).
Временные, наследственно не закреплённые изменения принято обозначать как модификации . Они могут возникать в популяции любого вида, и проявления в мире бактерий наблюдают довольно часто. Они в целом контролируются генофором бактерий, но (в отличие от мутаций) не сопровождаются изменениями кодирующей структуры и утрачиваются при прекращении действия вызвавших их факторов. У бактерий наблюдают морфологические (приводящие к обратимым изменениям формы) и биохимические (приводящие к синтезу некоторых продуктов, чаще ферментов) модификации. По существуют модификации возникают как адаптивные реакции бактериальных клеток на изменения окружающей среды, что позволяет им быстро приспосабливаться благодаря чему сохраняется определенная численность популяции.
После устранения соответствующего воздействия, вызвавшегего их образование, бактерии возвращаются к исходному фенотипу. Примером адаптации микроорганизмов может служить способность патогенных микроорганизмов образовывать под действием пенициллина L-формы, у которых отсутствует клеточная стенка, служащая мишенью для пенициллина.
Стандартное проявление модификации - разделение однородной популяции на два или несколько типов. Феномен впервые исследовали Вёйль и Феликс (1917). По предложению де Крайфа (1921), он получил название диссоциация микробов . Обычно диссоциации возникают в условиях, неблагоприятных для исходной популяции (высокая концентрация ионов неоптимальная температура, избыточно щелочная среда), при старении культуры (например при длительном хранении) либо под действием антисыворотки, бактериофагов и сильнодействующих агентов. Простые проявления диссоциаций, доступных для наблюдений, - изменение вида и структуры бактериальных колоний на твёрдых питательных средах и особенности роста в жидких средах. Для обозначения диссоциирующих колоний Аркрайт (1921) предложил первые буквы английских названий: S - колонии [от англ. smooth, гладкий], R-колонии [от англ rough, шероховатый], М-колонии [от англ. mucoid, слизистый] и D-колонии [от англ. dwar карликовый].
Диссоциация обычно протекает в направлении S - R, иногда через образования промежуточных слизистых (М) колоний. Обратный (R -* S) переход наблюдают значительно реже. Большинство патогенных для человека бактерий образует S-колонии; исключение составляют возбудители туберкулёза, чумы, сибирской язвы и немногие другие. Следует помнить, что диссоциации сопровождаются изменениями биохимических, морфологических, антигенных и патогенных свойств возбудителей.
Диссоциация-означает расщепление, раздвоение, и она проявляется в расщеплении популяции Б-й на S и R формы.
S-формы-дают гладкие блестящие колонии, с ровными краям, им-т норм-е морфолог-е св-ва, типичны по бх-м св-м и вирулентностью. Выдел-ся в остром периоде заболевания.
R-формы-дают шероховатые колонии, с плоской поверхностью, им-т измененную морфологию, обладают слабой вирулентностью и выделяются у хрон. Больных.
Практическое значение диссоциаций:
1)исп-ся для получения вакцин, а именно берут Б-й им-х S-форму.
2)диагностическое значение:
S-формы-выделяются при острых инфекциях
R-формы-при хрон-х
3)для контроля в серологических р-х, для этого необходимо использовать культуры в S-формах.
При спонтанном переходе из S в R- форму, то Б-и утрачивают специфичную агглютинабельность, что затрудняет идентификацию выделенных культур.
34.Виды генетических рекомбинаций.
Генотипическая изменчивость связана с повреждением ген.аппарат-генотипа. Она подраз-ся:
Мутационную
Рекомбинативную
Мутации-это стойкие насле-е изм-я св-в микробов, связ-е с реорганизацией нуклеотидов в мол.ДНК. Все мутации по направлению раздел-ся: прямы и обратные.
Такие мутации к-е сопровож-ся с возвратом от мутационного к дикому наз-обратными. Обратная мутация- в рез-те к-й происходит восстановление генотипа, фенотипа наз-истинная реверсия.
Возврат данного фенотипа без восстановления первичной структуры генотипа наз-супрессия.
Все мутации причинно-обусловлены. Мут. Возние-е в обычных усл-х при возд-и на МО случайных факторов внеш среды наз- спонтанными. Др.мут.-появля-ся при обработке культур известными антигенами наз- индуцированнымии. Причинами спонтанных мутаций мб ошибка в работе ДНК-полимеразы и наличие генов-мутаторов.
По катализации мут. бывают: цитоплазматические и ядерные
Ядерные: хромосомные и генные.
Хромосомные мут-затрагивают стр-ру хромосомы вызывая гибель клетки.
Генные-точковые мутации, вызывают качественнон повреждение отд-х генов
Типы питания бактерий.
Бактерии делятся на группы в зависимости от признака, по которому производится классификация:
· По используемому источнику энергии:
· фототрофы – энергия солнечного света;
· хемотрофы – энергия окислительно-восстановительных реакций.
· По типу соединения, служащего донором электронов:
· органотрофы – органические вещества;
· литотрофы – неорганические вещества.
· По источнику углерода:
· автотрофы – углекислый газ;
· гетеротрофы – органические вещества.
Фототрофы-К этой группе относятся бактерии, использующие для синтеза органики энергию света, которая преобразуется с помощью фотосинтетических пигментов.
Хемотрофы-Этот тип микробов использует энергию окислительно-восстановительных реакций. Это наиболее многочисленная группа бактерий, к которой кроме других относится большинство почвенных и болезнетворных микробов.
Питание позволяет бактерии восполнить запас электронов, необходимых ей для многих клеточных процессов. При всем многообразии веществ, которые могут быть донорами электронов, микробы делятся на две группы:
· органотрофы;
· литотрофы.
Органотрофы окисляют органику. Донорами выступают молекулы аминокислот, жиров, сахаров. К органотрофам, в частности, относятся бактерии гниения.Донорами электронов для литотрофов выступают неорганические соединения.
Важнейшим химическим элементом, необходимым клетке, является углерод. В зависимости от источника его получения бактерии делятся на два типа – автотрофы и гетеротрофы.
Автотрофы способны усваивать его из углекислого газа. Синтез белков, жиров и углеводов происходит на основе неорганических элементов. К этой группе, в частности, относятся многие почвенные микробы и цианобактерии. Автотрофы – это первичные производители органики, и они являются начальным звеном многих цепочек питания.
Группы пиательных сред.
Питательной средой в микробиологии называют среды, содержащие различные соединения сложного или простого состава, которые применяются для размножения бактерий или других микроорганизмов в лабораторных или промышленных условиях.
Питательные среды готовят из продуктов животного или растительного происхождения. Большое значение имеет наличие в питательной среде ростовых факторов, которые катализируют метаболические процессы микробной клетки.
По консистенции питательные среды могут быть жидкими, полужидкими, плотными. Плотные среды готовят путем добавления к жидкой среде 1,5-2% агара, полужидкие - 0,3- 0,7 % агара. Агар представляет собой продукт переработки особого вида морских водорослей, он плавится при температуре 80-86°С, затвердевает при температуре около 40°С и в застывшем состоянии придает среде плотность.
По целевому назначению среды подразделяют на основные, элективные и дифференциально-диагностические.
К основным относятся среды, применяемые для выращивания многих бактерий. ЭтоМПА,мясо пептон.бульон. Такие среды служат основой для приготовления сложных питательных сред - сахарных, кровяных и др., удовлетворяющих пищевые потребности патогенных бактерий.
Элективные питательные среды предназначены для избирательного выделения и накопления микроорганизмов определенного вида. При создании элективных питательных сред исходят из биологических особенностей, которые отличают данные микроорганизмы от большинства других. Например, избирательный рост стафилококков наблюдается при повышенной концентрации хлорида натрия, холерного вибриона - в щелочной среде и т. д.
Дифференциально-диагностические питательные среды применяются для разграничения отдельных видов микроорганизмов. Принцип построения этих сред основан на том, что разные виды бактерий различаются между собой по биохимической активности вследствие неодинакового набора ферментов.
Особую группу составляют синтетические и полусинтетические питательные среды. В состав синтетических сред входят химически чистые вещества: аминокислоты, минеральные соли, углеводы, витамины. В полусинтетические среды дополнительно включают пептон, дрожжевой экстракт и другие питательные вещества. Эти среды чаще всего применяют в научно-исследовательской работе и в микробиологической промышленности при получении антибиотиков, вакцин и других препаратов.
Диссоциация бактерий диссоциация бактерий
ВАРИАЦИЯ фаз – расщепление однородной популяции бактерий на варианты. От случайных мутаций Д. б. отличается высокой частотой возникновения и реверсии вариантов, составляющей 10 –2 – 10 –4 на одно клеточное деление, а также постоянным характером изменений генетических, физиол. – биохим. и морфологических свойств. Наиболее известна S-R–диссоциация, когда при пересевах культур на плотных средах вместо колоний гладкого типа (smooth) – S–форм – характерных для исходного варианта (I фаза), образуются шероховатые, с неровным краем колонии (rough) – R–формы (II фаза). Явление Д. б. необходимо учитывать при диагностических исследованиях, в микробиол. производстве.
(Источник: «Микробиология: словарь терминов», Фирсов Н.Н., М: Дрофа, 2006 г.)
Диссоциация бактерийодна из форм внутрипопуляционной изменчивости, состоящая в появлении в популяции особей и клонов, отличающихся от исходного типа формой колоний и рядом др. признаков. Наиболее известна S - R-диссоциация. Большинство эубактерий при культивировании на плотных средах в оптимальных условиях и при выделении от б-ных образует круглые, с ровными краями, гладкой выпуклой поверхностью блестящие колонии, называемые -формой. У старых к-р, при культивировании в неблагоприятных условиях, при выделении из внешней среды и от выздоравливающих б-ных в популяции появляются особи, к-рые образуют более крупные, плоские, с неровным краем и шероховатой матовой поверхностью колонии, обозначаемые R -формой. Наряду с формой колоний S - R-диссоциация приводит к изменению др. признаков, в частности агглю-тинабельности в бульоне, солевых р-рах, чужеродных с-ках, утрате капсулы и подвижности, снижению ферментативной активности, вирулентности, токсигенности, антигенности, иммуногенности, чувствительности к фагам, физ. и хим. факторам, повышению фагоцитабельности и др. В основе изменения большинства признаков лежит утрата или репрессия способности к синтезу боковых цепей липополисахарида клеточной стенки бактерий (см. Антигенная изменчивость). R-формы иногда могут реверсировать в исходную форму. Явление Д. б. необходимо учитывать при диагностических исследованиях, в производстве бактерийных препаратов, микробиол. промышленности.
(Источник: «Словарь терминов микробиологии»)
Смотреть что такое "диссоциация бактерий" в других словарях:
ДИССОЦИАЦИЯ БАКТЕРИЙ - (от лат. dissociatio разъединение), появление в популяции бактерий особей, отличающихся от исходного типа внешним видом и структурой колоний, а также наследственно закреплёнными изменениями некоторых морфологических, культуральных и… …
Возникновение в популяции бактерий клонов, отличающихся от исходных некоторыми морфологическими, культуральными, антигенными или вирулентными свойствами … Большой медицинский словарь
Одно из проявлений изменчивости микроорганизмов, в результате чего бактерии, образующие на плотных питательных средах крупные, гладкие, блестящие колонии и обычно обозначаемые как S формы (от англ. smooth гладкий), дают мутанты R формы… … Большая советская энциклопедия
КОЛОНИЯ БАКТЕРИАЛЬНАЯ - Рис. 1. Морфологическое и структурное разнообразие колоний. Рис. 1. Морфологическое и структурное разнообразие колоний: 1 формы выпуклости колоний над поверхностью питательной среды; 2 очертания колоний; 3 характер края… … Ветеринарный энциклопедический словарь
ПСЕВДОТУБЕРКУЛЕЗ - ПСЕВДОТУБЕРКУЛЕЗ, понятие, введенное r 1885 году Эбертом (Еberth) и объединяющее весьма разнородную этиологически группу заболеваний, для к рых является характерным образование в органах бугорков, внешне напоминающих туберкулезные. П. не имеет… … Большая медицинская энциклопедия
Термин, используемый для обозначения бактерий, образующих на плотных питательных средах колонии неправильно округлой формы, с зазубренными краями, плоской и морщинистой поверхностью см. Диссоциация бактерий. (
Своеобразной формой изменчивости является R-S-диссоциация бактерий. Она возникает спонтанно вследствие образования двух форм бактериальных клеток, которые отличаются друг от друга по характеру образуемых ими колоний на твердой питательной среде. Один тип - R-ко лонии (англ. rough - неровный) - характеризуется неровными краями и шероховатой поверхностью, второй тип - S-колоний (англ. smooth- гладкий)- имеет круглую форму, гладкую поверхность. Процесс диссоциации, т.е. расщепления бактериальных клеток, формирующих оба типа колоний, обычно протекает в одном направлении: от S- к R-форме , иногда через промежуточные стадии образования слизистых колоний. Обратный переход R- в S-форму наблюдается реже . Для большинства вирулентных бактерий характерен рост в виде S-формы колоний. Исключение составляют микобактерии туберкулеза, иерсинии чумы, сибиреязвенные бактерии и некоторые другие, которые растут в R-форме.
В процессе диссоциации одновременно с изменением морфологии колоний меняются биохимические, антигенные, патогенные свойства бактерий, их устойчивость к физическим и химическим факторам внешней среды.
Мутации, которые приводят к S-R-диссоциации, относятся к инсертационным, поскольку они возникают после встраивания внехро-мосомных факторов наследственности, в том числе и умеренных фагов в бактериальную хромосому. Если эта мутация приводит к утрате генов, контролирующих образование детерминантных полисаха-ридных звеньев ЛПС у грамотрицательных бактерий, то образуются R-мутанты. Они формируют шероховатые колонии, изменяют свои антигенные свойства и резко ослабляют патогенность. У дифтерийных бактерий S-R-диссоциация связана с их лизогенизацией соответствующими бактериофагами. При этом R-формы образуют токсин. У других бактерий R-формы возникают после интеграции в их хромосому R-плазмиды, транспозонов или Is-последовательностей. R-формы пиогенных стрептококков и ряда других бактерий образуются в результате рекомбинаций.
Биологическое значение S-R-диссоциации состоит в приобретении бактериями определенных селективных преимуществ, обеспечивающих их существование в организме человека или во внешней среде. К ним относится более высокая устойчивость S-форм к фагоцитозу макрофагами, бактерицидному действию сыворотки крови. R-формы обладают большей устойчивостью к факторам окружающей среды. Они более длительное время сохраняются в воде, молоке.
Вместе с тем S-R-диссоциация во многих случаях усложняет бактериологическую диагностику ряда инфекционных заболеваний, например дизентерии Зонне, эшерихиоза, вызванного Е. coli О124 и др.
Коэффициенты
