Презентация на тему "Факторы патогенности - поверхностные структуры бактерий"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Факторы патогенности - поверхностные структуры бактерий

  СПбГУ 2012

• 
  Слайд 2

  План лекции

  1. Бактериальные L – формы и L – трансформация 2. Протопласты, сферопласты 3. Бактериальная капсула 4. Адсорбция и адгезия бактерий – 1-й фактор патогенности 5. Бактериальная колонизация 6. Бактериальные фимбрии 7.Движение бактерий. Инвазия-2-й фактор патогенности 8. Строение жгутиков 9. Работа жгутиков 10.Таксисы бактерий

• 
  Слайд 3

  1 вопрос. Бактериальные L – формы иL – трансформация

  L – формы бактерий – институт Листера. Бактериальные L – формы - это бактерии с разрушенной клеточной стенкой. При разрушении клеточной стенки может происходить L – трансформация или лизис. L – трансформация - потеря клеточной стенки с сохранением жизнеспособности бактерии. L – основные трансформирующие агенты: лизоцим и пенициллин. L – трансформирующие агенты вызывают потерю клеточной стенки без лизиса клетки.

• 
  Слайд 4

  Электронная микрофотография L-форм бактерий

• 
  Слайд 5

  Свойства L – форм бактерий

  L – формы плеоморфны, могут иметь форму нити, шара, кольца или другую неправильную форму. При потере клеточной стенки бактерии долгое время могут существовать и без нее. Раньше думали, что L – формы не способны к размножению. В настоящее время установлено, что в организме больных с хроническими заболеваниями (цистит, артрит и т.д.) L – формы способны к размножению.

• 
  Слайд 6

  Колония бактерий в L – форме

• 
  Слайд 7

  Морфология колоний L – форм

  Форма "яичницы-глазуньи". Включает клетки неправильной формы, часть которых проваливается в глубинуППС. Для выращивания L–форм на плотной питательной среде необходима сыворотка, стабилизация ЦПМ стеролами.

• 
  Слайд 8

  Преимущество L–форм бактерий

  L–формы устойчивы ко всем агентам, действующим на клеточную стенку. После устранения воздействия фактора, вызвавшего трансформацию, L – формы способны реверсировать. L–формы - один из способов переживания бактериями неблагоприятных воздействий окружающей среды (действия АМП). В процессе эволюции у некоторых бактерий произошла окончательная потеря клеточной стенки и они превратились в микоплазмы – р. Mycoplasma.

• 
  Слайд 9

  2 вопрос. Протопласты, сферопласты

  Протопласты и сферопласты - бактерии шарообразной формы с разрушенной клеточной стенкой. Из Гр- бактерий образуются протопласты (на ЦПМ отсутствуют остатки клеточной стенки). Из Гр+ бактерий образуются сферопласты (на ЦПМ могут находиться остатки клеточной стенки). При изменении условий, протопласты и сферопласты могут либо лизироваться и погибнуть, либо восстановить клеточную стенку – регенерировать и вызвать рецидив заболевания.

• 
  Слайд 10

  Протопласт – Гр-бактерия с разрушенной клеточной стенкой

• 
  Слайд 11
  

  Поверхностные структуры бактерий-Все, что над бактериальной клеточной стенкой

• 
  Слайд 12

  3 вопрос. Бактериальная капсула

  Капсула – структурный компонент бактериальной клетки на поверхности клеточной стенки. К–АГ - капсульный антиген (материал капсулы).

• 
  Слайд 13

  Капсулы клеток Clostridium sp. Световая микроскопия Увел. X 2200.

• 
  Слайд 14

  Состав бактериальной капсулы

  1.полисахариды (Streptococcus mutans) 2. моносахариды и вода 3. полипептид (Bacillus anthracis) 4.полисахарид и полипептид 5. целлюлоза

• 
  Слайд 15

  Строение капсулы

  1. Микрокапсула 2. Капсулы 3. Слизистые слои

• 
  Слайд 16
  

  Ультратонкий срез клетки Shigella flexneri. Микрокапсула (гликокаликс).

• 
  Слайд 17
  

  Ультратонкий срез бактериальной клеткиAcinetobacter sp. Ув. 40000. Капсула.

• 
  Слайд 18

  Электронная микрофотография Бактериальных клеток в агрегатах слизи

• 
  Слайд 19

  Функции капсулы

  1. Защитная (Klebsiella pneumoniae, Streptococcus pneumoniae). 2. Антигенная – К-АГ - фактор патогенности (E.coli 70 разновидностей К-АГ). 3. Вещество капсулы определяет иммунологическую мимикрию (Yersinia pestis). 4. У роящихся бактерий (Proteus mirabilis) слизь способствует движению. 5. Функция прикрепления к субстрату - адгезия (Streptococcus mutans).

• 
  Слайд 20
  

  4 вопрос.Адсорбция и адгезия бактерий – 1-й фактор патогенности бактерий

  Адсорбция – прикрепление в результате взаимодействия зарядов. Адгезия – прикрепление за счет белков-адгезинов и рецепторов (специфическое прикрепление).

• 
  Слайд 21

  Адсорбция

  Прикрепление бактерий к различным поверхностям. Чем больше гидрофобность клеточной поверхности, тем легче бактерия прилипает к субстрату. Отрицательный заряд поверхности бактериальной клетки обусловливает адсорбцию.

• 
  Слайд 22

  Адгезия - 1-й фактор патогенности

  Адгезия обусловлена капсулой, белками-адгезинами и рецепторами. Адгезия за счет белков-адгезинов и рецепторов - специфическое прикрепление. Адгезия - 1-й этап, определяющий весь дальнейший ход патологического процесса – 1-й фактор патогенности. Бактерии должны прикрепиться, прежде чем начнут развиваться в организме хозяина. После прикрепления они способны приступать к заселению и освоению данного ареала. Первым и определяющим колонизацию бактерий фактором является адгезия.

• 
  Слайд 23

  5 вопрос. Бактериальнаяколонизация

  Колонизация - заселение ареала и образование микробного сообщества. В модельных условиях лаборатории колонизация - рост бактерий в виде колоний (отдельных округлых образований). В естественных условиях рост бактерий происходит в виде биопленок (рост на поверхности ППС).

• 
  Слайд 24

  Схема бактериальнойколонизации(образование биопленок)

• 
  Слайд 25
  

  Сканирующая электронная микроскопия Колонизация поверхности бактериальными клетками Actinomyces sp.

• 
  Слайд 26
  

  Сканирующая электронная микроскопияМикроорганизмы в биопленке на поверхности зуба

• 
  Слайд 27
  

  Сканирующая электронная микроскопия Биопленка на поверхности эпителия кишечника

• 
  Слайд 28

  6 вопрос. Бактериальные фимбрии. Синонимы: пили, ворсинки

  Адгезии, кроме капсулы и белков-адгезинов, способствуют фимбрии. Фимбрии - специализированные белковые структуры (пилин) на поверхности бактериальных клеточных стенок, обеспечивающие адгезию. Фимбрии - цилиндрические образования, как правило, цельные внутри, реже полые (конъюгативные). Средняя длина 4-10 нм, могут достигать длины до нескольких мкм. Ширина варьирует от 2 до 20 нм. У клеток может быть одновременно несколько типов фимбрий. Наряду с адгезией фимбрии выполняют ряд других функций.

• 
  Слайд 29

  Электронограмма. Бактериальные фимбрии E. coli

• 
  Слайд 30
  

  Палочковидная бактерия с фимбриями Ув. х15 000 Кокки с фимбриями Ув. х12 000

• 
  Слайд 31
  

  Классификация фимбрий Фимбрии общего типа (к любым субстратам, контролируются геномом в составе хромосомы ). Фимбрии E.coli для прикрепления только к клеткам эпителия кишечника (контролируются плазмидами – внехромосомной ДНК). Фимбрии, определяющие повышенную способность к колонизации (Neisseria gonorrhoeae иN. meningitides). Фимбрии для прикрепления и перемещения по субстрату с целью его колонизации (Pseudomonas aeruginosa). Половые фимбрии (sex-pili) - передача генетического материала в процессе конъюгации.

• 
  Слайд 32

  Половые фимбрии (sex-пили E. coli)

• 
  Слайд 33

  7 вопрос. Движение бактерий. Инвазия -2-й фактор патогенности

  Движение бактерий происходит за счет жгутиков. Жгутики - поверхностные структуры, обеспечивающие движение. Подвижность синонимом жизни – неотъемлемое свойство всего живого на Земле. Движение обеспечивает проникновение (инвазию) вглубь организма-хозяина. Инвазия- 2-й фактор патогенности. Возможность движения повышает конкурентноспособность микроорганизмов.

• 
  Слайд 34

  Позитивно окрашенные клетки E. coliЖгутики

• 
  Слайд 35

  Типы движения

  1. Подтягивающий тип движения – за счет фимбрий ( Pseudomonas aeruginosa). 2. Движение плавающего типа. Осуществляется в жидких средах за счет наружных жгутиков – V.cholerae. 3. Движение по типу роения – по поверхности плотных питательных сред - Proteus vulgaris за счет наружных жгутиковпо слизи. 4. Движение в вязких средах за счет периплазматических жгутиков. Спирохеты – Treponema pallidum.

• 
  Слайд 36
  

  Типы жгутикования 1. Монотрихиальный - единственный жгутик на полюсе – монотрих (Vibrio cholerae)

• 
  Слайд 37
  

  Типы жгутикования 2. Лофотрихиальный - пучок на одном полюсе клетки –– лофотрих (р. Pseudomonas)

• 
  Слайд 38
  

  Типы жгутикования 3. Амфитрихиальный - пучки жгутиков на двух полюсах – амфитрих (р. Spirillum).

• 
  Слайд 39
  

  Типы жгутикования 4. Перитрихиальный - жгутики по всей поверхности клетки – перитрих (р. Salmonella).

• 
  Слайд 40

  8 вопрос. Строениебактериального жгутика

  Бактериальный жгутик – полая белковая структура спиралевидной формы (флагеллин). Жгутики можно опосредованно видеть в световой микроскоп (темнопольная микроскопия). Детали строения жгутика – видны только в электронном микроскопе.

• 
  Слайд 41

  Строение бактериального жгутика

  крюк Базальное тело

• 
  Слайд 42

  Три субструктуры жгутика

  1. Нить (филамента) – пропеллер (за пределами клетки). 2. Крюк - соединительная структура, обеспечивает соединение между мотором и нитью. 3. Базальное тело (трансмембранный белок - мотор).

• 
  Слайд 43

  Строение жгутика Гр- бактерий

  1 — нить; 2 — крюк; 3 — базальное тело; 4 — стержень; 5 — L-кольцо; 6 — P-кольцо; 7 — S-кольцо; 8 — M-кольцо; 9 — ЦПМ; 10 — периплазматическое пространство; 11 — пептидогликановый слой; 12 — наружная мембрана

• 
  Слайд 44

  1 субструктура – нить

  Нить жгутика – полый цилиндр из 11 овальных несократимых белков под углом 45° образуют трехмерную спираль – выполняет механическую функцию. Диаметр около 20 нм. Длина от 5 до 20 мкм. Mм белка флагеллина 25-70 кДа. Белковая структура - Н-АГ- жгутиковый антигенный комплекс.

• 
  Слайд 45

  Формирование нити жгутика

  Ряды белков – в разном конформационном состоянии, за счет этого они соединяются и образуют спираль. Жгутик образуется в результате самосборки без затраты энергии. Увеличение длины жгутика происходит на конце нити. Новые молекулы белка проходят через полый цилиндр и присоединяются к дистальному концу жгутика. На конце нити есть шапочка (пробка), которая закрывает цилиндр, чтобы белки не выскочили из него.

• 
  Слайд 46

  Вторая субструктура – крюк

  Нить присоединяется к крюку. Крюк находится за пределами клетки. Состоит из 22 молекул белка. Крюк поддерживает нить.

• 
  Слайд 47

  3 субструктура - базальное тело (БТ)

  Крюк присоединяется к БТ, которое определяет работу нити жгутика. БТ–основной генератор движения жгутика. БТ встроено в клеточную стенку бактерии. БТ состоит из нескольких дисков. У Гр(-) бактерий – 4 диска. Гр(+) - 3 диска. Диски - белковые структуры.

• 
  Слайд 48

  9 вопрос. Работа жгутиков

  Жгутик вращается за счет движения крюка. Вращение крюка происходит за счет энергии движения протонов – протондвижущей силы (ПДС). Протоны Н+, проходя с внешней мембраны по системе дисков до нижнего СМ-диска, где находятся отрицательно заряженные АК, заряжают его белки положительно. При перескакивании протонов происходит поворот жгутика. После поворота с карбоксильных групп АК протоны уходят в цитоплазму. У бактерий могут быть разные типы жгутиков, работающие за счет Н+, или ионов Na+. Жгутик можно сравнить с электрическим мотором, но работающим на Н+, или ионах Na+, а не на электронах.

• 
  Слайд 49

  Принцип работы жгутика

• 
  Слайд 50

  Работа жгутиков

  Жгутик работает как винт или пропеллер. Скорость вращения крюка – 300 об/сек Ср. скорость движения – 100 мкм/сек Самый быстрый пловец Vibrio cholerae - 72 cм/час В сравнении с человеком - 100 км/час

• 
  Слайд 51

  Направление движения бактерий

  Жгутики при плавании собираются в пучок и начинают вращаться против часовой стрелки. Затем происходит пробег бактерии, после чего жгутики начинают вращаться по часовой стрелке. При этом бактерия совершает небольшой кувырок. Направление движения – случайное. Частота кувырков и пробегов будет одинаковой, если условия среды не меняются. При изменении условий меняются параметры движения.

• 
  Слайд 52

  Вращение бактерий и их жгутиков при движении

  Расположение жгутиков E.coli при движении: А – вращение жгутиков против часовой стрелке В – вращение жгутиков по часовой стрелке А В

• 
  Слайд 53

  Кинез

  Реакция, проявляющаяся в изменении скорости плавания - кинез. Траектория кинеза – ломанная линия.

• 
  Слайд 54

  11 вопрос. Таксисы бактерий

  Плавание с определенной целью – поиск питательных субстратов или избегание действия неблагоприятных факторов. Целенаправленное передвижение - способность к таксису. Плыть в направлении более благоприятных условий – положительный таксис. Избегать неблагоприятных условий – отрицательный таксис. Таксис – ориентированное движение МО в направлении к аттрактанту и удаление от репеллента.

• 
  Слайд 55

  Разновидности таксисов

  1. хемотаксис – реакция на изменение концентрации растворенных веществ 2. аэротаксис - кислорода 3. осмотаксис - осмолярности 4. фототаксис - освещенности 5. термотаксис - температуры 6. тигмотаксис – механического воздействия 7. гальванотаксис – электрического тока 8. магнитотаксис – магнитного поля

• 
  Слайд 56

  Литература

  1. В.М. Бондаренко, Т.В. Мацулевич. Дисбактериоз кишечника как клинико-лабораторный синдром. М.:ГЭОТАР-Медиа. 2007. 300 стр. 2. А.И. Коротяев, С.А. Бабичев. Медицинская микробиология, иммунология и вирусология. СПб.:СпецЛит. 2000. 600 стр. 3. А.С. Лабинская, Л.П., Блинкова, А.С. Ещина. Частная медицинская микробиология. М.:Медицина. 2005. 600 стр. 4. А.В. Пиневич. Микробиология. Биология прокариотов. В 2-х том. СПб.:СПбГУ. 2007. 350, 330 стр. 5. О.К. Поздеев. Медицинская Микробиология. М.:ГЭОТАР-Медиа. 2005. 765 стр. 6. О.В. Рыбальченко, В.М. Бондаренко, В.П. Добрица. Атлас ультраструктуры микробиоты кишечника человека. СПб.:ИИЦ ВМА.2008. 112 стр. с ил. 7. Современная микробиология. Прокариоты. Под ред. Й.Ленгелера, Г. Древса, Г. Шлегеля. М.:Мир. 2005. в 2-х том. 655, 495 стр.