Введение. Предмет и задачи микробиологии

Определение микробиологии как науки. Бактерии, грибы, простейшие и вирусы – объекты изучения бактериологии, микологии, протозоологии и вирусологии, являющиеся самостоятельными дисциплинами. Особенности микроорганизмов как живых существ.

Микробиология общая и частная; медицинская, ветеринарная, сельскохозяйственная, космическая, морская; микробиология санитарная, фармацевтическая, экологическая. Биотехнология.

Задачи микробиологии по изучению систематики и таксономии; морфологии, состава, строения и физиологии; генетики и экологии микробов (бактерий, вирусов, грибов, простейших); инфекции и иммунитета; разработке методов и иммунобиологических препаратов для профилактики, диагностики и лечения инфекционных заболеваний.

Связь микробиологии с общей биологией, химией, гигиеной, технологией лекарств, биотехнологией и другими науками. Роль микробиологии и использование её достижений в прогрессе медицины. Значение микробиологии в практической деятельности провизора.

Основные этапы развития микробиологии:

- ранние представления о причинах возникновения заразных болезней (эвристический период);

- изобретение микроскопа, открытие мира микробов (А. Левенгук). Морфологический период;

- открытие Л. Пастера. Физиологический период – становление и развитие микробиологии как науки. Р. Кох и значение его работ для развития медицинской бактериологии;

- открытие Д. И. Ивановским вирусов и значение этого открытия для биологии и медицины;

- иммунологический период. Открытие Л. Пастером принципа вакцинации. Учение И. И. Мечникова о фагоцитозе как основа клеточной иммунологии. Открытие гуморальных факторов иммунитета (П. Эрлих, Э. Беринг). Прогресс иммунологии во второй половине ХХ века (Ф. Бернет, С. Тонегава и др.);

- молекулярно-генетический период микробиологии. Клеточная и генная инженерия, развитие биотехнологии (Д. Уотсон, Ф. Крик, М. Ниренберг, Г. Корана, Келер и Мильштейн). Микробиологическая промышленность;

- химиотерапия инфекционных заболеваний (П. Эрлих, А. Флеминг, С. Ваксман, З. В. Ермольева);

Вклад отечественных ученых в развитии микробиологии (С. Н. Виноградский, Г. Н. Габричевский, Л. А. Тарасевич, Е. Н. Павловский, Н. Ф. Гамалея, Л. А. Зильбер, П. Ф. Здродовский, А. А. Смородинцев, М. П. Чумаков, В. М. Жданов, и др.).

Современные задачи микробиологии и иммунологии в ликвидации инфекционных болезней, улучшении экологических и санитарно-гигиенических условий, в создании иммунологических профилактических и лечебных препаратов, в развитии биотехнологии и генной инженерии, фармацевтической промышленности.

Систематика и номенклатура микробов. Положение микробов в системе животного мира и принципы их классификации. Прокариоты (архебактерии и эубактерии). Эукариоты (простейшие, грибы). Вирусы человека, бактериофаги. Вироиды. Прионы.

Таксоны прокариотов: отдел, семейство, род, вид, внутривидовая дифференциация: биовар, серовар, фаговар и др. Бинарная номенклатура микроорганизмов. Понятие о популяции, культуре, штамме и клоне микроорганизмов.

Морфология, химический состав и строение микроорганизмов. Основные формы и размеры микробов (простейшие, грибы, бактерии, вирусы). Методы изучения в нативном и окрашенном состоянии. Методы микроскопии (световая, темнопольная, фазово-контрастная, люминисцентная, электронная). Химический состав и строение бактериальной клетки: клеточная стенка, цитоплазматическая мембрана, цитоплазма, нуклеоид, мезосомы, включения, споры, капсулы, жгутики, пили (фимбрии). Функции структурных элементов. Различия в структуре грамположительных и грамотрицательных бактерий. Значение окраски по Граму. Полиморфизм бактерий. Протопласты, сферопласты, Л-формы. Особенности строения актиномицетов и спирохет.

Морфология грибов. Морфология простейших. Отличия эукариотической клетки от прокариотической.

Морфология вирусов. Структура и химический состав вириона и бактериофага.

Физиология микроорганизмов. Метаболизм и культивирование микроорганизмов. Источник углерода, азота, макро- и микроэлементов, ростовых факторов. Аутотрофы и гетеротрофы. Фототрофы и хемотрофы. Питательные среды. Механизм переноса питательных веществ в бактериальную клетку. Получение энергии у фотоаутотрофов, хемоаутотрофов, хемоорганотрофов. Аэробный и анаэробный типы биологического окисления. Брожение. Условия необходимые для культивирования микроорганизмов. Особенности культивирования внутриклеточных паразитов – риккетсий, хламидий, вирусов.

Ферменты бактерий, их роль в микробных клетках и вирусных частицах. Связь отдельных ферментов со структурными элементами клетки. Методы изучения ферментативной активности и использование ее для идентификации микроорганизмов. Применение ферментов в биотехнологии и других областях.

Рост и размножение микробов. Механизм и скорость размножения бактерий. Особенности роста и размножения бактерий в жидких и на плотных питательных средах. Колонии микроорганизмов. Образование бактериями пигментов, токсинов, витаминов, аминокислот, полисахаридов и других веществ. Принципы выделения и идентификации чистых культур аэробных и анаэробных бактерий. Особенности роста и размножения грибов, простейших.

Репродукция вирусов. Типы взаимодействия вирусов с клеткой – продуктивный, интегративный, абортивный. Вирогения. Лизогения. Культивирование вирусов в культуре клеток, в развивающихся куриных эмбрионах, в организме животных и насекомых. Цитопатическое действие вируса, образование бляшек, внутриклеточных включений.

Генетика микробов. Строение генома бактерий. Понятие о генотипе и фенотипе. Бактериальная хромосома. Особенности строения. Отличие от хромосом эукариотической клетки.

Плазмиды бактерий. Строение, функции и свойства.

Подвижные генетические элементы. Их виды: вставочные последовательности, транспозоны.

Роль плазмид и подвижных генетических элементов в формировании лекарственной устойчивости и повышении патогенного потенциала бактерий.

Генетическая и фенотипическая изменчивость у бактерий. Мутации. Виды мутаций (спонтанные, индуцированные), механизм возникновения. Понятие о мутагенах. Особенности рекомбинантного процесса у бактерий. Передача генетического материала: конъюгация, трансдукция. Использование достижений генетики в разработке новых лечебно-профилактических средств и диагностических препаратов.

Микробы и окружающая среда. Микробиоценозы и их роль в составе биогеоценозов. Типы взаимодействия между микроорганизмами и другими организмами: мутуализм, комменсализм, паразитизм, конкуренция и антагонизм. Роль микробных ассоциаций в природе.

Микрофлора почвы, воды, воздуха. Роль микробов в круговороте азота, углерода, серы, фосфора, железа в природе. Санитарно-гигиеническое значение участия микробов в круговороте веществ в природе. Источники и пути попадания паразитических микробов в почву, воздух; условия и сроки выживания. Понятие о санитарно-показательных микроорганизмах. Принципы санитарно-микробиологических исследований почвы, воды, воздуха.

Микрофлора тела человека. Ее роль в норме и при патологии. Понятие о гнотобиологии. Аутохтонная и аллохтонная микрофлора. Дисбактериоз. Факторы, влияющие на состав и функции микрофлоры. Препараты для восстановления микрофлоры кишечника. Понятие о пробиотиках, пребиотиках и симбиотиках.

Фитопатогенные микроорганизмы. Эпифитная микрофлора. Роль микробов ризосферы в жизни растений. Болезни лекарственных растений, вызываемые фитопатогенными бактериями, грибами и вирусами. Роль микрофлоры в порче растительного лекарственного сырья и лекарственных веществ. Источники и пути микробного загрязнения (контаминации) растительного лекарственного сырья и готовых лекарственных веществ.

Значение санитарно-микробиологических исследований в оценке санитарного состояния аптечных помещений, производственных цехов, изготовляемых готовых лекарственных средств в соответствии с требованиями нормативных документов.

Влияние факторов окружающей среды на микроорганизмы. Влияние физических факторов: температуры, лучистой энергии, ультразвука и др. Лиофильное высушивание. Влияние химических факторов: pH среды, окислителей, поверхностно-активных веществ, ионов различных металлов, табельных дезинфектантов. Влияние биологических факторов: природных антибиотиков, бактериофагов. Понятие об асептике и антисептике. Консервация. Стерилизация. Дезинфекция. Цели, методы, аппаратура. Контроль качества стерилизации. Стерилизация лекарственных средств в зависимости от их природы, формы, лабильности к химическим и физическим факторам.

Антибиотики. Понятие о химиотерапии и антибиотиках. Антибиотики природные и синтетические. Классификация антибиотиков по источнику, способам получения, химической структуре, спектру, механизму и типу действия. Биологическая активность и методы ее определения. Методы изучения чувствительности микробов к антибиотикам (метод диффузии в агаре, метод серийных разведений). Антибиотикорезистентность и антибиотикозависимость. Причины возникновения и пути преодоления.

Побочное действие антибиотиков на организм (токсическое действие, терапевтический шок, аллергия, влияние на нормальную флору организма, на иммунную систему).

Учение об инфекции. Определение понятия «инфекционный процесс». Условия возникновения и развития инфекционного процесса, его проявления. Инфекционная болезнь. Эколого-эпидемическая классификация инфекционных болезней. Источники возбудителей инфекционных болезней: люди, животные, абиотические объекты окружающей среды (антропонозы, зоонозы, сапронозы). Понятие о механизмах передачи возбудителей (фекально-оральный, аэрогенный, контактный, кровяной, вертикальный). Входные ворота возбудителей инфекции. Инфицирующая доза. Особенности инфекционной болезни, динамика ее развития (инкубационный, продромальный периоды, период выраженных клинических проявлений, реконвалесценция). Виды инфекций: по происхождению эндогенная и экзогенная; по локализации – очаговая и генерализованная, распространение микробов и токсинов в организме (бактериемия, сепсис, септикопиемия, вирусемия, токсинемия); по длительности взаимодействия микро- и макроорганизма – острая и персистирующая (хроническая, латентная, носительство). Понятие о моно-, смешанной, вторичной инфекциях, о реинфекции, суперинфекции и рецидиве. Спорадическая заболеваемость, внутрибольничные (госпитальные) инфекции, эпидемии, эндемии, пандемии. Понятие о конвенционных болезнях. Влияние окружающей среды на распространение инфекционных заболеваний. Эпидемиологическое значение носительства патогенных микробов.

Роль микроорганизмов в инфекционном процессе. Понятие о патогенных, условно-патогенных микробах и сапрофитах. Определение понятий «патогенность» и «вирулентность». Факторы патогенности микробов (адгезины, токсины, ферменты, антифагоцитарные факторы и др.). Единицы измерения вирулентности (DLm, Ld₅₀). Способы изменения вирулентности, практическое использование. Токсины бактерий. Эндотоксины. Химический состав, свойства, механизм действия. Белковые токсины (экзотоксины). Классификация, основные свойства, механизм действия. Единицы измерения силы токсина в эксперименте (DLm). Учение об иммунитете.

Определение понятия «иммунитет». Общая характеристика иммунной системы и ее основные функции. Анатомия и физиология иммунной системы. Иммунокомпетентные клетки и В-лимфоциты. Основные формы реагирования иммунной системы. Иммунология и ее задачи.

Неспецифические механизмы защиты организма. Фагоцитоз (труды И.И. Мечникова). Фагоцитирующие клетки и их классификация. Макрофаги, полиморфноядерные лейкоциты. Механизм и фазы фагоцитоза. Завершенный и незавершенный фагоцитоз. NK-клетки. Цитотоксическое (киллерное) действие лимфоцитов.

Защитные функции лихорадки, реакции среды (рН), ферментов, нормальной микрофлоры, кожи и слизистых оболочек, лимфатических узлов. Значение воспаления в борьбе с патогенными микробами. Продукция сывороточных ингибиторов, лизоцима, интерферонов, интерлейкинов и др. Иммунобиологическое значение интерферонов, их получение и использование. Антимикробные свойства крови, система комплемента, пропердина, фибронектина, β-лизина и др.

Специфические механизмы защиты: клеточные, молекулярные, генетические. Макрофаги, Т- и В-лимфоциты, их кооперация. Гуморальный и клеточный иммунный ответ, гены и медиаторы иммунного ответа. Типы иммунитета: антибактериальный, антитоксический, противовирусный, противоопухолевый, трансплантационный и др. Виды иммунитета: врожденный (видовой) и приобретенный; естественный и искусственный; активный и пассивный; стерильный и нестерильный.

Антигены. Антигенность и имуногенность. Условия антигенности. Источники антигенов. Полноценные и неполноценные антигены (гаптены). Специфичность. Антигенные детерминанты. Групповые, видовые, типовые антигены. Гетерогенные антигены. Аллоантигены. Аутоантигены. Антигенная структура некоторых бактериальных клеток: О-, К-, Н-антигены. Протективные антигены. Токсины, анатоксины и ферменты, как антигены. Антигенная структура вирусов. Методы получения антигенов и их практическое использование. Синтетические антигены. Антигенность лекарственных препаратов.

Антитела (иммуноглобулины). Физико-химические свойства, состав и строение. Классификация иммуноглобулинов, их специфичность и гетерогенность. Полные и неполные антитела. Моноклональные антитела. Динамика накопления антител при первичном и вторичном иммунном ответе. Иммунологическая память. Иммунологическая толерантность. Использование на практике антимикробных и антитоксических иммуноглобулинов.

Измененные реакции организма на антигены. Реактивность организма, атопия, анергия. Аллергические реакции немедленного типа (В-зависимая аллергия): анафилактический шок, сывороточная болезнь, местная анафилаксия и другие проявления; лекарственная, пищевая, бытовая и другие виды аллергии. Десенсибилизация. Аллергические реакции замедленного типа (Т-зависимая аллергия): инфекционная аллергия, аутоиммунные болезни. Практическое использование аллергических проб.

Иммунный статус организма и методы оценки его состояния. Факторы, влияющие на иммунный статус (социальные, экологические, химические, физические и др.). Иммунодефициты: первичные и вторичные. Недостаточность гуморального, клеточного иммунитета, комбинированные нарушения, Роль инфекций в развитии иммунодефицитов.

Реакции иммунитета. Специфическое взаимодействие «антиген-антитело». Практическое применение. Реакции агглютинации (на стекле и развернутая), непрямой гемагглютинации, торможения гемагглютинации (при вирусных инфекциях), преципитации (кольцепреципитации, в геле, иммуноэлектрофорез), нейтрализации (токсина антитоксической сыворотки, вирусов), флюоресценции, иммуноферментный и радиоиммунный анализ, иммуноблотинг.

Диагностические препараты для постановки серологических реакций: агглютинирующие, преципитирующие сыворотки, их получение и титрование, приготовление адсорбированных (монорецепторных) сывороток; антигенные препараты: диагностикумы О, Н, эритроцитарные и др. Применение очищенных антигенов и моноклональных антител в тест-системах.

Иммунобиологические и химиотерапевтические препараты для профилактики и лечения инфекционных заболеваний.

Вакцинопрофилактика. Характеристика вакцинных препаратов: корпускулярные (живые, инактивированные); субклеточные (из протективных антигенных комплексов); молекулярные (анатоксины, полученные генно-инженерным методом и химическим синтезом; ассоциированные, комбинированные вакцины). Способы приготовления и введения вакцин Адъюванты.

Серотерапия и серопрофилактика. Сыворотки антитоксические, антимикробные, их получение, очистка, титрование. Иммуноглобулины гомологичные и гетерологичные, нормальные и направленного действия, их приготовление и применение.

Иммуномодуляторы. Препараты, применяемые для иммунокоррекции, профилактики и лечения инфекционных и неинфекционных болезней интерфероны (α, β, γ), реаферон; интерлейкины, тимозин, мурамил-дипептиды, продигиозан и др. Способы получения, использование в медицине.

Побочное действие иммунобиологических препаратов. Местные и общие реакции, их проявление и меры предупреждения.

Контроль, хранение и применение иммунобиологических препаратов.

Медицинская биотехнология. Понятие, основная сущность, цель и задачи биотехнологии. Основные направления. Биотехнология, ее значение для медицины и фармакологии. Краткая история развития биотехнологии. Основные объекты биотехнологии: микробы, клетки животного и растительного происхождения. Процессы, применяемые в биотехнологии. Генная инженерия, область применения в биотехнологии. Биопрепараты, полученные генно-инженерным методом: вакцины, гормоны, иммуноцитокины, ферменты, моноклональные антитела, антибиотики и другие препараты. Программа «Геном человека». Генотерапия и генопрофилактика болезней человека. Роль биотехнологии в создании искусственных органов и трансплантации тканей. Биосенсоры. Понятие биоконверсии и биодеградации веществ. Перспективы развития биотехнологии.