Иммунология

Продуктивный тип взаимодействия вируса с клеткой осуществляется в результате размножения, т.е. репродукции вируса (от англ. reproduce — воспроизводить). Репродукция вируса проходит несколько стадий: 1) адсорбция вирионов на клетке; 2) проникновение вирусов в клетку; 3) «раздевание» и высвобождение вирусного генома (депротеинизация вирусов); 4) биосинтез компонентов вируса; 5) формирование вирусов — «сборка»; 6) выход вирионов из клетки. [...]

Различают три типа взаимодействия вируса с клеткой: 1) продуктивный, или цитоцидный тип, при котором в зараженных клетках образуется новое поколение вирионов; 2) абортивный тип, характеризующийся прерыванием инфекционного процесса в клетке, поэтому новые вирионы не образуются; 3) интегративный тип, или вироге-ния, заключающийся в интеграции, т.е. встраивании вирусной ДНК в виде провируса в хромосому клетки и их [...]

Реакция гемадсорбции — способность культур клеток, инфицированных вирусами, адсорбировать на своей поверхности эритроциты. «Цветная» реакция оценивается по изменению цвета индикатора, находящегося в питательной среде культивирования. Если вирусы не размножаются в культуре клеток, то живые клетки в процессе своего метаболизма выделяют кислые продукты, что ведет к изменению рН среды и соответственно цвета индикатора. При продукции вирусов [...]

Бляшки, или «негативные» колонии — ограниченные участки разрушенных вирусами клеток, культивируемых на питательной среде под агаровым покрытием, видимые невооруженным глазом как светлые пятна на фоне окрашенных живых клеток. Один вирион образует потомство в виде одной бляшки. «Негативные» колонии разных вирусов отличаются по размеру, форме, поэтому метод бляшек используют для дифференциации вирусов, а также для определения [...]

Выращенные культуры клеток (главным образом однослойные) заражают вируссодержащим материалом.
Индикацию вирусов в культуре клеток проводят на основании следующих феноменов: цитопатогениого действия (ЦПД) вирусов, или цитопатического эффекта (ЦПЭ), образования внутриклеточных включений, образования бляшек, гемадсорбции или «цветной» реакции.
ЦПД, или ЦПЭ — видимые под микроскопом морфологические изменения клеток, вплоть до их отторжения от стекла, которые возникают в результате внутриклеточной [...]

По числу жизнеспособных генераций культуры клеток подразделяют на: 1) первичные, способные размножаться только в первых генерациях, т.е. в нескольких пассажах после выделения из тканей; 2) перевиваемые, или стабильные, способные размножаться в лабораторных условиях неопределенно длительный срок (десятки лет) посредством постоянного пассирования; 3) полуперививаемые, имеющие ограниченную продолжительность жизни (40—50 пассажей). Первичные культуры клеток получают путем разрушения [...]

В зависимости от техники приготовления различают следующие культуры клеток: 1) однослойные — клетки способны прикрепляться и размножаться на поверхности химически нейтрального стекла лабораторной посуды в виде монослоя; 2) суспензионные — клетки размножаются во всем объеме питательной среды при постоянном ее перемешивании; 3) органные — цельные кусочки органов и тканей, сохраняющие исходную структуру вне организма (применяются [...]

Наиболее часто для культивирования вирусов применяют культуру клеток (тканей). Клетки, полученные из различных органов и тканей человека, животных, птиц и других биологических объектов, способны размножаться вне организма на искусственных питательных средах в специальной лабораторной посуде («матрасы», флаконы, пробирки и др.). Большое распространение получили культуры клеток из эмбриональных и опухолевых (злокачественно перерожденных) тканей, обладающих более активной [...]

Вирусы культивируют на биологических моделях: в организме лабораторных животных, в развивающихся куриных эмбрионах и культурах клеток (тканей).
Лабораторных животных (взрослых и новорожденных белых мышей, хомяков, кроликов, обезьян и др.) заражают исследуемым вируссодержащим материалом различными способами. Индикацию, т.е. обнаружение факта размножения вирусов, устанавливают на основании развития типичных признаков заболевания, патоморфологических изменений органов и тканей животных или положительной [...]

Вирусы — облигатные внутриклеточные паразиты. В вирусинфи-цированной клетке вирус может воспроизводиться в виде многочисленных вирионов или находиться в интегрированном состоянии с хромосомой клетки, или быть в цитоплазме в виде кольцевых нуклеиновых кислот, напоминающих плазмиды бактерий. Поэтому диапазон нарушений, которые вызывает вирус, весьма широк: от выраженной продуктивной инфекции, завершающейся гибелью клетки, до продолжительного взаимодействия вируса с [...]

Простейшие имеют органы движения (жгутики, реснички, псевдоподии), питания (пищеварительные вакуоли) и выделения (сократительные вакуоли). По типу питания они могут быть гетеротрофами или аутотрофами. Размножаются бесполым и половым путем. Некоторые простейшие имеют сложный жизненный цикл, сопровождающийся сменой форм развития, полового и бесполого размножения, образуют цисты.
Многие простейшие (дизентерийная амеба, лямблии, трихо-монады, лейшмании, балантидии) могут расти на питательных [...]

Грибы культивируют в течение нескольких суток на сусле-агаре или жидком сусле, среде Сабуро, Чапека и др. Для этой цели можно использовать лабораторных животных.
Некоторые грибы обладают диморфизмом^ т.е. способностью образовывать нитчатые и дрожжевые формы в зависимости от условий роста. Дрожжеподобные формы часто образуются in v/'vo, т.е. при инфицировании человека грибами.

Грибы по типу питания — гетеротрофы, по отношению к кислороду — аэробы и факультативные анаэробы. Растут в широких диапазонах температур (оптимальная температура 25— 30 °С), имеют половой и бесполый способы размножения. Поэтому грибы широко распространены в окружающей среде, особенно в почве. Грибы вместе с сине-зелеными водорослями образуют симбиоз в виде лишайника. В этом симбиозе грибы [...]

При выделении чистых культур анаэробов посевы исследуемого материала производят в анаэробных условиях на специальные среды с пониженным редокс-потенциалом, а также используют специальные аппараты (например, анаэростаты), исключающие доступ свободного кислорода к растущей культуре.

Существуют способы выделения чистых культур, основанные на обработке исследуемого материала с помощью физических или химических факторов, обладающих избирательным действием на определенные бактерии. Для выделения чистых культур используют также способность некоторых бактерий быстро размножаться в организме восприимчивых к ним лабораторных животных.

После описания культуральных свойств различных типов колоний (размер, цвет, форма, края и др.), выросших на чашке с плотной питательной средой, делают пересев из каждого типа колоний на скошенный агар для накопления чистой культуры. Выросшую на 3-й день чистую культуру (после проверки ее чистоты путем микроскопирования) начинают идентифицировать по различным свойствам — морфологическим, тинктори-альным, ферментативным, антигенным [...]

Для выделения чистой культуры, которое производят поэтапно в течение нескольких дней, в начале его используют механическое разобщение бактерий на плотных питательных средах (посев штрихом, шпателем на несколько чашек Петри и др.). На следующий день получают отдельные изолированные колонии. Колония — скопление бактерий, ведущее начало от одной клетки, а поэтому представляющее собой чистую культуру.

Объекты окружающей среды, включая и материал от больного (гной, мокрота, фекалии и др.), обычно содержат смесь различных микробов. С целью их обнаружения и определения видовой принадлежности (идентификация) применяют бактериологическое исследование (бактериологический метод), которое заключается в посеве проб исследуемого материала на питательные среды для получения (выделения) чистой культуры.

Риккетсии и хламидий — грамотрицательные мелкие бактерии, являющиеся, как и вирусы, облигатными внутриклеточными паразитами; размножаются в цитоплазме и ядре инфицированных клеток. Они не растут на искусственных питательных средах, используемых для культивирования обычных бактерий.
Для культивирования риккетсии и хламидий применяют куриные эмбрионы, культуры клеток с пониженным метаболизмом, а также чувствительных животных. Риккетсии можно культивировать путем инфицирования ими [...]

Применяют также физические, химические и биологические методы культивирования анаэробов. Физический метод заключается в удалении из аппарата или эксикатора воздуха и замене его газовой бескислородной смесью. Химический метод основан на применении химических поглотителей кислорода. Биологический метод Фортнера предусматривает одновременный посев на одну половину чашки Петри аэробных и на другую половину — анаэробных бактерий, после чего чашку [...]

Большинство патогенных и условно-патогенных бактерий растет в термостате при температуре 37 °С. Рост на питательных средах обычно учитывают через сутки после посева. Рост некоторых возбудителей (туберкулеза, бруцеллеза) становится видимым через 15—30 дней. Скорость роста бактерий зависит от их биологических свойств и условий культивирования (температура, наличие или отсутствие кислорода, углекислого газа, давление и др.). Аэрация способствует [...]

Дифференциально-диагностические среды (Гисса, Эндо, Левина, Плоскирева и др.) предназначаются для дифференцирования бактерий. Они содержат индикатор, меняющий свой цвет при изменении рН в результате расщепления ферментами углеводов питательных сред.
Имеются питательные среды, сочетающие свойства дифференциально-диагностических и других питательных сред. Так, с помощью среды Плоскирева (как и среды Эндо) можно отличить кишечную палочку от дизентерийной по их действию [...]

Определенные виды бактерий выделяют, используя элективные (избирательные) среды. Например, элективной средой для стафилококков является желточно-солевой агар (ЖСА), для холерного вибриона — щелочный МГЛА, для дифтерийной палочки — свернутая сыворотка.
Для выделения некоторых бактерий, рост которых может подавляться сопутствующими микробами, используют среды обогащения. Так, для выделения сальмонелл и шигелл из фекалий применяют селенитовый бульон, подавляющий рост сопутствующей [...]

Основой плотной питательной среды являются гелеобразные вещества: агар-агар (2—3 %), желатин (10—15 %) и др. Эти компоненты добавляют к жидким питательным средам, например, к мясопептонному бульону (МПБ), получая таким образом мясопептонный агар (МПА). Эти простые питательные среды применяют для выращивания многих бактерий. Сложные питательные среды включают дополнительные компоненты — сыворотку крови (сывороточный агар), кровь (кровяной [...]

Питательные среды должны быть стерильными и иметь, помимо необходимых для роста бактерий компонентов, оптимальные значения рН, окислительно-восстановительного потенциала, осмотического давления и т.д. Среды различаются в зависимости от консистенции, состава и назначения: по консистенции — плотные, полужидкие и жидкие; по составу — простые, сложные органические и синтетические (искусственные); по назначению — специальные, элективные и дифференциально-диагностические.

Бактерии выращивают на естественных и искусственных питательных средах. Естественные среды (молоко, сусло-агар, сиропы и др.) имеют несбалансированное соотношение компонентов, их состав полностью не изучен. Искусственные питательные среды включают вещества в строго определенных соотношениях с учетом потребностей данного вида в питательных веществах, ростовых добавках, солях и т.п.

Вид, форму, цвет и другие особенности колоний на плотной питательной среде (культуральные свойства) учитывают при идентификации бактерий, а также отборе колоний для получения чистых культур.
В промышленных условиях при получении биомассы микроорганизмов с целью приготовления антибиотиков, вакцин, диагностических препаратов и эубиотиков культивирование в основном осуществляют в ферментерах при строгом соблюдении оптимальных параметров для роста и размножения [...]

Наиболее распространены среди бактерий такие пигменты, как каротины, ксантофиллы и меланины. Меланины являются нерастворимыми пигментами черного, коричневого или красного цвета, они синтезируются из фенольных соединений. Меланины наряду с каталазой, супероксиддисмутазой и пероксида-зой защищают микробы от воздействия токсичных перекисных радикалов кислорода. Многие пигменты обладают антимикробным, антибиотикоподобным действием.

Бактерии, растущие на плотных питательных средах, образуют изолированные колонии округлой формы с ровными или неровными краями различной консистенции и цвета, зависящего от пигмента бактерий.
Пигменты, растворимые в воде, диффундируют в питательную среду и окрашивают ее, например синегнойная палочка (Pseudomonas aeruginosa) окрашивает среду в синий цвет. Другая группа пигментов нерастворима в воде, но растворима в органических растворителях. [...]

При выращивании бактерий на жидкой питательной среде наблюдается придонный, диффузный или поверхностный (в виде пленки) рост культуры.
Рост периодической культуры бактерий подразделяют на несколько фаз, или периодов: 1) лаг-фаза; 2) фаза логарифмического роста; 3) фаза стационарного роста, или максимальной концентрации бактерий; 4) фаза гибели бактерий.
Эти фазы можно изобразить графически в виде отрезков кривой размножения бактерий, отражающей [...]

Бактерии, засеянные в определенный, но не изменяющийся объем жидкой питательной среды, размножаясь, потребляют питательные элементы, что в дальнейшем приводит к истощению питательной среды и прекращению роста бактерий. Культивирование бактерий в такой системе называют периодическим, а культуру — периодической. Если же условия культивирования поддерживаются путем непрерывной подачи свежей питательной среды и оттока такого же объема культуральной [...]

Репликация ДНК осуществляется в 3 этапа: инициация, элонгация (рост цепи) и терминация. Образовавшиеся в результате репликации две хромосомы расходятся, чему способствует увеличение размеров растущей клетки: прикрепленные к цитоплаз-матической мембране или ее производным (например, мезосомам) хромосомы по мере увеличения объема клетки удаляются друг от друга. Окончательное их обособление завершается образованием перетяжки (или перегородки) деления. Клетки с [...]

Делению клеток предшествует репликация бактериальной хромосомы по полуконсервативному типу: двунитевая цепь ДНК раскрывается и каждая нить достраивается комплементарной нитью. Это приводит к удвоению молекул ДНК бактериального ядра - нуклеоида. Репликация хромосомной ДНК осуществляется от начальной точки ori (от англ. origin — начало). Хромосома бактериальной клетки связана в области ori с цитоплазматичес-кой мембраной. Репликация ДНК катализируется [...]

Жизнедеятельность бактерий характеризуется ростом — формированием структурно-функциональных компонентов клетки и увеличением самой бактериальной клетки и размножением — самовоспроизведением, приводящим к увеличению количества бактериальных клеток в популяции.
Бактерии размножаются бинарным делением пополам, реже почкованием. Актиномицеты, как и грибы, могут размножаться" спорами. Актиномицеты, являясь ветвящимися бактериями, размножаются также путем фрагментации нитевидных клеток. Грамположительные бактерии делятся путем врастания синтезирующихся [...]

Среди облигатных анаэробов выделяют аэротолерантные бактерии, которые растут при наличии молекулярного кислорода, но не используют его.
Для выращивания анаэробов используют анаэростаты — специальные емкости, в которых воздух заменяется смесью газов, не содержащих кислорода. Воздух можно удалять из питательных сред путем кипячения, с помощью химических адсорбентов кислорода, помещаемых в анаэростаты или другие емкости с посевами.

По отношению к молекулярному кислороду бактерии можно разделить на 3 основные группы: облигатные, т.е. обязательные аэробы, облигатные анаэробы и факультативные анаэробы. Облигатные аэробы могут расти только при наличии кислорода. Облигатные анаэробы (клостридии ботулизма, газовой ганфены, столбняка, бактероиды и др.) растут на среде без кислорода, который для них токсичен. При наличии кислорода бактерии образуют перекисные радикалы [...]

Дыхание, или биологическое окисление, основано на окислительно-восстановительных реакциях, идущих с образованием АТФ — универсального аккумулятора химической энергии. Энергия необходима микробной клетке для ее жизнедеятельности. При дыхании происходят процессы окисления и восстановления: окисление — отдача донорами (молекулами или атомами) водорода или электронов; восстановление — присоединение водорода или электронов к акцептору. Акцептором водорода или электронов может быть [...]

Среды Эндо и Левина предсташшют собой мясопептонный агар с лактозой и индикатором рН. Среду разливают в чашки Петри.
Бактерии, расщепляющие лактозу с кислотообразованием (лактозоположительные), образуют колонии, окрашенные в красный цвет с металлическим блеском на среде Эндо или в темно-синий на среде Левина в зависимости от характера индикатора. Бактерии, не расщепляющие лактозу (сальмонеллы, дизентерийные палочки), на этих [...]

Различия в ферментном составе используют для идентификации бактерий, поскольку они обусловливают различные биохимические свойства бактерий: сахаролитические (расщепление Сахаров), протеолитические (разложение белков) и другие, выявляемые по конечным продуктам расщепления (образование щелочей, кислот, сероводорода, аммиака и др.). Сахаролитические свойства определяют на дифференциально-диагностических питательных средах Гисса, Эндо, Левина, Плоскирева и др. Среды Гисса (пестрый ряд) состоят из мясопептонного [...]

Ферменты микроорганизмов используют в генетической инженерии (рестриктазы, лигазы и др.) для получения различных биологически активных веществ, а также важных продуктов в легкой, пищевой и других отраслях промышленности, медицине, ветеринарии и сельском хозяйстве. Ферменты применяют в качестве биодобавок в стиральные порошки для уничтожения органических загрязнений.

Некоторые ферменты (так называемые ферменты агрессии) разрушают ткань и клетки, обусловливая широкое распространение в инфицированной ткани микробов и их токсинов. К таким ферментам относят гиалуронидазу, коллагеназу, ДНКа-зу, нейраминидазу, лецитовителлазу и др. Так, гиалуронидаза стрептококков, расщепляя гиалуроновую кислоту соединительной ткани, способствует распространению стрептококков и их токсинов.

Различают конститутивные и индуцибельные ферменты. К конститутивным ферментам относят ферменты, которые синтезируются клеткой непрерывно, независимо от наличия в питательной среде соответствующего субстрата. Индуцибельные (адаптивные) ферменты синтезируются бактериальной клеткой только при наличии в среде субстрата данного фермента. Например, р-галактозидаза кишечной палочкой на среде с глюкозой практически не образуется, но ее синтез резко увеличивается при выращивании палочек [...]

Многие ферменты взаимосвязаны со структурами микробной клетки. Например, в цитоплазматической мембране имеются окислительно-восстановительные ферменты, участвующие в дыхании и делении клетки, ферменты, обеспечивающие питание клетки, и др. Окислительно-восстановительные ферменты цитоплазматической мембраны и ее производных обеспечивают энергией интенсивные процессы биосинтеза различных структур, в том числе клеточной стенки. Ферменты, связанные с делением и аутолизом клетки, обнаруживаются в клеточной [...]

Ферменты — белки, участвующие в процессах анаболизма (синтеза) и катаболизма (распада), т.е. в метаболизме. Ферменты распознают соответствующие им метаболиты (субстраты), вступают с ними во взаимодействие и ускоряют химические реакции.
Известно более 2000 ферментов. Они объединены в 6 классов: 1) оксидоредуктазы — окислительно-восстановительные ферменты (к ним относят дегидрогеназы, оксидазы и др.); 2) транс-феразы, переносящие отдельные радикалы и [...]

Перенос (транслокация) групп сходен с активным транспортом, отличаясь тем, что переносимая молекула видоизменяется в процессе переноса, например фосфорилируется.
Выход веществ из клетки осуществляется за счет диффузии и при участии транспортных систем.

Активный транспорт происходит с помощью пермеаз и направлен на перенос веществ в направлении от меньшей концентрации в сторону большей, т.е. как бы против «течения», поэтому этот процесс сопровождается затратой метаболической энергии — АТФ, образующегося в результате окислительно-восстановительных реакций в клетке.

Облегченная диффузия происходит также в результате разницы концентрации веществ по обе стороны цитоплазматической мембраны. Однако этот процесс осуществляется с помощью молекул-переносчиков, локализующихся в цитоплазматической мембране и обладающих определенной специфичностью. Каждый переносчик транспортирует через мембрану соответствующее вещество или передает его другому компоненту цитоплазматической мембраны — собственно переносчику. Белками-переносчиками могут быть пермеазы, место синтеза которых — цитоплаз-матическая [...]

Простая диффузия — наиболее простой механизм поступления веществ в клетку: перемещение веществ происходит вследствие разницы их концентрации по обе стороны цитоплазмати-ческой мембраны. Вещества проходят в основном через липид-ную часть цитоплазматической мембраны (органические молекулы, лекарственные препараты) и реже по заполненным водой каналам и цитоплазматической мембране. Пассивная диффузия осуществляется без затраты энергии.

Проникновение различных веществ в бактериальную клетку зависит от величины и растворимости их молекул в липидах или воде, рН среды, их концентрации, проницаемости мембран и др. Клеточная стенка пропускает небольшие молекулы и ионы, задерживая макромолекулы с относительной молекулярной массой более 600. Основным регулятором поступления веществ в клетку является цитоплазмати-ческая мембрана. Условно можно выделить 4 механизма проникновения [...]

Для роста микробов на питательных средах необходимы определенные дополнительные компоненты, соединения, которые сами микробы синтезировать не могут, поэтому эти вещества надо добавлять в питательные среды. Такие соединения называются факторами роста. К факторам роста относят: аминокислоты, необходимые для построения молекул белков, пурины и пиримидины — для образования нуклеиновых кислот, витамины, входящие в состав некоторых ферментов. По [...]