Predavanje: Antigeni. Antigenska struktura bakterijske ćelije. humani antigeni. Serološke reakcije Metode za konačnu identifikaciju bakterija prema antigenskom sastavu

09.09.2020

Bakterijski antigeni:

specifičan za grupu (nalazi se u različitim vrstama istog roda ili porodice)

specifične vrste (kod različitih predstavnika iste vrste);

tip-specifične (odrediti serološke varijante - serovare, antigenovare unutar jedne vrste).

Ovisno o lokalizaciji u bakterijskoj ćeliji, razlikuju se K-, H-, O-antigeni (označeni slovima latinične abecede).

O-AG - lipopolisaharid stanične stijenke gram-negativnih bakterija. Sastoji se od polisaharidnog lanca (zapravo O-Ag) i lipida A.

Polisaharid je termostabilan (podnosi ključanje 1-2 sata), hemijski stabilan (izdrži tretman sa formalinom i etanolom). Čisti O-AG je slabo imunogen. Pokazuje strukturnu varijabilnost i razlikuje mnoge serovarijante bakterija iste vrste. Na primjer, svaku grupu salmonele karakterizira prisustvo određenog O-AG (polisaharida) - u grupi A

Ovo je faktor 2, grupa B ima faktor 4, i tako dalje. U R-oblici bakterija, O-AG gubi bočne lance

polisaharida i specifičnosti tipa.

Lipid A - sadrži glukozamin i masne kiseline. Ima jaku pomoćnu, nespecifičnu imunostimulirajuću aktivnost i toksičnost. Općenito, LPS je endotoksin. Već u malim dozama izaziva groznicu zbog aktivacije makrofaga i oslobađanja IL1, TNF i drugih citokina, degranulocita i agregacije trombocita. Može se vezati za bilo koju ćeliju u tijelu, a posebno za makrofage. U velikim dozama inhibira fagocitozu, izaziva toksikozu, disfunkciju kardiovaskularnog sistema, trombozu, endotoksični šok. LPS nekih bakterija je dio imunostimulansa (prodigiosan,

pirogenal). Peptoglikani bakterijske ćelijske stijenke imaju snažan adjuvantni učinak na SI ćelije.

H-AG dio je bakterijskih flagela, a njegova osnova je protein flagelin. Thermolabile.

K-AG je heterogena grupa površinskih, kapsularnih AG bakterija.

U kapsuli su. Sadrže uglavnom kisele polisaharide, koji uključuju galakturonsku, glukuronsku i iduronsku kiselinu. Postoje varijacije u strukturi ovih antigena, na osnovu kojih se, na primjer, razlikuje 75 tipova (serotipova) pneumokoka, 80 vrsta Klebsiella itd. Kapsularni antigeni se koriste za pripremu vakcina protiv meningokoka, pneumokoka i klebsiele. Međutim, primjena visokih doza polisaharidnih antigena može izazvati toleranciju.

Antigeni bakterija su i njihovi toksini, ribozomi i enzimi.

Neki mikroorganizmi sadrže unakrsno reaktivne - antigenske determinante koje se nalaze u mikroorganizmima i ljudima/životinjama.

Kod mikroba raznih vrsta i kod ljudi postoje uobičajene, slične strukture, AG. Ove pojave se nazivaju antigenska mimikrija. Često, unakrsno reaktivni antigeni odražavaju filogenetsku zajedništvo ovih predstavnika, ponekad su rezultat nasumične sličnosti u konformaciji i nabojima - molekulama antigena.

Na primjer, Forsmanov AG se nalazi u barahovim eritrocitima, salmoneli i u zamorcima.

Hemolitički streptokoki grupe A sadrže antigene unakrsne reakcije (posebno M-protein) koji su uobičajeni s antigenima endokarda i glomerula ljudskih bubrega. Takvi bakterijski antigeni izazivaju stvaranje antitijela koja unakrsno reagiraju s ljudskim stanicama, što dovodi do razvoja reumatizma i poststreptokoknog glomerulonefritisa.

Uzročnik sifilisa ima fosfolipide slične strukture onima koji se nalaze u srcu životinja i ljudi. Stoga se kardiolipinski antigen srca životinja koristi za otkrivanje antitijela na spirohetu kod bolesnih ljudi (Wassermannova reakcija).

Bakterije mogu sve i malo više. Oni su stvorili naš svijet - zrak koji diše, plodno tlo, minerali. Čak je i nastanak života na Zemlji rezultat takvog svojstva bakterija kao što je varijabilnost, sposobnost pažljivog odabira i nasljeđivanja genetskih informacija usmjerenih na očuvanje i razvoj vrste.

Svojstvo je distinktivna karakteristika, karakteristična osobina predmeta ili predmeta. Mikrobiologija proučava svojstva mikroorganizama - njihovu strukturu, obrasce razvoja, ulogu u održavanju prirodne ravnoteže i ekonomske aktivnosti čovjeka.

Prilikom proučavanja jednoćelijskih organizama, prva faza identifikacije oslanja se na opća svojstva bakterija svojstvena svim prokariotima (nenuklearnim stanicama):

mikroskopske dimenzije (ne vidljive golim okom);
velika brzina metabolizma i, kao rezultat, rast i reprodukcija;
brza adaptacija na promijenjene uslove postojanja;
sposobnost promjene u kratkom vremenu s prijenosom nasljeđa;

Još jedna karakteristika zajednička svim jednoćelijskim organizmima je njihova široka rasprostranjenost. Mikroorganizmi postoje svuda - u vodi, vazduhu, zemlji, ljudskim i životinjskim tijelima. Granični uslovi njihovog staništa kreću se od temperatura stotina stepeni i pritiska vode na dubini od nekoliko kilometara do razrijeđenog zraka i negativnih temperatura stratosfere. Istina, radoznali istraživači pronašli su mjesto na zemlji gdje nije tako lako pronaći bakterije - odvojene dijelove pustinje Atacama (Južna Amerika). Ova zemlja nije vidjela kišu decenijama, a možda i stotinama godina. Čak su i bakterije odustale - voda je neophodna za bilo koji oblik proteinskog života.

Identifikacija bakterija po vrstama

Naučnici razdvajaju bakterije po vrstama, odnosno pokušavaju to učiniti. Pretpostavlja se da (pa, nauka ne zna sa sigurnošću!) Postoje milioni vrsta bakterijskih ćelija. Ali nauka može "vidom prepoznati" samo nekoliko desetina hiljada, čije su karakteristike dobro proučene. Na primjer, bifidobakterije i laktobacili su neophodni za probavu, svojstva bakterija mliječne kiseline i gljivica kvasca koriste se u industriji, patogeni mikroorganizmi prenose bolesti ili uzrokuju trovanje hranom, stvarajući opasne toksine itd.

Za identifikaciju vrste bakterija morate znati sljedeća svojstva:

morfološki (oblik, ćelijska struktura);
kulturni (način ishrane, uslovi reprodukcije, tj. faktori rasta bakterijske kulture);
tinktorijalna (reakcija na boje, pomaže u određivanju stupnja opasnosti po zdravlje);
biohemijski (razgradnja nutrijenata, izlučivanje otpadnih produkata, sinteza enzima, proteina, vitamina);
antigenski (od engleskog antibody-generator - "proizvođač antitijela"), koji uzrokuje imunološki odgovor tijela.

Morfološka svojstva određuju se mikroskopom (ispitivanje konvencionalnim ili elektronskim mikroskopom). Kulturna (biološka) svojstva se javljaju tokom rasta kultura na hranljivim podlogama. Identifikacija prema biohemijskim svojstvima je potrebna da bi se odredio odnos ćelije prema kiseoniku (metoda disanja), njenih enzimskih i redukcionih (restorativnih) svojstava (redukcija je hemijski proces oduzimanja kiseonika ili njegove zamene vodonikom). Osim toga, biohemijske studije proučavaju stvaranje bakterijskih otpadnih proizvoda (toksina) i njihov utjecaj na okoliš.

Analiza svih ovih svojstava zajedno pomaže u određivanju vrste bakterijske ćelije. Takva identifikacija omogućuje razlikovanje "dobrih" bakterija koje donose koristi od štetnih patogenih mikroba s negativnim svojstvima. Strogo govoreći, ova podjela je prilično uslovna. Ista vrsta bakterija može imati pozitivan ili negativan učinak ovisno o situaciji. Na primjer, E. coli je dio mikroflore zdrave osobe i aktivno učestvuje u probavi. Ali čim populacija ovih bakterija poraste iznad graničnih parametara, postoji opasnost od trovanja toksinima opasnim po zdravlje.

Kako izgledaju bakterije

Izgled i parametri ćelije utiču na njena svojstva - pokretljivost, funkcionalne karakteristike, vezanost za površinu. Mikroorganizmi se dijele na:

Koke su sferne ili okrugle bakterije. Razlikuju se po broju ćelija u kvačilu:

mikrokoki (jedna ćelija);
diplokoki (dvije ćelije međusobno povezane);
tetrakoke (četiri povezane ćelije);
streptokoki (povezani po dužini u obliku lanca);
sarcine (slojevi ili pakovanja od 8, 12, 16 ili više komada);
stafilokoka (kompozicija ima oblik grozda).

2. Štapovi razlikuju:

prema obliku krajeva: ravni (odsječeni), zaobljeni (hemisfera), oštri (konus), zadebljani;
po prirodi veze: pojedinačni, parovi, lanci (streptobakterije).

3. Spirale imaju zakrivljeni ili spiralni oblik (strogo govoreći, ove bakterije se takođe klasifikuju kao štapićaste). Odlikuju se oblikom i brojem kovrča:

vibrio - blago zakrivljen;
spirila - jedan ili više zavoja (do četiri);
više od četiri vijuga imaju borele (od 4 do 12) i (omiljeno prokletstvo dr. Bikova, uzročnici sifilisa) treponeme (od 14 do 17 malih zavojnica);
leptospira je slična latinskom "S".

Osim toga, postoje zvijezde, kocke, C-oblika i drugi oblici ćelija. Štoviše, ista vrsta bakterija, ovisno o okolnostima, može promijeniti oblik, i to značajno. Na primjer, bakterije mliječne kiseline su štapići, ali neki predstavnici vrste mogu biti oblikovani kao vrlo kratki štapić (gotovo lopta), dok su drugi izduženi, približavajući se filamentoznim stanicama. Dužina u ovom slučaju ovisi o sastavu podloge, prisutnosti i postotku kisika, načinu uzgoja (vještačkog uzgoja) mikroorganizama.

S veličinom jednoćelijskog malo lakše:

najmanji (brucela);
medij (bakteroid, E. coli);
velike (bacili, klostridije).

Struktura mikroorganizama

Zajedničko za sve prokariote je odsustvo jezgra, njegovu ulogu igra zatvoreni molekul DNK (nukleoid). Ulogu unutrašnjih organa u bakterijskoj ćeliji obavljaju različite inkluzije, koje se po analogiji nazivaju organele. Za različite vrste bakterija ovaj skup nije isti, ali postoji određeni obavezni minimum koji je prisutan u svakoj bakteriji:

nukleoid (analogno jezgru);
ćelijski zid (vanjski sloj različite debljine);
citoplazmatska membrana (tanki film između unutrašnjeg polutečnog medija i ćelijskog zida);
citoplazma (unutrašnja polutečna tvar u kojoj plutaju organele);
ribosomi (RNA molekuli koji sadrže dodatne ili rezervne genetske informacije).

Prvi pokušaji ispitivanja strukture bakterije kroz mikroskop otkrili su jedan važan detalj - bakterijske ćelije su prozirne, nemoguće ih je vidjeti bez dodatne pripreme. Danski istraživač Gram predložio je metodu koja omogućava bojenje mikroorganizama pomoću anilinskih boja. Pokazalo se da, ovisno o strukturi vanjske ljuske, bakterije različito percipiraju boju - neke zadržavaju pigment, druge postaju bezbojne nakon završnog pranja pripremljenog preparata otopinom koja sadrži alkohol (ispiranje se vrši u oba slučaja , ali samo u jednom slučaju ispire boju). Bakterije se dijele u dvije velike grupe na osnovu debljine njihovih ćelijskih zidova:

gram-pozitivan (debeli zid može biti obojen);
gram-negativni (tanki zid ne zadržava boju).

Ova svojstva su važna za identifikaciju – najčešće su štetni (patogeni) mikroorganizmi gram-negativni. Ova podjela je posebno pogodna za medicinska istraživanja. Relativno jednostavnom laboratorijskom analizom možete dobiti brz rezultat.

Pored glavnih, mikroorganizmi imaju dodatne strukture koje određuju neka važna svojstva ćelije:

Kapsula - površinski (iznad ćelijske membrane) mukozni sloj, nastao kao reakcija na okolinu. Odnosno, u ugodnim uvjetima, bakterija može i bez kapsule, ali na najmanju prijetnju štiti se mekom ljuskom, što daje dodatnu sigurnost.
Flagele su dugi (duži od tijela bakterije) filamentozni organi kretanja. Oni rade kao neka vrsta motora, omogućavajući ćeliji da se slobodno kreće.
Pili - vrlo male resice na površini bakterije (tanje i kraće od flagela). Pili ne pomeraju kavez, već mu pomažu da se sigurno usidri na odabranom mestu.
Spore su čvrste inkluzije koje se formiraju unutar bakterija kao reakcija na prijetnju smrću (nedostatak vode, agresivno okruženje). Oni omogućavaju ćeliji da preživi teška vremena (ponekad bakterija može da "spava" godinama i decenijama) i da se ponovo rodi. Ali spore su samo sredstvo za preživljavanje, a ne reprodukciju.

Postoje i dodatne inkluzije koje bakterijama daju različita svojstva. Dakle, hlorosomi su odgovorni za proizvodnju kiseonika iz energije sunčeve svetlosti (fotosinteza); gasne vakuole daju ćeliji uzgonu; lipidi i volutin pohranjuju rezerve hrane i energije itd.

Rast i reprodukcija

Točna identifikacija i industrijska proizvodnja zahtijevaju čiste kulture bakterija - populaciju uzgojenu iz jedne ćelije u laboratoriju. A za to morate znati njihova biološka svojstva - u kojim uvjetima i kako mikroorganizmi rastu i razmnožavaju se. Rast je povećanje ćelijske mase i svih njenih struktura, a reprodukcija je povećanje broja ćelija u koloniji.

Većina bakterija se razmnožava binarnom fisijom, odnosno ćelija se dijeli na dva dijela u sredini, formirajući dva identična organizma. Metoda pupanja razlikuje se od binarne fisije samo po obliku - na površini ćelije se formira izbočina, gdje se pomiče polovina podijeljene zamjene jezgre (nukleoida), zatim izbočina raste i odvaja se od matične stanice.

Sofisticiranija metoda je genetska rekombinacija, koja liči na seksualnu reprodukciju. Suština metode je da dio DNK ulazi u ćeliju izvana (kada bakterije dođu u kontakt jedna s drugom, uz pomoć bakteriofaga, ili kao rezultat apsorpcije genetskog materijala mrtvih stanica). Kao rezultat, ova metoda daje dvije genetski modificirane ćelije koje nose informacije od oba "roditelja". Svojstva izmijenjene ćelije mogu se značajno razlikovati od svojih prethodnika. Ova metoda reprodukcije omogućava bakterijama da se prilagode promjenjivim uvjetima, možda je upravo on poslužio kao osnova za nastanak inteligentnog života na planeti.

Osim toga, metoda rekombinantnog uzgoja olakšava genetska istraživanja. Bakterije se mijenjaju u vrlo kratkom vremenu i istovremeno zadržavaju nasljeđe. To omogućava praćenje nekoliko generacija ćelije i procjenu pozitivnih i negativnih promjena u njenoj strukturi, ponašanju i svojstvima.

Osobine disanja i ishrane ćelije

Ovisno o odnosu prema kisiku, bakterije se razlikuju po:

Anaerobi su mikroorganizmi koji dobijaju energiju u nedostatku kiseonika. Postoje obavezni (strogi) anaerobi koji ne podnose kiseonik i fakultativni anaerobi (većina patogenih mikroba), čiji je glavni način dobijanja energije varijanta bez kiseonika, ali mogu postojati i sa kiseonikom na raspolaganju.
Aerobi su ćelije koje žive samo u okruženju koje sadrži kiseonik. Strogi aerobi zahtijevaju 20% kisika u atmosferi, mikroaerofili su zadovoljni sa mnogo manje kisika, ali njihov glavni način disanja ostaje isti kao i kod aerobnih stanica.

Identifikacija metodom disanja i ishrane važna je za stvaranje ugodnih uslova za uzgoj bakterijskih kultura na vještačkim podlogama iu biotehnologiji.

Zbog višesmjernih korisnih svojstava bakterija, dobiva se zatvoreni ciklus - autotrofi stvaraju organske tvari koristeći energiju sunca ili anorganskih spojeva, heterotrofi (saprofiti) razgrađuju organsku tvar, vraćajući u prirodu kemijske komponente pogodne za daljnju upotrebu.

Enzimi i toksini bakterija (biohemijska aktivnost)

Mikroorganizmi proizvode proteinske supstance - enzime (latinski "kiselo") ili enzime (grčki "kiselo"), koji služe kao katalizatori (akceleratori) u apsolutno svim biološkim procesima (metabolizam i energija). Štaviše, svaki pojedinačni enzim odgovoran je samo za jedan proces pretvaranja jednog spoja u drugi. Enzimi se dijele na:

endoenzimi su intracelularne supstance uključene u ćelijski metabolizam.
egzoenzimi su ekstracelularni (ispuštaju se u okolinu), sprovode varenje izvan bakterijske ćelije.

Svojstva mikroorganizama da luče određene enzime koriste se za identifikaciju tipa jednoćelijskih, budući da je to konstantna i nepromjenjiva osobina koja je jedinstvena za ovu vrstu ćelije. razlikovati:

Saharolitička svojstva ćelije - sposobnost fermentacije (razgradnje) ugljikohidrata uz oslobađanje hemijske energije. Na primjer, tokom alkoholne fermentacije, enzimi kvasca razlažu šećer na etilni alkohol i ugljični dioksid.
Proteolitička svojstva mikroorganizama su fermentacija proteina i peptona (veliki proteinski fragmenti koji nastaju u početnoj fazi probave mlijeka i mesa pod djelovanjem enzima). Ćelije luče proteolitičke enzime u vanjsko okruženje, koji razgrađuju proteine do međuprodukata (peptoni, aminokiseline) i/ili do finalnih proizvoda razgradnje (vodonik sulfid, amonijak). Probava proteina i zgrušavanje krvi zavise od proteolitičkih enzima.

Biohemijska identifikacija omogućava razlikovanje gotovo identičnih vrsta bakterija, čija se struktura i izgled međusobno ne razlikuju. Na primjer, patogene enterobakterije broje stotine vrsta, a specifičnog krivca bolesti moguće je odrediti samo proučavanjem biohemijskih svojstava.

Štetni otpadni proizvodi ćelije (toksini) su izuzetno opasni, ali ipak važni. Kada toksini uđu u tijelo, stvaraju se antitijela koja identificiraju i neutraliziraju strane objekte. Bakterijski toksini uzrokuju poremećaje u metaboličkim i drugim procesima u ćeliji, što objašnjava njihovu visoku aktivnost čak i uz malu količinu toksina u tijelu. razlikovati:

egzotoksini (ispuštaju se u okoliš, vrlo opasni);
endotoksini (strukturne komponente ćelije, ulaze u okolinu tek nakon smrti bakterije, manje opasni od egzotoksina).

Svi toksini su opasni, ali egzotoksini su štetniji. Međutim, sposobnost ovih toksina da izazovu stvaranje antitela (antigena) omogućava proizvodnju terapeutskih i profilaktičkih seruma protiv mnogih bolesti.

Neke bakterije imaju hemolitička svojstva, odnosno luče toksine koji uništavaju crvena krvna zrnca (hemolizine). U prirodnom procesu obnove eritrocita hemolitička svojstva ćelija su neophodna, ali mogu postati opasna u patološkom razvoju procesa.

Bakterije su sveprisutne i raznolike. Postoje „dobri“, korisni mikroorganizmi, ali postoje i štetni, patogeni mikrobi koji izazivaju bolesti i oslobađaju opasne toksine. Čovjek je naučio da koristi korisna svojstva mikroorganizama u biotehnologiji za poboljšanje kvalitete života. Medicina se aktivno (a ponekad i efikasno) bori protiv patogena. U moći je svake osobe da se zaštiti od štetnih bakterija (uobičajena higijenska pravila) i uzme najbolje iz raznolikosti svijeta bakterija.

Uvod.Identifikacija- utvrđivanje (utvrđivanje) vrste mikroba. Trenutno, općeprihvaćena metoda identifikacije temelji se na proučavanju određenog skupa najvažnijih fenotipskih karakteristika mikroorganizma koji se proučava. Kriterijum za identifikaciju je prisustvo u mikrobu skupa osnovnih karakteristika karakterističnih za datu vrstu (taksonometrijski karakteri). Vrsta je ustanovljena prema međunarodnoj taksonomiji bakterija (Bergeyjev priručnik za sistematsku bakteriologiju).

To glavne karakteristike vrste bakterije uključuju:

Morfologija mikrobne ćelije;

Tinktorijalna svojstva - karakteristike bojenja pomoću jednostavnih i složenih metoda bojenja;

Kulturološke karakteristike - karakteristike rasta mikroba na hranljivim podlogama;

in biohemijski znakovi - prisutnost u bakterijama enzima neophodnih za sintezu ili cijepanje (fermentaciju) različitih kemijskih spojeva.

U bakteriološkoj praksi najčešće se proučavaju saharolitički i proteolitički enzimi.

To dodatne funkcije, koji se koriste za identifikaciju uključuju:

Prisustvo vrsta specifičnih antigena (vidi Poglavlje 10);

Osjetljivost na bakteriofage specifične za vrstu (vidi Poglavlje 5);

Otpornost vrsta na određene antimikrobne lijekove (vidi Poglavlje 8);

Za patogene bakterije, stvaranje određenih faktora virulencije (vidi Poglavlje 9).

Fina intraspecifična identifikacija do biovara (serova-ra, fagovar, fermentovar itd.) - titracija - na osnovu detekcije odgovarajućeg markera: antigen (serotipizacija, vidi Poglavlje 10), osetljivost na tipičan bakteriofag (tipizacija faga, vidi Poglavlje 5) itd.

Poslednjih godina razvijene su i počele da se primenjuju savremene biohemijske i molekularno biološke metode identifikacije: hemoidentifikacija, analiza nukleinskih kiselina: restrikciona analiza, hibridizacija, lančana reakcija polimeraze (PCR), ribotipizacija itd.

▲ Plan lekcije

▲ Program

1. Identifikacija bakterija.

2. Proučavanje biohemijskih svojstava aerobnih i anaerobnih bakterija.

▲ Demo

1. Nezasijani "šaren red".

2. Opcije za promjenu "raznobojnog reda".

3. "Motley row" za anaerobne bakterije.

4. Mikrometoda za proučavanje biohemijskih svojstava bakterija.

5. Rast bakterija koje proizvode pigment.

▲ Zadatak studentima

1. Nacrtajte opcije za promjenu "raznobojnog reda".

2. Procijenite rezultate skrininga čiste kulture: zabilježite prisustvo ili odsustvo rasta inokulirane kulture, kao i prisustvo stranih bakterija.

3. Uvjerite se da je izolirana kultura čista, za to pripremite bris i obojite ga po Gram metodi.

4. Stavite uzorak katalaze na staklo i procijenite njegov rezultat.

5. Uzeti u obzir rezultate određivanja biohemijske aktivnosti izolovanih čistih kultura.

6. Koristeći identifikacionu tabelu, na osnovu proučavanih morfoloških, tinktorijalnih, kulturnih i enzimskih svojstava, identifikovati izolovane mikrobe.

▲ Smjernice

Biohemijska identifikacija. Za procjenu biohemijske aktivnosti bakterija koriste se sljedeće: reakcije:

1) fermentacija - nepotpuno razlaganje supstrata na

Intermedijarni proizvodi, kao što je fermentacija ugljikohidrata sa stvaranjem organskih kiselina;

2) oksidacija - potpuna razgradnja organskog supstrata do CO 2 i H2O;

3) asimilacija (utilizacija) - upotreba supstrata za rast kao izvora ugljenika ili azota;

4) disimilacija (degradacija) supstrata;

5) hidroliza supstrata.

Klasična (tradicionalna) metoda identifikacije mikroba prema biokemijskim karakteristikama je inokulacija čiste kulture na diferencijalno dijagnostičke podloge koje sadrže određene supstrate kako bi se procijenila sposobnost mikroorganizma da asimiluje ovaj supstrat ili odredi krajnje produkte njegovog metabolizma. Studija traje najmanje 1 dan. Primjer je procjena saharolitičke aktivnosti bakterija (sposobnost fermentacije ugljikohidrata) postavljanjem na Hiss medij - kratki i dugi "šareni red".

Identifikacija bakterija prema biohemijskim karakteristikama korištenjem medija "raznobojnih serija". Kratak "raznobojan niz" uključuje tečne Hissove medije sa mono- i disaharidima: glukozom, laktozom, saharozom, maltozom i sa 6-hidričnim alkoholom - manitolom. U dugačkom "šarenom nizu" uz navedene ugljikohidrate uvode se podloge sa raznim monosaharidima (arabinoza, ksiloza, ramnoza, galaktoza itd.) i alkoholima (glicerol, dulcitol, inozitol itd.). Da bi se procijenila sposobnost bakterija da fermentiraju ugljikohidrate, u medij se dodaje indikator (Andredeov reagens ili drugi) koji omogućava otkrivanje stvaranja kiselih produkata cijepanja (organske kiseline) i "plovka" za otkrivanje oslobađanja

od 2 .

Čista kultura proučavanog mikroorganizma zaseja se petljom u podlogu "šarenog reda". Kulture se inkubiraju na 37°C 18-24 sata ili duže.Ako bakterije fermentiraju ugljikohidrate u kisele produkte, uočava se promjena boje podloge; kada se ugljikohidrat razlaže na kisele i plinovite produkte, zajedno sa promjena boje, pojavljuje se mjehur plina u plovku. Ako se koristi podloga sa polutečnim agarom, tada se formiranje plina bilježi prekidom kolone. U odsustvu fermentacije, boja podloge se ne mijenja. Budući da bakterije ne fermentiraju sve, već samo određene ugljikohidrate, koji su dio Hiss medija, određene za svaku vrstu, uočava se prilično šarolika slika, pa se skup medija s ugljikohidratima i indikatorom boje naziva "raznobojni red" ( Slika 3.2.1; na umetku).

Za određivanje proteolitičkih enzima proizvesti kulturu bakterija injekcijom u kolonu od 10-20% želatina,

peptonsku vodu. Kulture u želatini se inkubiraju na 20-22°C nekoliko dana. U prisustvu proteolitičkih enzima, bakterije ukapljuju želatinu, formirajući lik nalik na lijevak ili riblju kost.

U usjevima u peptonskoj vodi*, produkti cijepanja aminokiselina određuju se nakon inkubacije 2-3 dana na 37 °C postavljanjem reakcije na amonijak, indol, vodonik sulfid i sl.

reakcija na amonijak. Uska traka lakmus papira pričvršćena je ispod čepa tako da ne dođe u dodir s hranljivim medijem. Plavi papir ukazuje na stvaranje amonijaka.

Reakcija na indol. Ehrlichova metoda: u epruvetu sa kulturom bakterija doda se 2-3 ml etera, sadržaj se snažno promiješa i doda nekoliko kapi Ehrlichovog reagensa (alkoholna otopina paradimetilamidobenzaldehida sa hlorovodoničnom kiselinom). U prisustvu indola, primećuje se ružičasta boja, pažljivim nanošenjem slojeva formira se ružičasti prsten (vidi sliku 3.2.1).

reakcija na sumporovodik. Uska traka filter papira navlažena željeznim sulfatom stavlja se u epruvetu sa peptonskom vodom i fiksira ispod čepa tako da ne dolazi u kontakt sa hranljivom podlogom. Kada se vodonik sulfid oslobodi, formira se nerastvorljivi gvožđe sulfid (FeS), koji papir postaje crn (vidi sliku 3.2.1). Proizvodnja H 2 S može se odrediti i inokulacijom bakterijske kulture ubrizgavanjem u kolonu sa hranljivim medijumom koji sadrži reagense za detekciju H 2 S (mešavina soli: gvožđe sulfat, natrijum tiosulfat, natrijum sulfit). Pozitivan rezultat - medij postaje crn zbog stvaranja FeS.

detekcija katalaze. Kap 1-3% otopine vodikovog peroksida nanosi se na stakalnu pločicu i u nju se uvodi petlja s bakterijskom kulturom. Katalaza razlaže vodikov peroksid na kiseonik i vodu. Oslobađanje mjehurića plina ukazuje na prisustvo katalaze u ovoj vrsti bakterija.

U bakteriološkoj praksi ponekad su ograničeni na proučavanje saharolitičkih i proteolitičkih osobina proučavanih bakterija, ako je to dovoljno za njihovu identifikaciju. Ako je potrebno, istražite i druge znakove, na primjer, sposobnost obnavljanja nitrata, karboksilaciju aminokiselina, stvaranje oksidaze, plazmakoagulaze, fibrinolizina i drugih enzima.

Zabilježeni su rezultati rada na identifikaciji izolovane kulture (tabela 3.2.1).

Biohemijski testovi 2. generacije, zasnovani na upotrebi koncentrisanih supstrata i osetljivijih metoda za detekciju krajnjih produkata reakcije,

Izolacija mikroorganizama iz različitih materijala i dobijanje njihovih kultura ima široku primjenu u laboratorijskoj praksi za mikrobiološku dijagnostiku zaraznih bolesti, u istraživačkom radu i u mikrobiološkoj proizvodnji vakcina, antibiotika i drugih biološki aktivnih produkata mikrobnog života.

Uslovi uzgoja takođe zavise od svojstava odgovarajućih mikroorganizama. Većina patogenih mikroba se uzgaja na hranljivim podlogama na 37°C tokom 12 dana. Međutim, neki od njih zahtijevaju duži period. Na primjer, bakterije pertusisa - za 2-3 dana, a Mycobacterium tuberculosis - za 3-4 sedmice.

Za stimulaciju procesa rasta i reprodukcije aerobnih mikroba, kao i za smanjenje vremena njihovog uzgoja, koristi se metoda dubinske kultivacije koja se sastoji u kontinuiranom prozračivanju i miješanju hranljivog medija. Dubinska metoda je našla široku primjenu u biotehnologiji.

Za uzgoj anaeroba koriste se posebne metode, čija je suština uklanjanje zraka ili njegova zamjena inertnim plinovima u zatvorenim termostatima - anaerostatima. Anaerobi se uzgajaju na hranljivim podlogama koje sadrže redukcione supstance (glukoza, natrijum mravlja kiselina, itd.), koje smanjuju redoks potencijal.

U dijagnostičkoj praksi od posebnog su značaja čiste kulture bakterija koje se izoluju iz test materijala uzetog od pacijenta ili objekata iz okoline. U tu svrhu koriste se vještačke hranjive podloge koje se dijele na osnovne, diferencijalno dijagnostičke i izborne najrazličitijeg sastava. Izbor hranljive podloge za izolovanje čiste kulture je bitan za bakteriološku dijagnostiku.

U većini slučajeva koriste se čvrste hranjive podloge koje su prethodno izlivene u Petrijeve posude. Ispitni materijal se omčom stavlja na površinu podloge i trlja lopaticom kako bi se dobile izolirane kolonije koje su izrasle iz jedne ćelije. Subkultura izolovane kolonije na podlogu sa kosim agarom u epruveti daje čistu kulturu.

Za identifikaciju, tj. određujući generičku i vrstu pripadnosti odabrane kulture, najčešće proučavaju fenotipske karakteristike:

a) morfologija bakterijskih ćelija u obojenim razmazima ili nativnim preparatima;

b) biohemijske karakteristike kulture prema sposobnosti da fermentira ugljikohidrate (glukozu, laktozu, saharozu, maltozu, manitol i dr.), da formira indol, amonijak i sumporovodik, koji su produkti proteolitičke aktivnosti bakterija.

Za potpuniju analizu koristi se plinsko-tečna hromografija i druge metode.

Uz bakteriološke metode, za identifikaciju čistih kultura naširoko se koriste imunološke metode istraživanja koje su usmjerene na proučavanje antigenske strukture izolirane kulture. U tu svrhu koriste se serološke reakcije: aglutinacija, imunofluorescentna precipitacija, fiksacija komplementa, enzimski imunotest, radioimune metode itd.

Metode izolacije čiste kulture

Da bi se izolovala čista kultura mikroorganizama, potrebno je odvojiti brojne bakterije koje se nalaze u materijalu jedna od druge. To se može postići metodama koje se zasnivaju na dva principa − mehanički i biološki disocijacija bakterija.

Metode izolacije čistih kultura na mehaničkom principu

Metoda serijskog razrjeđivanja , koji je predložio L. Pasteur, bio je jedan od prvih, koji je korišten za mehaničko odvajanje mikroorganizama. Sastoji se od izvođenja serijskih serijskih razrjeđivanja materijala koji sadrži mikrobe u sterilnoj posudi tečnost hranljivi medij. Ova tehnika je prilično mukotrpna i nesavršena u radu, jer ne dozvoljava kontrolu broja mikrobnih ćelija koje ulaze u epruvete tokom razblaživanja.

Ovaj nedostatak nije Kochova metoda (metoda razblaživanja ploče ). R. Koch je koristio guste hranjive podloge na bazi želatine ili agar-agar. Materijal sa asocijacijama različitih vrsta bakterija razrijeđen je u nekoliko epruveta sa rastopljenom i blago ohlađenom želatinom, čiji je sadržaj kasnije izliven na sterilne staklene ploče. Nakon geliranja medijuma, kultivisan je na optimalnoj temperaturi. U njegovoj debljini formirane su izolovane kolonije mikroorganizama koje se pomoću platinaste petlje lako mogu prenijeti u svježi hranjivi medij kako bi se dobila čista kultura bakterija.

Metoda Drygalskog je naprednija metoda koja se široko koristi u svakodnevnoj mikrobiološkoj praksi. Prvo se ispitni materijal nanosi na površinu medija u Petrijevoj posudi pomoću pipete ili petlje. Koristeći metalnu ili staklenu lopaticu, pažljivo je utrljajte u medijum. Čaša se drži otvorenom tokom inokulacije i lagano se rotira kako bi se materijal ravnomjerno rasporedio. Bez sterilizacije lopatice, troše je na materijal u drugoj Petrijevoj posudi, ako je potrebno - u trećoj. Tek nakon toga, lopatica se umoči u otopinu za dezinfekciju ili prži u plamenu plamenika. Na površini podloge u prvoj posudi, u pravilu, uočavamo kontinuirani rast bakterija, u drugom - gust rast, au trećem - rast u obliku izoliranih kolonija.

Kolonije prema metodi Drygalskog

Metoda udara danas se najčešće koristi u mikrobiološkim laboratorijama. Materijal koji sadrži mikroorganizme sakuplja se bakteriološkom petljom i nanosi na površinu hranljive podloge blizu ruba posude. Višak materijala se uklanja i zauzima paralelnim potezima od ruba do ruba čaše. Nakon jednog dana inkubacije usjeva na optimalnoj temperaturi, izolirane kolonije mikroba rastu na površini posude.

Metoda udara

Da biste dobili izolirane kolonije, možete koristiti bris, koji je korišten za prikupljanje materijala za ispitivanje. Petrijeva posuda s hranjivim podlogom se lagano otvori, u nju se unese tampon i materijal se pažljivo utrlja u površinu posude, postepeno vraćajući tampon i posudu.

Dakle, značajna prednost metoda razrjeđivanja Koch, Drygalski i streak plate je to što stvaraju izolirane kolonije mikroorganizama, koje se, kada se inokuliraju na drugu hranjivu podlogu, pretvaraju u čistu kulturu.

Metode za izolaciju čistih kultura zasnovane na biološkom principu

Biološki princip odvajanja bakterija omogućava svrsishodno traženje metoda koje uzimaju u obzir brojne karakteristike mikrobnih ćelija. Među najčešćim metodama su sljedeće:

1. Po tipu disanja. Svi mikroorganizmi prema vrsti disanja dijele se u dvije glavne grupe: aerobna (Corynebacterium diphtheriae, Vibrio sholeraeitd) i anaerobni (Clostridium tetani, Clostridium botulinum, Clostridium perfringensi sl.). Ako se materijal iz kojeg treba izolirati anaerobni patogeni prethodno zagrijati i potom uzgajati u anaerobnim uvjetima, tada će te bakterije rasti.

2. By sporulacija . Poznato je da su neki mikrobi (bacili i klostridije) sposobni za sporulaciju. Među njima Clostridium tetani, Clostridium botulinum, Clostridium perfringens, Bacillus subtilis, Bacillus cereus. Spore su otporne na faktore okoline. Stoga se ispitivani materijal može podvrgnuti djelovanju termičkog faktora, a zatim inokulativno prenijeti u hranljivi medij. Nakon nekog vremena na njemu će rasti upravo one bakterije koje su sposobne za sporulaciju.

3. Otpornost mikroba na djelovanje kiselina i lužina. Neki mikrobi (Mycobacterium tuberculosis, Mycobacterium bovis) kao rezultat posebnosti njihove hemijske strukture, otporni su na kiseline. Zato se materijal koji ih sadrži, na primjer, sputum za tuberkulozu, prethodno tretira jednakim volumenom 10% otopine sumporne kiseline, a zatim sije na hranjive podloge. Strana flora umire, a mikobakterije, kao rezultat otpornosti na kiseline, rastu.

Vibrio cholerae (Vibrio sholerae) , naprotiv, je halofilna bakterija, pa se za stvaranje optimalnih uslova rasta sije na podloge koje sadrže alkalije (1% alkalne peptonske vode). Već nakon 4-6 sati na površini podloge pojavljuju se karakteristični znakovi rasta u obliku nježnog plavkastog filma.

4. Mobilnost bakterija. Neki mikrobi (Proteus vulgaris) imaju tendenciju puzajućeg rasta i mogu se brzo širiti po površini nečeg vlažnog okruženja. Da bi se izolirali takvi patogeni, oni se inokuliraju u kap kondenzacijske tekućine, koja nastaje kada se agar kosi stupac ohladi. Nakon 16-18 godina šire se na cijelu površinu okoliša. Ako uzmemo materijal sa vrha agara, imaćemo čistu kulturu patogena.

5. Osetljivost mikroba na dejstvo hemikalija, antibiotika i drugih antimikrobnih agenasa. Kao rezultat specifičnosti metabolizma bakterija, one mogu imati različitu osjetljivost na određene kemijske faktore. Poznato je da su stafilokoki, aerobni bacili koji formiraju spore, otporni na djelovanje 7,5-10% natrijum hlorida. Zato se za izolaciju ovih patogena koriste elektivni hranljivi mediji (agar žumanca-soli, beckoning-solni agar) koji sadrže upravo ovu supstancu. Druge bakterije praktički ne rastu pri ovoj koncentraciji natrijevog klorida.

6. Uvođenje nekih antibiotika (nistatin) se koristi za inhibiciju rasta gljivica u materijalu koji je njima jako kontaminiran. Suprotno tome, dodavanje antibiotika penicilina u podlogu pospješuje rast bakterijske flore ako se gljive izoluju. Dodavanje furazolidona u određenim koncentracijama u hranjivu podlogu stvara selektivne uvjete za rast korinebakterija i mikrokoka.

7. Sposobnost mikroorganizama da prodru u netaknutu kožu. Neke patogene bakterije (Yersinia pestis) kao rezultat prisustva velikog broja agresivnih enzima, oni su u stanju da prodru u netaknutu kožu. Da bi se to postiglo, dlaka na tijelu laboratorijske životinje se brije i ispitni materijal, koji sadrži patogen i veliku količinu mikroflore treće strane, utrlja se u ovo područje. Nakon nekog vremena, životinja se zakolje, a mikrobi se izoluju iz krvi ili unutrašnjih organa.

8. Osetljivost laboratorijskih životinja na uzročnike zaraznih bolesti. Neke životinje pokazuju visoku osjetljivost na različite mikroorganizme.

Na primjer, s bilo kojom metodom administracije Streptococcus pneumoniae bijeli miševi razvijaju generaliziranu pneumokoknu infekciju. Slična se slika opaža kada su zamorci zaraženi uzročnicima tuberkuloze. (Mycobacterium tuberculosis) .

U svakodnevnoj praksi bakteriolozi koriste koncepte kao što su naprezati i čista kultura mikroorganizmi. Pod sojem se podrazumijevaju mikrobi iste vrste, koji su izolirani iz različitih izvora, ili iz istog izvora, ali u različito vrijeme. Čista kultura bakterija su mikroorganizmi iste vrste, potomci jedne mikrobne ćelije, koji su izrasli na (u) hranljivom mediju.

Izolacija čiste kulture aerobna mikroorganizmi sastoji se od više koraka.

Prvi dan (1 faza istraživanja) patološki materijal se uzima u sterilnu posudu (epruveta, bočica, bočica). Proučava se - izgled, konzistencija, boja, miris i drugi znaci, priprema se bris, farba i ispituje pod mikroskopom. U nekim slučajevima (akutna gonoreja, kuga) u ovoj fazi moguće je postaviti preliminarnu dijagnozu, a osim toga odabrati podlogu na koju će se materijal sijati. Zatim se provodi bakteriološkom petljom (koja se najčešće koristi), lopaticom - metodom Drygalsky, s štapićem od pamučne gaze. Čaše se zatvaraju, okreću naopačke, potpisuju posebnom olovkom i stavljaju u termostat na optimalnu temperaturu (37°C) 18-48 sati. Svrha etape je dobivanje izoliranih kolonija mikroorganizama.

Međutim, ponekad se radi nakupljanja materijala sije na tekuće hranjive podloge.

Drugog dana (2. faza studije) na površini guste hranjive podloge mikroorganizmi formiraju kontinuirani, gust rast ili izolirane kolonije. Kolonija- to su nakupine bakterija vidljive golim okom na površini ili u debljini hranljive podloge. U pravilu se svaka kolonija formira od potomaka jedne mikrobne ćelije (klonova), pa je njihov sastav prilično homogen. Značajke rasta bakterija na hranjivim podlogama su manifestacija njihovih kulturnih svojstava.

Ploče se pažljivo pregledavaju i ispituju se na izolirane kolonije koje su izrasle na površini agara. Obratite pažnju na veličinu, oblik, boju, prirodu rubova i površine kolonija, njihovu konzistenciju i druge karakteristike. Ako je potrebno, pregledajte kolonije pod lupom, malim ili velikim mikroskopom. Struktura kolonija se ispituje u propuštenoj svjetlosti pri malom povećanju mikroskopa. Mogu biti hijalne, granularne, filamentne ili vlaknaste, koje karakterizira prisustvo isprepletenih niti u debljini kolonija.

Karakterizacija kolonija važan je dio posla bakteriologa i laboratorijskog asistenta, jer mikroorganizmi svake vrste imaju svoje posebne kolonije.

Trećeg dana (Faza 3 studije) proučiti prirodu rasta čiste kulture mikroorganizama i izvršiti njegovu identifikaciju.

Najprije se obraća pažnja na karakteristike rasta mikroorganizama na podlozi i radi se bris bojenja po Gram metodi, kako bi se provjerila čistoća kulture. Ako se pod mikroskopom promatraju bakterije iste vrste morfologije, veličine i tinktorijalnih (sposobnosti bojenja), zaključuje se da je kultura čista. U nekim slučajevima, već po izgledu i karakteristikama njihovog rasta, moguće je izvući zaključak o vrsti izoliranih patogena. Određivanje vrste bakterija prema njihovim morfološkim karakteristikama naziva se morfološka identifikacija. Određivanje vrste patogena prema njihovim kulturnim karakteristikama naziva se kulturna identifikacija.

Međutim, ove studije nisu dovoljne da se donese konačan zaključak o vrsti izoliranih mikroba. Stoga proučavaju biohemijska svojstva bakterija. Oni su prilično raznoliki.

Identifikacija bakterija.

Određivanje vrste patogena prema njegovim biohemijskim svojstvima tzv biohemijska identifikacija.

Da bi se utvrdila vrsta bakterija, često se proučava njihova antigena struktura, odnosno identifikuju se po antigenskim svojstvima. Svaki mikroorganizam u svom sastavu ima različite antigene supstance. Konkretno, predstavnici porodice Enterobacteriaceae (Yescherichia, Salmonella, Shigels) sadrže O-antigen omotača, H-antigen flagele i kapsularni K-antigen. Heterogeni su po svom hemijskom sastavu, pa postoje u mnogim varijantama. Mogu se odrediti upotrebom specifičnih aglutinirajućih seruma. Ova definicija bakterijske vrste se zove serološka identifikacija.

Ponekad se bakterije identificiraju inficiranjem laboratorijskih životinja čistom kulturom i promatranjem promjena koje patogeni uzrokuju u tijelu (tuberkuloza, botulizam, tetanus, salmoneloza i sl.). Takav metod se zove identifikacija po biološkim svojstvima. Kao predmeti najčešće se koriste zamorci, bijeli miševi i pacovi.

APPS

(tabele i grafikoni)

Fiziologija bakterija

Shema 1. Fiziologija bakterija.

reprodukcija

uzgoj na hranljivim podlogama

Tabela 1. Opća tabela fiziologije bakterija.

		Karakteristično
		Proces sticanja energije i supstanci.
		Skup biohemijskih procesa, kao rezultat kojih se oslobađa energija neophodna za vitalnu aktivnost mikrobnih ćelija.
		Koordinirana reprodukcija svih ćelijskih komponenti i struktura, što u konačnici dovodi do povećanja ćelijske mase
	reprodukcija	Povećanje broja ćelija u populaciji
	Raste na hranljivim podlogama.	U laboratorijskim uslovima, mikroorganizmi se uzgajaju na hranljivim podlogama koje moraju biti sterilne, providne, vlažne, sadržavati određene hranljive materije (proteine, ugljene hidrate, vitamine, elemente u tragovima itd.), imati određeni puferski kapacitet, imati odgovarajući pH, redoks potencijal.

Tabela 1.1 Hemijski sastav i fiziološke funkcije elemenata.

element kompozicije		Karakteristike i uloga u fiziologiji ćelije.
	Glavna komponenta bakterijske ćelije, koja čini oko 80% njene mase. Nalazi se u slobodnom ili vezanom stanju sa strukturnim elementima ćelije. U sporama se količina vode smanjuje na 18,20%. Voda je rastvarač za mnoge supstance, a igra i mehaničku ulogu u obezbeđivanju turgora. Tokom plazmolize - gubitka vode od strane ćelije u hipertoničnom rastvoru - dolazi do ljuštenja protoplazme sa ćelijske membrane. Uklanjanje vode iz ćelije, sušenje zaustavljaju procese metabolizma. Većina mikroorganizama dobro podnosi sušenje. Uz nedostatak vode, mikroorganizmi se ne razmnožavaju. Sušenje u vakuumu iz smrznutog stanja (liofilizacija) zaustavlja reprodukciju i potiče dugoročno očuvanje mikrobnih vrsta.
	40 - 80% suve težine. Odredite najvažnija biološka svojstva bakterija i obično se sastoje od kombinacija od 20 aminokiselina. Bakterije sadrže diaminopimelnu kiselinu (DAP), koja je odsutna u ljudskim i životinjskim stanicama. Bakterije sadrže više od 2000 različitih proteina koji se nalaze u strukturnim komponentama i uključeni su u metaboličke procese. Većina proteina ima enzimsku aktivnost. Proteini bakterijske ćelije određuju antigenost i imunogenost, virulenciju i vrstu bakterija.
element kompozicije	Karakteristike i uloga u fiziologiji ćelije.
Nukleinske kiseline	Obavljaju funkcije slične nukleinskim kiselinama eukariotskih stanica: molekula DNK u obliku kromosoma je odgovorna za naslijeđe, ribonukleinske kiseline (informacijske, ili matrične, transportne i ribosomske) su uključene u biosintezu proteina.
Ugljikohidrati	Predstavljaju ih jednostavne supstance (mono- i disaharidi) i složena jedinjenja. Polisaharidi se često nalaze u kapsulama. Neki intracelularni polisaharidi (škrob, glikogen, itd.) su rezervni nutrijenti.
	Oni su dio citoplazmatske membrane i njenih derivata, kao i stanične stijenke bakterija, na primjer, vanjske membrane, gdje se pored biomolekularnog sloja lipida nalazi i LPS. Lipidi mogu djelovati kao rezervne hranjive tvari u citoplazmi. Bakterijski lipidi su predstavljeni fosfolipidima, masnim kiselinama i gliceridima. Mycobacterium tuberculosis sadrži najveću količinu lipida (do 40%).
Minerali	Nalazi se u pepelu nakon spaljivanja ćelija. U velikim količinama detektuju se fosfor, kalij, natrijum, sumpor, gvožđe, kalcijum, magnezijum, kao i elementi u tragovima (cink, bakar, kobalt, barijum, mangan itd.) Učestvuju u regulaciji osmotskog pritiska, pH , redoks potencijal , aktiviraju enzime, dio su enzima, vitamina i strukturnih komponenti mikrobnih stanica.

Tabela 1.2. Azotne baze.

Tabela 1.2.1 Enzimi

	Karakteristično
Definicija	Specifični i efikasni proteinski katalizatori prisutni u svim živim ćelijama.
	Enzimi smanjuju energiju aktivacije, osiguravajući tijek takvih kemijskih reakcija koje bi se bez njih mogle odvijati samo na visokoj temperaturi, nadpritisku i pod drugim nefiziološkim uvjetima koji su neprihvatljivi za živu ćeliju.
	Enzimi povećavaju brzinu reakcije za oko 10 redova veličine, što skraćuje poluživot bilo koje reakcije sa 300 godina na jednu sekundu.
	Enzimi "prepoznaju" supstrat po prostornom rasporedu njegove molekule i raspodjeli naboja u njemu. Za vezivanje za supstrat odgovoran je određeni dio enzimske proteinske molekule - njegov katalitički centar. U tom slučaju nastaje intermedijarni kompleks enzim-supstrat, koji se zatim razgrađuje formiranjem produkta reakcije i slobodnog enzima.
Sorte	Regulatorni (alosterični) enzimi percipiraju različite metaboličke signale i u skladu s njima mijenjaju svoju katalitičku aktivnost.	Efektorski enzimi - enzimi koji katalizuju određene reakcije (za detalje pogledajte tabelu 1.2.2.)
funkcionalna aktivnost	Funkcionalna aktivnost enzima i brzina enzimskih reakcija zavise od uslova u kojima se određeni mikroorganizam nalazi, a pre svega od temperature sredine i njenog pH. Za mnoge patogene mikroorganizme optimalna temperatura je 37°C i pH 7,2-7,4.

KLASE ENZIMA:

mikroorganizmi sintetiziraju različite enzime koji pripadaju svih šest poznatih klasa.

Tabela 1.2.2. Klase efektorskih enzima

	Enzimska klasa	Katalizuje:
	Oksidoreduktaza	Prenos elektrona
	Transferaze	Transfer raznih hemijskih grupa
	Hidrolaze	Prijenos funkcionalnih grupa na molekul vode
		Vezanje grupa dvostrukih veza i reverzne reakcije
	Izomeraze	Prijenos grupa unutar molekula za formiranje izomernih oblika
		Stvaranje C-C, C-S, C-O, C-N veza zbog kondenzacijskih reakcija povezanih s razgradnjom adenozin trifosfata (ATP)

Tabela 1.2.3. Vrste enzima formiranjem u bakterijskoj ćeliji

	Karakteristično	Bilješke
Iiducibilan (prilagodljiv) enzimi "indukcija supstrata"	Enzimi, čija koncentracija u ćeliji naglo raste kao odgovor na pojavu induktorskog supstrata u okolini. Sintetizira se od strane bakterijske ćelije samo u prisustvu ovog enzima u mediju supstrata
Repressible Enzymes	Sinteza ovih enzima je potisnuta kao rezultat prekomjernog nakupljanja produkta reakcije koju ovaj enzim katalizira.	Primjer enzimske represije je sinteza triptofana, koji nastaje iz antranilne kiseline uz sudjelovanje antranilat sintetaze.
Konstitutivni enzimi	Enzimi se sintetišu bez obzira na uslove okoline	Enzimi glikolize
Multienzimski kompleksi	Intracelularni enzimi kombinovani strukturno i funkcionalno	Enzimi respiratornog lanca koji se nalaze na citoplazmatskoj membrani.

Tabela 1.2.4. Specifični enzimi

	Enzimi	Identifikacija bakterija
	Superoksid dismutaza i katalaza	Svi aerobi ili fakultativni anaerobi imaju superoksid dismutazu i katalazu - enzime koji štite ćeliju od toksičnih produkata metabolizma kisika. Gotovo svi obvezni anaerobi ne sintetiziraju ove enzime. Samo jedna grupa aerobnih bakterija, bakterije mliječne kiseline, je negativna na katalazu.
	Peroksidaza	Bakterije mliječne kiseline akumuliraju peroksidazu, enzim koji katalizuje oksidaciju organskih spojeva pod djelovanjem H2O2 (reducira se u vodu).
	Arginin dihidrolaza	Dijagnostička karakteristika koja razlikuje saprofitne vrste Pseudomonas od fitopatogenih.
		Među pet glavnih grupa porodice Enterobacteriaceae, samo dvije - Escherichiae i Erwiniae - ne sintetiziraju ureazu.

Tabela 1.2.5. Upotreba bakterijskih enzima u industrijskoj mikrobiologiji.

	Enzimi	Aplikacija
	Amilaza, celulaza, proteaza, lipaza	Za poboljšanje probave koriste se gotovi preparati enzima koji olakšavaju hidrolizu škroba, celuloze, proteina i lipida.
	Invertaza kvasca	U proizvodnji slatkiša za sprječavanje kristalizacije saharoze
	pektinaza	Koristi se za bistrenje voćnih sokova
	Klostridijska kolagenaza i streptokokna streptokinaza	Hidroliziraju proteine, pospješuju zacjeljivanje rana i opekotina
	Litički enzimi bakterija	Izlučeni u životnu sredinu, deluju na ćelijske zidove patogenih mikroorganizama i služe kao efikasno sredstvo u borbi protiv potonjih, čak i ako imaju višestruku otpornost na antibiotike.
	Ribonukleaze, deoksiribonukleaze, polimeraze, DNK ligaze i drugi enzimi koji modificiraju nukleinske kiseline na ciljani način	Koristi se kao alat u bioorganskoj hemiji, genetskom inženjeringu i genskoj terapiji

Tabela 1.2.6. Klasifikacija enzima prema lokalizaciji.

	Lokalizacija
Endoenzimi	u citoplazmi u citoplazmatskoj membrani U periplazmatskom prostoru	Oni funkcionišu samo unutar ćelije. Oni katalizuju reakcije biosinteze i energetskog metabolizma.
Egzoenzimi	Ispušteno u životnu sredinu.	Ćelija ih oslobađa u okoliš i katalizuju reakcije hidrolize složenih organskih spojeva u jednostavnija, dostupna mikrobnoj ćeliji za asimilaciju. To uključuje hidrolitičke enzime, koji igraju izuzetno važnu ulogu u ishrani mikroorganizama.

Tabela 1.2.7. Enzimi patogenih mikroba (enzimi agresije)

Enzimi
Lecitovitelaza Lecitinaza	Razbija ćelijske membrane	Inokulacija ispitnog materijala na hranljivu podlogu JSA Rezultat: oblačno područje oko kolonija na LSA.
Hemolizin	Uništava crvena krvna zrnca	Inokulacija test materijala na hranljivu podlogu sa krvnim agarom. Rezultat: kompletno područje hemolize oko kolonija na krvnom agaru.
Koagulazno pozitivne kulture	Uzrokuje zgrušavanje krvne plazme	Inokulacija ispitnog materijala na sterilnu citratnu krvnu plazmu. Rezultat: zgrušavanje plazme
Koagulazno negativne kulture	Proizvodnja manitola	Setva na hranljivu podlogu manitol u anaerobnim uslovima. Rezultat: Pojava obojenih kolonija (u boji indikatora)
Enzimi		Formiranje nekih enzima u laboratoriju
Hijaluronidaza	Hidrolizira hijaluronsku kiselinu - glavnu komponentu vezivnog tkiva	Sjetvu testnog materijala na hranjivu podlogu koja sadrži hijaluronsku kiselinu. Rezultat: u epruvetama koje sadrže hijaluronidazu ne dolazi do stvaranja ugrušaka.
Neuraminidaza	Odvaja sijaličnu (neuraminsku) kiselinu od različitih glikoproteina, glikolipida, polisaharida, povećavajući propusnost različitih tkiva.	Detekcija: reakcija za određivanje antitijela na neuraminidazu (RINA) i druge (imunodifuzijske, imunoenzimske i radioimune metode).

Tabela 1.2.8. Klasifikacija enzima prema biohemijskim svojstvima.

Enzimi		Detection
Saharolitik	Razgradnja šećera	Diferencijalna dijagnostička okruženja kao što su Hissovo okruženje, Olkenitsky okruženje, Endo okruženje, Levin okruženje, Ploskirev okruženje.
Proteolitički	Razgradnja proteina	Mikrobi se inokuliraju injekcijom u kolonu želatine, a nakon 3-5 dana inkubacije na sobnoj temperaturi uočava se karakter tečnosti želatine. Proteolitička aktivnost je određena i stvaranjem proizvoda razgradnje proteina: indola, sumporovodika, amonijaka. Za njihovo određivanje, mikroorganizmi se inokuliraju u mesno-peptonsku juhu.
Enzimi identificirani po krajnjim proizvodima	Formiranje alkalija Formiranje kiseline Formiranje vodonik sulfida Formiranje amonijaka itd.	Za razlikovanje nekih vrsta bakterija od drugih na osnovu njihove enzimske aktivnosti, diferencijalno dijagnostička okruženja

Šema 1.2.8. Enzimski sastav.

ENZIMSKI SASTAV BILO KOGA MIKROORGANIZMA:

Određeno svojim genomom

Je stabilna karakteristika

Široko se koristi za njihovu identifikaciju

Određivanje saharolitičkih, proteolitičkih i drugih svojstava.

Tabela 1.3. Pigmenti

	Pigmenti	Sinteza od strane mikroorganizma
	Karotenoidni pigmenti rastvorljivi u mastima crvene, narandžaste ili žute boje	Formiraju sarcine, mikobakterije tuberkuloze, neke aktinomicete. Ovi pigmenti ih štite od UV zraka.
	Crni ili smeđi pigmenti - melanini	Sintetiziraju ga obavezni anaerobi Bacteroides niger i dr. Nerastvorljiv u vodi, pa čak i jakim kiselinama
	Jarko crveni pirol pigment, prodigiosin	Formiran od nekih seracija
	Pigment fenozina rastvorljiv u vodi je piocijanin.	Proizvodi ga bakterija Pseudomonas aeruginosa (Pseudomonas aeruginosa). U tom slučaju hranjivi medij s neutralnim ili alkalnim pH postaje plavo-zelen.

Tabela 1.4. Svjetleći mikroorganizmi koji proizvode aromu

		Stanje i karakteristike
	Sjaj (luminiscencija)	Bakterije uzrokuju sjaj tih supstrata, kao što su riblje krljušti, više gljive, drveće koje propada, prehrambeni proizvodi na čijoj se površini razmnožavaju. Većina svijetlećih bakterija su halofilne vrste koje se mogu razmnožavati pri povišenim koncentracijama soli. Žive u morima i okeanima i rijetko u slatkoj vodi. Sve svjetleće bakterije su aerobne tvari. Mehanizam sjaja povezan je sa oslobađanjem energije u procesu biološke oksidacije supstrata.
	formiranje arome	Neki mikroorganizmi proizvode hlapljive aromatične tvari, kao što su octeno-etilni i octeno-amil esteri, koji daju okus vinu, pivu, mliječnoj kiselini i drugim prehrambenim proizvodima, zbog čega se koriste u njihovoj proizvodnji.

Tabela 2.1.1 Metabolizam

	Definicija
Metabolizam	Biohemijski procesi koji se odvijaju u ćeliji objedinjeni su jednom rečju - metabolizam (grč. metabole - transformacija). Ovaj izraz je ekvivalentan konceptu "metabolizam i energija". Postoje dva aspekta metabolizma: anabolizam i katabolizam.
	Anabolizam - skup biohemijskih reakcija koje provode sintezu staničnih komponenti, odnosno one strane metabolizma, koja se naziva konstruktivni metabolizam.	Katabolizam je skup reakcija koje ćeliji daju energiju potrebnu, posebno za konstruktivne reakcije razmjene. Stoga se katabolizam definira i kao energetski metabolizam ćelije.
amfibolizam	Srednji metabolizam, koji pretvara fragmente nutrijenata niske molekularne težine u niz organskih kiselina i fosfornih estera, naziva se

Šema 2.1.1. Metabolizam

METABOLIZAM -

kombinacija dva suprotna, ali međusobno povezana procesa: katabolizma i anabolizma

Anabolizam= asimilacija = plastični metabolizam = konstruktivni metabolizam

Katabolizam= disimilacija = energetski metabolizam = raspadanje = opskrba ćelije energijom

Sinteza (ćelijske komponente)

Enzimske kataboličke reakcije koje rezultiraju oslobađanje energije, koji se akumulirao u molekulima ATP-a.

Biosinteza monomera:

aminokiseline nukleotidi monosaharidi masnih kiselina

Biosinteza polimera:

proteini nukleinske kiseline polisaharidi lipidi

Kao rezultat enzimskih anaboličkih reakcija, energija oslobođena u procesu katabolizma troši se na sintezu makromolekula organskih spojeva iz kojih se potom montiraju biopolimeri - komponente mikrobne ćelije.

Energija se troši na sintezu ćelijskih komponenti

Tabela 2.1.3. Metabolizam i transformacija ćelijske energije.

Metabolizam	Karakteristično	Bilješke
	Metabolizam osigurava dinamičku ravnotežu svojstvenu živom organizmu kao sistemu, u kojem su sinteza i uništavanje, reprodukcija i smrt međusobno uravnoteženi.	Metabolizam je glavni znak života
razmjena plastike Sinteza proteina, masti, ugljenih hidrata.	Ovo je skup reakcija biološke sinteze.	Iz tvari koje ulaze u ćeliju izvana nastaju molekule slične ćelijskim spojevima, odnosno dolazi do asimilacije.
razmjena energije	Proces je suprotan sintezi. Ovo je skup reakcija cijepanja.	Kada se visokomolekularna jedinjenja cijepaju, oslobađa se energija potrebna za reakciju biosinteze, odnosno dolazi do disimilacije. Prilikom razgradnje glukoze energija se oslobađa u fazama uz učešće brojnih enzima.

Tabela 2.1.2. Razlika u metabolizmu za identifikaciju.

Tabela 2.2 Anabolizam (konstruktivni metabolizam)

Šema 2.2.2. Biosinteza aminokiselina u prokariota.

Šema 2.2.1. Biosinteza ugljikohidrata u mikroorganizmima.

Slika 2.2.3. Biosinteza lipida

Tabela 2.2.4. Faze energetskog metabolizma - Katabolizam.

Faze	Karakteristično	Bilješka
Pripremni	Molekuli disaharida i polisaharida, proteini se razlažu na male molekule - glukozu, glicerol i masne kiseline, aminokiseline. Veliki molekuli nukleinskih kiselina u nukleotide.	U ovoj fazi se oslobađa mala količina energije koja se raspršuje u obliku topline.
Anoksična ili nepotpuna ili anaerobna ili fermentacija ili disimilacija.	Tvari nastale u ovoj fazi uz sudjelovanje enzima podliježu daljem cijepanju. Na primjer: glukoza se razlaže na dva molekula mliječne kiseline i dva molekula ATP-a.	ATP i H 3 PO 4 su uključeni u razgradnju glukoze. Tokom razgradnje glukoze bez kiseonika u obliku hemijske veze, 40% energije se pohranjuje u molekulu ATP-a, a ostatak se raspršuje u obliku toplote. U svim slučajevima, razgradnjom jedne molekule glukoze nastaju dva ATP molekula.
Faza aerobnog disanja ili cijepanja kisika.	Kada kiseonik uđe u ćeliju, supstance nastale u prethodnoj fazi se oksidiraju (razgrađuju) do konačnih proizvoda. CO 2 iH 2 O.	Ukupna jednačina aerobnog disanja:

Šema 2.2.4. Fermentacija.

Fermentativni metabolizam - karakterizira stvaranje ATP-a kroz fosforilaciju supstrata.

Prvo (oksidacija) = cijepanje

Drugo (oporavak)

Uključuje konverziju glukoze u pirogrožđanu kiselinu.

Uključuje korištenje vodonika za oporavak pirogrožđane kiseline.

Putevi stvaranja pirogrožđane kiseline iz ugljikohidrata

Šema 2.2.5. pirogrožđana kiselina.

Glikolitički put (Embden-Meyerhof-Parnassus put)

Entner-Doudoroff put

Pentozofosfatni put

Tabela 2.2.5. Fermentacija.

Vrsta fermentacije	Predstavnici	Finalni proizvod	Bilješke
mlečne kiseline		Iz piruvata formiraju mliječnu kiselinu	U nekim slučajevima (homoenzimska fermentacija) nastaje samo mliječna kiselina, u drugim i nusproizvodi.
Mravlja kiselina	Enterobacteriaceae	Mravlja kiselina je jedan od krajnjih proizvoda. (zajedno sa njim - strana)	Neke vrste enterobakterija razgrađuju mravlju kiselinu do H 2 i CO 2 /
Butyric		Maslačna kiselina i nusproizvodi	Neke vrste klostridija zajedno sa maslačnim i drugim kiselinama stvaraju butanol, aceton itd. (tada se to naziva aceton-butilna fermentacija).
propionska kiselina	Propionobacterium	Formirajte propionsku kiselinu iz piruvata	Mnoge bakterije, prilikom fermentacije ugljikohidrata, zajedno s drugim proizvodima, stvaraju etilni alkohol. Međutim, to nije glavni proizvod.

Tabela 2.3.1. Sistem za sintezu proteina, jonska izmjena.

	Ime elementa	Karakteristično
	Ribosomalne podjedinice 30S i 50S	U slučaju bakterijskih ribozoma, 70S podjedinica sadrži 50S rRNA (~3000 nukleotida dužine), a 30S podjedinica sadrži 16S rRNA (~1500 nukleotida dužine); velika ribosomska podjedinica, pored "duge" rRNA, sadrži i jednu ili dvije "kratke" rRNA (5S rRNA bakterijskih ribosomalnih podjedinica 50S ili 5S i 5.8S rRNA velikih ribosomskih podjedinica eukariota). (za detalje pogledajte sliku 2.3.1.)
	Messenger RNA (mRNA)
	Kompletan set od dvadeset aminoacil-tRNA za koje su potrebne odgovarajuće aminokiseline, aminoacil-tRNA sintetaze, tRNA i ATP za formiranje	To je aminokiselina nabijena energijom i povezana sa tRNA, spremna za isporuku ribozomu i ugradnju u polipeptid koji se na njemu sintetizira.
	Transfer RNA (tRNA)	Ribonukleinska kiselina, čija je funkcija transport aminokiselina do mjesta sinteze proteina.
	Faktori inicijacije proteina	(kod prokariota - IF-1, IF-2, IF-3) Ime su dobili jer su uključeni u organizaciju aktivnog kompleksa (708-kompleksa) 30S i 50S podjedinica, mRNA i inicijatorske aminoacil-tRNA ( kod prokariota - formilmetionil -tRNA), koja "pokreće" (pokreće) rad ribozoma - translaciju mRNA.
	Faktori elongacije proteina	(kod prokariota - EF-Tu, EF-Ts, EF-G) Učestvuju u elongaciji (elongaciji) sintetizovanog polipeptidnog lanca (peptidila). Protein termination ili release factor (eng. - release factor - RF) obezbeđuju kodon-specifično odvajanje polipeptida od ribozoma i završetak sinteze proteina.
	Ime elementa	Karakteristično
	Faktori terminacije proteina	(za prokariote - RF-1, RF-2, RF-3)
	Neki drugi proteinski faktori (asocijacije, disocijacije podjedinica, oslobađanja, itd.).	Faktori translacije proteina neophodni za funkcionisanje sistema
	Gvanozin trifosfat (GTP)	Za realizaciju prevoda neophodno je učešće GTP-a. Potreba sistema za sintezu proteina za GTP je vrlo specifična: ne može se zamijeniti nijednim drugim trifosfatom. Ćelija troši više energije na biosintezu proteina nego na sintezu bilo kojeg drugog biopolimera. Formiranje svake nove peptidne veze zahtijeva cijepanje četiri visokoenergetske veze (ATP i GTP): dvije za punjenje tRNA molekule aminokiselinom, i još dvije tokom elongacije - jedna tokom vezivanja aa-tRNA, a druga tokom translokacije. .
	Anorganski kationi u određenoj koncentraciji.	Za održavanje pH sistema u fiziološkim granicama. Amonijeve jone koriste neke bakterije za sintezu aminokiselina, kalijevi ioni se koriste za vezanje tRNA na ribozome. Joni željeza, magnezija djeluju kao kofaktor u brojnim enzimskim procesima

Slika 2.3.1. Šematski prikaz strukture prokariotskih i eukariotskih ribozoma.

Tabela 2.3.2. Osobine jonske izmjene u bakterijama.

Posebnost	Karakteriziraju:
visok osmotski pritisak	Zbog značajne intracelularne koncentracije kalijevih jona u bakterijama, održava se visok osmotski tlak.
unos gvožđa	Za niz patogenih i uslovno patogenih bakterija (Escherichia, Shigella i dr.) potrošnja željeza u organizmu domaćina je otežana zbog njegove netopivosti na neutralnim i blago alkalnim pH vrijednostima.	Siderofori - posebne supstance koje ga, vezujući gvožđe, čine rastvorljivim i prenosivim.
Asimilacija	Bakterije aktivno asimiliraju SO2/ i P034+ anione iz medijuma da bi sintetizovale jedinjenja koja sadrže ove elemente (aminokiseline koje sadrže sumpor, fosfolipide, itd.).
	Za rast i razmnožavanje bakterija potrebna su mineralna jedinjenja - joni NH4+, K+, Mg2+ itd. (za više detalja videti tabelu 2.3.1.)

Tabela 2.3.3. Jonska izmjena

	Naziv mineralnih jedinjenja	Funkcija
	NH 4 + (amonijum joni)	Koriste ga neke bakterije za sintezu aminokiselina
	K+ (joni kalija)	Koristi se za vezivanje tRNA na ribozome Održavajte visok osmotski pritisak
	Fe 2+ (joni gvožđa)	Djeluju kao kofaktori u brojnim enzimskim procesima Oni su dio citokroma i drugih hemoproteina
	Mg 2+ (joni magnezijuma)
	SO 4 2 - (sulfatni anion)	Neophodan za sintezu spojeva koji sadrže ove elemente (aminokiseline koje sadrže sumpor, fosfolipidi, itd.)
	PO 4 3- (fosfatni anion)

Šema 2.4.1. energetski metabolizam.

Da bi se sintetizovale, bakterijama je potrebno...

Nutrients

Tabela 2.4.1. Energetski metabolizam (biološka oksidacija).

Proces

potrebno:

Sinteza strukturnih komponenti mikrobne ćelije i održavanje vitalnih procesa

Dovoljna količina energije.

Ovu potrebu zadovoljava biološka oksidacija, koja rezultira sintezom molekula ATP-a.

energija (ATP)

Bakterije gvožđa primaju energiju koja se oslobađa prilikom direktne oksidacije gvožđa (Fe2+ u Fe3+), koja se koristi za fiksiranje CO2, bakterije koje metaboliziraju sumpor sebi obezbeđuju energiju usled oksidacije spojeva koji sadrže sumpor. Međutim, velika većina prokariota dobiva energiju dehidrogenacijom.

Energija se takođe prima u procesu disanja (za detaljnu tabelu pogledajte odgovarajući odeljak).

Šema 2.4. Biološka oksidacija u prokariota.

Razgradnja polimera na monomere

Ugljikohidrati

glicerin i masne kiseline

amino kiseline

monosaharidi

Cepanje u anoksičnim uslovima

Formiranje međuproizvoda

Oksidacija u uslovima kiseonika do finalnih proizvoda

Tabela 2.4.2. energetski metabolizam.

	koncept	Karakteristično
	Suština energetskog metabolizma	Pružanje energije ćelijama neophodne za ispoljavanje života.
		ATP molekul se sintetizira kao rezultat prijenosa elektrona od njegovog primarnog donora do konačnog akceptora.
		Disanje je biološka oksidacija (cijepanje). U zavisnosti od toga šta je konačni akceptor elektrona, postoje dah: Aerobni - tokom aerobnog disanja, molekularni kiseonik O 2 služi kao konačni akceptor elektrona. Anaerobno - anorganska jedinjenja služe kao konačni akceptor elektrona: NO 3 -, SO 3 -, SO 4 2-
	Mobilizacija energije	Energija se mobilizira u reakcijama oksidacije i redukcije.
	Reakcija oksidacije	Sposobnost supstance da donira elektrone (da se oksidira)
	Reakcija oporavka	Sposobnost supstance da prihvati elektrone.
	Redox potencijal	Sposobnost supstance da donira (oksidira) ili prihvati (oporavi) elektrone. (kvantitativni izraz)

Šema 2.5. Sinteza.

ugljikohidrati

Tabela 2.5.1. Sinteza

Biosinteza	Od čega	Bilješke
biosinteza ugljikohidrata	Autotrofi sintetiziraju glukozu iz CO2. Heterotrofi sintetiziraju glukozu iz spojeva koji sadrže ugljik.	Calvinov ciklus (Vidi dijagram 2.2.1.)
Biosinteza aminokiselina	Većina prokariota može sintetizirati sve aminokiseline iz: piruvat α-ketoglutorat fumorate	Izvor energije je ATP. Piruvat nastaje u glikolitičkom ciklusu. Auksotrofni mikroorganizmi – konzumiraju se gotovi u organizmu domaćina.
Biosinteza lipida	Lipidi se sintetiziraju iz jednostavnijih spojeva - proizvoda metabolizma proteina i ugljikohidrata.	Proteini koji nose acetil igraju važnu ulogu. Auksotrofni mikroorganizmi – konzumiraju se gotovi u organizmu domaćina ili iz hranljivih podloga.

Tabela 2.5.2. Glavne faze biosinteze proteina.

Faze

Karakteristično

Bilješke

Transkripcija

Proces sinteze RNK na genima.

Ovo je proces prepisivanja informacija sa DNK - gena na mRNA - gen.

Izvodi se uz pomoć DNK - zavisne RNK - polimeraze.

Prijenos informacija o strukturi proteina do ribozoma odvija se uz pomoć mRNA.

Emitiranje (prijenos)

Proces biosinteze proteina.

Proces dešifrovanja genetskog koda u mRNA i njegova implementacija u obliku polipeptidnog lanca.

Budući da svaki kodon sadrži tri nukleotida, isti genetski tekst može se čitati na tri različita načina (počevši od prvog, drugog i trećeg nukleotida), odnosno u tri različita okvira čitanja.

Napomena uz tabelu: Primarna struktura svakog proteina je redoslijed aminokiselina u njemu.

Šema 2.5.2. Lanci prijenosa elektrona od primarnog donora vodonika (elektrona) do njegovog konačnog akceptora O 2 .

organska materija

(primarni donor elektrona)

Flavoprotein (- 0,20)

kinon (-0,07)

citokrom (+0,01)

citokrom C(+0,22)

citokrom A(+0,34)

konačni akceptor

Tabela 3.1. Klasifikacija organizama prema vrstama ishrane.

Organogen element	Vrste hrane	Karakteristično
ugljik (C)	Autotrofi	Oni sami sintetiziraju sve komponente ćelije koje sadrže ugljik iz CO 2.
	Heterotrofi	Ne mogu da zadovolje svoje potrebe na račun CO 2, već koriste gotova organska jedinjenja.
	Saprofiti	Izvor hrane - mrtvi organski supstrati.
		Izvor ishrane su živa tkiva životinja i biljaka.
	Prototrofi	Zadovoljiti svoje potrebe atmosferskim i mineralnim azotom
	Auksotrofi	Potrebna su im gotova organska azotna jedinjenja.
Vodik (H)	Glavni izvor je H2O
kiseonik (O)	Glavni izvor je H2O

Tabela 3.1.2. Energetska transformacija

Tabela 3.1.3. Načini ishrane ugljenikom

Izvor energije	Donator elektrona	Način hranjenja ugljenikom
Sunčeva energija	neorganska jedinjenja	Fotolitoheterotrofi
Sunčeva energija	organska jedinjenja	Fotoorganoheterotrofi
Redox reakcije	neorganska jedinjenja	Chemolithotheterotrophs
Redox reakcije	organska jedinjenja	Hemoorganoheterotrofi

Tabela 3.2. Mehanizmi napajanja:

Mehanizam	Uslovi	gradijent koncentracije	Troškovi energije	Specifičnost supstrata
pasivna difuzija	Koncentracija nutrijenata u okolini je veća od koncentracije u ćeliji.	Duž gradijenta koncentracije
Olakšana difuzija	Uključeni su proteini permeaze.	Duž gradijenta koncentracije
aktivni transport	Uključeni su proteini permeaze.
Translokacija hemijskih grupa	U procesu prenosa dolazi do hemijske modifikacije hranljivih materija.	Protiv gradijenta koncentracije

Tabela 3.3. transport nutrijenata iz bakterijske ćelije.

	Ime	Karakteristično
	Reakcija fosfotransferaze	Javlja se kada je preneseni molekul fosforiliran.
	Translaciona sekrecija	U ovom slučaju, sintetizirani molekuli moraju imati specifičnu vodeću sekvencu aminokiselina kako bi se vezali za membranu i formirali kanal kroz koji proteinski molekuli mogu pobjeći u okolinu. Tako toksini tetanusa, difterije i drugi molekuli napuštaju ćelije odgovarajućih bakterija.
	Pupanje membrane	Molekule formirane u ćeliji okružene su membranskom vezikulom, koja je vezana za okolinu.

Tabela 4. Visina.

	koncept	Definicija koncepta.
		Nepovratno povećanje količine žive materije, najčešće usled deobe ćelija. Ako se kod višećelijskih organizama obično opaža povećanje veličine tijela, tada se kod višećelijskih organizama povećava broj stanica. Ali čak i kod bakterija treba razlikovati povećanje broja ćelija i povećanje ćelijske mase.
	Faktori koji utiču na rast bakterija in vitro.	Mediji kulture: Mycobacterium leprae nije sposobna za in vitro Temperatura (rast u opsegu): Mezofilne bakterije (20-40 o C) Termofilne bakterije (50-60 o C) Psihrofilni (0-10 o C)
	Procjena rasta bakterija	Kvantifikacija rasta obično se provodi u tekućim medijima, gdje rastuće bakterije formiraju homogenu suspenziju. Povećanje broja ćelija određuje se određivanjem koncentracije bakterija u 1 ml, ili povećanje ćelijske mase određuje se u jedinicama težine po jedinici zapremine.

faktori rasta

Amino kiseline

vitamini

Azotne baze

Tabela 4.1. faktori rasta

	faktori rasta	Karakteristično	Funkcija
Amino kiseline			Mnogi mikroorganizmi, posebno bakterije, zahtijevaju određene aminokiseline (jednu ili više) jer ih ne mogu sami sintetizirati. Takvi mikroorganizmi se nazivaju auksotrofnim za one aminokiseline ili druge spojeve koje nisu u stanju sintetizirati.
Purinske baze i njihovi derivati		nukleotidi:	Oni su faktori rasta bakterija. Neke vrste mikoplazmi zahtijevaju nukleotide. Potreban za izgradnju nukleinskih kiselina.
Pirimidinske baze i njihovi derivati		Nukleotidi
faktori rasta		Karakteristično	Funkcija
		Neutralni lipidi	Oni su dio membranskih lipida
		Fosfolipidi	Oni su dio membranskih lipida
		Masna kiselina	Oni su komponente fosfolipida
		Glikolipidi	Mikoplazme čine dio citoplazmatske membrane
			Mikoplazme čine dio citoplazmatske membrane
vitamini (uglavnom grupa B)		tiamin (B1)	Staphylococcus aureus, pneumokok, brucela
		nikotinska kiselina (B3)	Sve vrste štapićastih bakterija
		folna kiselina (B9)	Bifidobakterije i propionska kiselina
		Pantotenska kiselina (B5)	Neke vrste streptokoka, bacili tetanusa
		biotin (B7)	Kvasac i bakterije koje fiksiraju dušik Rhizobium
		Hemovi su komponente citohroma	Hemophilus bakterije, Mycobacterium tuberculosis

Tabela 5. Disanje.

	Ime	Karakteristično
		Biološka oksidacija (enzimske reakcije)
	Baza	Disanje se zasniva na redoks reakcijama koje idu uz formiranje ATP-a - univerzalnog akumulatora hemijske energije.
	Procesi	Tokom disanja odvijaju se sljedeći procesi: Oksidacija je doniranje vodonika ili elektrona od strane donatora. Oporavak je dodavanje vodika ili elektrona akceptoru.
	Aerobno disanje	Konačni akceptor vodonika ili elektrona je molekularni kiseonik.
	Anaerobno disanje	Akceptor vodonika ili elektrona je neorgansko jedinjenje - NO 3 -, SO 4 2-, SO 3 2-.
	Fermentacija	Akceptor vodonika ili elektrona su organska jedinjenja.

Tabela 5.1. Klasifikacija prema tipu disanja.

bakterije	Karakteristično	Bilješke
Strogi anaerobi	Razmjena energije odvija se bez sudjelovanja slobodnog kisika. Sinteza ATP-a tokom potrošnje glukoze u anaerobnim uslovima (glikoliza) nastaje usled fosforilacije supstrata. Kiseonik za anaerobe ne služi kao konačni akceptor elektrona. Štoviše, molekularni kisik ima toksičan učinak na njih.	strogim anaerobima nedostaje enzim katalaza, pa nakupljanje u prisustvu kiseonika ima baktericidni učinak na njih; Strogi anaerobi nemaju sistem za regulaciju redoks potencijala (redox potencijal).
Strogi aerobi	Može primiti energiju samo disanjem i stoga je nužno potreban molekularni kisik. Organizmi koji dobijaju energiju i formiraju ATP samo uz pomoć oksidativne fosforilacije supstrata, pri čemu samo molekularni kiseonik može delovati kao oksidaciono sredstvo. Rast većine aerobnih bakterija zaustavlja se pri koncentraciji kisika od 40-50% ili više.	Strogi aerobi uključuju, na primjer, predstavnike roda Pseudomonas
bakterije	Karakteristično	Bilješke
Fakultativni anaerobi	Raste u prisustvu ili odsustvu molekularnog kiseonika Aerobni organizmi najčešće sadrže tri citokroma, fakultativni anaerobi - jedan ili dva, obvezni anaerobi ne sadrže citohrome.	Fakultativni anaerobi uključuju enterobakterije i mnoge kvasce koji mogu preći sa disanja u prisustvu 0 2 na fermentaciju u odsustvu 0 2 .
mikroaerofili	Mikroorganizam koji, za razliku od strogih anaeroba, za svoj rast zahteva prisustvo kiseonika u atmosferi ili hranljivom mediju, ali u nižim koncentracijama u odnosu na sadržaj kiseonika u običnom vazduhu ili u normalnim tkivima organizma domaćina (za razliku od aeroba koji zahtevaju normalno kiseonik za rast). sadržaj kiseonika u atmosferi ili hranljivoj sredini). Mnogi mikroaerofili su također kapnofili, što znači da im je potrebna povećana koncentracija ugljičnog dioksida.	U laboratoriji se takvi organizmi lako uzgajaju u "tegli za svijeće". "Tegla za svijeće" je posuda u koju se unosi zapaljena svijeća prije nego što se zatvori hermetičkim poklopcem. Plamen svijeće će gorjeti sve dok se ne ugasi zbog nedostatka kisika, što će rezultirati atmosferom zasićenom ugljičnim dioksidom i smanjenim kisikom u tegli.

Tabela 6. Karakteristike reprodukcije.

Šema 6. Ovisnost trajanja generacije o različitim faktorima.

Trajanje generacije

Vrsta bakterije

stanovništva

Temperatura

Sastav hranljive podloge

Tabela 6.1. faze razmnožavanja bakterija.

	Faza	Karakteristično
	Početna faza stacioniranja	Traje 1-2 sata. Tokom ove faze, broj bakterijskih ćelija se ne povećava.
	Lag faza (faza kašnjenja reprodukcije)	Karakterizira ga početak intenzivnog rasta ćelija, ali stopa njihove diobe ostaje niska.
	Log faza (logaritamska)	Razlikuje se po maksimalnoj stopi reprodukcije stanica i eksponencijalnom povećanju broja bakterijskih populacija
	Faza negativnog ubrzanja	Odlikuje se manjom aktivnošću bakterijskih ćelija i produženjem perioda generisanja. To se događa kao rezultat iscrpljivanja hranjivog medija, nakupljanja metaboličkih proizvoda u njemu i nedostatka kisika.
	Stacionarna faza	Karakterizira ga ravnoteža između broja mrtvih, novonastalih i uspavanih stanica.
	Faza propasti	Javlja se konstantnom brzinom i zamjenjuje se UP-VSH fazama smanjenja stope ćelijske smrti.

Shema 7. Zahtjevi za hranljive podloge.

Zahtjevi

Viskoznost

Vlažnost

Sterilnost

Ishrana

Transparentnost

izotoničnost

Tabela 7. Reprodukcija bakterija na hranljivim podlogama.

Hranljivi medij	Karakteristično
Gusti mediji kulture	Na gustim hranjivim podlogama bakterije formiraju kolonije - nakupine stanica.
	S- vrstu(glatka - glatka i sjajna) Okrugla, sa glatkom ivicom, glatka, konveksna.	R- vrstu(grubo - grubo, nejednako) Nepravilnog oblika sa nazubljenim ivicama, hrapav, uvučen.
Tečni mediji za kulturu	Rast na dnu (sediment) Rast površine (film) Difuzni rast (ujednačena zamućenost)

Tabela 7.1. Klasifikacija hranljivih podloga.

Klasifikacija	Vrste	Primjeri
Kompozicija		MPA - mesno-peptonski agar MPB - mesno-peptonski bujon PV - peptonska voda
Kompozicija		krvni agar JSA - agar od žumanca i soli Hiss media
Po dogovoru	Main
	izborni	alkalni agar Alkalna peptonska voda
	Diferencijalno - dijagnostički	Ploskireva
	Poseban	Wilson-Blair Kitta-Tarozzi Tioglikol bujon Mlijeko prema Tukajevu
Po doslednosti		krvni agar alkalni agar

	polutečno	Polutečni agar
Porijeklo	prirodno
	Polusintetički
	Sintetički	Simmonson

Tabela 7.2. Principi izolacije čiste ćelijske kulture.

Mehanički princip

biološki princip

1. Frakcijska razrjeđenja L. Pasteura

2. Razblaženja ploča R. Koch

3. Površinski usevi Drigalskog

4. Površinski potezi

Uzeti u obzir:

a - tip disanja (Fortnerova metoda);

b - mobilnost (Shukevich metoda);

c - otpornost na kiseline;

d - formiranje spora;

e - temperaturni optimum;

e - selektivna osjetljivost laboratorijskih životinja na bakterije

Tabela 7.2.1. Faze izolacije čiste ćelijske kulture.

	Stage	Karakteristično
	1 faza istraživanja	Uzmite patološki materijal. Proučava se - izgled, konzistencija, boja, miris i drugi znaci, priprema se bris, farba i ispituje pod mikroskopom.
	Faza 2 istraživanja	Na površini guste hranjive podloge mikroorganizmi formiraju kontinuirani, gust rast ili izolirane kolonije. Kolonija- to su nakupine bakterija vidljive golim okom na površini ili u debljini hranljive podloge. U pravilu se svaka kolonija formira od potomaka jedne mikrobne ćelije (klonova), pa je njihov sastav prilično homogen. Značajke rasta bakterija na hranjivim podlogama su manifestacija njihovih kulturnih svojstava.
	3 faze istraživanja	Proučava se priroda rasta čiste kulture mikroorganizama i vrši se njena identifikacija.

Tabela 7.3. Identifikacija bakterija.

	Ime	Karakteristično
	Biohemijska identifikacija	Određivanje vrste patogena prema njegovim biohemijskim svojstvima
	Serološka identifikacija	Da bi se utvrdila vrsta bakterija, često se proučava njihova antigena struktura, odnosno identifikuju se po antigenskim svojstvima.
	Identifikacija prema biološkim svojstvima	Ponekad se identifikacija bakterija provodi inficiranjem laboratorijskih životinja čistom kulturom i promatranjem promjena koje patogeni uzrokuju u tijelu.
	Kulturna identifikacija	Definicije vrste patogena prema njihovim kulturnim karakteristikama
	Morfološka identifikacija	Određivanje vrste bakterija prema njihovim morfološkim karakteristikama

Koji od procesa nije povezan s fiziologijom bakterija?

reprodukcija

Koje tvari čine 40-80% suhe mase bakterijske ćelije?

Ugljikohidrati

Nukleinske kiseline

Koje klase enzima sintetiziraju mikroorganizmi?

oksidoreduktaze

Sve klase

Transferaze

Enzimi čija koncentracija u ćeliji naglo raste kao odgovor na pojavu supstrata induktora u okolini?

Iuducible

ustavne

Repressible

Multienzimski kompleksi

Patogenost enzima koji luči Staphylococcus aureus?

Neuraminidaza

Hijaluronidaza

Lecitinaza

fibrinolizin

Koja je funkcija proteolitičkih enzima?

Razgradnja proteina

Razgradnja masti

Razgradnja ugljikohidrata

Formiranje alkalija

Fermentacija enterobakterija?

mlečne kiseline

Mravlja kiselina

propionska kiselina

Butyric

Koja mineralna jedinjenja se koriste za vezivanje tRNA za ribozome?

Biološka oksidacija je...?

reprodukcija
ćelijska smrt

Koje supstance same sintetiziraju sve komponente ćelije koje sadrže ugljenik iz CO 2 .

Prototrofi

Heterotrofi

Autotrofi

Saprofiti

Hranljivi mediji se razlikuju:

Kompozicija

Po doslednosti

Po dogovoru

Za sve navedeno

Faza reprodukcije koju karakteriše ravnoteža između broja mrtvih, novonastalih i uspavanih ćelija?

Faza negativnog ubrzanja
Stacionarna faza

Trajanje generacije zavisi od?

Dob

Populacije

Sve navedeno

Da bi se utvrdila vrsta bakterija, često se proučava njihova antigena struktura, odnosno identifikuje se koja?

biološki

Morfološki

Serološki

Biohemijski

Metoda površinske sjetve Drygalskog se naziva...?

Mehanički principi izolacije čiste kulture

Biološki principi za izolaciju čiste kulture

Bibliografija

1. Borisov L. B. Medicinska mikrobiologija, virologija, imunologija: udžbenik za med. univerziteti. - M.: DOO "Medicinsko informativna agencija", 2005.

2. Pozdeev O.K. Medicinska mikrobiologija: udžbenik za med. univerziteti. – M.: GEOTAR-MED, 2005.

3. Korotyaev A. I., Babichev S. A. Medicinska mikrobiologija, imunologija i virologija / udžbenik za med. univerziteti. - Sankt Peterburg: SpecLit, 2000.

4. Vorobyov A. A., Bykov A. S., Pashkov E. P., Rybakova A. M. Mikrobiologija: udžbenik. – M.: Medicina, 2003.

5. Medicinska mikrobiologija, virologija i imunologija: udžbenik / ur. V. V. Zvereva, M. N. Boychenko. – M.: GEOTar-Media, 2014.

6. Vodič za praktične vježbe iz medicinske mikrobiologije, virologije i imunologije / ur. V. V. Tets. – M.: Medicina, 2002.

Uvod 6

Sastav bakterija u smislu njihove fiziologije. 7

Metabolizam 14

Ishrana (transport nutrijenata) 25

Dah 31

Reprodukcija 34

Mikrobne zajednice 37

PRILOZI 49

Literatura 105

Biohemijska svojstva uglavnom tipično za rod Salmonella. Posebne karakteristike su: odsustvo stvaranja gasa tokom fermentacije S. Typhi, nesposobnost S. Paratyphi A da proizvodi sumporovodik i dekarboksilat lizin.

Epidemiologija.Trbušni tifus i paratifus su antroponoze, tj. izazivaju bolesti samo kod ljudi. Izvor infekcije su bolesnici ili bakterionosioci, koji uz izmet, urinu, pljuvačku oslobađaju patogen u vanjsko okruženje. Uzročnici ovih infekcija, kao i druge salmonele, stabilni su u vanjskom okruženju, perzistiraju u zemljištu i vodi. S. Typhi može postati nekultura. Prehrambeni proizvodi (mlijeko, pavlaka, svježi sir, mljeveno meso, žele) su povoljno okruženje za njihovu reprodukciju. Prenos patogena se vrši putem vode, koja trenutno igra značajnu ulogu, kao i prehrambenim i kontaktnim kućnim putem. Infektivna doza je približno 1000 ćelija. Prirodna osjetljivost ljudi na ove infekcije je visoka.

Patogeneza i klinička slika. Jednom u tankom crijevu, uzročnici tifusa i paratifusa napadaju mukoznu membranu tokom

efektorski proteini TTSS-1, koji čine primarni fokus infekcije u Peyerovim zakrpama. Treba napomenuti da je osmotski pritisak u submukozi niži nego u lumenu crijeva. To doprinosi intenzivnoj sintezi Vi-antigena, koji povećava antifagocitnu aktivnost patogena i potiskuje oslobađanje proinflamatornih tkivnih medijatora od strane ćelija submukoze. Posljedica toga je izostanak razvoja upalne dijareje u početnim fazama infekcije i intenzivno umnožavanje mikroba u makrofagima, što dovodi do upale Peyerovih mrlja i razvoja limfadenitisa, što rezultira narušavanjem barijerne funkcije mezenterične limfne čvorove i prodiranje salmonele u krv, što rezultira razvojem bakterijemije. To se poklapa sa završetkom perioda inkubacije, koji traje 10-14 dana. U toku bakteremije, koja prati čitav febrilni period, uzročnici tifusa i paratifusa se protokom krvi raznose po celom telu, taložeći se u retikuloendotelnim elementima parenhimskih organa: jetri, slezeni, plućima, a takođe iu koštanoj srži, gde razmnožavaju se u makrofagima. Iz Kupferovih ćelija jetre salmonele kroz žučne kanale, u koje se difunduju, ulaze u žučnu kesu, gde se takođe razmnožavaju. Akumulirajući se u žučnoj kesi, salmonela uzrokuje upalu i reinfekciju tankog crijeva protokom žuči. Ponovno unošenje salmonele u Peyerove zakrpe dovodi do razvoja hiperergijske upale u njima prema Arthusovom fenomenu, njihove nekroze i ulceracije, što može dovesti do crijevnog krvarenja i perforacije crijevnog zida. Sposobnost tifusnih i paratifusnih patogena da perzistiraju i razmnožavaju se u fagocitnim stanicama s funkcionalnom insuficijencijom potonjih dovodi do stvaranja bakterionosioca. Salmonela takođe može dugo da perzistira u žučnoj kesi, dugo se izlučuje fecesom i kontaminira okolinu. Do kraja 2. sedmice bolesti, patogen se počinje izlučivati iz tijela urinom, znojem i majčinim mlijekom. Dijareja počinje krajem 2. ili početkom 3. nedelje bolesti, od tada se uzročnici sijaju iz fecesa.