Морфологія і будова бактерій. Роль окремих структур для життєдіяльності бактерій і в патогенезі інфекційних захворювань.

Розміри бактерій коливаються від 0,2 до 10 мкм (більшість із них має розміри 0,5 – 0,8 мкм 2 – 3 мкм). Бактерії можуть мати різну форму (коки, палички, звивисті, ниткоподібні, трикутні, зіркоподібні, кільцеподібні та ін.):

- сарцини (розміщуються тюками – до 8, 16, 32, 64) – непатогенні;

- стафілококи (мають форму грона) – спричинюють гнійно-запальні процеси;

- стрептококи (розміщуються ланцюжком) – спричинюють гнійно-запальні процеси.

У бактеріальній клітині розрізняють такі основні частини: поверхневі структури, клітинну оболонку та цитоплазму з нуклеоїдом. Деякі бактерії утворюють спори, містять включення та плазміди.

Поверхневі структури. До них відносять капсулу, джгутики, мікровійки. Наявність або відсутність їх є постійною ознакою для даного виду. Це враховують під час ідентифікації мікроорганізмів. Капсула. Розрізняють мікро- та макрокапсулу, або слизовий шар.Мікрокапсулу виявляють за допомогою Електронної мікроскопії. Вона представлена мукополісахаридними фібрилами. Роль її остаточно не з'ясовано.Макрокапсула – це стовщений слизовий шар, його мають не всі мікроорганізми. Оскільки капсула має гелеподібну консистенцію, вона не затримує барвників, тому при забарвленні за Буррі – Гінсом забарвлюється фон препарату та клітина, а сама капсула лишається безбарвною. Джгутики мають не всі мікроорганізми. За кількістю та розміщенням джгутиків мікроорганізми поділяють на такі групи: монотрихи – один джгутик розміщується на полюсі клітини (холерний вібріон); лофотрихи – пучок джгутиків розміщується на одному кінці (синьогнійна паличка);амфітрихи – пучок джгутиків розміщується на обох кінцях (спірили); перитрихи– джгутики розміщуються на всій поверхні клітини (сальмонели, ешерихії та ін.).

Фімбрії – це короткі тонкі волоски, їх може бути від 10 до кількох тисяч. Вони є фактором патогенності. За допомогою фімбрій бактерії прикріпляються до чутливих клітин (адгезія), де потім розмножуються (колонізація).

F-пілі – довгі тонкі ниткоподібні структури. F-пілі забезпечують контакт між клітиною-донором і клітиною-реципієнтом, а також передачу спадкової інформації, що є в плазмідах.

Клітинна оболонка складається з клітинної стінки і цитоплазматичної мембрани. Клітинна стінка залежно від кількості пептидоглікану , який містить тейхоєві кислоти що фарбуються за методом грама.

Цитоплазма – складна колоїдна система, яка містить нуклеоїд, плазміди, рибосоми та різні включення. Нуклеоїд (хромосома, генофор) є еквівалентом ядра евкаріот, але не має ядерної мембрани. Нуклеоїд являє собою ДНК, замкнуту в кільце. Плазміди – додаткова кільцева молекула ДНК. Нині їх розглядають як найпростіші організми, які не мають системи синтезу білка та енергії. Плазміди передаються під час кон'югації мікробних клітин та поділу. Рибосоми- на рибосомах відбувається синтез білка. Запасні речовини. До них відносять крохмаль, глікоген і гранульозу, у грибів роду Candida – тригліцериди, у мікобактерій та нокардій – воски. Вони мають діагностичне значення (волютин – у коринебактерій).

Спора – стійка форма бактерій. Зустрічається переважно в паличкоподібних мікроорганізмів, дуже рідко – у коків і звивистих бактерій. Утворюються спори протягом 18 – 20 год. Вони проростають протягом 4 – 5 год.

Типи і механізми живлення у мікроорганізмів. Механізми проникнення поживних речовин в бактеріальну клітину. Хімічний склад мікроорганізмів. Значення складових компонентів. Поживні середовища, вимоги до них. Класифікація поживних середовищ, які використовують в мікробіології.

Джерелами енергії для бактерій є сонячне світло, неорганічні й органічні речовини. За характером використання джерела енергії розрізняють три групи бактерій. Фототрофи як джерело енергії використовують сонячне світло. Автотрофи (аутотрофи) — неорганічний вуглець, органотрофи (гетеротрофи) — органічний вуглець (вуглеводи, жирні кислоти). Літотрофи дістають енергію від окислення неорганічних речовин (водень, окис вуглецю, метан, аміак, сполуки заліза, марганцю, сірки). До хемолітотрофів належать бактерії, що населяють гарячі джерела, їх виявляють на дні океанів, у надсолоних озерах, на скелях гірських вершин, у пісках пустель.

Основні механізми живлення бактерій:

1. Пасивна дифузія (тоді, коли створюється градієнт концентрації речовини всередині бактеріальної клітини та зовні)

2. Полегшена дифузія(здійснюється за рахунок особливих білків - пермеаз, які містяться в цитоплазматичній мембрані)

3. Активний транспорт (забезпечують білки-пермеази, але вони є високоспецифічними й здатні переносити тільки певні субстрати. Цей процес відбувається за рахунок енергії)

4. Транслокація хімічних груп (хімічна модифікація молекули)

5. Іонний транспорт(перенос у клітину окремих неорганічних іонів).

Хімічний склад мікроорганізмів: основну частину маси вегетативної клітини складає вода – 70-90%, вміст сухої речовини від 10 до 30%. Суха частка мікробної клітини на 85-97% представлена органічними сполуками, на 3-15% - мінеральні речовини. Вміст білків складає 50-80% сухої речовини, вони є основними і нийважливішими біополімерами в біомасі мікроорганізмів. Білки являються будівельним матеріалом і виконують катлітичну, транспортну, регулюючу, антигенну функції. Білки – ферменти забезпечують протікання біохімічних реакцій. В залежності від їх локалізації розрізняють екзоферменти, які клітина продукує назовні для забезпечення позаклітинного травлення, та еноферменти – каталізатори внутрішньоклітинного метаболізма. Прості і складні вуглеводи виконують запасну, енергетичну. Захисну, будівельну, антигенну та інші функції.

Ліпіди мікроорганізмів входять до складу біомембран і клітинних стінок, являються джерелом енергії, виконують функцію запаса. Від концентрації ПНЖК залежить резистентність деяких бактерій до дії високих і низьких температур.

Кількісно, в залежності від критерія, елементи поділяють на макро-, мікро- і ультрамікроелементи. Основу органічних речовин складають біоелементи або органогени.

Живильні середовища повинні бути такими, що легко засвоюються, з певним складом азотистих речовин, вуглеводів, вітамінів і відповідною концентрацією солей, ізотонічними, стерильними, мати буферні властивості, оптимальну в'язкість і певний окислювально-відновний потенціал. Вимоги до живильних середовищ. Для вирощування бактерій у лабораторних умовах, дослідження їх різноманітних властивостей, тривалого зберігання використовують живильні середовища. Вони повинні відповідати певним стандартам, створюючи оптимальні умови для росту, розмноження й життєдіяльності мікроорганізмів. У першу чергу, бактерії потребують азоту, вуглецю та водню для побудови власних білків. Водень і кисень для клітин постачає вода. Джерелом азоту виступають численні речовини, в основному, тваринного походження (м’ясо яловиче, риба, м’ясо-кісткова мука, казеїн), а також білкові гідролізати, пептиди, пептони. Можна використовувати й замінники м’яса – плаценту, кров’яні згустки, дріжджі. Отже, до складу середовищ повинні бути введені джерела живильних речовин і вода, а також ростові фактори (вітаміни групи В, ферменти). Універсальним джерелом їх служать екстракти з білків тваринного й рослинного походження, білкові гідролізати. Для мікробів з більш складними харчовими потребами до складу середовищ включають нативні субстрати – кров, сироватку, асцитичну рідину, яєчний жовток, шматочки печінки, нирок, мозкової тканини та ін. Середовища повинні бути збалансованими за мікроелементним складом і містити іони заліза, міді, марганцю, цинку, кальцію, натрію, калію, мати у своєму складі неорганічні фосфати. Допускається застосування речовин, які усувають дію інгібіторів росту і токсиноутворення мікробів (окремі амінокислоти, твіни, активоване вугілля тощо). Важливим є стабілізація оптимуму рН середовища, його високої буферності та рівень окисно-відновного потенціалу (Еh), який для аеробних мікроорганізмів досягає понад 0,08 В, а для анеробних бактерій коливається в межах 0,12-0,60 В. Середовища повинні мати певну в’язкість, густину, мати певну вологість (до 20 % води), бути ізотонічними, прозорими й обов’язково стерильними.

Залежно від потреб бактеріологів живильні середовища поділяються на п’ять основних груп:

Перша група – універсальні (прості) середовища. До них належать м’ясо-пеп- тонний бульйон (МПБ) та м’ясо-пептонний агар (МПА). За своїм складом, наяв- ністю живильних речовин вони придатні для культивування багатьох видів бактерій.

Друга група – спеціальні середовища. Вони використовуються в тих випадках, коли мікроорганізми не ростуть на простих. До них належить кров’яний, сироватковий агари, сироватковий бульйон, асцитичний бульйон, асцит-агар та інші.

Третя група – елективні середовища, на яких мікроорганізми певного виду ростуть швидше, більш інтенсивно, опереджають у своєму розвитку інші види бактерій. Наприклад, 1 % лужна пептонна вода є елективним середовищем для холерних вібріонів, середовища Ру та Леффлера – для збудників дифтерії.

Четверта група селективні середовища, які завдяки додаванню певних компонентів (жовч, фарби, антибіотики та ін.) здатні пригнічувати розвиток одних видів мікроорганізмів, але не впливають на інші види. Так, середовище Мюллера є селективним для тифо-паратифозних бактерій, фуразолідоно-твіновий агар – для коринебактерій і мікрококів. Додавання антибіотиків до складу середовищ робить їх селективними для грибів (напр. середовище Сабуро та ін.).

П’ята група – диференціально–діагностичні середовища. Це велика група середовищ, які дозволяють визначити певні біохімічні властивості мікроорганізмів і проводити їх диференціацію. Вони поділяються на середовища для визначення протеолітичних, пептолітичних, цукролітичних, гемолітичних, ліполітичних, редукуючих властивостей (середовища Ендо, Левіна, Плоскірєва, Гісса).