Основные принципы систематики и классификации микроорганизмов

Кубанский государственный аграрный университет ______________________________________________________

Факультет ветеринарной медицины

Кафедра микробиологии, эпизоотологии и вирусологии

Контрольная работа по микробиологии

Студентка:

2 курса,        группы,                                                                            факультета ветеринарной     

медицины, заочной формы                                                                                  

обучения.                                                                                   

Краснодар, 2011

СОДЕРЖАНИЕ

Вариант 10

1.                  Основные принципы систематики и классификации

микроорганизмов. Современное представление о виде бактерий, разновидности, штамме, клоне.

2.                  Антигенное строение и серологическая идентификация возбудителей     сальмонеллеза.

3.                  Характеристика лечебных и диагностических гипериммунных сывороток. Принцип изготовления и контроль.

4.                  Ознакомьтесь и опишите работу ветеринарной лаборатории,

обслуживающей ваш участок. Примите участие в лабораторной

диагностике инфекционного заболевания. Опишите подробно

порядок этого исследования и его результаты.

1.Основные принципы систематики и классификации микроорганизмов. Современное представление о виде бактерий, разновидности, штамме, клоне.

Основной задачей классификации и систематики микроорганизмов является их распределение на основании сходства определенных признаков (морфологии и структуры клетки, способности окрашиваться анилиновыми красителями, типа дыхания, культуральных особенностей, ферментативной активности, степени сходства ДНК, нуклеотидной последовательности 16 Sp-PHK) по группам, которые называются таксонами, а также установление родственных связей между ними. Присвоение этим группам научных названий и есть номенклатура микроорганизмов.
           Систематика, таксономия, микроорганизмов заключается в распределении (классификации) их по определенным группам (таксонам) с учетом формы, размеров, окраски, подвижности и других физиологических, культуральных, биохимических свойств. До сих пор нет единой естественной классификации микроорганизмов, от­ражающей эволюцию отдельных видов бактерий. Положение многих бактерий в системе еще точно не установлено. Сначала в осно­ву классификации были положены морфологические признаки. Од­нако для научно обоснованной классификации этого недостаточно. Морфологические признаки бактерий немногочисленны и непосто­янны. Варьируют и физиологические свойства микроорганизмов в зависимости от условий развития.

В настоящее время для этой цели используют комплекс призна­ков: фенотипические (морфологические, культуральные, физиоло­гические и другие свойства) и генотипические (физико-химические свойства ДНК). Геносистематика позволяет определять микроорга­низмы не по сходству, а по родству.

Основная таксономическая единица в системах классификации бактерий — вид. В микробиологии применяют термин штамм — по­нятие более узкое, чем вид. Штаммами называют различные культуры одного и того же вида, выделенные из разных мест оби­тания. Для установления вида бактерий используют морфологиче­ские (форма клеток, размеры, спорообразование, подвижность, ок­раска по Граму), культуральные (рис. 44 — характер роста на раз­личных питательных средах: жидких и твердых, образование пиг­мента) и физиологические (отношение бактерий к различным ис­точникам питания: углероду, азоту, сахарам и т. д.).

Как для растений и животных, так и для бактерий применяют биноминальную номенклатуру: родовое и видовое названия. Первое слово обозначает род и пишется на латинском языке с прописной буквы, второе слово обозначает видовое название микроорганизма и пишется со строчной буквы (на русском языке оба слова пишут со строчной). Например, сенная палочка — бациллюс субтилис (Bacillus subtllis); название бактериям дают, учитывая их морфоло­гические и физиологические особенности. В классификации бакте­рий используют следующие таксономические категории: вид, род, семейство, порядок, класс, отдел, царство.

Вид объединяет организмы одной или нескольких разновидно­стей; род — группу родственных видов; семейство — группу родст­венных родов; порядок — группу родственных семейств. В СССР используют две системы классификации бактерий: Н. А. Красильникова («Определитель бактерий и актиномицетов», 1949 г.) и Д. X. Берги («Определитель бактерий», 1984 г.). В настоящем учебни­ке приведено описание наиболее важных в практическом отноше­нии групп микроорганизмов, которые относятся к прокариотам или типичным бактериям и групп микроорганизмов, отличающихся от истинных бактерий рядом признаков.

Группа истинных бактерий (эубактерии). Истинные бактерии (эубактерии) представляют собой одноклеточные организмы шаро­видной, палочковидной и извитой форм, размеры которых состав­ляют в длину 5—20, в ширину — 0,5—2 мкм; подвижные бактерии имеют жгутики. В группу входят неспорообразующие и спорообразующие виды, аэробы и анаэробы, сапрофиты и паразиты.

1. Неспорообразующие бактерии. Семейство Pseudomonodaceae,

род Pseudomonas — палочковидные, не образующие спор, подвиж­ные, разлагают органические вещества (белки, жиры, углеводы, гумус).

Семейство Azotobacteriaceae,  роды Azotomonas,  Azotobac-ter— имеют клетки от палочковидной до овальной формы, не обра­зуют спор, подвижные, для них характерна способность фиксиро­вать, или связывать, молекулярный азот атмосферы. Семейство Acetobacteriaceae, роды Acetobacter, Cluconobac-ter — отличаются от вышеописанных организмов тем, что окисляют спирт в уксусную кислоту, широко распространены на цветах: пло­дах, овощах и т. д.

Семейство Nitrobacteriaceae, роды NUrosomonas,  Nitrobac-ter — палочковидные, не образующие спор, подвижные и неподвиж­ные, широко распространены в почвах, водоемах; характерна спо­собность окислять аммиак до нитритов (N0,") и нитратов (NO,).

Семейство Enterobacteriaceae, роды Escherichia, Salmonella — па­лочковидные микроорганизмы, обитающие в кишечнике человека и животных, служат возбудителями кишечных инфекций.

2. Спорообразующие бактерии. Семейство Bacillaceae, роды Bacillus, Clostridium, Desulfotomaculum — палочковидные клетки, подвижные, аэробы и анаэробы. Споры бацилл могут располагаться в различных частях материнской клетки, а споры клостридий чаще бывают шире материнской клетки, что обусловливает образование клостридиальной или плектридиальной форм клеток. Микроорга­низмы данной группы широко распространены в почве, воде и при­нимают активное участие в разложении органических соединений, связывают атмосферный азот и служат возбудителями болезней че­ловека, животных, растений и насекомых.

3. Кокковидные и спиралевидные формы истинных бактерий. Семейство Micrococcaceae, род Micrococcus — бактерии сфериче­ской формы, спор не образуют, аэробы или факультативные анаэ­робы, широко распространены в почве и пресных водоемах.

Семейство Streptococcaceae, роды Streptococcus,  Pedioco-cus — клетки овальной формы, соединенные в цепочки разной дли­ны, факультативные анаэробы, широко распространены в почве, на поверхности растений, в молоке. Большую роль играют в получе­нии кисломолочных продуктов и силосовании кормов.

Семейство Peptococcaceae,  роды  Peptococcus,  Ruminococ-cus — клетки сферические, неподвижные, спор не образуют, анаэ­робы, широко распространены в почве, на поверхности растений, в желудочно-кишечном тракте животных и человека.

Семейство Spirillaceae, род Spirillum — имеют вид изогнутых па­лочек, неспорообразующие, подвижные, широко распространены в загрязненных реках, озерах. К спиралевидным формам истинных бактерий относят роды Vibrio, Desulfovibrio, представители которых характеризуются изогнутостью клеток в виде запятой; среди них есть болезнетворные для человека и животных формы.

В последние десятилетия для классификации микроорганизмов, помимо их фенотипических характеристик, все более широко и эффективно используются различные генетические методы (изучение генотипа - генотипических свойств). Используются все более совершенные методы- рестрикционный анализ, ДНК- ДНК гибридизация, ПЦР, сиквенс и др. В основе большинства методов лежит принцип определения степени гомологии генетического материала (ДНК, РНК). При этом чаще исходят из условного допущения, что степень гомологии более 60% ( для некоторых групп микроорганизмов- 80%) свидетельствует о принадлежности микроорганизмов к одному виду (различные генотипы — один геновид), 40- 60%- к одному роду.

Идентификация. Основные фено- и генотипические характеристики, используемые для классификации микроорганизмов, используются и для идентификации, т.е. установления их таксономического положения и прежде всего видовой принадлежности- наиболее важного аспекта микробиологической диагностики инфекционных заболеваний. Идентификация осуществляется на основе изучения фено- и генотипических характеристик изучаемого инфекционного агента и сравнения их с характеристиками известных видов. При этой работе часто применяют эталонные штаммы микроорганизмов, стандартные антигены и иммунные сыворотки к известным прототипным микроорганизмам. У патогенных микроорганизмов чаще изучают морфологические, тинкториальные, культуральные, биохимические и антигенные свойства.

Номенклатура - название микроорганизмов в соответствии с международными правилами. Для обозначения видов бактерий используют бинарную латинскую номенклатуру род/вид, состоящую из названия рода (пишется с заглавной буквы) и вида (со строчной буквы). Примеры- Shigella flexneri, Rickettsia sibirica.

В микробиологии часто используется и ряд других терминов для характеристики микроорганизмов.

Штамм - любой конкретный образец (изолят) данного вида. Штаммы одного вида, различающиеся по антигенным характеристикам, называют серотипами (серовариантами - сокращенно сероварами), по чувствительности к специфическим фагам - фаготипами, биохимическим свойствам- хемоварами, по биологическим свойствам - биоварами и т.д.

Колония - видимая изолированная структура при размножении бактерий на плотных питательных средах, может развиваться из одной или нескольких родительских клеток. Если колония развилась из одной родительской клетки, то потомство называется клон.

Культура - вся совокупность микроорганизмов одного вида, выросших на плотной или жидкой питательной среде.

Основной принцип бактериологической работы - выделение и изучение свойств только чистых (однородных, без примеси посторонней микрофлоры) культур.

2. Антигенное строение и серологическая идентификация возбудителей сальмонеллеза.

Описано более 2200 серологических вариантов сальмонелл, из них у человека — более 700. Наиболее часто встречают следующие сальмонеллы: Salmonella typhimurium, Salmonella heidelberg, Salmonella enteritidis, Salmonella anatum, Salmonella derby, Salmonella london, Salmonella panama, Salmonella newport. Ежегодно 20-35% изолятов приходится на Salmonella typhimurium.

Антигенное строение представлено соматическим, или О-антигеном, жгутиковым, или Н-антигеном.

О-Антиген   расположен   на   поверхности   микробной   клетки   и

представляет собой термостабильный  фосфолипидно-полисахарид-ный комплекс, не разрушающийся при кипячении в течение 2 ч.

Н-Антигены обладают как специфическими свойствами, харак­терными для определенного вида и типа (антигены первой фазы), так и неспецифическими (антигены второй фазы). Если сальмо­неллы содержат оба жгутиковых антигена, их называют двухфаз­ными, если один — однофазными.

На основании общности соматических антигенов сальмонеллы объединены в серологические группы, которые обозначены пропис­ными буквами латинского алфавита: А, В, С, D и др. Всего 14 основных серологических групп. В лабораториях используется диагностическая схема Кауфмана — Уайта, построенная на анализе О- и Н-антигенов. В соответствии с особенностями структуры О-антигенов в этой схеме выделены 50 О-групп. Каждая группа объединяет определенное количество сероваров, расположенных в алфавитном порядке по обозначению первой фазы их Н-антигена. При этом первая фаза обозначается строчными буквами латинского алфавита (а, Ь, с, d, e и т. д.), вторая фаза — арабскими цифрами или латинскими буквами (1, 2, 5, 6; е, d и т. д.)

Для определения серовара сальмонелл биофабрики выпускают поливалентные О-сыворотки, О-моносыворотки, а также моноре-цепторные Н-сыворотки. Сыворотки используют в реакции агглю­тинации на стекле.

3. Характеристика лечебных и диагностических гипериммунных сывороток. Принцип изготовления и контроль.

Сыворотка иммунная (serum) — сыворотка крови, полученная от человека или животного, иммунизированного каким-либо антигеном, и содержащая антитела к этому антигену; применяется в качестве лечебного или диагностического средства.

Сыворотка гипериммунная (s. hyperimmune) — сыворотка, содержащая антитела в более высоких титрах, чем обычная иммунная сыворотка, что достигается повторной иммунизацией животного или человека-донора.

Гипериммунные сыворотки содержат специфические антитела против патогенных микроорганизмов и их токсинов. Различают сыворотки моновалентные (против сибирской язвы, рожи свиней и т.д.) и поливалентные (антитоксическая сыворотка против сальмонеллеза и эшерихиоза телят, поросят, ягнят, овец). Чем раньше начато лечение в инкубационный или продромальный период сывороткой, тем больше выражен ее терапевтический эффект. Малоэффективны сыворотки при хронических бактериальных и вирусных инфекциях.

Лечебно-профилактические иммунные сыворотки и иммуногло­булины. Данные биопрепараты применяют для создания пассив­ного иммунитета при профилактике или лечении. Под пассив­ной иммунизацией понимают введение готовых иммуноглобулинов (антител) животному. Пассивный иммунитет возникает через 20...24 ч после инъекции и длится максимум две-три недели. Иммунные сыворотки получают путем многократного введения антигена животным-продуцентам (волам, лошадям и т.д.). Для получения каждого типа иммунных сывороток разработаны регламенты приготовления соответствующего антигена, схемы им­мунизации и методы, с помощью которых контролируют количество антител в сыворотке крови.

По направленности действия иммунные сыворотки подразде­ляют на антибактериальные, антитоксические, антивирусные. По достижении необходимого уровня антител у животного берут кровь обычно в объеме 1 % массы животного или осуществляют тотальное обескровливание. Полученную кровь сепарируют для получения сыворотки, которую стерилизуют фильтрованием и консервируют 0,25.-0,5% фенола, 0,01...0,03% тиомерсала или другими веществами.

Контроль сывороточных препаратов. Включает в себя проверку на стерильность, безвредность и спе­цифическую активность.

Стерильность препаратов проверяют посевом на питательные среды (МПА, МПБ, МППБ, агар Сабуро или Чапека).

Безвредность каждой серии обычно контролируют введением сыворотки морским свинкам. Специфическую активность сыво­ротки проверяют в зависимости от направленности ее действия.

Определение превентивных (защитных) свойств на естественно-восприимчивых или лабораторных животных заключается в том, что животным вводят подкожно, внутримышечно или внутрибрюшинно сыворотку, а через 20...24ч иммунизированным и контрольным животным вводят подтитрованную дозу гомологичного вирулентного микроорганизма. Иммунизированные жи­вотные должны остаться здоровыми при гибели или характерном переболевании контрольных.

Активность антитоксических и ряда противовирусных сыво­роток определяют в реакциях нейтрализации. Количество анти­тел в сыворотках устанавливают при помощи различных сероло­гических реакций (РСК, РА, РИГА, РДП и т.д.).

Диагностические антитела. Принцип получения диагности­ческих иммунных сывороток такой же, как и лечебно-профилак­тических. Диагностические сыворотки должны характеризовать­ся не только высокой активностью в серологических реакциях, но и специфичностью. С помощью диагностических сывороток обнаруживают микробные антигены в тканевых материалах и идентифицируют выделенные микроорганизмы. В зависимости от целевого назначения можно говорить о видовых сыворотках (предназначенных для идентификации микроорганизмов на уровне вида), групповых (идентификация на уровне серологичес­кой группы), серовариантных (на уровне серовара). Иммунные сыворотки готовят для использования в различных серологических реакциях (РА, РП, РДП, РСК, РИГА, РН). При получении антител, меченных флуорохромом и ферментами, из иммунных сывороток предварительно выделяют и очищают иммуноглобу­ли новую фракцию. В целом диагностические сыворотки (антительные диагностику мы) контролируют на стерильность, активность и специфичность.

4. Ознакомьтесь и опишите работу ветеринарной лаборатории,

обслуживающей ваш участок. Примите участие в лабораторной

диагностике инфекционного заболевания. Опишите подробно

порядок этого исследования и его результаты.

В ветеринарной лаборатории действует 14 отделов: бактериологический, серологический, вирусологический, паразитологический, патоморфологический, химико-токсикологический, биохимический, радиологический, противобруцеллезная экспедиция, отдел по оценке эпизоотического состояния, отдел по диагностике и экспертизе, лептоспирозный, ихтиопатологический, отдел стандартизации и метрологии.

Все исследования проводятся по определенным ГОСТам или методическим указаниям.

Специалисты отделов лаборатории осуществляют диагностику инфекционных и паразитарных болезней животных, птиц, пушных зверей, рыб и пчел, выявляют нарушения обмена веществ в их организме, помогая тем самым специалистам хозяйств, фермерам, перерабатывающим предприятиям успешно осуществлять лечебно-профилактические мероприятия. В том числе, лаборатория проводит исследования кормов, что особенно актуально весной.

Ежегодно проводится вакцинация животных от самых распространенных и опасных болезней согласно разработанным планам.

Перед тем как войти в отдел или другое производственное помещение лаборатории, работник обязан надеть специальную одежду (халат, медицинский колпак ли белую косынку), а при входе в бактериологический н вирусологический отделы, кроме того, специальную обувь.

Верхнюю одежду и обувь оставляют в специально отведенном месте.

Работникам лаборатории не разрешается:

выходить за пределы лаборатории в спецодежде и спецобуви;

надевать верхнюю одежду на халат;

вносить в производственные помещения лаборатории посторонние вещи;

курить, принимать пищу в производственных помещениях и хранить в них продукты питания.

За каждым сотрудником бактериологического, вирусологического, серологического и других отделов закрепляют определенное рабочее место.

Все сотрудники обязаны всегда содержать свои рабочие места в строгом

порядке и чистоте.

При работе с патологическим материалом, патогенными культурами бактерий и вирусов, а также с ядовитыми веществами следует избегать касаться руками лица и пользоваться носовым платком.

Работать с патологическим материалом необходимо в резиновых перчатках пользоваться при этом инструментами (пинцетами, корнцангами, ножницами и др.). Прикасаться к исследуемому материалу непосредственно руками запрещается.

По окончании работы с патологическим и другим исследуемым материалом (зараженным или подозреваемым в заражении) рабочее место, аппаратуру, инструменты, пробирки, стекла, резиновые перчатки и другие предметы обязательно обрабатывают соответствующим дезинфицирующим раствором. Остатки (неизрасходованного) инфицированного материала (культуры) термически обеззараживают.

Руки дезинфицируют одним из рекомендуемых для этой цели растворов, потом тщательно моют теплой водой с мылом.

Помещения лаборатории ежедневно убирают влажным способом, пыль с поверхности столов и других предметов удаляют тряпкой, увлажненной дезинфицирующим раствором.

Нельзя допускать появления в лаборатории мух, других насекомых и

грызунов. На форточки окон натягивают марлевые или металлические сетка.

Хозяйственно-ремонтные работы в отделах разрешается выполнять рабочим только в присутствии сотрудника лаборатории,

При работе с центрифугой не следует допускать:

а) большего числа оборотов, чем то, на которое она рассчитана;

б) резкого (внезапного) ее торможения;

в) неравномерной нагрузки;

г) попытки притрагиваться к ней с момента включения и до полной остановки вращения.

Туляремия. Острая инфекционная болезнь. У сельскохозяйственных животных обычно протекает в септической форме. Характеризуется увеличением лимфатических узлов, симптомами поражения нервной системы, у крупного рогатого скота может проявляться маститами, у лошадей — абортами. Из сельскохо­зяйственных животных к возбудителю туляремии наиболее чув­ствительны поросята, ягнята, из диких животных — грызуны. Восприимчив человек.

Возбудитель туляремии — бактерия Francisella tularensis (принадлежит к роду Francisella). Подразделяют на два биовара: F. tularensis sb. tularensis и F. tularensis sb. palaearctica. Для вида F. novtcida характерна незначительная вирулентность.

Лабораторная диагностика туляремии основана на результатах бактериологического исследования.

Бактериологическое исследование включает в себя обнаружение возбудителя в исходном материале методом световой микроскопии, выделение чистой культуры методом биопробы и посевом на питательные среды; идентификацию возбудителя по культурально-морфологическим, ферментатив­ным, серологическим свойствам.

Материал для исследования. Для прижизненной диагностики в лабораторию направляют мочу, фекалии, абортированный плод; для посмертной — печень, почки, селезенку, увеличенные лимфатические узлы; трупы мелких животных, грызунов —целиком. При необходимости материал консервируют глицерином.

Микроскопия препаратов из исходного материала. Мазки-отпе­чатки окрашивают по Граму и Романовскому — Гимзе. F. tularensis — мелкая [(0,3...0,7) х (0,2...0,4) мкмj грамотрицательная палочковидная бактерия, преимущественно в форме кокко-бактерии. Красители воспринимает плохо, без жгутиков, спор не образует, но формирует капсулу (рис. 101). Из-за мелких размеров возбудителя его микроскопическое обнаружение затруднительно.

Выделение и идентификация культуры возбудителя. Возбудитель туляремии — строгий аэроб, не растет на общепринятых средах, температурный оптимум 36...37 "С, рН 6,7...7,4. Исследуемый ма­териал высевают на среду Френсиса, кровяную среду Емельяновой или желточную Мак—Коя (см. тему 7).

Среда Френсиса: к МПА (рН 7,3) добавляют 0,1 % цистина. 1 % глюкозы, кипятят несколько минут, охлаждают до 500С, добавляют 10% дефибринированной стерильной крови кролика. Среда Емельяновой: в рыбно-дрожжевой агар вносят 0,1 % цистина, 1 % глюкозы, агар охлаждают до 45 "С и добавляют 10 % стерильной дефибринированной крови.

Посевы культивируют 24...48 ч. Возбудитель формирует мелкие, круглые, выпуклые, с ров­ными краями, гладкой блестя­щей поверхностью, беловатые колонии. Из подозрительных колоний готовят мазки, окрашивают, микроскопируют. В препаратах из культуры в отличие от препаратов из нативного материала клетки возбудителя в основном не кокковидной, а палочковидной формы.

У культур с типичными для F. tularensis культурально-морфологическим и  признаками исследуют ферментативные свойства

Биопроба. Выделить культуру F. tularensis посевом на питательные среды удается не всегда. Более эффективен метод заражения белых мышей или морских свинок тканевой суспензией подкожно или внутрибрюшинно по 0,5 мл. Практикуют проведение 2...3 «слепых» пассажей на чувствительных лабораторных животных. Зараженные животные погибают на 3...5-е сутки, иногда позднее (8... 12-е сутки). У павших животных обнаруживают в паренхима­тозных органах некротические очажки. Из органов путем посева на питательные среды выделяют культуру возбудителя.

По данным бактериологических исследований возбудителя туляремии - бактерия Francisella tularensis не была выявлена.

Список использованной литературы:

1. Практикум по ветеринарной микробиологии / Т.С. Костенко и др. – М.: Колос, 2001

2.      Ветеринарная микробиология и иммунология / Н. А. Радчук, Г.В. Дунаев, Н.М. Колычев – М.: Агропромиздат, 1991.

3.      Ветеринарная микробиология / П.А. Емельяненко – М.: Колос, 1982.

4.      Ветеринарная иммунология / У.Д. Герберт – М.: Колос, 1974.

5.      Инфекционные болезни животных / Д.Ф. Осидзе – М.: Агропромиздат, 1987.

6.      Структура и функции антител. – М.: Мир, 1983.