Классификация морфология и строение простейших. Простейшие. Общие сведения о ветеринарной протозоологии

20. Ферменты бактерий. Использование ферментативной активности бак­терий при их идентификации

Микроорганизмы синтезируют различные ферменты - специфические белковые катализаторы. У бактерий обнаружены ферменты 6 основных классов .

1.Оксидоредуктазы- катализируют окислительно- восстановительные реакции.

2.Трансферазы- осуществляют реакции переноса групп атомов.

3.Гидролазы- осущесвляют гидролитическое расщепление различных соединений.

4.Лиазы- катализируют реакции отщепления от субстрата химической группы негидролитическим путем с образованием двойной связи или присоединения химической группы к двойным связям.

5.Лигазы или синтетазы-обеспечивают соединение двух молекул, сопряженное с расщеплением пирофосфатной связи в молекуле АТФ или аналогичного трифосфата.

6.Изомеразы - определяют пространственное расположение групп элементов.

В соответствии с механизмами генетического контроля у бактерий выделяют три группы ферментов:

- конститутивные , синтез которых происходит постоянно;

- индуцибельные , синтез которых индуцируется наличием субстрата;

- репрессибельные , синтез которых подавляется избытком продукта реакции.

Ферменты бактерий делят на экзо- и эндоферменты . Экзоферменты выделяются во внешнюю среду, осуществляют процессы расщепления высокомолекулярных органических соединений. Способность к образованию экзоферментов во многом определяет инвазивность бактерий- способность проникать через слизистые, соединительнотканные и другие тканевые барьеры.

В бактериологии для дифференциации микроорганизмов по биохимическим свойствам основное значение часто имеют конечные продукты и результаты действия ферментов. В соответствии с этим существует микробиологическая (рабочая) классификация ферментов.

1.Сахаролитические.

2.Протеолитические.

3.Аутолитические.

4.Окислительно- восстановительные.

5.Ферменты патогенности (вирулентности).

Ферментный состав клетки определяется геномом и является достаточно постоянным признаком. Знание биохимических свойств микроорганизмов позволяет идентифицировать их по набору ферментов. Основные продукты ферментирования углеводов и белков- кислота, газ, индол, сероводород, хотя реальный спектр для различных микроорганизмов намного более обширный.Основные ферменты вирулентности- гиалуронидаза, плазмокоагулаза, лецитиназа, нейраминидаза, ДНК-аза. Определение ферментов патогенности имеет значение при идентификации ряда микроорганизмов и выявления их роли в патологии. Ряд ферментов микроорганизмов широко используется в медицине и биологии для получения различных веществ (аутолитические, протеолитические), в генной инженерии (рестриктазы, лигазы).

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ВЕТЕРИНАРНОЙ ПРОТОЗООЛОГИИ

Разнообразна их биология. Простейшие быть строго специфичными возбудителями болезней, так и использовать для своего развития животных нескольких видов. Последние играют роль дефинитивных и промежуточных хозяев, механических и биологических переносчиков. Ветеринарную протозоологию условно можно разделить по морфофизиологическим особенностям простейших на разделы, охватывающие болезни, которые вызываются различными возбудителями. Это, например, болезни, вызываемые споровиками, жгутиковыми, ресничными и другими простейшими.

Систематика простейших . До последнего времени считалось, что подцарство Protozoa представляет лишь один тип животного мира. В настоящее время по предложению Международного комитета по систематике простейших подцарство Protozoa разделено на семь отдельных типов:

1. Sarcomastigophora (амебы и жгутиконосцы) - простейшие, которые передвигаются с помощью ложноножек или жгутиков. С их помощью они захватывают и поглощают пищу.

2. Labirinthomorpha - встречаются редко, преимущественно на гниющих водорослях.

3. Apicomplexa - на переднем конце тела клетки или стадии ее развития расположен специфический комплекс органелл.

6. Myxozoa - также изучен недостаточно полно. Известно, что оболочки спор могут состоять из 1-6 жестких створок. При этом в едином морфологическом образовании может находиться до 6 полярных капсул, содержащих полярную нить и различное количество двухъядерных инвазионных зародышей.

7. Ciliophora (инфузории) - сравнительно крупные организмы, длиной от 50 до 300 мкм и более. Тело покрыто ресничками (для движения и захвата пищи). Имеют два типа ядер - вегетативное (макронуклеус) и генеративное (микронуклеус). Макронуклеус характеризуется клеточным метаболизмом, он крупнее микронуклеуса и может быть разной формы. Микронуклеусов в клетке может быть несколько, они мелкие и круглые (носитель генетической информации).

Тело простейших покрыто клеточной или плазматической мембраной. Снаружи к плазматической мембране прилегает мукоидный слой из полисахаридов. Он связан с информационной системой клетки. С помощью этого слоя в клетках могут накапливаться вещества из окружающей среды, поглощаемые клеткой.

Пространство, ограниченное плазматической мембраной, заполняет цитоплазма, в которой находится ядро.

Цитоплазма разделена на поверхностный слой - эктоплазму и внутренний- эндоплазму. В цитоплазме имеется целый ряд органелл: рибосомы, лизосомы, митохондрии, цитоплазматическая сеть, пластинчатый комплекс (аппарат Гольджи). Они выполняют функции, присущие организмам клеток макроорганизма.

Ядра простейших имеют разнообразные форму и размеры. Нередко у простейших может встречаться несколько ядер одного или двух типов - генеративных микронуклеусов и соматических – макронуклеусов.

Движение простейших происходит или с помощью ресничек и жгутиков, или за счет псевдоподий. У многих жгутиковых имеется ундулирующая мембрана, у трихомонад для движения аксостиль - органоид из микротрубочек, тесно прилегающих друг к другу. У некоторых жгутиковых имеется тонкая валикообразная перепонка (складка протоплазмы). Движение с помощью псевдоподий осуществляется за счет перемещения цитоплазмы внутри клетки. Некоторые инфузории способны передвигаться за счет сокращения и изгибания тела. Перемещение путем скольжения (спорозоиты эймерий). Внутриклеточные споровики продвигаются и проникают в клетку с помощью расположенного у них на переднем конце апикального комплекса, имеющего сложное строение.

Пища переваривается в эндоплазме, после чего питательные компоненты распределяются по клетке. Здесь же располагается и экскреторный аппарат, с помощью которого удаляются продукты обмена (сократительные вакуоли, связанные с канальцами эндоплазматической сети). Вакуоли опорожняют свое содержимое через специальную пору. Экскреторные органоиды могут иметь другой вид, могут отсутствовать - тогда экскреция осуществляются через поверхность тела.

Дыхание у простейших может быть аэробным и анаэробным.

Среди простейших распространен процесс инцистирования - способность при неблагоприятных условиях образовывать цисту. Она окружена внеклеточной оболочкой, внутри которой клетки могут сохраняться годами в пассивном состоянии. При попадании цисты в оптимальные условия происходит его эксцистирование и возбудитель становится способным к воспроизводству. У некоторых Protozoa (кокцидии), инцистирование - необходимое звено цикла развития.

Размножение простейших бесполое и половое, всегда сопровождается делением ядра. Бесполое, или агамное, размножение: ядро, а затем протоплазма расщепляются на два образования, каждое из которых получает часть ядра и протоплазмы. В некоторых случаях от материнской клетки может отделиться дочерняя особь более мелких размеров. Такое деление называется почкованием. Присуще простейшим и множественное деление, когда вначале многократно делится ядро, вокруг вновь образовавшихся ядер формируются протоплазма и органеллы. Процесс заканчивается делением материнской клетки на такое количество дочерних клеток, сколько было ядер. Многоядерные образования, не дифференцированные в половом отношении, называются меронтами, а дочерние клетки в этом случае - мерозоитами. Если образуются мужские и женские клетки, то многоядерные клетки называют гамонтами, а сам процесс - гаметогонией.

В результате деления гамонтов образуются гаметы: мужские - микрогаметы и женские - макрогаметы. Если множественное деление наступает после полового процесса, то образовавшиеся многоядерные клетки называют споронтами, дочерние - спорозоитами, а сам процесс - спорогонией.

При половом размножении оплодотворение может происходить путем копуляции или конъюгации. В первом случае сливаются две половые клетки (гаметы), во втором - две особи простейших временно соединяются друг с другом, их макронуклеусы растворяются, происходит обмен ядерным веществом микронуклеусов. После этого конъюгировавшие особи расходятся и в дальнейшем делятся бесполым путем.

Эпизоотология протозойных болезней . Протозойные болезни распространены практически повсеместно. Возникают в любое время года и поражают все возрастные группы животных. Свойствен определенный ареал распространения, что обусловлено особенностями звеньев эпизоотической цепи. Для возникновения заболевания должно быть min два звена больное и восприимчивое животное. При непосредственном контакте происходит перезаражение, развивается болезнь. Болезни, развивающиеся по такой схеме: случная болезнь однокопытных и трихомоноз КРС.

Чаще развитие болезни идет с участием трех звеньев эпизоотической цепи, где первым является больное животное, вторым может быть внешняя среда, где возбудитель развивается и становится инвазионным, и третье звено - восприимчивое животное. Примеры развития болезни по этой схеме эймериозы животных, изоспорозы и др.

Многие протозойные болезни передаются с помощью переносчиков - членистоногих, и поэтому их называют трансмиссивными. Их развитие идет также с участием трех звеньев эпизоотической цепи. Первым звеном является больное животное. Вторым звеном выступает переносчик - насекомые, клещи и третье звено - это восприимчивые животные.

Для целого ряда протозоозов - трансмиссивных болезней - характерно то, что их очаги существуют в природе длительное время. Это бывает обусловлено наличием в очаге доноров, которыми могут быть дикие животные, переносчиков, которые находят для себя в очаге оптимальные условия существования, и реципиентов - сельскохозяйственных животных и человека, живущих в очаге.

Академик Е. Н. Павловский назвал очаги таких болезней природными, а сами болезни - природно-очаговыми. Таким образом, природная очаговость трансмиссивных болезней - сосуществование в течение длительного времени в природных условиях возбудителя, его переносчика и восприимчивых животных в течение смены своих поколений. Природный очаг болезни может существовать только в определенных почвенно-климатических условиях, где постоянно имеются доноры, переносчики и реципиенты возбудителя. К природно-очаговым болезням можно отнести пироплазмидозы животных, лейшманиозы плотоядных и др.

Для ветеринарного врача важно знать все звенья эпизоотической цепи, развитие эпизоотического процесса при постановке диагноза при протозоозах. Эти знания нужны и при разработке мероприятий по профилактике и ликвидации этих болезней в хозяйствах, отдельных местностях или целых природно-климатических зонах.

ПИРОПЛАЗМОЗЫ ЖИВОТНЫХ

Простейшие -- эукариотические одноклеточные микроорганизмы, составляющие подцарство Protozoa царства животных (Animalia). Простейшие включают 7 типов, из которых четыре типа (Sarcomastigophora, Apicomplexa, Ciliophora, Microspora) имеют представителей, вызывающих заболевания у человека. Размеры простейших колеблются в среднем от 5 до 30 мкм.

Снаружи простейшие окружены мембраной (пелликулой) -- аналогом цитоплазматической мембраны клеток животных. Некоторые простейшие имеют опорные фибриллы.

Цитоплазма и ядро соответствуют по строению эукариотическим клеткам: цитоплазма состоит из эндоплазматического ретикулума, митохондрий, лизосом, многочисленных рибосом и др.; ядро имеет ядрышко и ядерную оболочку.

Передвигаются простейшие посредством жгутиков, ресничек и путем образования псевдоподий.

Простейшие могут питаться в результате фагоцитоза или образования особых структур. Многие простейшие при неблагоприятных условиях образуют цисты -- покоящиеся стадии, устойчивые к изменению температуры, влажности и др.

Простейшие окрашиваются по Романовскому--Гимзе (ядро -- красного, цитоплазма -- синего цвета).

К подтипу Sarcodina (саркодовые) относится дизентерийная амеба -- возбудитель амебной дизентерии человека. Морфологически сходна с ней непатогенная кишечная амеба. Эти простейшие передвигаются путем образования псевдоподий. Питательные вещества захватываются и погружаются в цитоплазму клеток. Половой путь размножения у амеб отсутствует. При неблагоприятных условиях они образуют цисту.

Тип Apicomplexa. В классе Sporozoa (споровики) патогенными представителями являются возбудители токсоплазмоза, кокцидиоза, саркоцистоза и малярии. Жизненный цикл возбудителей малярии характеризуется чередованием полового размножения (в организме комаров Anopheles) и бесполого (в клетках тканей и эритроцитах человека они размножаются путем множественного деления). Токсоплазмы имеют форму полулуний. Токсоплазмозом человек заражается от животных. Токсоплазмы могут передаваться через плаценту и поражать центральную нервную систему и глаза плода.

Тип Ciliophora. Патогенный представитель -- возбудитель ба-лантидиаза -- поражает толстый кишечник человека. Балантидии имеют многочисленные реснички и поэтому подвижны.

(от греч. proto — начало, zoa — животное), микроскопические одноклеточные животные.

Многие из них — возбудители тяжелых заболеваний человека и животных. Размеры простейших сильно варьируют: величина малярийного плазмодия 2—5 мкм, а балантидия 60—80 мкм. Структура клетки простейшего сходна со структурой клетки всех животных. Простейшие покрыты мягкой, гибкой и хрупкой внешней оболочкой — плазмолеммой, по структуре сходной с цитоплазматической мембраной бактерий. В цитоплазме имеется развитая эндоплазматическая сеть, которая делит ее на отсеки. Мембраны этой сети участвуют в образовании различных структур и органелл клетки, таких, как ядро, лизосомы, митохондрии, диктиосомы или тельца Гольджи, различные вакуоли (пищеварительные, сократительные).

Ядро простейших, чаще одиночное, содержит основное количество ДНК. Оно окружено оболочкой, состоящей из двух элементарных мембран, причем наружная переходит непосредственно в эндоплазматическую сеть. В ядерной оболочке имеются поры размером до 10 нм.

Лизосомы — сферические структуры диаметром около 0,5 мкм, окруженные мембраной. Они содержат ряд гидролитических ферментов и участвуют в процессах переваривания различных веществ.

Митохондрии являются фабриками клеточного дыхания. Эти органеллы окружены двойной мембраной: внутренняя образует выпячивания — кристы. В митохондриях имеются ферменты, которые участвуют в процессах биологического окисления, обеспечивая клетку энергией. В митохондриях обнаружена ДНК. Диктиосомы синтезируют материал клеточной стенки. Рибосомы, участвующие в синтезе белка, располагаются по периферии эндоплазматической сети.

Тип простейших — Protozoa — делится на 4 класса: Sarcodina, Flagellata, Sporozoa, Ciliata. Среди них имеются возбудители заболеваний — патогенные простейшие.

Класс Sarcodina (саркодовые) . Представители этого класса — амебы — передвигаются с помощью псевдоподий, или ложноножек, и представляют собой кусочек цитоплазмы, покрытый очень тонкой и податливой оболочкой (рис. 17,1—3,6). Цитоплазма амебы состоит из более плотного наружного слоя — прозрачной эктоплазмы и внутренней мелкогранулированной эндоплазмы. В цитоплазме расположены ядро с ядрышком внутри, пищеварительные и выделительные вакуоли, гранулы запасных питательных веществ. В неблагоприятных условиях амебы образуют цисты, очень устойчивые к вредным воздействиям (рис. 17,3—5, 7, 8). Амебы размножаются делением. Дизентерийная амеба (Entamoeba histolytica) вызывает у человека амебную дизентерию, или амебиаз.

Трихомонады. В организме человека обитают кишечные и влагалищные трихомонады (рис. 17,9—11). Патогенность ротовой трихомонады не установлена. Большое количество трихомонад в ротовой полости свидетельствует о плохом гигиеническом состоянии ее. Влагалищная трихомонада вызывает заболевания женских половых органов. Роль кишечной трихомонады в развитии кишечных заболеваний не установлена.

Лямблии находятся у человека в двенадцатиперстной кишке и при большом количестве могут нарушать процесс всасывания питательных веществ слизистой оболочкой кишечника (рис. 17, 12—13).

Лейшмании вызывают тяжелые заболевания человека: висцеральный и кожный лейшманиоз. В организме человека они образуют мелкие овальные лейшманиальные формы, в цитоплазме которых содержатся ядро, кинетопласт и остатки жгутика. В организме переносчика — москита-флеботомуса и при выращивании на искусственных питательных средах лейшмании образуют лептомонадные формы: подвижные, с вытянутым телом и жгутиком на переднем конце.

Трипаносоми вызывают тяжелые заболевания человека: сонную болезнь в Африке и болезнь Чагаса в Южной Америке. Имеют крупное веретенообразное тело и кинетопласт в заднем конце его. Вдоль всей поверхности тела проходит волнообразная, или ундулирующая, мембрана, заканчивающаяся жгутиком на переднем конце.

Класс Ciliata (реснитчатые) . Типичным представителем его является Balantidium coli, вызывающий у человека балантидиаз. Имеет овальную форму, покрыт упругой твердой хитиновой оболочкой. Активно передвигается с помощью ресничек, покрывающих все тело балантидия. На одном конце находится рот, ведущий в «глотку» типа воронки, куда пища заносится ресничками, расположенными вокруг рта. Процесс пищеварения происходит в пищеварительных вакуолях. Жидкие продукты обмена собираются в сократительных вакуолях и выводятся наружу. Непереваренные остатки выбрасываются через анальную пору. Балантидии размножаются бесполым путем (простое деление) и половым — конъюгацией (рис. 17, 14—16). В неблагоприятных условиях балантидии образуют цисты.