Предмет и задачи микробиологии

Содержание

Предмет и задачи микробиологии. 2

История микробиологии. 5

Методы микробиологических исследований. 8

Положение микроорганизмов в системе живого мира. 9

Систематика микроорганизмов. 15

Размеры микроорганизмов. 18

Форма прокариот. 20

Структура, химический состав и функции компонентов прокариотной клетки 23

Подвижность бактерий. 28

Покоящиеся формы прокариот. Спорообразование. 29

Химический состав бактерий. 31

Рост и размножение бактерий. 34

Культивирование микроорганизмов. 36

Генетика бактерий. 41

Влияние факторов окружающей среды на микрооранизмы 46

Потребности прокариот в питательных веществах. 53

Питание бактерий. 57

Механизмы питания. 59

Ферменты бактерий. 60

Общая характеристика метаболизма прокариот. 62

Синтез прокариотами основных клеточных компонентов. 64

Дыхание бактерий. 67

Брожение. 68

Фотосинтез. 70

Молекулярный кислород как фактор эволюции. 71

Происхождение, эволюция, место бактерий в развитии жизни на Земле 73

Экологические и биосферные функции бактерий. 74

Бактерии в мутуалистических отношениях с другими организмами 75

Патогенные бактерии. 75

Экология микроорганизмов. 76

Функции микроорганизмов в природе. 76

Микробные местообитания. 77

Рост микроорганизмов в прикрепленном состоянии. 78

Микрофлора почвы.. 79

Микрофлора воды.. 81

Микрофлора воздуха. 82

Микрофлора тела человека. 83

Практическое применение микроорганизмов. 84

Проблема загрязнения природных экосистем и возможности самоочищения 85

Принципы биологической обработки отходов. 87

Очистка сточных вод. 87

Особенности экосистемы активного ила. 88

Обработка осадков сточных вод и твердых отходов. 91

Биоремедиация загрязненных почв и грунтов. 92

Классификация водоемов и биоценозов по сапробности. 92

Определение сапробности по Пантле и Букку. 97

Санитарная микробиология. 99

Санитарно-микробиологическое исследование воды.. 102

Санитарно-микробиологическое исследование почвы.. 102

Санитарно-микробиологический анализ воздуха. 103

Лекция 1

Предмет и задачи микробиологии

болезней, ряд микроорганизмов, имеющих важное значение для животноводства (микрофлора пищеварительного тракта, кормов) и технологии пищевых продуктов животного происхождения, а также для обработки кожевенного и мехового сырья; сельскохозяйственная – изучает роль микроорганизмов в почвообразовательных процессах, увеличении плодородия почвы и т.д.; санитарная – изучает микрофлору окружающей среды (в том числе патогенные бактерии и вирусы), ее жизнедеятельность и вызываемые в результате этого процессы, которые могут непосредственно или косвенно оказывать неблагоприятное влияние на окружающую среду и здоровье людей; экологическая – изучает функциональное разнообразие микроорганизмов с аутэкологией видов, их взаимодействие в составе микробных сообществ, деятельность микробных сообществ в составе биосферы; медицинская -изучает патогенные для человека микроорганизмы, разрабатывает методы профилактики, диагностики и лечения болезней.

Объектами изучения в микробиологии являются бактерии и археи (бактериология), вирусы (вирусология), микроскопические грибы (микология), микроскопические водоросли (альгология), микроскопические животные (протозоология) и т. д. Задачи: 1) получение высокоактивных штаммов; 2) изучение закономерностей смешанного культивирования (получение биотоплива, очистка сточных вод, получение антибиотиков и витаминов); 3) защита высокоактивных штаммов от бактериофагов; 4) разработка методов сохранения высокопродуктивных штаммов микроорганизмов.

Микроорганизмы – мельчайшие, преимущественно одноклеточные, организмы, видимые только в микроскоп: бактерии, микроскопические грибы и водоросли, простейшие. Иногда к микроорганизмам относят вирусы. Характеризуются огромным разнообразием видов, способных существовать в различных условиях (горячие источники, дно океана, снега гор и т. д.). Играют большую роль в круговороте веществ в природе. Используются в пищевой и микробиологической промышленности (виноделие, хлебопечение, производство антибиотиков, витаминов, аминокислот, белка и др.), генной инженерии, для очистки окружающей среды от различных природных и антропогенных загрязнений. Патогенные микроорганизмы вызывают болезни растений, животных и человека.

История микробиологии

Изобретение микроскопа открыло новые возможности для изучения живой природы. Микроскоп был создан в 1610 г. Г. Галилеем (G. Galilei, 1564—1642). Одним из первых микроскоп сконструировал и использовал для изучения строения растений английский физик и изобретатель Р. Гук (R. Hooke, 1635—1703). Р. Гук ввел термин "клетка" для обозначения тех структурных единиц, из которых построен сложный живой организм. Первым человеком, увидевшим микроорганизмы, был голландец Антонио ван Левенгук (Antony van Leeuwenhoek, 1632—1723), мануфактурщик из Дельфта¹. По своим оптическим свойствам линзы А. ван Левенгука, дававшие увеличение в 50-270 раз, не знали себе равных. (Достаточно напомнить, что теоретический предел увеличения двояковыпуклой линзы — 250–300 раз). Ученый иезуит Афанасий Kиpxep (A. Kircher. 1601— 1680) наблюдал мельчайших "червячков" в загнившем мясе, молоке, уксусе, сыре и в крови больных, предполагая, что все это живое население произошло из безжизненных органических материалов". Еще древнегреческий врач Гиппократ (ок. 460—377 до н. э.) высказывал предположение о том, что заразные болезни вызываются невидимыми живыми существами. Авиценна (ок. 980— 1037) в "Каноне медицины" писал о "невидимых" возбудителях чумы, оспы и других заболеваний. В 1827 г. итальянский естествоиспытатель А. Басси (A. Bassi, 1773—1856), изучая заболевание шелковичных червей, обнаружил передачу болезни при переносе микроскопического грибка от больной особи к здоровой. Таким образом, впервые удалось экспериментально установить микробную природу этого заболевания. Этот период истории микробиологии можно условно назвать описательным.

Физиологический этап развития микробиологии начался с середины XIX в. и связан с работами Луи Пастера и Роберта Коха. Человеком, который своими работами положил начало современной микробиологии, был выдающийся французский ученый Луи Пастер (Louis Pasteur, 1822—1895). Изучая молочнокислое, спиртовое, маслянокислое брожение, Л. Пастер выяснил, что эти процессы вызываются определенными видами микроорганизмов и непосредственно связаны с их жизнедеятельностью, и опроверг теорию самозарождения жизни. Позднее, изучая "болезни" вина, болезни животных и человека, он экспериментально установил, что их "виновниками" также являются микроорганизмы. Эти исследования позволили ему предложить способ тепловой обработки продуктов, предохраняющий их от порчи – пастеризация. В 1857 г. Л. Пастер при изучении спиртового брожения обнаружил существование "жизни без кислорода", т. е. анаэробный способ существования. Он же ввел термины "аэробный" и "анаэробный" для обозначения жизни в присутствии или в отсутствие молекулярного кислорода. Работы Л. Пастера в области изучения инфекционных болезней животных и человека (болезнь шелковичных червей, сибирская язва, куриная холера, бешенство) позволили ему описать природу этих заболеваний и найти способ борьбы с ними. Английский хирург Дж. Листер (J. Lister, 1827—1912 впервые ввел в медицинскую практику методы предупреждения заражения ран, заключавшиеся в обработке всех хирургических инструментов карболовой кислотой и разбрызгивании ее в операционной во время операции. Одним из основоположников медицинской микробиологии наряду с Л. Пастером явился немецкий микробиолог Р. Кох (R. Koch, 1843—1910), занимавшийся изучением возбудителей инфекционных заболеваний. Занимался изучением сибирской язвы и туберкулеза. В 1882 г. Р. Кох сообщил об открытии возбудителя туберкулеза, который в его честь был назван "палочкой Коха". (В 1905 г. за исследование туберкулеза Р. Коху была присуждена Нобелевская премия.) Ему принадлежит также открытие возбудителя холеры. Родоначальником русской микробиологии является Л. С. Ценковский (1822—1887). Л. С. Ценковский открыл и описал большое число простейших, изучал их морфологию и циклы развития, сделал вывод об отсутствии резкой границы между миром растений и животных. Им была предложена вакцина против сибирской язвы (так называемая "живая вакцина Ценковского"). Основоположником медицинской микробиологии справедливо считают также И. И. Мечникова (1845—1916). В 1883 г. И. И. Мечников создал фагоцитарную теорию иммунитета, он показал, что защита организма от болезнетворных микроорганизмов — сложная биологическая реакция, в основе которой лежит способность белых кровяных телец (фагоцитов) захватывать и разрушать посторонние тела, попавшие в организм. В 1909 г. за исследования по фагоцитозу И. И. Мечникову была присуждена Нобелевская премия. Большой вклад в развитие общей микробиологии внесли русский микробиолог С. Н. Виноградский (1856—1953) и голландский микробиолог М. Бейеринк (М. Beijerinck, 1851—1931). С. Н. Виноградский ввел микроэкологический принцип в исследование микроорганизмов, предложил создавать специфические (элективные) условия, дающие возможность преимущественного развития данной группы организмов. С. Н. Виноградский и М. Бейеринк являются основоположниками экологического направления микробиологии, связанного с изучением роли микроорганизмов в природных условиях и участием их в круговороте веществ в природе. В 70—80-х гг. XIX в. П. А. Костычев создал теорию микробиологической природы процессов почвообразования. В 1892 г. Д. И. Ивановский обнаружил вирус табачной мозаики — представителя новой группы микроскопических существ, не имеющих клеточного строения. В 1898 г. независимо от Д. И. Ивановского вирус табачной мозаики был описан М. Бейеринком. Экологическое направление представлено работами В.Л. Омелянского, который разработал схемы круговорота веществ в природе. Микробные сообщества, их роль в разных природных и искуччтвенных местообитаниях изучаются М.В. Ивановым и Г.А. Заварзиным.

 

Лекция 2