Госманов 2010

ÎÃËÀÂËÅÍÈÅ
Список сокращений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
6
ÐÀÇÄÅË ÏÅÐÂÛÉ
ÎÑÍÎÂÛ ÎÁÙÅÉ
È ×ÀÑÒÍÎÉ ÌÈÊÐÎÁÈÎËÎÃÈÈ
Глава 1. Общая микробиология . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1. История возникновения, предмет
и задачи микробиологии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2. Особенности морфологии и строения различных
групп микроорганизмов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3. Физиология микроорганизмов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Химический состав микроорганизмов . . . . . . . . . . . . . . .
Окислительновосстановительный
потенциал питательной среды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.4. Влияние факторов внешней среды на микроорганизмы
и практическое их использование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.5. Экология микроорганизмов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.6. Роль микроорганизмов
в круговороте веществ в природе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Круговорот азота . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Круговорот углерода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Круговорот фосфора, железа и серы . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.7. Генетика микроорганизмов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Материальные основы наследственности . . . . . . . . . . . . .
Наследственность и изменчивость . . . . . . . . . . . . . . . . . .
105
105
109
115
116
117
118
Глава 2. Частная микробиология . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1. Патогенные кокки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Стафилококки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Стрептококки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2. Возбудители туберкулеза и паратуберкулеза . . . . . . . . . . . . .
Возбудитель туберкулеза . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Возбудитель паратуберкулеза животных . . . . . . . . . . . . .
134
134
134
137
139
139
143
ÎÃËÀÂËÅÍÈÅ
10
10
25
55
55
70
76
94
491
2.3. Возбудитель актиномикоза . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.4. Возбудитель сибирской язвы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.5. Патогенные анаэробы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Возбудитель ботулизма . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Возбудитель столбняка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Клостридии перфрингенса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.6. Энтеробактерии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Возбудитель сальмонеллеза . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Возбудитель колибактериоза . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.7. Возбудитель антропозоонозной чумы . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.8. Возбудитель бруцеллеза . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.9. Возбудитель туляремии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.10. Возбудитель пастереллеза . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.11. Возбудитель сапа лошадей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.12. Возбудители некробактериоза,
копытной гнили и мелиоидоза животных. . . . . . . . . . . . . . . .
Возбудитель некробактериоза . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Возбудитель копытной гнили . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Возбудитель мелиоидоза (ложного сапа) . . . . . . . . . . . . .
2.13. Возбудитель кампилобактериоза . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.14. Возбудители лептоспироза, листериоза и рожи свиней . . . .
Возбудитель лептоспироза . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Возбудитель листериоза . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Возбудитель рожи свиней . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.15. Возбудитель контагиозной плевропневмонии
крупного рогатого скота . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.16. Возбудитель риккетсиоза (Ку$лихорадка) . . . . . . . . . . . . . . .
2.17. Возбудитель хламидиозов животных . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.18. Микроскопические грибы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.19. Возбудители дерматомикозов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Возбудители трихофитии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Возбудители микроспории . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.20. Возбудители микотоксикозов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Возбудители аспергиллотоксикозов . . . . . . . . . . . . . . . . .
Возбудители фузариотоксикоза . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Возбудитель стахиботриотоксикоза . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.21. Возбудители вирусных инфекций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
146
149
156
156
160
163
165
165
168
170
174
179
182
184
186
186
189
191
192
195
195
198
201
204
206
209
212
213
213
216
217
218
219
221
225
ÐÀÇÄÅË ÂÒÎÐÎÉ
ÎÑÍÎÂÛ Ó×ÅÍÈß ÎÁ ÈÍÔÅÊÖÈÈ È ÈÌÌÓÍÈÒÅÒÅ
Глава 3. Учение об инфекции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.1. Типы биотических взаимоотношений
микроорганизмов с макроорганизмом . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2. Понятие об инфекции, инфекционном процессе
и инфекционной болезни . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Возникновение инфекции путем внедрения
и распространения патогенных микробов в организме . . .
Патогенность и вирулентность микроорганизмов . . . . . .
Роль макроорганизма и условий окружающей среды
в возникновении и развитии инфекционного процесса . .
3.3. Особо опасные болезни, перекрестно передающиеся
от животных к человеку и наоборот . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
492
232
232
234
239
240
245
247
ÌÈÊÐÎÁÈÎËÎÃÈß
Глава 4. Введение в основы иммунологии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.1. Классификация иммунитета . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2. Неспецифические (естественные) факторы иммунитета . . . .
Анатомофизиологические факторы
неспецифической резистентности . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Гуморальные факторы
неспецифической резистентности . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Клеточные факторы
неспецифической резистентности . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3. Специфические факторы иммунитета . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Формы иммунного реагирования (иммунный ответ) . . .
Гуморальные факторы. Антитела (иммуноглобулины) . . .
Реакция «антиген — антитело», используемая
при диагностике инфекционных болезней . . . . . . . . . . . .
Клеточные факторы (клеточный иммунитет) . . . . . . . . . .
Иммунологическая толерантность . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Иммунопатологические реакции . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Иммунодефициты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
249
253
259
Глава 5.
5.1.
5.2.
5.3.
5.4.
5.5.
5.6.
306
306
311
314
315
316
Основные биопрепараты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Вакцины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Иммунные сыворотки и иммуноглобулины . . . . . . . . . . . . . .
Диагностические антигены и аллергены . . . . . . . . . . . . . . . .
Бактериофагивирусы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Лиофилизация микроорганизмов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Правила использования и хранения биопрепаратов,
их транспортировка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
259
261
265
266
271
274
279
289
290
292
303
317
ÐÀÇÄÅË ÒÐÅÒÈÉ
ËÀÁÎÐÀÒÎÐÍÛÅ ÇÀÍßÒÈß
Тема 1. Задачи бактериологической лаборатории,
техника безопасности при работе с микроорганизмами.
Правила взятия, консервирования и транспортировки
патологического материала. Световой микроскоп,
особенности микроскопирования при использовании
иммерсионной системы. Основные формы бактерий . . . . . . .
Тема 2. Бактериологические краски.
Методика приготовления препарата для микроскопии.
Простой метод окрашивания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Тема 3. Сложные методы окрашивания.
Окраска по Граму . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Тема 4. Биологическое значение образования спор и капсул,
методы их окрашивания. Изучение подвижности бактерий .
Тема 5. Микроскопические грибы: плесневые грибы
и дрожжи. Их морфологические особенности . . . . . . . . . . . . .
Тема 6. Методы стерилизации питательных сред и посуды . . . . . . . .
Тема 7. Приготовление питательных сред
для культивирования микроорганизмов, их классификация .
Тема 8. Методы культивирования аэробных,
микроаэрофильных и анаэробных бактерий . . . . . . . . . . . . . .
ÎÃËÀÂËÅÍÈÅ
320
330
335
338
344
351
357
368
493
Тема 9. Техника посевов и пересевов. Методы выделения
чистых культур бактерий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Тема 10. Культуральные свойства микроорганизмов . . . . . . . . . . . . . .
Тема 11. Ферментативные свойства бактерий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Тема 12. Серологическая диагностика инфекционных
болезней сельскохозяйственных животных . . . . . . . . . . . . . .
Тема 13. Реакция агглютинации: пробирочный метод.
Другие модификации постановки реакции . . . . . . . . . . . . . . .
Тема 14. Реакция связывания комплемента (РСК) . . . . . . . . . . . . . . . .
Тема 15. Метод флуоресцирующих антител (МФА).
Иммуноферментный анализ (ИФА) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Тема 16. Использование в микробиологии полимеразной
цепной реакции (ПЦР) и применение ДНК/зондов . . . . . . . .
Тема 17. Индикация возбудителя колибактериоза (эшерихиоза) . . . .
Тема 18. Индикация возбудителя сальмонеллеза . . . . . . . . . . . . . . . . .
Тема 19. Индикация возбудителя туберкулеза . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Тема 20. Индикация возбудителя бруцеллеза . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Тема 21. Индикация возбудителя сибирской язвы . . . . . . . . . . . . . . . .
Тема 22. Индикация патогенных кокков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
375
381
385
392
400
408
420
428
437
443
450
455
462
468
Словарь терминов и определений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 477
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 490
494
ÌÈÊÐÎÁÈÎËÎÃÈß
ÏÐÅÄÈÑËÎÂÈÅ
Î
снова подготовки будущих ветеринарноса
нитарных врачей, ветсанэкспертов по микробиологии и имму
нологии, — это теоретические и практические знания о много
образии мира микробов, их роли в общебиологических процес
сах, в патологии человека и животных, в порче сырья животного
и растительного происхождения.
В настоящее время дефицит литературы по микробиологии
для студентов, обучающихся по специальности «Ветеринарно
санитарная экспертиза», диктует необходимость обобщить все
имеющиеся сведения в виде доступного учебного пособия.
Предлагаемая книга позволит студентам ознакомиться с
вопросами профилактики инфекционных болезней людей и
животных, вызываемых микроорганизмами бактериальной и
грибковой этиологии, правилами консервирования, хранения,
транспортировки и реализации готовой продукции.
Учебное пособие состоит из трех разделов. В первом разде
ле приведена история возникновения микробиологии как нау
ки; строение и распространение микроорганизмов в природе;
их систематика и классификация; представлены морфологи
ческие, культуральные и биохимические свойства зооантро
понозных возбудителей; методы бактериологической и серо
логической диагностики, а также средства специфической про
филактики и лечения. Во втором изложены основы учения об
инфекции и иммунитете, а также серологические методы диаг
ностики возбудителей особо опасных инфекций. Третий раздел
6
ÌÈÊÐÎÁÈÎËÎÃÈß
содержит лабораторные занятия, дающие практические навы
ки по общей и частной микробиологии.
Учебное пособие предназначено для студентов, обучающих
ся по специальности 110501 — «Ветеринарносанитарная экс
пертиза».
Для лучшего усвоения студентами методов лабораторной
диагностики инфекционных болезней человека и животных
теоретический материал по конкретным темам был связан с
методическими разработками лабораторных занятий.
В книге также изложены сведения по отдельным теорети
ческим вопросам (учение об инфекции, иммунохимические ме
тоды исследований, методика выявления спор и капсул и др.),
которые не входят в учебную программу, однако, по мнению
авторов, будут полезны студентам.
Согласно государственной образовательной программе в
учебное пособие включены материалы по возбудителям особо
опасных инфекционных болезней, правила личной профилак
тики и техники безопасности.
ÏÐÅÄÈÑËÎÂÈÅ
7
Ãëàâà 1. ÎÁÙÀß
ÌÈÊÐÎÁÈÎËÎÃÈß
1.1. ÈÑÒÎÐÈß ÂÎÇÍÈÊÍÎÂÅÍÈß,
ÏÐÅÄÌÅÒ È ÇÀÄÀ×È
ÌÈÊÐÎÁÈÎËÎÃÈÈ
Ì
икробиология (от греч. micros — малый,
bios — жизнь, logos — учение) — наука о мельчайших микро
скопических организмах, названных микроорганизмами или
микробами. Микробиология по существу является отраслью
биологии и изучает микроскопические организмы. Раньше био
логию традиционно разделяли по основным типам изучаемых
организмов на ботанику, зоологию и микробиологию.
Объектами изучения микробиологии являются бактерии
(прокариоты), простоорганизованные эукариоты, вирусы, рик
кетсии и микоплазмы. В современной микробиологии сформи
ровались более узкие дисциплины для изучения отдельных ти
пов объектов, выделенных по признаку возрастающей сложно
сти организации, начиная от макромолекул и генов до клеток,
многоклеточных организмов и популяций. Такое подразделе
ние способствует выявлению универсальных принципов, общих
для всех живых систем. Микробиология в настоящее время ста
ла самостоятельной областью раздела биологии благодаря ог
ромному значению, которое имеют микроорганизмы в воспол
нении энергетических ресурсов, чистоты окружающей среды,
изготовлении молочнокислых продуктов и в борьбе с инфекци
онными болезнями человека, животных и растений. Микробы
в большинстве своем являются одноклеточными организмами,
генетически связанными с растительным и животным миром.
Для изучения этих организмов разработаны новые оригиналь
ные методы исследования.
10
ÐÀÇÄÅË I. ÎÑÍÎÂÛ ÎÁÙÅÉ È ×ÀÑÒÍÎÉ ÌÈÊÐÎÁÈÎËÎÃÈÈ
Микробиология изучает морфологию, систематику, физио
логию, биохимию, генетику и экологию микроорганизмов; их
взаимоотношения с окружающей средой и значение в жизни
человека, животных и всей биосферы.
История возникновения микробиологии. Предположения о
том, что брожение, гниение и заразные (инфекционные) болезни —
результат воздействия неизвестных организмов, были озвучены
Гиппократом (460–377 гг. до н. э.), Лукрецием (96–55 гг. до н. э.),
Вергилием (70–19 гг. до н. э.). Итальянский врач Д. Фракастро
(1478–1553) и астроном А. Кирхер (начало XVII в.) выдвинули
теорию о том, что болезни от человека к человеку передаются мель
чайшими живыми существами, но доказать этого не смогли.
Однако становление микробиологии как науки стало воз
можным только после изобретения микроскопа. Первым, кто
увидел и описал микроорганизмы, был голландский натуралист
Антони ван Левенгук (1632–1723), который сконструировал
прибор (микроскоп), дававший увеличение до 300 раз. С помо
щью микроскопа он рассматривал воду, различные настои,
кровь, зубной налет и многое другое. В рассматриваемых объ
ектах он обнаружил мельчайшие существа, названные им жи
выми зверьками (анималькулями), которые имели шаровидные,
палочковидные и извитые формы. Книга «Тайны природы, от
крытые А. Левенгуком» (1695) привлекла внимание ученых мно
гих стран и побудила их к изучению микроорганизмов. Однако
исследования в течение многих десятилетий сводились лишь к
описанию различных форм микроорганизмов.
Период с конца XVII в. до середины XIX в. вошел в исто
рию как описательный, или морфологический, так как роль
микроорганизмов в природе, жизни животных и человека оста
валась неясной, но тем не менее он создал условия для перехода
к следующему — экспериментальному периоду.
Экспериментальный период связан с именем выдающегося
русского ученого М. М. Тереховского (1740–1796), который изу
чал действие различных физических и химических факторов
на микроорганизмы. Анализируя условия появления живых
организмов в различных настоях, он пришел к выводу, что их
образование в средах, подвергнутых кипячению, не происхо
дит. Благодаря этим открытиям возникла асептика и анти
септика в хирургии.
ÃËÀÂÀ 1. ÎÁÙÀß ÌÈÊÐÎÁÈÎËÎÃÈß
11
Одним из первых «охотников за микробами» в Европе и Рос
сии был русский врач Данило Самойлович. Во время эпидемии
чумы в Москве в 1771 г. он пытался найти возбудителя этого
заболевания. Обладая качествами бесстрашного исследователя,
он заразил себя гноем больных, чтобы доказать возможность
предохранения людей от чумы с помощью прививок. Умер Са
мойлович во время эпидемии чумы в Таганроге.
Идея предохранения людей от заразных болезней не была
новой. Так, за много лет до работ Пастера английский врач
Э. Дженнер (1749–1823) разработал метод предохранительных
прививок от оспы. Заражая людей коровьей оспой, он факти
чески разрешил проблему борьбы с оспой человека. Однако
сущность этого метода была разгадана Л. Пастером только че
рез 100 лет.
Бурное развитие микробиологии начинается со второй по
ловины XIX в. благодаря работам выдающегося французского
ученогохимика Луи Пастера (1822–1895), который открыл
сущность природы брожения и положил начало физиологиче
скому периоду. В то время в науке господствовала теория Ю. Ли
биха, утверждавшая, что брожение и гниение — результаты
окислительных процессов, обусловленных действием фермен
тов, и они представляют собой чисто химическое явление без
участия микроорганизмов. Л. Пастер доказал, что причина бро
жения и гниения — микроорганизмы, вырабатывающие раз
личные ферменты. Каждый бродильный процесс обусловлен
жизнедеятельностью специфического возбудителя, гниение
вызывается группой гнилостных бактерий и т. д. Изучая мас
лянокислое брожение, Пастер установил, что Вас. butyricum
развивается при отсутствии кислорода, и тем самым открыл
явление анаэробиоза.
С именем Л. Пастера связано решение вопроса о самопроиз
вольном зарождении жизни. Он экспериментально доказал, что
при абсолютной стерильности питательных растворов и исклю
чении последующего загрязнения в них невозможно появление
микробов и развитие гниения. Жизнь возникает тогда, писал
Л. Пастер, когда в питательный раствор микроорганизмы про
никают извне.
В 1865 г. Л. Пастер установил, что порча вина и пива обу
словлена попаданием в сусло микроорганизмов или диких дрож
12
ÐÀÇÄÅË I. ÎÑÍÎÂÛ ÎÁÙÅÉ È ×ÀÑÒÍÎÉ ÌÈÊÐÎÁÈÎËÎÃÈÈ
жей, и для предупреждения их размножения предложил на
гревать вино и пиво до 100°С. Этот способ получил название
пастеризация.
В 1868 г. Л. Пастер установил, что болезнь шелковичных
червей пебрину вызывают особые микроорганизмы. Для борь
бы с ними он предложил простой и эффективный метод: всех
больных червей (гусениц) — производителей шелка — уничто
жать и заменять здоровыми бабочками.
Занимаясь изучением природы заразных болезней, Пас
тер открыл возбудителя холеры кур, стафилококки, стрепто
кокки, возбудителя рожи свиней, установил этиологию си
бирской язвы. Он обнаружил важное свойство патогенных
микроорганизмов — способность к ослаблению вирулентно
сти. На этой основе им была разработана оригинальная тео
рия ослабления (аттенуации) вирулентности микроорганиз
мов. Пастер успешно использовал ослабленные культуры для
прививок против инфекционных болезней. Культуры микро
организмов с ослабленной вирулентностью были названы вак
цинами, а метод прививок — вакцинацией. Л. Пастер пред
ложил методы получения вакцин против холеры кур, сибир
ской язвы, бешенства.
В результате культивирования бацилл сибирской язвы при
температуре 42,5°С Л. Пастер получил низковирулентный вак
цинный штамм.
Вершиной научной деятельности Л. Пастера явилось иссле
дование по борьбе с бешенством. В 1885 г. Л. Пастеру впервые
удалось получить ослабленную культуру возбудителя бешенст
ва. В качестве исходного материала для изготовления вакцины
он использовал мозг кролика, зараженный суспензией из мозга
собаки, погибшей от бешенства. Путем многократных пассажей
через мозг кролика был получен возбудитель со стабильными
свойствами (virus fixe), который послужил исходным материа
лом для изготовления антирабических (rabies — бешенство) вак
цин. Опыты предохранения собак от заражения бешенством с
помощью таких вакцин дали хорошие результаты. Однако ис
пытать вакцину на человеке Л. Пастер долго не решался, и тут
помог случай, когда на лечение привезли ребенка, сильно иску
санного бешеной собакой. В результате иммунизации данной
вакциной ребенок остался жив.
ÃËÀÂÀ 1. ÎÁÙÀß ÌÈÊÐÎÁÈÎËÎÃÈß
13