1 Введение 1 Предмет значение и краткая

1

Введение. 1. Предмет, значение и краткая история развития микробиологии. 2. Систематика и морфология микроорганизмов. 3. Строение прокариотической клетки. 4. Морфология грибов. 5. Физиология микроорганизмов. 6. Химический состав, метаболизм и размножение бактерий. 7. Микрофлора почвы, воды, воздуха, навоза, кормов, тела животных. Заключение. 2 2

1. Асонов Н. Р. Микробиология : Учебник. - М. : Колос, 2002. – 351 с. 2. Ветеринарная микробиология и иммунология: Учебник /Под ред. Н. А. Радука. - М. : Агропромиздат. - 1998. 3. Гусев М. В. , Минеева Л. А. Микробиология: Учебник. - М. : Academia, 2004. 4. Колычев Н. М. , Госманов Р. Г. Ветеринарная микробиология и иммунология: Учебник. - М. : Колос. С. - 2006. 5. Костенко Т. С. , Родионова В. Б. , Скородумов Д. И. Практикум по ветеринарной микробиологии и иммунологии. - М. : Колос. - 2001. 6. Райкис Б. Н. , Пожарская В. О. , Казиев А. Х. Общая микробиология с вирусологией и иммунологией (в графическом изображении): Учеб. пособие / - М. : Триада-Х, 2002. 7. Сюрин В. Н. Белоусова Р. В. , Фомина Н. В. Ветеринарная вирусология. - М. : Агропромиздат, 1991. 3 3

4

Древо жизни планеты Земля 5

6

Объекты живой природы Неклеточные (Acellularia) Безъядерные (доядерные) – акариоты Вирусы Микроорганизмы Риккетсии Животные Клеточные (Сellularia) Безъядерные (предъядерные) – прокариоты Хламидии Микоплазмы Ядерные эукариоты Бактерии Растения Простейшие Синезеленые водоросли Грибы Водоросли 7

(от греч. mikros - малый, bios - жизнь, logos - учение) это наука о малой жизни, объектом изучения которой являются микроорганизмы. Особенность микроорганизмов простота и очень малый размер 8

Микробы бесконечно малые существа, играющие в природе бесконечно большую роль 9

Микробиология изучает представителей микромира (бактерии, микроскопические грибы, вирусы, простейшие), которых невозможно увидеть не вооруженным глазом 10

Размерная градация живой природы Не видны не вооруженным глазом 11

Микробиология Общая 1. Морфология. 2. Физиология. 3. Экология. 4. Эволюция. строение микроорганизмов; генетика микроорганизмов; тинкториальные свойства; культуральные свойства; биохимические свойства; антигенная структура; факторы патогенности. распространение в природе. Частная 1. Характеристика возбудителей инфекционных болезней. 2. Влияние патогенных микроорганизмов на макроорганизм. 3. Методы диагностики инфекционных болезней. 4. Диагностические, профилактические и терапевтические биопрепараты. 5. Микроорганизмы окружающей среды. 6. Микроорганизмы-продуцен 12 ты и др.

Морская Медицинская Ветеринарная Космическа Техническая Сельскохозяйствен 13

В рамках дисциплины «Микробиология и иммунология» мы изучим разделы: Бактериология Вирусология Микотоксикология Иммунология морфология, тинкториальные, культуральные, биохимические, патогенные и вирулентные свойства; антигенная структура микроорганизмов; основы учения об инфекции и иммунитете; методы выделения и идентификации микроорганизмов; исследование объектов внешней среды, сырья и продуктов животного происхождения; биопрепараты, применяемые для диагностики, профилактики 14 и лечения при инфекционных болезнях животных.

Исторические этапы развития микробиологии Эвристический Морфологический Физиологический Иммунологический Молекулярно-генетический 15

ЭВРИСТИЧЕСКИЙ ПЕРИОД – IV - III до н. э. - XVI в. В III — IV вв. в до н. э. основоположник античной медицины Гиппократ считал, что болезни человека вызываются какими-то невидимыми частицами, которые он называл миазмами, выделяемыми в болотистых и других местностях. 16

Ибн Сина (Авиценна) (9801037) писал в Каноне врачебной науки о том, что причиной чумы, оспы и других болезней являются невидимые простым глазом мельчайшие живые существа, передающиеся через воздух 17

МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ ПЕРИОД XVI – XIX в. Основоположник морфологического периода, голландский натуралист Антоний ван Левенгук (1632 -1723), сконструировал микроскоп с увеличением в 300 раз. Микроскоп Левенгука и способ его использования 18

Микроскоп 1751 года 19

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЙ ПЕРИОД XIX – XX в. Луи Пастер (1822 – 1895) 1857 – открыл биологическую природу брожения. 1860 – опроверг самопроизвольное зарождение жизни. 1865 – открыл биологические причины порчи вина и пива. 1881 – разработал основы вакцинации (аттенуация штаммов) и пастеризации. 1885 – создал различные вакцины, в т. ч. против бешенства. 20

Луи Пастер за работой 21

Открытие микроорганизмов и доказательство их патогенности для человека связано с именами таких известных ученых и врачей, как: Д. Самойлович (1744 -1805) Основоположник дезинфекции Р. Кох (1843 -1910) 22 Открытие вирусов

Роберт Кох (1843 – 1910) Установил причины возникновения сибирской язвы. Открыл возбудителя туберкулеза (палочка Коха). Открыл возбудителя холеры. Предложил плотные питательные среды для выращивания бактерий. Чистые культуры. Анилиновые красители. Туберкулин. Иммерсия. Микрофотография. Автоклавирование. 23

ИММУНОЛОГИЧЕСКИЙ ПЕРИОД с конца XIX в – до 50 -х гг. ХХ в. И. И. Мечников (1845 – 1916) Клеточный иммунитет, фагоцитоз, пробиотики П. Эрлих (1854 – 1915) Гуморальный иммунитет 24

МОЛЕКУЛЯРНО – ГЕНЕТИЧЕСКИЙ с 50 -х годов ХХ в. до н. в. расшифровка структуры ДНК; создание рекомбинантных ДНК и получение генетически-модифицированных микроорганизмов (Берг, 1972 г. ); расшифровка молекулярной структуры белка; открытие «инфекционного белка» - приона; расшифровка синтеза и строения антигенов и антител; генетические методы диагностики: ДНКзонды, ПЦР, биочипы, биосенсоры и др. 25

Сергей Николевич Николай Федорович Гамалея Виноградский (1859— 1949) (1856— 1953) Вакцина против сибирской язвы Вакцинация против оспы и бешенства Почвенная 26 микробиология

О т д е л ы б а к т е р и й 27

П р о к а р и о т ы (бактерии) Архебактерии (самые древние, с дефектной клеточной стенкой) Сап Са Ав про экс рофит фи тотр о ты тре ы и п фы, мал хем ара ы о з Эубактерии (настоящие бактерии) Актиномицеты Аэробы, анаэробы иты Микоплазмы Спорообразующие, вегетативные Цианобактерии (сине-зеленые водоросли) тро фы , ге тер отр оф ы Хламидии Фотосинтетики, хемосинтетики Риккетсии 28 Грамотрицательные, грамположительные Кислотоустойчивые

29

МОРФОЛОГИЯ БАКТЕРИЙ КОККИ Монококки Диплококки Стрептококки Тетрококки Стафилококки Сарцины ПАЛОЧКИ ИЗВИТЫЕ Бактерии Бациллы Клостридии Вибрионы Спириллы Спирохеты 30

МНОГООБРАЗИЕ БАКТЕРИЙ 31

32

Микробная экосистема очистных сооружений (спирилла, кокки, палочки, сине-зеленые водоросли) 33

Архебактерии, обнаруженные в почве на глубине 205 м 34

Сточные воды, в которых размножается Вacillus prodigiosum (чудесная палочка), выделяющая пигмент кроваво-красного цвета 35

Сточные воды, в которых размножаются сине-зеленые водоросли и чудесная палочка 36

Классификация и морфология вирусов 37

Схема строения сложно устроенных вирусов Схема строения вируса бешенства 38

39

Размеры вирусов разных семейств 40

41

Кишечная палочка, на пилях которой адсорбировались бактериофаги 42

Классификация микроорганизмов – это распределение микроорганизмов по сходным или отличительным признакам. Таксоны – это группы микроорганизмов, объединенные по однородным свойствам. Таксономические категории (ряды) – Царство, Отдел, Класс, Порядок, Семейство, Род, Вид. Штамм - чистая культура микроорганизмов, выделенная из определенного источника, и отличающаяся от других представителей вида. Чистая культура - совокупность однородных микроорганизмов, выделенных на питательной среде, для которых характерно сходство биологических свойств. Клон - совокупность потомков, выращенных из единственной микробной клетки. 43

Идентификация микроорганизмов - определение видовой принадлежности выделенных микроорганизмов, путем изучения и сравнения их основных биологических свойств с признаками, описанными в литературе. Номенклатура микроорганизмов - присвоение упорядоченным группам микроорганизмов научных наименований. Regnum Divisio Clasis Ordo Familia Genus Spesis - Царство - Procariotae Отдел - Gracilicutes Класс - Scotobacteria Порядок - Spirochetales Семейство - Leptospiraceae Род - Leptospira Вид - Leptospira interrogans 44

Схема строения бактерии и эукариота Размер бактерий 1 -10 мкм 45 Размер эукариот 10 -100 мкм

46

Отличия прокариот от эукариот Структуры и организация клеток Ядро Количество хромосом Комплекс Гольджи Эндоплазматическая сеть Лизосомы Митохондрии Цитоскелет Рибосомы Пептидогликан Клеточная стенка Нуклеолемма Ядрышки Митоз Фагоцитоз Амебовидное движение Споры для размножения Споры для сохранения вида Клетки-эукариоты животные растения + + разное + + + + + + Прокариоты (бактерии) 1 + ± + 47

Схема строения клеточной оболочки грамположительных микроорганизмов а - клеточная стенка, б - цитоплазматическая мембрана, 1 – пептидогликан (муреин), 2 - липотейхоевые кислоты, 3 - тейхоевые кислоты Схема строения клеточной оболочки грамотрицательных микроорганизмов а - внешняя мембрана, б – пептидогликан (муреин), в - периплазма, г - цитоплазматическая мембрана 48

Строение клеточной стенки грамположительных и грамотрицательных бактерий 49

КАПСУЛА • • • Слизистое образование. Различима в мазках- отпечатках и при специальных методах окраски. Гидрофильна. Предохраняет бактерию от фагоцитоза, бактериофагов и др. неблагоприятных факторов. Источник запаса питательных веществ. Препятствует высыханию бактерии. 50

Споры возбудителя сибирской язвы 1 2 4 3 51

• • ЖГУТИКИ Органоиды движения бактерий. Белковой природы. Тонкие, длинные. Состоят из спиральной нити, крюка и базального тельца 52

Классификация бактерий по числу и локализации жгутиков Монотрихи Амфитрихи Перитрихи Лофотрихи 53

ПИЛИ • Микроворсинки. • Прямые белковые циллиндры. • Слипание бактерий, прикреп- ление бактерий, в том числе адгезия, транспорт метаболитов, агглютинация эритроцитов • Половые (sex-пили) для конъюгации 54

(Fungi, Mycetes, Mycota это царство живой природы, объединяющее эукариотические организмы, сочетающие в себе некоторые признаки как растений, так и животных. Грибы состоят из длинных тонких нитей (гиф), сплетающихся в грибницу (мицелий). Грибы имеют: ядро с ядерной оболочкой; цитоплазму с органеллами; цитоплазматическую мембрану; клеточную стенку, сходную с растительной. 55

Г р и б ы Высшие грибы (эумицеты) Низшие грибы (фикомицеты) Совершенные грибы гифы разделены перегородками, мицелий многоклеточный, сегментированный, половой путь размножения не имеют перегородок, мицелий не сегментирован, Размножаются половым путем половой путь размножения Несовершенные грибы Размножаются бесполым путем 56

КЛАССИФИКАЦИЯ ГРИБОВ (7 классов) Высшие грибы (эумицеты) 1. Аскомицеты 2. Базидиомицеты 3. Дейтеромицеты 4. Хитридиомицеты Низшие грибы (фикомицеты) 5. Гифохитридиомицеты 6. Оомицеты 7. Зигомицеты 57

Высшие (1) и низшие грибы (2, 3, 4) Мукоровые грибы 1 2 Аспергилл 1. Пеницилл 3 58

59

60

Aspergilla niger Возбудитель трихофитии Скопление в лицевых мышцах у коровы актиномицет Аспергиллы 61 Candida albicans –возбудитель кандидоза

Способы получения энергии у бактерий Брожение Дыхание По потребности в углероде Гетеротрофы (литотрофы) Метатрофы (сапрофиты) Ператрофы (паразиты) Автотрофы (органотрофы) Фотосинтез По потребности в факторах роста Ауксотрофы Прототрофы По источнику получения энергии Фототрофы Хемолитотрофы Хемоорганотрофы 62

Патогенные бактерии Гетеротрофы - используют в качестве источника углерода органические соединения биологического происхождения Паратрофы - способны утилизировать продукты метаболизма внутри живой клетки Ауксотрофы - нуждаются в факторах роста и витаминах Хемоорганотрофы получают энергию за счет окислительно-восстановительных реакций органических соединений. 63

Метаболизм бактерий – это обмен веществ, представляющий собой совокупность двух взаимосвязанных противоположных процессов - катаболизма и анаболизма. Катаболизм (диссимиляция) - распад веществ в процессе ферментативных реакций и накопление выделяемой при этом энергии в молекулах АТФ. Анаболизм (ассимиляция) - синтез веществ с затратой энергии. Особенности метаболизма у бактерий : высокая интенсивность; процессы диссимиляции преобладают над процессами ассимиляции; широкий спектр потребляемых веществ; широкий набор различных ферментов. 64

65

66

Определение подвижности бактерий 67

Рост бактерий на плотных питательных средах 68

Тест на сероводород Тест на оксидазу Тест на пероксидазу Тест на плазмокоагулазу 69

70

71

72

73

МПА Среда Эндо 74

75

76

77

78

79

80

81

82

83

84

85

86

87

Биохимические тесты STREPTOtest 16 STAPHYtest 16 Экспресс-тесты 88 Среда Клиглера

Биохимические тесты 89

Деление бактериальной клетки 90

Размножение бактерий 91

Расположение клеток в колониях спорообразующих бактерий на поверхности плотных сред: 1 - край колонии Bacillus cereus; 2 - центральная часть колонии B. cereus; 3 - край колонии B. mesentericus; 4 - центральная часть колонии B. mesentericus: 5, 6 - тяжи из клеток, образуемые B. mycoides. 92

Бактерия, содержащая плазмиды (а) и плазмиды, изолированные из бактерий (б) а б 19 93

Коньюгация бактерий 94 20

ДНК, выделенная из бактерии 95

25 96

Микрофлора почвы, воды, воздуха, навоза, кормов и тела животных 97

Нормальная микрофлора организма — это открытый биоценоз микроорганизмов, встречающихся у здоровых людей и животных. 1. Совокупность множества микробиоценозов, характеризующихся определенными взаимосвязями и местом обитания. 2. Вместе с макроорганизмом является единой экосистемой. 3. Формируется с рождения. 98

1. Резидентная (постоянная, эндогенная, индигенная, местная, аутогенная, аутохтонная, коренная ) – сложилась в филогенезе и онтогенезе в процессе эволюции и характерная для данного вида животных. 2. Транзиторная (экзогенная, факультативная)– временно попавшая, нехарактерная для данного вида, активно не размножающаяся в 99 организме.

Органы и ткани, свободные от микроорганизмов (в норме стерильные) 1. Внутренние органы. 2. Головной и спинной мозг. 3. Альвеолы легких. 4. Внутреннее и среднее ухо. 5. Кровь, лимфа, спинномозговая жидкость. 6. Яичники, матка, семенники. 7. Почки, мочеточники и моча в мочевом пузыре. 100

Органы и ткани, богатые микроорганизмами 1. Кожа. 2. Верхние отделы дыхательной системы. 3. Ротовая полость. 4. Рубец жвачных. 5. Толстый кишечник. 6. Наружные отделы мочеполовой системы. 101

102

Около 400 видов микроорганизмов Анаэробные бактерии – 95 - 99%. Аэробные и факультативно-анаэробные – 1 - 5%. Недавно открытые бактерии в слепой и ободочной кишках у грызунов - нитчатые сегментированные бактерии. Неизвестные науке бактерии. 103

Нитчатые сегментированные бактерии в кишечнике 104

Кишечная палочка и нитчатые сегментированные бактерии 105

Микрофлора желудка Кислотоустойчивая микрофлора – лактобактерии, стрептококки, дрожжи. Количество бактерий 103/г содержимого 106

Хеликобактерии (Helicobacter pulori) в желудке 107

Хеликобактерии (Helicobacter pulori) на слизистой желудка 108

1. Целлюлозоразрушающие бактерии: 3. Сбраживают крахмал и глюкозу : 2. Ruminococcus flavefaciens Streptococcus bovis 3. Ruminococcus albus Streptococcus faecalis 4. Bacterium succinogenes 5. Clostridium cellobioparum 4. Пропионовокислые бактерии: 6. Clostridium cellolyticum Propionipecti novorum 7. 2. Расщепляющие пектин: Veillonella 8. Васillus macerans Peptostreptococcus elsdenii 9. Васillus asterosporus Butyribacterium 10. Amylobacter E. coli 11. Cranulobacter pectinovorum 109

Обильный рост бактерий из соскоба стенки тонкого кишечника 110

защитная (антагонизм к другим, в том числе патогенным микробам); иммуностимулирующая (антигены микроорганизмов стимулируют развитие лимфоидной ткани); пищеварительная (обмен холестерина и желчных кислот); метаболическая (синтез витаминов группы В, никотиновой, пантотеновой, фолиевой кислот). 111

Электронная микрофотография слизистой оболочки тонкого отдела кишечника теленка, полученная на сканирующем электронном микроскопе 112

Микрофлора нижних отделов желудочно-кишечного тракта животных Название микробных групп (родов или видов) Эшерихии Бифидобактерии Лактобактерии, энтерококки Бактероиды Эубактерии, клостридии Количество микроорганизмов в 1 г материала из кишечника 107 -109 (до 1010) 106 -107 1010 (до 1011) 104 - 105 Клебсиеллы, протей, цитробактеры, энтеробактеры 0 – 105 Псевдомонады 0 – 108 Стафилококки 103 - 104 Стрептококки до 107 Дифтероиды 0 – 106 Споровые анаэробы, грибы, актиномицеты 103 - 104 113

Микрофлора толстого отдела кишечника разных видов животных Название микробных групп (родов или видов) Количество микроорганизмов в 1 г материала из кишечника Эшерихии Бифидобактерии Лактобактерии Энтерококки Бактероиды Клостридии Вайлонеллы 107 -109 (до 1010) 106 -107 1010 (до 1011) 104 - 105 104 - 105 Более транзиторно могут быть представлены: Другие представители энтеробактерий (Klebsiella, Proteus, Citrobacter, Enterobacter) Псевдомонады Стафилококки (S. epidermidis, S. aureus и др) Другие стрептококки (S. mitis, S. salivarius и др) Дифтероиды Аэробные бациллы (B. subtilis, В. licheniformis, B. megatherium) Грибы, актиномицеты 0 - 105 0 – 108 103 - 104 до 107 0 – 106 103 - 104 103 114

Количество микроорганизмов в 1 г фекалий здоровых телят Микрофлора Нормальная микрофлора Условнопатогенная микрофлора Вид микроорганизма E. coli Споровые анаэробы Lactobacillus Lactobacillu Bifidobacillus Staphylococcus Enterococcus Streptococcus C. albicans P. mirabilis, P. vulgaris, М. morganii E. coli со слабо выраженными ферментативными свойствами Количество, кл/г 106 - 107 103 - 105 106 - 107 - 109 до 103 102 - 103 K. pneumoniae 103 P. rettgeri, P. alcalifaciens, С. freundii, C. diversus 103 102 Н. alvei Лактозонегативные бактерии 102 103 115

116

117

Микроколонии бактерий в биоптате прямой кишки расположены вокруг эпителиальных клеток или в виде отдельных агрегатов 118

119

120

Кишечная палочка 121

Кишечная палочка 122

123

Бифидобактерии 124

Б И Ф И Д О Б А К Т Е Р И И 125

126

Лактобактерии в сквашенном молоке 11 127

Микрофлора кожи Дифтероиды (коринебактерии, пропионовые бактерии). Плесневые грибы. Дрожжи. Споровые аэробные палочки (бациллы). Стафилококки (S. epidermidis и S. aureus). 128

Микрофлора кожи 129

130

Микрофлора кожи 131

Микрофлора кожи 132

В носовых ходах: дифтероиды (коринебактерии), стафилококки (S. epidermidis), нейссерии, гемофильные бактерии, стрептококки (альфагемолитические). В носоглотке: коринебактерии, стрептококки (S. mitts, S. salivarius), стафилококки, нейссерии, вайлонеллы, гемофильные бактерии, энтеробактерии, бактероиды, грибы, энтерококки, лактобактерии, синегнойная палочка, 133 сенная палочка

Микрофлора родовых путей разных видов животных Название микробных групп (родов или видов) Частота встречаемости во влагалище и шейке матки, % Облигатно-анаэробные микроорганизмы Бактероиды Бифидобактерии Пептококки, пептострептококки Клостридии 17 80 20 1 Факультативно анаэробные и аэробные микроорганизмы Лактобактерии Эшерихии и другие энтеробактерии Коринебактерии Стафилококки (S. epidermidis, S. aureus) Стрептококки не гемолитические Энтерококки Кандиды Синегнойная палочка 85 5 -15 80 55 35 41 14 1 134

Выделение бактерийантагонистов из почвы 135 11

Основной резервуар B. anthracis – почва, поэтому сибирская язва - почвенная инфекция. Споры в почве сохраняются столетиями. Стойкие очаги возбудителя: Скотомогильники; Территории кожевенных заводов; Территории, прилегающие к руслам рек; Места прогонов животных; Территории хозяйств, где были случаи заболевания животных сибирской язвой и др. Споры, выделенные из почвы скотомогильника 136