Вирусы и бактерии. Проблемы СПИДа
быстро истощаются питательные вещества среды и в ней накапливаются
продукты обмена, неблагоприятно действующие на бактерии. Скорость
размножения патогенных бактерий в организме значительно меньше, чем
в искусственной питательной среде.
2.3 Физиология бактерий.
По химическому составу бактерии не отличаются от клеток других ор
ганизмов. Бактериальная клетка содержит 70-85% воды. Около 90% сухо
го остатка составляют высокомолекулярные соединения: нуклеиновые
кислоты (10%),белки (40%), полисахариды (15%), пептидогликан (10%)
и липиды (15%); остальные 10% приходятся на моносахара, аминокисло
ты, азотистые основания, неорганические соли и другие низкомолеку
лярные соединения. Во всех процессах жизнедеятельность бактерий, как
и других организмов, участвуют многочисленные ферменты. Одни из них
(эндоферменты) функционируют только внутри клетки, обеспечивая про-
цессы синтеза, дыхания и тому подобное. Другие (экзоферменты) выде
ляются бактериями в окружающую среду. Необходимые бактериям высоко
молекулярные соединения синтезируются из небольших молекул, проника
ющих в клетку через цитоплазматическую. мембрану Белки, полисахари
ды, липиды могут быть использованы бактерией как источник питания
лишь после их расщепления экзоферментами - до аминокислот, моносаха
ров и др.
Для нормальной жизнедеятельности бактерия должна быть обеспечена
источниками углерода и азота. Одни виды бактерий (афтотрофы) исполь
зуют неорганический углерод, другие (гетеротрофы), в число которых
входят и патогенные бактерии, используют органические соединения.
Гетеротрофные бактерии в свою очередь разделяются на сапрофитов, пи-
тающихся органическими соединениями внешней среды, и паразитов, жи
вущих за счёт другого организма.
Различные бактерии неодинаково относятся к наличию или отсутствию
свободного кислорода. По этому признаку они делятся на три группы:
аэробы, анаэробы и факультативные анаэробы. Строгие аэробы, например
синегнойная палочка, могут развиваться лишь при наличии свободного
кислорода. Анаэробы, например возбудители газовой гангрены, столбня
ка, развиваются без доступа свободного кислорода, присутствие кото
рого угнетает их жизнедеятельность. Наконец, факультативные анаэро
бы, например возбудители кишечных инфекций, развиваются как в кисло
родной, так и в бескислородной среде.
Аэробность или анаэробность бактерий обусловливается способом по
лучения ими энергии, необходимой для обеспечения процессов жизнедея
тельности. Некоторые бактерии (фотосинтезирующие) способны, подобно
растениям, использовать непосредственно энергию солнечного света.
остальные (хемосинтезирующие) получают энергию в ходе различных хи-
мических реакций. Существуют бактерии (хемоафтотрофы), окисляющие
неорганические вещества (аммиак, соединения серы и железа и др.). Но
для большинства бактерий источником энергии служат превращения орга
нических соединений: углеводов, белков, жиров и др. Аэробы использу
ют реакции биологического окисления с участием свободного кислорода
(дыхание), в результате которых органические соединения окисляются
до углекислого газа и воды. Анаэробные получают энергию при расщеп
лении органических соединений без участия свободного кислорода. Та
кой процесс называется брожением. При брожении, кроме углекислого
газа, образуются различные соединения, например спирты, ацетон и др.
В процессе жизнедеятельности бактерии образуют биологически актив
ные вещества - ферменты, антибиотики, пигменты, летучие ароматичес
кие соединения, токсины и др.
2.4 Антибактериальные химиотерапевтические агенты.
Химические соединения, используемые для дезинфекции, хотя и обла
дают высокой антибактериальной активностью, не могут из-за их ток
сичности применяться в лечебных целях. Для этого пригодны антибакте
риальные химиотерапевтические средства. Они способны убивать бакте
рий или угнетать их жизнедеятельность, не оказывая при определённых
дозах токсического влияния на ткани или организм в целом, то есть
действие их должно быть изобретательным, направленным против бакте
рии или другого микроорганизма.
Кроме химических соединений, мощными антибактериальными средствами
Являются антибиотики - химиотерапевтические препараты естественного
происхождения, синтезируемые микроорганизмами.
Теоретические основы химиотерапии и вопросы её практического ис
пользования при лечении инфекционных заболеваний были разработаны в
начале века немецким учёным П. Эрлихом, который открыл органические
соединения мышьяка, активные при лечении сифилиса. Однако долгие го
ды не удавалось найти химиотерапевтические средства для лечения для
лечения бактериальных инфекций. Дальнейшее развитие химиотерапии
связано с открытием сульфаниламидов. Применение сульфаниламидов не
только обогатило медицину новыми по тому времени химиотерапевтичес
кими средствами, но и вызвало к жизни новое направление поиска анти
бактериальных химиотерапевтических средств. Это направление возникло
в результате изучения механизма действия сульфаниламидов на бактери
альную клетку. Было установлено, что по химической структуре сульфа
ниламид подобен парааминобензойной кислоте - одному из важных проме
жуточных продуктов (метаболитов), участвующих в синтезе нуклеиновых
кислот. Из-за химического подобия сульфаниламид действует как анти
метаболит парааминобензойной кислоты: включаясь вместо неё в биохи
мические процессы, но не заменяя её, сульфаниламид нарушает синтез
нуклеиновых кислот в бактериальной клетке. Исходя из этих данных,
было сформулировано положение, что среди антиметаболитов других био
химических процессов окажутся лечащие антибактериальные средства.
Однако проблема получения новых лекарственных средств против бакте
риальных инфекций, принцип действия которых основан на конкуренции
метаболита с важным для клетки метаболитом, оказалось значительно
сложней, чем предполагалось. Это связано с тем, что синтезированные
антиметаболиты подавали обмен веществ не только у бактерий, но и в
тканях организма. Таким образом, проблема свелась к поиску реакций
обмена веществ, специфичных для бактерий и отсутствующих в клетках
организма человека или животного.
Биохимические реакции, присущи лишь бактериям, были обнаружены в
процессе синтеза клеточной стенки, в частности при образовании пеп
тидогликана. Некоторые антибиотики (пенициллин, циклосерин) эффек
тивные как антибактериальные средства, воздействуют на процесс фор
мирования клеточной стенки, нарушая синтез пептидогликана, входящего
в его состав, что приводит к лизису бактерий. Другие бактерии - тет
рациклин, левомицетин, стрептомицин и другие - способны нарушать
синтез белков в бактериальных клетках. Первым препаратом этой груп
пы, нашедшим применение в клинике, был стрептомицин. Оказалось, что
он способен изобретательно объединяться с рибосомами клеток организ-
махозяина. В результате «точность» рибосом бактерии в процессе син-
теза белка нарушается, что приводит к «порче» синтезируемых белков и
гибели бактерии. Неомицин, канамицин, левомицетин и эритромицин так
же взаимодействуют с рибосомами бактериальной клетки. Тетрациклин
нарушает присоединение информационной РНК к рибосомам. Лечащее дейс
твие упомянутых антибиотиков определяется их специфичностью, то есть
относительно низкой способностью влиять на эти же процессы в клетках
высших организмов.
2.5 Устойчивость бактерий к факторам окружающей среды.
На жизнедеятельность бактерий влияют температура, влажность, уль
трафиолетовое излучение. К низким температурам бактерии устойчивы,
некоторые выживают даже при –190.5, а споры при –253.5. К высоким тем
пературам бактерии высокочувствительные. Не спорообразующие бактерии
погибают при температуре 60-70.5, спорообразующие - при прогреве выше
100.5. Разные виды бактерий по-разному переносят высушивание: одни
(например гонококки) очень быстро погибают, другие в этих же услови
ях выживают. Так, палочка дизентерии при высушивании остаётся жиз
неспособной 7 суток, дифтерии - 30 суток, брюшного тифа - 70 суток,
туберкулёза - 90 суток, споры бацилл сибирской язвы - до 10 лет.
Бактерии чувствительны к ультрафиолетовому излучению и прямому сол
нечному свету.
2.6 Болезнетворность бактерий.
Из огромного количества бактерий, обнаруженных в природе, лишь не
большое число видов являются патогенными. Болезнетворность бактерий
определяется их способностью преодолевать защитные барьеры организ
ма, внедрятся в его ткани и выделять токсические вещества.
При ряде заболеваний (дифтерия, столбняк и др.) общее тяжёлое по
ражение организма не сопровождается распространением бактерийвозбу
дителей из места их первичного внедрения. Например, при дифтерии
возбудитель обнаруживается в носоглотке и трахее, а поражёнными ока
зываются сердечная мышца, нервы, надпочечники. Изучение причины это
го явления привело к заключению, что токсин, вырабатываемый возбуди-
телем болезни, всасывается в кровь и транспортируется в разные орга
