MIKROBIOLOOGIA

MIKROBIOLOOGIA Marika Asberg

Mikrobioloogia micros-väike, bios-elu Mikrobioloogia on teadus, mis uurib Mikroorganismide: • morfoloogiat • füsioloogiat • biokeemiat • geneetikat

Mikroorganismid Mikroorganismid jaotatakse: • Algloomad • Seened • Bakterid • Viirused • Prioonid

Mikroorganismid • Seened-ühe või mitmerakulised eukarioodid • Algloomad-üherakulised eukarioodid • Bakterid-üherakulised prokarioodid – – – –

Klamüüdiad Riketsiad Mükoplasmad Spiroheedid

• Viirused-infektsioossed ühikud, mis koosnevad DNA-st või RNA-st • Prioonid-infektsioosne proteiin

Seened • Pärmiseen

Algloomad Trihomoonas vaginalis

Bakterid

Viirused

Prioonid

Mikroorganismid elavad kõikjal. • Õhus • Vees • Mullas • Taimedel • Loomadel • Inimesel Kõige vanemad elusolendid planeedil Maa

Mikroobe kasutatakse • Põllumajandus. Pinnas, loomasööt. • Söök ja jook. Piimasaadused, alkoholi käärimine, leivatööstus. • Keemiatooted. Atsetoon, lahustid, ravimid (antibiootikumid, insuliin). • Teadus. Kiire kasv, palju järglasi • Biotehnoloogia. Insenergeneetika. • Haigused.

Infektsioonide tekitajad • Patogeensed mikroobid (pathos-haigus) Mycobacterium tuberculosis- tuberkuloos

• Tinglikult patogeensed ehk oportunistlikud tekitajad (virulentsus-patogeensuse määr) Staphylococcus aureus – Nahamädanikud – Kõhulahtisus – Bakterieemia-mikroobid veres

Meditsiiniline mikrobioloogia Haigustekitaja kindlakstegemine • Uurimismaterjal • Samastamine • Virulentsus • Antimikroobe ravi Infektsioonhaiguse kliinilise pildi kirjeldamine

Meditsiiniline mikrobioloogia Profülaktika • Epidemioloogia • Nakkuskolle • Mikroobi ülekanne • Profülaktika Ravi • Antibiogramm • Antikehad jne

Aktuaalsed probleemid • “Uued” infektsioonid • Toidu ja veega levivate nakkuste puhangud • Haiglasisesed e. nosokomiaalsed nakkused • Bioterrorism • Mikrofloora muutustest tingitud haigused e. oportunistlikud tekitajad • Antibiootikumresistentsus

MIKROBIOLOOGIA AJALUGU

Eelmikrobioloogiline periood • Hippokrates (460-375 e.m.a.)-haigused pärinevad mustusest (pinnas, muld) ja paranevad loomulikul teel (malaariale suits) Õhus on erinevad miasmid! • Aristoteles (384-322e.m.a.)-põhjuseks tähtede halb seis • Galenos (129-200) haiguste levik õhu kaudu või otsese kontaktiga (laipadelt)

Morfoloogiline periood • • • •

Antonie van Leeuwenhoek (1632-1723) leiutas mikroskoobi 200-300X ja kirjeldas esmakordselt liikuvaid ja paljunevaid olevusi (baktereid) • 1677 hambakatt • 1675 mikrobioloogia sünd • 1835 itaallane Bassi tõestas, et haigus on põhjustatud mikroobide poolt

Füsioloogiline periood L. Pasteur 1822-1895 med mikrobioloogia rajaja! • • • •

Piimhappe ja etanoolikäärimine Pastöriseerimine (kuumutamine alla 100 kraadi) Aeroobsed/ anaeroobsed mikroobid Vaktsineerimine

– Kanakoolera (холера) – Marutõbi (водобоязнь) – Siberi katk (сибирка)

R. Koch 1843-1910 • Kochi postulaadid • Mikroob peab esinema kõigil inimestel, kellel vastav haigus • Mikroobi peab saama isoleerida puhaskultuurina • Mikroobi puhaskultuuriga nakatunud inimestel või loomadel peavad ilmnema vastavad infektsiooni sümptomid • Sedasama mikroobi saab uuesti isoleerida puhaskultuurina

Füsioloogiline periood VAKTSINEERIMINE • Edward Jenner (1796) rõuged (оспа) vacca-lehm pookematrjali nimeks VAKSIIN • L. Pasteur – kanakoolera (1881) (холера) – marutaud (1885) (водобоязнь)

• E. Roux ja A.J.E. Yersin (1888) difteeria (дифтерия) antitoksiline seerum

Molekulaarne periood Teaduse areng • Elektronmikroskoopia • Elektroforees • Koekultuurid 1953 d. Watson ja F. Cricki nukleiinhapete struktuuri-geneetiline kood

• 1970 geenitehnoloogid alustasid B-hep vastase DNA- vaksiini tootmist • Insuliini tootmine bakteritüvest

MIKROOBIDE TAKSONOOMIA

Mikroobide taksonoomia on teadus mikroobide klassifikatsioonist, identifikatsioonist ja nomenklatuurist • Klassifikatsioon, jagamine teatud gruppidesse. – Eukarioodid/prokarioodid – Liik, perekond, sugukond, selts, klass, riik • Identifikatsioon ehk samastamine, kuidas eristada ühte gruppi teisest • Nomenklatuur on semaatiline süsteem, mille alusel gruppe nimetatakse

Mikroobide klassifikatsioon • • • • • •

Species -liik Genus -perekond Familia -sugukond Ordo -selts Classis -klass Regnum-riik – Procarya-bakterid – Eucarya-algloomad, seened – Vira-viirused

– Prokarüoot eeltuumne rakk

ehk

"pro" = enne + "caryos" = tuum bakterid ja tsüanobakterid (sinivetikad)

– Eukarüoot päristuumne

ehk

"eu" = tõeline + "caryos" = tuum seened, algloomad, Homo sapiens

Mikroobide identifikatsioon / samastamine FENOTÜÜBI ALUSEL • Morfoloogia • Biokeemilised omadused • Tundlikkus antibakteriaalsetele preparaatidele GENOTÜÜBI ALUSEL • Molekulaarsed metoodikad

Mikroobide samastamine ehk identifitseerimine Meditsiinis kasutatakse lihtsat taksonoomilist süsteemi: • Põhivormid – Kokid – Bakterid

• Gram-värvumine – Gram-negatiivsed – Gram-positiivsed

• Hingamistüüp – Aeroobid – Anaeroobid

• Parasitism – Intratsellulaarsed ehk rakusisesed – Ekstratsellulaaarsed ehk rakuvälised

Mikroobide põhivormid – – – –

Kerakujulised: Kokid Stafülokokid (viinamarjakobarad) Streptokokid (pärlid) Diplokoki (paarikaupa) Sartsiind (pakettidena)

Kokid väliskuju alusel: – Gonokokid on oakujulised – Meningokokid on küünlaleegikujulised – Enterokokid on ovaalsed

• Pulgakujulised (eoste moodustumise alusel)

– Batsillid (eosed, siberi katku tekitaja) – Klostriidid (eosed, teetanus, botulism, gaasgangreen) – Bakterid ( ei suuda eoseid moodustada, dif, tbc) • Kõverad (oluline keerdude arv) – Spirillid (2-3 keeruga mikroobid) – Vibrioonid (ühe loogaga mikroobid, koolera) – Spiroheet (spiraalikujuline, treponema) • Seened (paljunemine ja eosed) • Algloomad (liikumine ja paljunemine/ristipooldumine)

Nomenklatuur ehk mikroobi nimetus • Patogeenseid baktereid nim ladina keeles kahe sõnaga. (bionoomiline nomenklatuur) Esimene sõna kirjutatakse suure tähega, seda võib lühendada ja see tähistab perekonda, tuletatud mikroobi uurinud teadlase nimest. • Teine sõna kirjutatakse väikse tähega ja lõpuni välja. Enamasti viitab see haigusele või mikroobi iseloomulikumale omadusele. Salmonella typhi Escherichia coli E. coli

BAKTERIRAKU EHITUS

Bakterid Üksik rakk, kelle funktsiooniks on • Toitumine • Hingamine • Paljunemine • Resistentsus välisfaktoritele

Bakteriraku komponendid • Bakteriraku sisekomponendid – Genoom (DNA) – Tsütoplasma – Tsütoplasma membraan

• Bakteriraku väliskomponendid – Rakusein • Gram-positiivne • Gram-negatiivne

– Rakuseina lisakomponendid • Kihn • Viburid • Piilid

Mikroobiraku sisekomponenedid •

Genoom-koosneb ringjast DNA kaksikspiraal • Plasmiidid, DNA rõngasmolekulid • Paljunemine pooldumise teel

•

Tsütoplasma • Ribosoomid (70S) • Ensüümid • Inklusioonkehad (tärklis, – glükogeen, volutiin)

•

Tsütoplasma membraan • Selektiivne läbilaskvus • Ensüümide eritus • Hingamine ja energia tootmine

Puuduvad: tuumamembraan, Golgi aparaat, mitokondrid

Bakteriraku väliskomponendid • Rakusein on erinev • Gram-positiivsetel (tumevioletne) • Gram-negatiivsetel (punane)

• • • •

Rakuseina ülesanne Säilitab mikroobiraku rõhu Kaitseb suurte molekulide läbitungimist Info võtmine väliskeskkonnast

• Selle avastas 1880 aastal H.C.J. Gram

Gram-postiivsed versus Gramnegatiivsed Seina komponent

Gram-positiivsed

Gram-negatiivsed

Välismembraan

ei

ja

Lipopolüsahhariidi d ehk endotoksiin Eksotoksiin Eosed

ei

ja

ja ja

ei ei

Rakuseina lisakomponendid • Kihn (polüsahhariidne) – Koosneb limakiht slime

• Pilid ehk karvakesed – Gram-negatiivsetel bakteritel

• Viburid

Eosed • Eoste (спора) moodustamine ehk sporulatsioon Jäävad ellu ebasoodsates välistingimustes • Bacillus spp Bacillus anthracis-Siberi katku tekitaja

• Clostridium spp Clostridium tetani-teetanuse Clostridium botulinum-botulismi Clostridium perfringens-gaasgangreeni

Gram-positiivsed kokid • Staphylococcus – Staphylococcus aureus – Staphylococcus epidermidis – Staphylococcus saprophyticus

• Streptococcus – – – –

• • • • •

Streptococcus pyogenes Streptococcus agalactiae Streptococcus pneumoniae Streptococcus mutans

Enterococcus Aerococcus Leuconostoc Pediococcus Gemella

Stafülokokid “staphyll” viinamarjakobar, “kokkos” tera mari S. aureus Koagulaas-negatiivsed stafülokokid:

S. epidermidis S. saprophyticus jne. • Stafülokokid esinevad: • Nahal • Ninaneelus • Suus • Seedetraktis • Urogenitaaltarktis

Stafülokokkide poolt põhjustatud haigused I • Lokaalsed – Follikuliit-karvanääpsu põletik – Impetigo-mädavilliline lööve – Frunkel (paise) (чирей) subkutaanse kihis karvanääpsu ja rasunäärme põletik – Abstsess (нарыв)- frunklikogumik,

Stafülokokkide poolt põhjustatud haigused II • Süsteemsed – Kopsu-, keskkõrva-, luuüdi-, ninakõrvalkoobaste-, südame sisekesta põletik – Septitseemia

• Toksilise soki sündroom • Toidutoksikoosid • Epidermolüütiline sündroom – Ritteri haigus (staphylococcal scalded skin syndrome)

Streptokokid ja enterokokid S. pyogenes S. pneumoniae – – – –

Kopsupõletik ehk pneumoonia Ajukelmete põletik ehk meningiit Ninakõrvalkoobaste põletik ehk sinusiit Keskkõrvapõletik ehk otiit

S. agalactiae – Vastsündinute sepsis meningiit, saavad emalt

E. faecalis E. faecium

S. pyogenes (A-grupi streptokoki poolt põhjustatud haigused)

• Farüngiit – Reuma – Neeruvaagna põletik

• • • • • •

Püodermia Tselluliit Nekrotiseeriv fastiit Roos ehk erüsiipel Sepsis Sarlakid

S. pyogenes (A-grupi streptokoki poolt põhjustatud haigused)

• Sarlakid (скарлатина) • • • • • •

Piisknakkus Inkubatsioon 1-7 päeva “vaarika keel” 4-5 päeval “liivatera” taoline lööve 3-7 päeval Kahvatu nina-suu kolmnurk Naha kestendus peale haigust 2 nädalat

•