Презентация на тему "Молекулярная микробиология"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Молекулярная микробиология

  Молекулярная биология - это наука о механизмах хранения, воспроизведения, передачи и реализации генетической информации, о структуре и функциях нерегулярных биополимеров - нуклеиновых кислот и белков Молекулярная микробиология - это наука, которая изучает жизнедеятельность микроорганизмов на уровне высокомолекулярных биополимеров и макромолекулярных комплексов, образуемых микроорганизмами

• 
  Слайд 2

  Структура прокариотной клетки

• 
  Слайд 3

  Поверхностные структуры

  Структуры, расположенные снаружи от цитоплазматической мембраны называют поверхностными структурами клеточная стенка капсула слизистый чехол жгутики ворсинки

• 
  Слайд 4

  Клеточная стенка

  Клеточная стенка – важный и обязательный структурный элемент подавляющего большинства прокариотных клеток Исключение составляют микоплазмы, L-формы, некоторые планктомицеты и некоторые архебактерии, у которых клеточная стенка отсутствует Клеточная стенка располагается между цитоплазматической мембраной и капсулой или слизистым чехлом На долю клеточной стенки приходится от 5 до 50% сухих веществ клетки

• 
  Слайд 5

  Функции клеточной стенки

  Клеточная стенка служит механическим барьером между протопластом и внешней средой и выполняет защитную функцию Клеточная стенка придает клеткам микроорганизмов определенную, присущую им форму Клеточная стенка защищает клетку от осмотического лизиса Клеточные стенки многих патогенных бактерий имеют компоненты, которые играют важную роль в их патогенности Клеточная стенка защищает клетки бактерий от многих токсических веществ

• 
  Слайд 6

  Клеточная стенка

  По строению и химическому составу клеточная стенка прокариот резко отличается от клеточных стенок эукариотных организмов В состав клеточной стенки прокариот входят специфические полимерные комплексы, которые не содержатся в других клеточных структурах В состав клеточной стенки прокариот входят специфические полимерные комплексы, которые не содержатся в клеточных стенках эукариотных организмов

• 
  Слайд 7

  Окраска по Граму

  Различия в окраске у грамположительных и грамотрицательных бактерий связаны с различиями в строении их клеточной стенки Метод окраски, на основании которого бактерии разделяют на грамположительные и грамотрицательные предложил датский ученый Христиан Грам

• 
  Слайд 8
  

  Суть метода окраски по Граму При обработке фиксированных нагреванием клеток бактерий раствором кристаллического фиолетового, а затем йодом, образуется окрашенный комплекс При последующей обработке мазка спиртом в зависимости от строения клеточной стенки достигается разная степень обесцвечивания мазка У грамположительных видов бактерий окрашенный комплекс удерживается клеткой и, таким образом, бактерии остаются окрашенными в фиолетовый цвет У грамотрицательных видов, наоборот, окрашенный комплекс вымывается из клеток, и они обесцвечиваются На последнем этапе мазок окрашивают контрастным красным красителем, например фуксином, в результате чего обесцвеченные грамотрицательные бактерии приобретают розовую или красную окраску, тогда как грамположительные бактерии сохраняют фиолетовую окраску первого красителя

• 
  Слайд 9

  Окраска по ГрамуEscherichia coli(гр-)иStaphylococcus aureus(гр+)

• 
  Слайд 10

  Окраска по Граму (гр-)Escherichia coli

• 
  Слайд 11

  Окраска по Граму (гр+)Staphylococcus aureus

• 
  Слайд 12
  
• 
  Слайд 13

  Ультраструктура клеточной стенки

  То, что разные виды бактерий дают разную окраску при окрашивании по Граму связано с различиями в ультраструктуре их клеточных стенок Под электронным микроскопом видно, что у грамположительных бактерий клеточная стенка выглядит как гомогенный (однообразный) толстый слой (толщиной 20-80 nm), лежащий снаружи от цитоплазматической мембраны Клеточная стенка грамотрицательных бактерий под электронным микроскопом выглядит тоньше (толщина около 10 нм) и состоит из нескольких слоев Клеточная стенка грамотрицательных бактерий имеет так называемую внешнюю мембрану, которая похожа на типичную цитоплазматическую мембрану

• 
  Слайд 14
  
• 
  Слайд 15
  
• 
  Слайд 16

  Сравнение строения грам+ и грам- клеточных стенок

• 
  Слайд 17

  Химический состав клеточной стенки

  Ультраструктурные различия связаны с различиями химического состава и молекулярной структуры клеточных стенок у грамположительных и грамотрицательных бактерий Клеточные стенки грамположительных бактерий содержат как основной компонент пептидогликан (обычно он составляет более 30% от массы клеточной стенки). Клеточные стенки грамположительных бактерий включают также полисахариды, тейхоевые, липотейхоевые или тейхуроновые кислоты

• 
  Слайд 18
  

  Клеточные стенки грамотрицательных бактерий в основном состоят из липополисахаридов, фосфолипидов, белка, липопротеинов и включают относительно немного пептидогликана (обычно менее чем 10% от общей массы клеточной стенки) У грамотрицательных организмов липиды являются обязательными компонентами клеточных стенок Грамположительные бактерии, в отличие от грамотрицательных, содержат гораздо больше пептидогликана, и, кроме того, практически не содержат каких-либо липидов

• 
  Слайд 19

  Химический состав клеточной стенки микобактерий

  Важное исключение – кислотоустойчивые бактерии, к которым относятся, например, микобактерии (в частности возбудитель туберкулеза – Mycobacterium tuberculosis), коринеформные бактерии и нокардии Грамположительные микобактерии содержат большие количества липидов в их клеточных стенках, в частности миколовых кислот При окраске микобактерий по методу Циля-Нильсона (карболовым фуксином) они устойчивы к обесцвечиванию раствором серной кислоты Липидный барьер, представленный у микобактерий миколил-арабиногалактаном, препятствует проникновению обесцвечивающего кислотного раствора в клетку

• 
  Слайд 20

  Пептидогликан(муреин)

  Гетерополимер пептидогликан является основным компонентом клеточной стенки большинства бактерий Пептидогликан содержится в клеточных стенках как у грамположительных, так и у грамотрицательных бактерий Грамположительные бактерии, в отличие от грамотрицательных, содержат гораздо больше пептидогликана У архебактерий пептидогликан отсутствует Структура и химический состав клеточной стенки у архебактерий уникальны По строению клеточной стенки архебактерии отличаются от грамположительных и грамотрицательных эубактерий

• 
  Слайд 21

  Филогенетическое древо жизни

• 
  Слайд 22

  Пептидогликан

  Пептидогликан присутствует только в клеточных стенках эубактерий Пептидогликана нет в каких-либо других структурах бактериальной клетки Пептидогликан является уникальным биополимером прокариот Пептидогликан присутствует в клеточных стенках цианобактерий Пептидогликан не обнаружен в клеточных стенках эукариот

• 
  Слайд 23

  Биополимеры клеточных стенок эукариот

  У растений основным компонентом клеточной стенки является целлюлоза У грибов основным компонентом клеточной стенки является хитин, глюканы, маннаны или другие полисахариды В связи с тем, что пептидогликан является важным компонентом клеточной стенки эубактерий и в то же время отсутствует у эукариот, его биосинтез является очень удобной мишенью для подавления роста болезнетворных бактерий Такие антибиотики, как пенициллин и антибиотики цефаллоспориновой группы, избирательно подавляют рост бактерий за счет блокирования синтеза пептидогликана

• 
  Слайд 24

  Строение пептидогликана

  Пептидогликан состоит из пептидного и углеводного компонентов Углеводный (полисахаридный), остов молекулы пептидогликана построен из чередующихся остатков N-ацетилглюкозамина и N-ацетилмурамовой кислоты, соединенных между собой посредством –1,4-гликозидных связей К N-ацетилмурамовой кислоте прикреплена короткая пептидная цепочка

• 
  Слайд 25

  Субъединица пептидогликанаEscherichia coli

• 
  Слайд 26

  Строение пептидогликана

• 
  Слайд 27
  

  Неразветвленные гетерополимерные цепи составляют основу пептидогликана Обычная для многих бактерий толщина клеточной стенки в 30-40 нм соответствует приблизительно 40 молекулам пептидогликана Неразветвленные гетерополимерные цепи пептидогликана связываются между собой пептидными мостиками

• 
  Слайд 28
  

  Пептидные мостики между гетерополимерными цепочками; Г – N-ацетилглюкозамин: М – N-ацетилмурамовая кислота

• 
  Слайд 29

  Строение пептидных цепочек пептидогликана

  Пептидные цепочки прикрепленные к N-ацетилмурамовой кислоте через лактильную группу (т.е. остаток молочной кислоты) состоят из небольшого числа аминокислот, обычно 4-х (тетрапептиды) или 5-и (пентапептиды) К типичным аминокислотам пептидогликана относятся L-аланин, D-глутаминовая кислота, мезо-диаминопимелиновая кислота или L-лизин и D-аланин Особенности пептидных цепочек пептидогликана: наличие аминокислот в D-форме высокое содержание аминокислот с двумя аминогруппами (мезо-диаминопимелиновая кислота или L-лизин)

• 
  Слайд 30

  Субъединица пептидогликанаEscherichia coli

• 
  Слайд 31

  Химическая структура мезо-диаминопимелиновой кислоты

• 
  Слайд 32

  Химическая структура лизина

• 
  Слайд 33

  Значение аминокислот с двумя аминогруппами

  Наличие аминокислот с двумя аминогруппами имеет принципиальное значение для пространственной организации пептидогликана Обе аминогруппы этих аминокислот могут участвовать в образовании пептидных связей Вторые аминогруппы участвуют в формировании дополнительных пептидных связей между разными гетерополимерными цепями пептидогликана В большинстве случаев в образовании пептидной связи участвует карбоксильная группа D-аланина одного тетра- или пентапептида и свободная аминогруппа диаминокислоты другого (мезо-диаминопимелиновой кислоты или L-лизина)

• 
  Слайд 34
  

  Пептидные мостики между гетерополимерными цепочками; Г – N-ацетилглюкозамин: М – N-ацетилмурамовая кислота

• 
  Слайд 35

  Пептидный промежуточный мостик

  Иногда связь между тетрапептидами или пентапептидами разных гликановых цепей осуществляется с помощью других аминокислот, образующих пептидный промежуточный мостик В клеточной стенке у грамположительной бактерии Staphylococcus aureus такой промежуточный пептидный мостик между двумя пептидными цепочками, например, образован из аминокислоты глицина У большинства грамотрицательных бактерий, в том числе и у Escherichia coli такие промежуточные пептидные мостики отсутствуют

• 
  Слайд 36

  Пептидные мостикиА – Escherichia coli; Б – Staphylococcus aureus

• 
  Слайд 37

  Муреиновый мешок

  Тетрапептидными или пентапептидными цепочками и пептидными мостиками гетерополимерные цепи связаны между собой в мешкообразную гигантскую молекулу – муреиновый мешок Муреиновый мешок является опорным каркасом клеточной стенки На муреиновом мешке откладываются и его инкрустируют различные другие вещества (полисахариды, белки, липиды) Частота «сшивок» пептидными мостиками в муреиновом мешке различна у разных бактерий, поскольку не все пептидные цепочки участвуют в формировании межцепочечных связей Некоторые пептидные цепочки образуют ковалентные связи с другими молекулами, входящими в состав клеточной стенки Часть тетрапептидных цепочек находится в свободном состоянии

• 
  Слайд 38

  Структура пептидогликана Staphylococcus aureus

• 
  Слайд 39

  Структура пептидогликана Escherichia coli

• 
  Слайд 40

  Синтез пептидогликана

  Синтез пептидогликана является сложным многоэтапным процессом, отдельные стадии которого происходят как на внешней, так на и внутренней стороне цитоплазматической мембраны Наиболее изучен синтез пептидогликана у грамположительной бактерии Staphylococcus aureus В синтезе пептидогликана участвуют два переносчика: уридиндифосфат (UDP) и так называемый бактопренол Бактопренол является спиртом, состоящим из 55 атомов углерода, который прикрепляется к N-ацетилмурамовой кислоте через пирофосфатную группу и переносит компоненты пептидогликана через гидрофобную цитоплазматическую мембрану

• 
  Слайд 41

  Стадии синтеза пептидогликана

  Синтез пептидогликана можно условно разделить на 9 стадий: 1. На первой стадии уридиндифосфат производные N-ацетилмурамовой кислоты и N-ацетилглюкозамина синтезируются в цитоплазме 2. Далее аминокислоты последовательно присоединяются к уридиндифосфат- N-ацетилмурамовой кислоте, образуя пентапептидную цепочку, в результате чего образуется уридиндифосфат-пентапептид-N-ацетилмурамовой кислоты 3. Пентапептид N-ацетилмурамовой кислоты переносится с уридиндифосфата на бактопренол фосфат на поверхности мембраны

• 
  Слайд 42
  

  4. Уридиндифосфат- N-ацетилглюкозамин переносит N-ацетилглюкозамин на пентапептид N-ацетилмурамовой кислоты, образуя, таким образом, повторяющуюся субъединицу пептидогликана, которая состоит из N-ацетилглюкозамина и N-ацетилмурамовой кислоты, связанной с пентапептидом 5. Субъединица пептидогликана, состоящая из N-ацетилглюкозамина и пентапептида N-ацетилмурамовой кислоты, переносится через мембрану на ее внешнюю поверхность бактопренолпирофосфатным переносчиком 6. Бактериальные ферменты, называемые автолизинами разрушают гликозидные и пептидные связи между мономерами пептидогликана

• 
  Слайд 43
  

  7. Перенесенные бактопренолпирофосфатным переносчиком пептидогликановые субъединицы вставляются в брешь, образованную автолизинами 8. Трансгликозидаза катализирует образование гликозидных связей, восстанавливая полисахаридные цепочки пептидогликана 9.Транспептидаза катализирует образование пептидных связей, обеспечивая перекрестное соединение пептидогликановых цепочек

• 
  Слайд 44
  

  Автолизины разрушают гликозидные и пептидные связи между мономерами пептидогликана (6-ая стадия)

• 
  Слайд 45
  
• 
  Слайд 46
  
• 
  Слайд 47

  Вставка пептидогликановых субъединиц (7-ая стадия)

• 
  Слайд 48
  
• 
  Слайд 49
  
• 
  Слайд 50
  
• 
  Слайд 51
  

  Трансгликозидаза катализирует образование гликозидных связей (8-ая стадия)

• 
  Слайд 52
  
• 
  Слайд 53

  Транспептидаза катализирует образование пептидных связей (9-ая стадия)

• 
  Слайд 54
  
• 
  Слайд 55

  Синтез пептидогликана – мишень для антибиотиков

  Синтез пептидогликана особенно чувствителен к воздействию антибиотиков и других антимикробных агентов Ингибирование любой стадии синтеза пептидогликана ослабляет клеточную стенку и может привезти к осмотическому лизису клетки Многие антибиотики могут воздействовать на синтез пептидогликана Пенициллин ингибирует реакции транспептидации, а бацитрацин блокирует дефосфорилирование пирофосфата бактопренола

• 
  Слайд 56

  Клеточная стенка грамположительных бактерий

  У грамположительных бактерий клеточная стенка имеет однородную структуру Она состоит из толстого многослойного (до 40 слоев) пептидогликанового комплекса, составляющего до 70% массы клеточной стенки грамположительных бактерий Пептидогликан, окружающий протопласт грамположительных эубактерий - одна гигантская молекула, «сшитая» с помощью гликозидных и пептидных связей Кроме пептидогликана в состав клеточных стенок грамположительных бактерий входят тейхоевые кислоты

• 
  Слайд 57
  
• 
  Слайд 58

  Тейхоевые кислоты

  Тейхоевые кислоты представляют собой полимеры, построенные на основе рибитола (пятиатомного спирта) – (рибитолтейхоевые) или глицерина (трехатомного спирта) – (глицеринтейхоевые), остатки которых соединены между собой фосфодиэфирными связями Некоторые свободные гидроксильные группы в молекулах спиртов могут быть замещены остатками D-аланина, глюкозы, N-ацетиглюкозамина и некоторых других сахаров Тейхоевые кислоты могут ковалентно соединяться с N–ацетилмурамовой кислотой пептидогликана, либо даже с липидами цитоплазматической мембраны Тейхоевые кислоты, которые соединяются с липидами цитоплазматической мембраны называют липотейхоевыми кислотами

• 
  Слайд 59
  
• 
  Слайд 60

  Клеточная стенка грамположительных бактерий

• 
  Слайд 61

  Тейхоевые кислоты

  Тейхоевые кислотымогут пронизывать весь пептидогликановый слой, достигая внешней поверхности клеточной стенки В этом случае, тейхоевые кислоты могут являться основными антигенами грамположительных бактерий Остающиеся свободные гидроксилы фосфорной кислоты придают тейхоевой кислоте свойства полианиона Как полианионы тейхоевые кислоты определяют отрицательный поверхностный заряд клеток грамположительных бактерий

• 
  Слайд 62
  

  Сахарные компоненты тейхоевых кислот входят в состав рецепторов для некоторых бактериофагов и определяют возможность адсорбции фагов на клеточной поверхности Тейхоевые кислоты не обнаружены у грамотрицательных бактерий

• 
  Слайд 63

  Антигены клеточной стенки грамположительных бактерий

  Кроме тейхоевых кислот, из компонентов клеточной стенки антигенами у грамположительных бактерий являются белок А у стафилококков и белок М у стрептококков Белок А и белок М связаны с пептидогликаном и располагаются снаружи клетки Антигенными свойствами обладает и сам пептидогликан

• 
  Слайд 64

  Клеточная стенка грамотрицательных бактерий

  Клеточная стенка грамотрицательных бактерий устроена гораздо более сложно, хотя она тоньше клеточной стенки грамположительных бактерий Клеточная стенка грамотрицательных бактерий включает тонкий пептидогликановый слой, периплазматическое пространство и так называемую внешнюю мембрану

• 
  Слайд 65
  

  Электронно-микроскопический снимок клеточной стенки грамотрицательных бактерий

• 
  Слайд 66
  
• 
  Слайд 67

  Пептидогликановый слой грамотрицательных бактерий

  Тонкий пептидогликановый слой толщиной всего 1-3 nm неплотно прилегает к цитоплазматической мембране Масса пептидогликанового слоя грамотрицательных бактерий составляет всего лишь 5-10% от общей массы клеточной стенки, т.е. значительно меньше, чем у грамположительных бактерий У E. coli толщина пептидогликанового слоя составляет около 1 nm, и он содержит один или два слоя пептидогликана с весьма редкими поперечными связями между двумя гетерополимерными цепями Химическая структура пептидогликана грамотрицательных эубактерий в основном сходна со структурой типичного пептидогликана грамположительных эубактерий

• 
  Слайд 68

  Периплазматическое пространство

  Пространство между цитоплазматической и наружной мембранами у грамотрицательных бактерий называется периплазматическим пространством Вещество, которое заполняет периплазматическое пространство, называется периплазмой Величина периплазматического пространства у грамотрицательных бактерий колеблется в пределах от 1 до 70 nm Ферменты, которые заполняют периплазматическое пространство называют периплазматическими ферментами

• 
  Слайд 69

  Наружная мембрана грамотрицательных бактерий

  Наружная мембрана грамотрицательных бактерий имеет сложное строение Она состоит из фосфолипидов, типичных для элементарных мембран, белков, липопротеинов и липополисахаридов Внешний и внутренний слои наружной мембраны ассиметричны Внутренний слой наружной мембраны более гомогенный и напоминает слои обычной ЦПМ Внешний слой наружной мембраны более гетерогенный и отличается от слоев мембран обычной ЦПМ Наружная мембрана отличается от обычных биологических мембран и защищает клетку от химических воздействий

• 
  Слайд 70
  
• 
  Слайд 71

  Белки наружной мембраны

  Белки наружной мембраны можно разделить на основные и минорные Основные белки представлены небольшим числом различных видов, но составляют почти 80% всех белков наружной мембраны Одна из функций этих белков – формирование в мембране гидрофильных пор диаметром примерно 1 нм, через которые осуществляется неспецифическая диффузия молекул с массой до 600-900 Дальтон Через такие поры могут проходить сахара, аминокислоты, небольшие олигосахариды и пептиды Белки, пронизывающие наружную мембрану насквозь и образующие гидрофильные поры называют поринами

• 
  Слайд 72

  Молекулярная структура порина

• 
  Слайд 73

  Клеточная стенка грамотрицательных бактерий

• 
  Слайд 74

  Белки наружной мембраны

  Минорные белки наружной мембраны представлены гораздо большим числом видов Их основные функции – транспортная, рецепторная, защитная и др. Примером минорных белков могут служить белки, ответственные за специфический транспорт в клетку железосодержащих соединений и витамина В12 Белок наружной мембраны OmpA у E. coli соединяет наружную мембрану с пептидогликаном Белки наружной мембраны некоторых патогенных бактерий защищают их от механизмов иммунной защиты хозяина

• 
  Слайд 75

  Липопротеины Брауна

  В наружной мембране содержится очень много липопротеинов и главным образом так называемого липопротеина Брауна Липопротеины состоят из белковой липидной части Липопротеин Брауна - небольшой липопротеин, ковалентно связанный с нижележащим слоем пептидогликана и одновременно погруженный своим гидрофобным концом в наружную мембрану Благодаря этому наружная мембрана и пептидогликановый слой связаны очень прочно, так что они могут быть получены как единая структура

• 
  Слайд 76

  Клеточная стенка грамотрицательных бактерий

• 
  Слайд 77

  Липополисахариды

  Наиболее необычными и специфическими компонентами наружной мембраны являются липополисахариды Липополисахариды находятся во внешнем слое наружной мембраны и занимают около 30-40% ее поверхности Липополисахариды наружной мембраны клеточных стенок грамотрицательных бактерий имеют сложное молекулярное строение Липополисахариды включают в свой состав липиды и углеводы (полисахариды) Липополисахариды состоят из 3-х частей: липида А, корового полисахарида и О-боковой цепи (О-антигена)

• 
  Слайд 78

  Строение липополисахаридов

• 
  Слайд 79
  

  Часть липополисахарида, которая называется липид А, содержит два остатка глюкозамина, каждый из которых связан с 3-4 жирными кислотами (в сумме до 7) и фосфатом или пирофосфатом Жирные кислоты липида А погружены в наружную мембрану, тогда как остальные части липополисахарида выступают за пределы наружной мембраны К липиду А присоединен коровый полисахарид (полисахаридное ядро) У бактерий рода сальмонелла он состоит из 10 сахаров, многие из которых имеют необычную структуру

• 
  Слайд 80
  

  О-боковая цепь (О-антиген) представляет собой короткую полисахаридную цепочку, которая является продолжением корового полисахарида О-антиген включает в себя некоторые особые моносахариды и варьирует у разных видов и даже разных штаммов одного вида бактерий Хотя О-антиген легко опознается антителами организма хозяина, грамотрицательные бактерии могут обходить защитные механизмы хозяина путем быстрого изменения состава О-антигена, таким образом, как бы избегая опознавания антителами Липополисахариды внешней мембраны защищают клеточную стенку грамотрицательных бактерий от прямой атаки иммунной системы хозяина

• 
  Слайд 81

  Защитные функции липополисахаридов

  В связи с тем, что полисахариды обычно содержат заряженные сахара и фосфаты, липополисахариды играют важную роль в создании отрицательного заряда на поверхности бактериальной клетки Липополисахариды отталкивают гидрофобные соединения, в том числе лекарственные вещества и дезинфектанты Липополисахариды предотвращает или замедляет проникновение солей желчных кислот, антибиотиков и других токсических веществ, которые могут убить или повредить бактериальную клетку Липид А является главным компонентом наружной мембраны, который стабилизирует структуру мембраны

• 
  Слайд 82

  Эндотоксин

  Липополисахарид действует как эндотоксин и вызывает некоторые симптомы, которые появляются при инфекциях, вызванных грамотрицательными бактериями Липид А обладает токсическими свойствами Бактериальный эндотоксин является постоянным структурным компонентом наружной мембраны клеточной стенки грамотрицательных бактерий Высвобождение эндотоксина происходит при разрушении клеточных стенок грамотрицательных бактерий Освобожденный эндотоксин проникает в различные жидкие среды организма (кровь, спинномозговая жидкость, бронхиальная слизь, моча)

• 
  Слайд 83
  
• 
  Слайд 84

  Микобактерии

  Клеточная стенка микобактерий имеет особое строение Микобактерии представлены тонкими неподвижными палочками длиной 1-10 мкм, в молодых культурах слегка ветвящимися Возможен нитевидный или мицелиальный рост, но при легком механическом воздействии происходит фрагментация на кокковидные или палочковидные клетки По Граму окрашиваются слабо положительно Большинство микобактерий – сапрофиты, живущие в почве

• 
  Слайд 85

  Патогенные микобактерии

  Среди рода Mycobacterium есть патогенные виды бактерий Mycobacterium tuberculosis - возбудитель туберкулеза (более 90% всех случаев туберкулезной инфекции) 2 миллиарда людей инфицированы этой бактерией, и 2 миллиона людей ежегодно умирает от туберкулеза Mycobacterium tuberculosis является одним из наиболее опасных патогенов Микобактерии туберкулеза — тонкие, прямые или незначительно изогнутые палочки длиной 1 —10 (чаще 1—4) мкм, шириной 0,2—0,6 мкм, гомогенные или зернистые со слегка закругленными концами, они неподвижны, не образуют эндоспор, конидий и капсул Mycobacteriumleprae - возбудитель проказы

• 
  Слайд 86

  Кислотоустойчивость микобактерий

  Для окраски микобактерий применяют метод Циля-Нильсона Mycobacterium tuberculosis и Mycobacteriumleprae являются кислотоустойчивыми микобактериями Окрашенные микроорганизмы не обесцвечиваются слабыми растворами минеральных кислот и спирта

• 
  Слайд 87

  Mycobacterium tuberculosisокраска по Цилю — Нельсену

• 
  Слайд 88

  Микобактерии в мокротеОкраска по Цилю-Нильсону

• 
  Слайд 89

  Клеточная стенка микобактерий

  Кислотоустойчивость микобактерий связана с особенностями строения их клеточной стенки Микобактерии имеют уникальную клеточную стенку, обогащенную липидами Mycobacterium tuberculosis синтезирует в большом количестве исключительно длинные миколовые кислоты, которые составляют от 30 до 40% сухой массы всей клеточной стенки Миколовые кислоты являются -разветвленными -гидрокси жирными кислотами

• 
  Слайд 90

  Миколовые кислоты

• 
  Слайд 91
  

  Миколовые кислоты имеют две длинные углеводородные цепочки и включают до 90 углеродных атомов Максимальная длина углеводородных цепочек -цепи и так называемой меромиколатной цепи составляет у Mycobacterium tuberculosis 26 и 60 углеродных атомов соответственно Миколовые кислоты, которые продуцируются микобактериями, являются наиболее длинными жирными кислотами известными в природе

• 
  Слайд 92

  Внешний липидный бислой клеточной стенки микобактерий

  В клеточной стенке микобактерий имеется бислой, состоящий из миколовых кислот и некоторых других липидов Этот липидный бислой по своей сути является функциональным аналогом наружной мембраны клеточной стенки грамотрицательных бактерий Хотя микобактерии окрашиваются по Граму положительно они имеют аналог внешней мембраны грамотрицательных бактерий На основании этого можно сделать вывод, что микобактерии имеют уникальную клеточную стенку, которая, по-видимому, обеспечивает их резистентность и выживание в макрофагах

• 
  Слайд 93

  Строениеклеточной стенки микобактерий

  На внутренней стороне клеточной стенки располагается тонкий слой пептидогликана Слой пептидогликана прочно связан со слоем арабиногалактана, фактическиобразуя арабиногалактан-пептидогликановый комплекс В арабиногалактан-пептидогликановом слое присутствуют гликолипиды: липоарабиноманнаны и фосфатидинозитол маннозиды Тонкий арабиногалактан-пептидогликановый слой неплотно прилегает к цитоплазматической мембране Между ними имеется небольшое периплазматическое пространство Снаружи от арабиногалактан-пептидогликанового слоя располагается наружная мембрана

• 
  Слайд 94

  Клеточная стенкаMycobacterium tuberculosis

• 
  Слайд 95

  Строениеклеточной стенки микобактерий

  Внутренняя сторона наружной мембраны состоит из миколовых кислот, которые ковалентно связаны с арабиногалактан-пептидогликановым полимером Внешняя сторона наружной мембраны состоит из экстрагируемых липидов, таких как трегалоза димиколат, липоолигосахариды, сульфолипиды, гликопептидолипиды, фенольные гликолипиды и глицерофосфолипиды. В состав глицерофосфолипидов входят кардиолипин, фосфатидилэтаноламин, фосфатидилинозитол и другие фосфолипиды, которые обычно входят в состав цитоплазматической мембраны Наружная мембрана клеточной стенки микобактерий также как у грамотрицательных бактерий в некоторых местах пронизана насквозь белками, образующими гидрофильные поры, которые также называют поринами

• 
  Слайд 96
  

  Основные особенности клеточной стенки микобактерий, обеспечивающие из резистентность

  В связи с тем, что миколовые кислоты имеют очень длинные углеводородные цепочки, внешняя мембрана клеточной стенки микобактерий толще, чем все известные внешние мембраны (9-10 nm) Поскольку полярные карбоксильные группы миколовых кислот ковалентно прикреплены к арабиногалактан-пептидогликану, миколовые кислоты как бы зафиксированы в клеточной стенке, что делает миколовые кислоты менее подвижными, а саму клеточную стенку более стабильной структурой В отличие от внешних мембран грамотрицательных бактерий, у внешней мембраны микобактерий текучесть уменьшается по мере приближения к периплазматическому пространству Уникальный бислой, состоящий из миколовых кислот, является эффективным барьером, предотвращающим проникновение в клетки микобактерий токсических соединений

• 
  Слайд 97

  Клеточная стенка архебактерий

  Хотя архебактерии окрашиваются либо грамположительно, либо грамотрицательно, ультра- и молекулярная структура их клеточной стенки принципиально отличается от ультра- и молекулярной структуры клеточной стенки эубактерий Клеточные стенки архебактерийне содержат пептидогликана, который имеется у всех грамположительных и грамотрицательных эубактерий Они не содержат N-ацетилмурамовой кислоты и D-аминокислот, которые характерны для обычного пептидогликана клеточных стенок эубактерий Поэтому все архебактерии не чувствительны к обработке лизоцимом или такими -лактамными антибиотиками, как пенициллин

• 
  Слайд 98
  

  Вместо пептидогликана архебактерии содержат так называемый псевдомуреин В его состав входят N-ацетилталозаминоуроновая кислота, вместо N-ацетилмурамовой кислоты В цепях псевдомуреина имеются -(1-3) гликозидные связи, а не -(1-4) гликозидные связи как в пептидогликане В местах «сшивок» гетерополимерных цепей находятся L-аминокислоты, а не D-аминокислоты, как у обычного пептидогликана Некоторые архебактерии имеют в составе клеточных стенок гетерополисахариды или гликопротеины

• 
  Слайд 99

  Клеточная стенка грамотрицательных архебактерий

  Большинство архебактерий грамотрицательны У грамотрицательных архебактерий отсутствует наружная мембрана, которая всегда есть у грамотрицательных эубактерий Грамотрицательные архебактерии могут иметь на поверхности слой белка или гликопротеинов, толщиной до 20-40 nm, который называют S-слоем

• 
  Слайд 100

  S-слой белка на поверхности клетки