Файл: мед.микробиология 1 часть каз.doc

5. Бактериалық популяция өсуінің логарифмдік фазасында болуы үздіксіз дақылда байқалады, бұған қоректік заттарды біртіндеп өлшемді түрде енгізіп отыру, бактериялық суспензияның тығыздығын бақылау және метаболиттерден тазартып отыру арқылы қол жеткізіледі. Үздіксіз бактериалық дақылдар биотехнологиялық процестерде қолданылады.

Дақылдандыру кезіндегі бактериалық салмақтың (бактериялар саны) жинақталуы көптеген факторларға (қоректік орталардың сапасы, себінді мөлшері, өсіру температурасы, рН, өсуді белсендіретін қоспалар және т.б.) тәуелді болады.

Сұйық қоректік орталарда бактериялардың өсуі мен көбеюі ортаның диффуздық лайлануымен, тұнба немес беткейлік үлбір түзумен байқалады. Сұйық ортада өсірген кезде көзге көрінетін белгілердің болмауы Leptospira бактериясының ерекшелігі болып табылады.

Тығыз қоректік орталарда бактерия жасушаларының шоғырлануын – колониялар деп атайды, оларды бір түрге жататын жасушаның ұрпақтары деп санау қабылданған. Колониялар бір – бірінен пішіні, көлемі, беткейі, мөлдірлігі, консистенциясы мен түсі арқылы ажыратылады. Беті тегіс жылтыр колонияларды S – пішінді (smooth – ағыл. тегіс) колониялар деп атайды. Беті күңгірт, бұдырланған колонияларды R – пішінді (rung – ағыл. бұдыр) колониялар деп атайды.

Колониялардың түсі бактериялардың пигмент түзуімен байланысты.

Пигменттер түсі, химиялық құрамы және ерігіштігімен ажыратылады. Бактериялар өндіретін пигменттер ішінде:

• каротиноидтар – қызыл, сары және ашық қызыл түсті майда еритін пигменттер. Олар Mycobacterium, Micrococcus туыстастығына жататын бактерияларда кездеседі;

• пирролдылар – Serratia marcescens- те кездесетін спиртте еритін пигмент продигиозин жатады;

• фенозинділер – бұл топқа Pseudomonas aeruginose-де кездесетін суда еритін пигмент пиоцианин жатады, ол қоректік ортаға бөлініп, оны бояйды;

• меланиндер – қара және қоңыр түсті ерімейтін пигменттер, Porphyromonas туыстастығына жататын бактерияларда кездеседі.

Пигменттер бактерияларды УФ-сәулелерден сақтандырады, улы оттегі радикалдарын залалсыздандырады, антибиотиктерден қорғайтын қабілеттерге ие болады, фототрофты бактериялар фотосинтез реакцияларына қатысады.

Колониялардың түрі, түсі, пішіні мен басқа да ерекшеліктері, сонымен қатар тығыз орталарда өсу сипаты бактерияның дақылдық қасиеті аталып, оларды идентификациялаған кезде ескеріледі.

Procaryotae патшалығына жататын бактериялар бинарлық көбеюден басқа да көбею тәсілдеріне ие.

Актиномицеттер гифтарын фрагменттеу арқылы көбейеді. Streptomycetaceae туыстастығына жататын бактериялар спораланып көбейеді.

Микоплазмалар көбею ерекшеліктеріне байланысты полиморфты болып келеді. Егер көбею ДНҚ синтезімен бірлесіп жүретін болса, көлденең бөлінуден басқа олар бүршіктеніп көбейе алады. Бұл жағдайда негізгі морфологиялық репродукцияланатын бірлік, домалақ немесе сопақша пішінді болып келген, фрагментация немесе бүршіктену арқылы көбейетін элементарлық денешіктер болып табылады.

Хламидиялар бинарлық жолмен көбейе алмайды. Олар екі түрдің тіршілік етуін қамтамасыз ететін даму циклінен өтеді: бинарлық бөлінуге қабілетсіз жасушасыртылық инфекциялық кіші көлемді элементарлық денешіктер, және бинарлық бөлінуге қабілетті жасушаішілік метаболиттік белсенді ірі көлемді ретикулярлық денешіктер. Ретикулярлық денешіктің бинарлық бөлінуінің нәтижесінде туынды - элементарлық денешіктер түзіліп, жасушадан бөлініп шығады.

Спирохеталардың кейбір түрлері, мысалы Treponema pallidum қолайсыз жағдайда циста түзе алады, олар дәндерге ыдырап бактерия жасушаларының жаңа ұрпағын береді.

Бактериялардың дақылдандырылмайтын түрлері. Бактериялардың спора түзбейтін кейбір түрлері қоршаған ортаның көбеюге жайсыз жағдайларында дақылдандырылмайтын күйде өткізуге қабілетті. Бұл күйде бактерия жасушалары метаболикалық қабілеттерін белсенді түрде сақтап, бірақ сұйық және тығыз орталарда өсіру үшін жасушалар үздіксіз бөліне алмайды. Тіршілік ету жағдайлары ауысқан кезде, атап айтқанда адам немесе жануар организміне түскенде, жасушаларға көбею қабілеті оралып, патогенділік қасиетін сақтайды. Дақылдандырылмайтын (дамылдау) күйіне өту патогендік бактерияларға эпидемияаралық және эпизоотияаралық кезеңдерде сақталынуын қамтамасыз етеді. Дақылдандарылмайтын күйге өткен кезде бактериялар жасушаларының мөлшері кішірейіп, сфера тәріздес пішінденіп, ЦПМ-ның тұтқырлығын өзгертеді. Оларда электрондарды тасымалдау тыныс алу тізбегі бойынша өтіп, аздаған метаболиттік белсенділік сақталынады. Дақылдандырылмайтын күйге өту үшін температура, тұздар концентрациясы, жарық, оттегінің парциалдық қысымы, қоректік заттардың құрамы, сондай-ақ бактериялармен биоценоздағы балдырлардың метаболиттері әсерін тигізеді. Дақылдандырылмайтын күйдегі бактерияны анықтау үшін ПТР (полимераздық тізбектік реакция) немесе тотыққан не тотықпаған түрде түсін өзгертетін, бояғыш заттарды қолдану қажет. Дамылдау кезіндегі жасушаға көбею және өсу қабілетін табиғи факторлар қайтаруы мүмкін: қарапайымдылар, топырақ пен су қоймаларының мекендеушілері, өсімдіктердің тамыр талшықтары бөлетін фитогормондар.

3.1.8. Бактерияларды дақылдандыру шарттары.

Бактерияларды дақылдандыру үшін бірқатар шарттарды сақтау қажет.

1. Құнды қоректік ортаның болуы. Кез-келген қоректік орта құрамының күрделілігі мен пайдалану мақсатына қарамастан негізі судан, энергия мен көмірсутегінің органикалық көзінен, тұрақты рН пен осмостық қысымға ие болуы қажет.

2. Дақылдандыру температурасы. Көбею жылдамдығына температура әсерін тигізеді. Температураға бактериялар әрқалай жауап береді:

- мезофилдер 20-40⁰С температуралық аралықта көбейеді. Адамдарда ауру тудыратын бактериялардың көпшілігі мезофилдерге жатады;

-термофилдер 40-60⁰С температуралық диапазонда өседі. Термофилдерге актиномицеттер, кейбір споратүзуші бактериялар жатады;

- психрофилдер 0-20⁰С температуралық аралықта көбейеді.

3. Дақылдандыру атмосферасы. Қатаң аэробтар өсіп көбею үшін оттегі қажет. Аэробтар Петри табақшасындағы агардың бетінде немесе сұйық ортаның жұқа беткі қабатында жақсы өседі. Қатаң аэробтардың сұйық ортаның терең деңгейлерінде өсуін қамтамасыз ету үшін оттегі бүкіл қоректік ортаға диффузды түрде таралуы қажет. Бұған қоректік ортаны үздіксіз араластырып немесе сілкіп отыру, атап айтқанда аэрациялау, арқылы қол жеткізіледі. Аэрациялау арнайы аппаратттармен – сілкілегішпен іске асырылады.

Факультативті анаэробтарды дақылдандыру үшін жоғарыда аталып кеткен әдістерді қолданады, себебі оттегі бар жерде оларға энергетикалық қамтамасыз етуде оксидативті метаболизм ферментациядан тиімді болады. Микроаэрофилдер оттегінің парциалдық қысымы төмен жағдайда көбейеді. Бұған ауадағы СО₂-нің парциалдық қысымы 0,03%-ға қарағанда дақылдандыру атмосферасындағы СО₂ парциалдық қысымын 1-5% концентрациясына көтеру арқылы қол жеткізіледі. Бұл үшін арнайы СО₂-инкубаторлар қолданылады, немесе себінділерді жанып тұрған шырағдан қойылған эксикаторларға орналастырады.

Облигатты анаэробтар өсу және көбею үшін ауадағы оттегінің ортаға түспеуін талап етеді. Бұған келесі шаралар арқылы қол жеткізіледі:

- қоректік орталарға оттегіні редуциялайтын заттар қосу арқылы: тиогликоль қышқылын, аскорбин қышқылын, цистеин, сульфидтер;

- сұйық қоректік орталарды қайната отырып оттегіден құтылып, сонан-соң орта құйылған ыдысты резинка тығынмен жауып қою арқылы;

- сілтілі пирогаллол және тағы да басқа оттегіні сіңірушілерді пайдаланып, герметикалық жабылатын ыдыстарға - «газпактарға» салып қою арқылы. Бұл әдіс (Gaspack) аэротолерантты бактерияларды дақылдандыруда қолданылады;

- ауадағы оттегіні механикалық жомен ығыстырып, орнына ыдысты инертті газбен толтыру арқылы (бұл мақсатта анаэростаттар мен анаэробты бокстар қолданылады).

Хемо – және автотрофты бактерияларды дақылдандыру үшін СО2-мен қанықтырылған атмосфера жасалынады.

4. Дақылдандыру уақыты генерациялау уақытына байланысты. Бакатериялардың көпшілігі көрнекті өсу беру үшін 18-48 сағат аралығында дақылданады. Көкжөтел қоздырғышын дақылдандыру үшін 5 тәулік керек, ал M. tuberculosis-ті дақылдандыру үшін 3-4 апта қажет.

5. Жарықтандыру. Фототрофты бактерияларды өсіру үшін жарық қажет. Шартты-патогенді бактериялардың кей түрлері жарықтандыруға байланысты пигмент түзеді, оны идентификациялау кезінде пайдаланады.

Абсолюттік жасуша ішілік паразиттерді дақылдандыру (оған Rickettcia, Ehrlichia, Coxiella, Chlamidia тұқымдастығының бактериялары жатады) жасушалар дақылдарында немесе жануарлар мен буынаяқтылардың организмінде, сонымен қатар тауық эмбриондарында (эрлихиялардан басқа) өсіру арқылы іске асырылады. Тауық эмбриондарын гетеротрофтық деңгейі жоғары бактерияларды дақылдандыруда да қолданады, мысалы: Borrelia мен Legionella тұқымдастығының бактериялары.

Өндірістік жағдайларда бактериялар мен саңырауқұлақтардың биомассасын (антибиотиктер, вакциналар мен диагностикалық препараттар жасау мақсатында қолдануға алу үшін) дақылдандыру сыйымдылығы әртүрлі арнайы аппараттарда (ферментерлерде) микробтардың өсу және көбеюінің ең тиімді параметрлерін қатаң түрде сақтау арқылы іске асырылады.

3.2. Саңырауқұлақтар мен қарапайымдылар физиологиясының ерекшеліктері

Саңырауқұлақтар қоректенуі бойынша – гетеротрофтар, оттегіге қатынасы бойынша – аэробтар мен факультативті анаэробтар болып келеді. Температураның кең аралықтарында өседі (оптимальды температура 25-30әС), жыныстық және жыныссыз жолмен көбейеді. Сол себептен саңырауқұлақтар қоршаған ортада, әсіресе топырақта кеңінен таралған. Саңырауқұлақтар көк-жасыл балдырлармен бірге қына түрінде симбиоз құрайды. Бұл симбиозда саңырауқұлақтар су мен ондағы еритін заттарды сіңіреді, ал көк-жасыл балдырлар саңырауқұлақтарға органикалық қосылыстарды жеткізіп отырады. Қарым-қатынастың басқа түрі – микориза – жоғарғы сатылы өсімдіктердің тамырлары мен саңырауқұлақтардың симбиозы.

Саңырауқұлақтарды бірнеше тәулік бойы сусло-агарда немесе сұйық суслода, Сабуро, Чапек және т.б. орталарда дақылдандырады. Бұл мақсатта зертханалық жануарларды пайдалануға болады.

Кейбір саңырауқұлақтарға диморфизм тән, атап айтқанда өсу жағдайларына байланысты жіпшелі және ашытқылы пішін түзуге қабілетті. Ашытқы тәрізді пішіндері жиі in vivo яғни адамға жұққан кезде түзіледі.

Қарапайымдыларда қозғалу (талшықтар, кірпікшелер, жалған аяқтар), қоректену (ас қорыту вакуольдері) және шығару (жиырылғыш вакуольдер) мүшелері бар. Қоректену түрі бойынша олар гетеротрофтар немесе аутотрофтар болуы мүмкін. Жыныссыз және жыныстық жолмен көбейеді. Қарапайымдылардың кейбір түрлерінде жыныстық және жыныссыз көбею алмасып отыратын күрделі өмір циклі болады, олар циста түзеді.

Қарапайымдылардың көпшілігі (дизентерия амебасы, балантидиялар) нативті ақуыз бен аминқышқылдары бар қоректік орталарда өсе алады. Оларды дақылдандыру үшін жасушалар (тіндер) дақылын, тауық эмбриондары мен зертханалық жануарлады да қолданады.

4 ТАРАУ. Микробтар генетикасы

4.1.Бактериялар геномының құрылысы.

Бактерия геномы өздігінен репликациялануға қабілетті генетикалық элементтерден тұрады, оларды репликон деп атайды. Репликон бактериялардың хромосомалары мен плазмидалары.

Бактериялардың тұқымқуалаушылық ақпараттары ДНҚ - да тіркестік түрінде сақталып тұрады, олар аминқышқылдардың ақуыздарға тіркестігін анықтайды. Әр ақуыздарға өзінің гені сәйкес келеді.

4.1.1. Бактерия хромосомасы.

Бактерия хромосомасы - екі тізбекті сақиналы ДНҚ молекуласы. Бактерия хромосомасы бактерия жасушасының жинақы нуклеоидын құрайды. Бактерия хромосомасының гаплоидты гендер жиынтығы бар. Ол бактерия жасушасына тән маңызды қызметтерді кодтайды.

4.1.2. Бактерия плазмидалары.

Плазмидалар - екі тізбекті ДНҚ молекулалары, мөлшері 10³ - 10⁶ н.п. Олар бактерияларға аса қажетті қызметтерді кодтамайды, бактериялар қолайсыз жағдайларға ұшырағанда маңызды рөл атқарады.

Фенотиптік өзгерістердің ішінде бактерия жасушаларына плазмидалар арқылы жеткізілетін көріністердің ішінде келесілерін атап кетуге болады:

• антибиотиктерге тұрақтылық;

• колицин түзу;

• патогенділік факторының өнімі;

• антибиотиктік заттардың синтезделуіне қабілеттілік;

• күрделі органикалық заттарды ыдыратуы;

• рестрикция мен модификациялық ферменттерді түзуі.

Плазмидалық ДНҚ репликациясы бактерия хромосомасының репликациясына қатысатын ферменттер жиынтығымен жүзеге асырылады, бірақ плазмидалардың репликациясы хромосомаға тәуелді емес.

Кейбір плазмидалар қатаң бақылауда болады. Бұл олардың репликациясының хромосомамен тығыз байланысын көрсетеді, яғни әр бактерия жасушасында бір немесе бірнеше плазмидалар көшірмелерінің болатындығын көрсетеді.

Кейбір плазмидалар бактерия хромосомасына қайтымды тіркесіп, бір репликон түрінде жүруі мүмкін. Олар интегративті плазмидалар немесе эписомалар деп аталады.

Кейбір плазмидалар бір жасушадан келесі жасушаға, кейде бөгде токсономиялық бірлікке жататын жасушаларға да ауысып жүруі мүмкін. Ондай плазмидалар трансмиссивті деп аталады (син - конъюгативті.). Трансмиссивтілік тек ірі плазмидаларға ғана тән, оларда tra - оперондар бар, оларда плазмидаларды тасымалдаушы гендер біріккен. Ол гендер жыныстық кірпікшелерді кодтайды, яғни трансмиссивті плазмидасы жоқ жасушамен арасында жыныстық көпірше түзу арқылы плазмидалық ДНҚ келесі жаңа жасушаға беріледі. Бұл процесс конъюгация деп аталады.

Ұсақ плазмидалар, tra - оперондары жоқтар өз беттерінше беріле алмайды, бірақ трансмиссивті плазмидалар болған жағдайда солардың конъюгациялық аппараттарын пайдаланып берілуге қабілетті. Бұндай плазмидалар мобилизациялық деп аталады.

Медициналық микробиологияда маңызды орынды антибиотиктерге тұрақтылық беретін плазмидалар, оларды R - плазмидалар деп атайды және патогенділік факторларының өнімдерімен қамтамасыздандырылатын, макроорганизмде инфекциялық процестің дамуына жағдай жасайтын плазмидалар.

R - плазмидалар (resistance - ағылшынша қарсы тұру) бактерияларға қарсы әсер ететін препараттарды бұзатын ферменттердің синтезін детерменттейтін гендері бар. Бұндай плазмидасы бар бактерия жасушасы дәрілік заттардың толық бір тобына, кейде кейбір препараттарға тұрақты болады. R - плазмидалардың көбісі трансмиссивті болады, бактерия популяциясында тарала отырып, оларды бактерияға қарсы препараттарға әсерсіз етеді. R - плазмидалары бар бактерия штамдары ауруханаішілік инфекциялардың этиологиялық агенттері болып саналады.