Химический состав клетки. Пищевые потребности микроорганизмов. Типы питания микроорганизмов в зависимости от источников энергии, углерод

• Отравления тяжелыми металлами (мышьяк, ртуть, кадмий, марганец, селен, сурьма, фтор)

Мышьяк применяют в  качестве кормовых добавок для повышения  продуктивности животных и для лечебных целей. Мышьяк содержится в небольших количествах в продуктах питания в виде естественного компонента, а также в органах и тканях человека.

С пищей в организм поступает  около 1,5—2 мг мышьяка в сутки. Уровень мышьяка в продуктах может значительно повыситься вследствие перехода его из технологического оборудования, тары, воды, почвы, применения мышьяксодержащих добавок, пестицидов и др. Он обладает кумулятивными свойствами, легко абсорбируется в желудочно-кишечном тракте, легких и коже, вызывая острые и хронические отравления. В литературе описаны 7000 случаев подострого отравления с 70 смертельными случаями после употребления пищи, содержащей 15 мг/кг мышьяка и более. Острая форма отравления сопровождается рвотой, болями в поджелудочной области, спазмами кишечника, поносами. При хронических отравлениях наблюдаются потеря массы тела, расстройства желудочно-кишечного тракта, периферические невриты, поражения кожи, цирроз печени и даже развитие злокачественных новообразований.

В пищевых добавках допускается  содержание мышьяка до 3 мг/кг, во фруктовых соках — до 0,2, в питьевой воде—0,05 мг/кг (ВОЗ, 1971).

Продукты питания относятся  к основным источникам метилртути, поступающей в организм человека. В пищевые продукты метилртуть поступает через воду, почву и атмосферу. Описаны отравления рыбой, которая содержала до 10 мг/кг ртути в результате выброса промышленных стоков в море. Известны отравления мясом животных, которые употребляли протравленное ртутьсодержащими ядохимикатами зерно. По данным ВОЗ, допустимое недельное поступление ртути в организм не должно превышать 0,3 мг, из которых метилртути должно быть не более 0,2 мг.

В связи с широким использованием промышленно-бытовых сточных вод  для орошения сельскохозяйственных полей встает задача их очистки и освобождения от токсических компонентов. Некоторые из этих соединений могут накапливаться в почве, переходить в растения, а затем в организм животных и человека.

Органические компоненты сточных вод (бензол, полиатомные  фенолы, резорцин, пирокатехин и  др.) детоксицируются в почве и  в растениях. Однако многие неорганические соединения (сульфиты, сульфаты, нитриты, нитраты) накапливаются в растениях и оказывают токсические действия на организм. Например, при поступлении в организм животных и в растения повышенного количества сульфитов разрушается тиамин.

 

 

 

3. Техника окраски по Граму. Отличие в строении клеточной стенки грамположительных и грамотрицательных прокариот.

Техника окраски  по Граму.

Окраска по Граму относится  к сложному способу окраски, когда  на мазок воздействуют двумя красителями, из которых один является основным, а другой — дополнительным. Кроме  красящих веществ при сложных  способах окраски применяют обесцвечивающие  вещества: спирт, кислоты и др.

Для окраски по Граму чаще используют анилиновые красители трифенилметановой  группы: генциановый, метиловый фиолетовый или кристаллвиолет. Грамположительные  Грам  микроорганизмы дают прочное соединение с указанными красителями и йодом. При этом они не обесцвечиваются при воздействии на них спиртом, вследствие чего при дополнительной окраске фуксином Грам  микроорганизмы не изменяют первоначально принятый фиолетовый цвет.

Грамотрицательные Грам  микроорганизмы образуют с основными красителями и йодом легко разрушающееся под действием спирта соединение. В результате микробы обесцвечиваются, а затем окрашиваются фуксином, приобретая красный цвет.

 

• Подготовка материала для окраски

Исследуемый материал распределяют тонким слоем по поверхности хорошо обезжиренного предметного стекла. Приготовленный мазок высушивают на воздухе и после полного высыхания  фиксируют. Гистологические срезы  готовят по рутинной методике, фиксируя кусочки тканей в формалине и  заливая в парафин.

• Фиксация

При фиксировании мазок закрепляется на поверхности предметного стекла, и поэтому при последующей  окраске препарата микробные  клетки не смываются. Кроме того, убитые микробные клетки окрашиваются лучше, чем живые.

Различают физический способ фиксации, в основу которого положено воздействие высокой температуры  на микробную клетку, и химические способы, предусматривающие применение химических средств, вызывающих коагуляцию белков цитоплазмы.

• Физический способ фиксации

Предметное стекло с препаратом берут пинцетом или I и II пальцами правой руки за рёбра мазком кверху и плавным  движением проводят 2—3 раза над  верхней частью пламени горелки. Весь процесс фиксации должен занимать не более 2 с.

Надёжность фиксации проверяют  следующим приёмом: свободную от мазка поверхность предметного  стекла прикладывают к тыльной поверхности  левой кисти. При правильном фиксировании мазка стекло должно быть горячим, но не вызывать ощущения ожога.

• Химический способ фиксации

Для фиксации мазков применяют  метиловый спирт, ацетон, смесь Никифорова, жидкость Карнуа, спирт-формол. Предметное стекло с высушенным мазком погружают  в склянку с фиксирующим веществом  на 10—15 минут и затем высушивают на воздухе. Применяется также фиксация в парах 40 % формалина в течение нескольких секунд.

• Процесс окрашивания мазков

1. На фиксированный мазок наливают один из основных красителей на 2—3 минуты. Во избежание осадков окрашивают через фильтровальную бумагу.

2. Сливают краску, аккуратно удаляют фильтровальную бумагу. Мазок заливают раствором Люголя или йодистым раствором по Граму на 1—2 минуты до почернения препарата.
3. Раствор сливают, мазок прополаскивают 96° этиловым спиртом или ацетоном, наливая и сливая его, пока мазок не обесцветится и стекающая жидкость не станет чистой.
4. Тщательно промывают стекла в проточной или дистиллированной воде 1—2 мин.
5. Для выявления грамотрицательной группы бактерий препараты дополнительно окрашивают фуксином или сафранином.
6. Промывают в проточной воде и высушивают фильтровальной бумагой.

Отличие в строении клеточной стенки грамположительных  и грамотрицательных прокариот.

В зависимости от строения клеточной  стенки прокариоты, относящиеся к эубактериям, делятся на две большие группы. Было обнаружено, что если фиксированные клетки эубактерий обработать сначала кристаллическим фиолетовым, а затем йодом, образуется окрашенный комплекс. При последующей обработке спиртом в зависимости от строения клеточной стенки судьба комплекса различна: у так называемых грамположительных видов этот комплекс удерживается клеткой, и последние остаются окрашенными, у грамотрицательных видов, наоборот, окрашенный комплекс вымывается из клеток, и они обесцвечиваются. (Этот способ был впервые предложен в 1884 г. датским ученым Х.Грамом (Ch.Gram), занимавшимся окрашиванием тканей. Позднее он был использован для бактерий).

У некоторых эубактерий положительная  реакция при окрашивании описанным  выше способом свойственна только клеткам, находящимся в стадии активного  роста. Выяснено, что окрашенный комплекс образуется напротопласте , но его удерживание клеткой или вымывание из нее при последующей обработке спиртом определяются особенностями строения клеточной стенки.

Клеточные стенки грамположительных эубактерий и грамотрицательных эубактерий резко различаются как по химическому составу (табл.1 ), так и по ультраструктуре ( рис. 1 ).

 

Таблица 1. Химический состав клеточных стенок эубактерий.

Компоненты клеточной  стенки	Грамположительные эубактерий	Грамотрицательные эубактерий
		внутренний слой(пептидогликановый)	внешний слой (наружная клеточная  мембрана)
Пептидогликан	+	+	—
Тейхоевые кислоты	+	—	—
Полисахариды	+	—	+
Белки	+	—	+
Липиды	+	—	+
Липополисахариды	—	—	+
Липопротеины	—	+	+

Обозначения: (+) — присутствуют; (-) —  отсутствуют; (₊) — присутствуют не у всех видов.

 

 

 

Рисунок 1.

Клеточная стенка грамположительных (Л) и грамотрицательных (Б) эубактерий:

1 - цитоплазматическая мембрана; 2 - пептидогликан ; 3 - периплазматическое пространство; 4 - наружная мембрана; 5 - цитоплазма, в центре которой расположена ДНК.

 

В состав клеточной стенки эубактерий входят семь различных групп химических веществ, при этомпептидогликан присутствует только в клеточной стенке. У грамположительных эубактерий он составляет основную массу вещества клеточной стенки (от 40 до 90%), у грамотрицательных - содержание пептидогликана значительно меньше (1-10%). Клеточная стенка цианобактерий, сходная с таковой грамотрицательных эубактерий, содержит от 20 до 50% этого гетерополимера.

Под электронным микроскопом клеточная  стенка грамположительных эубактерий выглядит как гомогенный электронно-плотный  слой, толщина которого колеблется для разных видов от 20 до 80 нм. У  грамотрицательных эубактерий обнаружена многослойная клеточная стенка. Внутренний электронно-плотный слой толщиной порядка 2-3 нм состоит из пептидогликана. Снаружи  к нему прилегает, как правило, волнистый  слой (8-10 нм), имеющий характерное  строение: две электронно-плотные  полосы, разделенные электронно-прозрачным промежутком. Такой вид характерен для элементарных мембран. Поэтому  трехконтурный внешний компонент  клеточной стенки грамотрицательных  эубактерий получил название наружной мембраны.

Клеточная стенка грамположительных  эубактерий плотно прилегает к ЦПМ в отличие от клеточной стенки грамотрицательных видов, компоненты которой (пептидогликановый слой и наружная мембрана) разделены электронно-прозрачным промежутком и четко отделены аналогичным образом от ЦПМ. Пространство между цитоплазматической и наружной мембранами получило название периплазматического. Оно, как можно видеть из строения клеточных стенок обеих групп эубактерий, характерно только для грамотрицательных форм.

 

Список  использованной литературы.

1. Воробьева А.А.Микробиология. - М.: Медицина, 1998.
2. Воробьев А.А. Учебное пособие для мед. ВУЗов. Медицинская микробиология, вирусология, иммунология. – М, 2004
3. Блохина И.Н., Леванова Г.Ф. Систематика бактерий (с основами геносистематики) – Н.Новгород, 1992
4. Интернет ресурсы.