- •1. История развития микробиологии: описательный, физиологический этапы.
- •2. Современная классификация микроорганизмов.
- •3. Размеры микроорганизмов.
- •4. Систематика прокариот, для представителей домена Bacteria.
- •5. Морфология микроорганизмов, на примере представителей домена Bacteria.
- •6. Ядерная зона и генетический аппарат прокариотной клетки.
- •Генетический аппарат кишечной палочки
- •Разнообразие типов генетического аппарата прокариот
- •7. Плазмиды.
- •8. Клеточная стенка грамположительных бактерий.
- •9. Клеточная стенка грамотрицательных бактерий.
- •10. Необычные клеточные стенки прокариот. Прокариоты без клеточной стенки.
- •11. Функции клеточной стенки прокариот.
- •12. Цитоплазматическая мембрана, строение, функции.
- •13. Внутрицитоплазматические мембраны прокариот. Включения и запасные вещества.
- •14. Цитозоль и рибосомы.
- •Рибосомные рнк
- •Рнк малой субъединицы
- •Рнк большой субъединицы
- •Низкомолекулярные компоненты
- •15. Капсулы, слизистые слои, чехлы.
- •16. Покоящиеся формы прокариот.
- •17. Процесс споруляции у прокариот.
- •19. Жгутики. Расположение и функции.
- •20. Строение жгутика у грамположительных и грамотрицательных бактерий. Синтез жгутика.
- •21. Скольжение, как тип движения бактерий.
- •22. Таксис. Виды таксиса у бактерий.
- •23. Размножение прокариот.
- •24. Разделение бактерий на группы в зависимости от температурных и pH оптимумов роста, от наличия кислорода в среде.
- •25. Питательные и селективные среды для роста бактерий.
- •26. Количественная оценка роста микроорганизмов. Чистые и смешанные культуры микроорганизмов.
- •27. Получение музеев микроорганизмов.
- •28. Периодическое культивирование микроорганизмов.
- •29. Проточное (непрерывное) культивирование микроорганизмов.
- •30. Контроль роста микроорганизмов.
- •31. Вирусы. Репродукция вирусов.
- •32. Бактериофаги. Морфология и химический состав.
- •33. Взаимодействие бактериофагов с бактериальной клеткой. Вирулентные и умеренные бактериофаги.
1. История развития микробиологии: описательный, физиологический этапы.
Микробиология – наука о живых организмах, не видимых невооруженным человеческим глазом, размерами менее 1 мм.
- м/о участвуют в глобальном круговороте элементов, причем ряд стадий был бы невозможен без них, например фиксация молекулярного азота, денитрификация или минерализация сложных органических веществ;
- на деятельности м/о основан целый ряд необходимых человеку производств (хлебопечение, пивоварение, виноделие, получение молочнокислых продуктов, производство различных индивидуальных химических веществ, антибиотиков, гормонов, ферментов и т.д.);
- м/о используются для очистки окружающей среды от различных природных и антропогенных загрязнений;
- многие м/о являются возбудителями заболеваний человека, животных, растений, а также вызывают порчу продуктов питания и различных промышленных материалов;
- м/о могут служить инструментами и модельными системами для других дисциплин, например генной инженерии.
Описательный период. Этот период развития микробиологии берет начало от первых наблюдений голландского естествоиспытателя Антония ван Левенгука (1632–1723), который, изготовив микроскоп, увеличивающий объект в 160–300 раз, сумел увидеть и описать все основные формы бактерий, назвав их animalcula viva (живые зверьки). В 1695 г. был издан труд «Тайны природы, открытые Антонием Левенгуком».
Одним из первых ученых, пытавшихся доказать роль микробов в возникновении заразных болезней, был русский врач Данило Самойлович (1724 - 1805). Работая на эпидемии чумы, которая в те годы была в России, Самойлович высказал блестящую мысль о том, что существует мельчайший живой возбудитель этой страшной болезни. С помощью микроскопа он пытался найти его в органах умерших людей. Самойлович был глубоко убежден, что чума вызывается "неким особливым и совсем отменным существом". Он пытался получить искусственную невосприимчивость к чуме. Во время вскрытия чумного бубона Самоулович заразился и переболел этой болезнью в легкой форме. Убедившись в возможности переболеть чумой в легкой форме, он предложил проводить прививки против чумы, причем в качестве материала для прививки рекомендовал брать гной из созревшего бубона, так, как только такой бубон содержит ослабленный яд. Результаты своих исследований Самойлович опубликовал в монографии, опубликованной в Страсбурге в 1782 г. Эти исследования произвели большое впечатление на западноевропейских ученых. Дижонская академия наук так характеризовала труды Самойловича: "В сочинениях его предъявляются такие предметы, о коих даже никто не помышлял, ибо ни в каких преданиях древних и новых врачей не упоминается чтобы яд, столь лютый, каков есть язвенный, мог быть удобно укрощен".
В период описательной микробиологии были установлены возбудители фавуса (И. Шенлейн, 1839) и стригущего лишая (И. Груби, 1843), в крови больных животных обнаружены бациллы сибирской язвы (А. Поллендер, 1849; К. Давен, 1850)
Физиологический период развития. Разрозненные факты описательного периода микробиологии были обобщены и приумножены основателем микробиологии и современной медицины французским ученым Луи Пастером (1822–1895), с именем которого связано развитие второго, физиологического периода микробиологии и эпохальные
-
открытия сущности брожения (1857),
-
невозможности самопроизвольного зарождения (1860),
-
причин порчи пива и вина (1865),
-
болезней шелковичных червей (1868),
-
микробной обусловленности и заразности инфекционных болезней (1881),
-
методов изготовления вакцин и способов предохранения от куриной холеры, сибирской язвы и бешенства (1882–1885).
Из науки описательной микробиология стала наукой экспериментальной со второй половины XIX века. Такой расцвет микробиологии был подготовлен развитием естествознания в эти годы, что в свою очередь связано с подъемом промышленности и сельскохозяйственного производства.
Пастер, выращивая плесневые грибы в среде с рацемической винной кислотой, наблюдал, что брожению подвергается только правовращающая часть. Ученый предположил, что брожение связано с жизнью и точными опытами доказал, что брожение происходит под действием микробов. Более того, он установил, что различные типы брожения: уксуснокислое, молочнокислое, маслянокислое, - вызываются строго определенными видами микробов, т.е., что брожение - процесс специфический.
Без понятия о специфичности невозможно было последующее развитие медицинской микробиологии.
Изучение процессов брожения привело Пастера еще к одному открытию, что некоторые микробы, в частности, возбудитель маслянокислого брожения, развиваются только в бескислородных условиях. Это явление получило название анаэробиоза, то есть жизни без воздуха. Это открытие сделало переворот в учении о дыхании.
Стерильный бульон находился в сосуде с горлышком, изогнутым так, что воздух в сосуд проникал свободно, а микробы оседали в изгибе трубки. Бульон оставался прозрачным. Так был решен спор о самозарождении живых микробов.
Изучая процесс гниения, Пастер доказал участие микробов в этом процессе. Сделанные им открытия были использованы для разработки методов асептики и антисептики, созданных английским хирургом Листером.
Исследования в области брожения послужили основой для решения Пастером вопроса о причинах "болезни" (скисания) вина и пива, причинявших значительные убытки французской промышленности. Ученый доказал, что болезни вина и пива вызываются определенными микробами и для борьбы с этим явлением предложил способ, названный впоследствии пастеризацией. Логическим продолжением работ Пастера было изучение болезни шелковичных червей, которая в 1865 г. приняла размеры эпидемии, грозившей серьезно подорвать экономику Франции. По поручению Французской академии Пастер провел исследования, обнаружил возбудителей болезни и предложил меры борьбы с ними.
Результаты, полученные Пастером при изучении болезней вина: пива, шелковичных червей натолкнули его на вопрос не могут ли микроскопические существа вызывать заболевания у животных и у человека. Свои исследования в области заразных болезней Пастер начал с сибирской язвы, исследовал пути распространения этого заболевания. Доклад об этом 30-го апреля 1878 г. на заседании
С этого времени Пастер все свои силы отдает изучению возбудителей инфекционных заболеваний человека и животных. Он открыл возбудителей куриной холеры, родильной горячки, остеомиелита, одного из возбудителей газовой гангрены.
Пастер разработал научные основы получения живых вакцин путем ослабления вирулентности (аттенуации) микроорганизмов. Работая с микробами куриной холеры, он столкнулся с фактом, что простоявшая длительное время пробирке культура этого микроба теряет свою вирулентность. Курица, зараженная этой культурой, не погибла. По ходу работы этот случай был неудавшимся экспериментом. Поэтому через несколько дней эта же курица была заражена свежей вирулентной культурой, однако результат был парадоксальным: курица оказалась невосприимчивой к заражению. У Пастера возникло предположение о возможности получения ослабленных культур для создания невосприимчивости. В этом его убеждало также успешное применение прививок против оспы Дженнером, над исследованиями которого Пастер неоднократно задумывался и впоследствии назвал такие аттенуированные микробы вакцинами, чтобы увековечить память Э. Дженнера, применившего для прививок вирус коровьей оспы (лат. vacca - корова). Таким образом Дженнер открыл единичный факт, общий принцип получения живых вакцин открыт Л. Пастером. Он получил вакцины против куриной холеры, сибирской язвы. Завершением блестящей научной деятельности Пастера было создание вакцины против бешенства. Первая прививка этой вакциной была проведена 6 июля 1885 г. Мальчик, искусанный бешеным животным, был спасен от смерти с помощью пастеровской антирабической вакцины. К Пастеру стали обращаться за помощью люди из разных стран, и к 1 марта 1886 г. в Париже было привито 350 человек. Одной из первых стран, где было налажено производство антирабической вакцины, была Россия. В июне 1886 г. Н.Ф. Гамалея привез из Парижа двух кроликов - носителей вакцинного штамма, и в Одессе была организована Пастеровская станция, в которой начали готовить вакцину и проводить прививки против бешенства.
Большую роль в истории развития микробиологии сыграли труды немецкого ученого Р. Коха (1843–1910), который разработал метод выделения чистых культур микроорганизмов на плотных питательных средах, в частности ввел в практику агар–агар, желатину, свернутую сыворотку, кусочки овощей, предложил методы окраски бактерий анилиновыми красителями, усовершенствовал микроскоп, благодаря чему выделил и описал возбудителей сибирской язвы, туберкулеза и холеры, а его ученики и последователи к концу 19 в. открыли почти всех других возбудителей бактериальных инфекций.
Триада Коха
1.Микроорганизм должен присутствовать в материале больного
2.Выделенный в чистой культуре, он должен вызывать туже болезнь
3.Возбудитель при экспериментально вызванном повторном заболевании должен снова быть выделен в чистую культуру, и эти две чистые культуры должны быть идентичны
Иммунологический этап. Основоположником иммунологического этапа в развитии микробиологии является выдающийся русский ученый И. И. Мечников (1845–1916) – творец фагоцитарной теории иммунитета, за разработку которой ему была присуждена Нобелевская премия. Он положил начало учению об антагонизме микробов, о причинах преждевременного старения и возможности продления жизни человека, внес большой вклад в изучение туберкулеза, холеры, сифилиса. И. И. Мечников является создателем русской школы микробиологов, труды которых легли в основу развития современной медицины. Выдающуюся роль в этом сыграл И.И. Мечников (1845-1916) - ближайший помощник и последователь Л. Пастера, возглавивший впоследствии Пастеровский институт. По образованию он был зоологом, но значительную часть своих исследований посвятил медицине. Он создал стройную и законченную фагоцитарную теорию иммунитета. С именем И.И. Мечникова тесно связано развитие микробиологии. В России, он был учителем многих русских микробиологов.
Среди самых удачливых охотников за микробами следует выделить Ф. А. Леша, впервые обнаружившего дизентерийную амебу, и первооткрывателя возбудителя кожного лейшманиоза П. Ф. Боровского, основателей эпидемиологии и паразитологии в России Д. К. Заболотного, В. К. Высоковича и Е. И. Марциновского.
Русские ученые стояли у истоков развития многих новых разделов и научных направлений в микробиологии. В частности, в конце 19 в. А. М Безредка положил начало учению о местном иммунитете. Труды С. Н. Виноградского, открывшего нитрифицирующие и азотфиксирующие бактерии, легли в основу развития сельскохозяйственной микробиологии. Д. И. Ивановский в 1892 г. сообщил об открытии вируса и по праву является основоположником вирусологии (положил начало изучению нового царства живых существ - царства вирусов)
В героическом опыте самозаражения русский врач О.О. Мочутковский (1845-1903) доказал, что возбудитель сыпного тифа может быть передан здоровому человеку с кровью больного и то же доказал Г.Н. Минх (1836-1896) в отношении возвратного тифа. Эти опыты подтвердили мысль о роли кровососущих насекомых как переносчиков этих болезней. Основателем сельскохозяйственной микробиологии является русский ученый С.Н. Виноградский (1856-1953).
Одновременно с И.И. Мечниковым исследованием невосприимчивости к инфекционным болезням занимался немецкий врач, бактериолог, химик П. Эрлих (1854-1916), выдвинувший гуморальную (лат. humor - жидкость) теорию иммунитета, согласно которой основу иммунитета составляют антитела. Разносторонний ученый, П. Эрлих построил основы химиотерапии, впервые описал явление лекарственной устойчивости микробов. Он создал теорию иммунитета, объясняющую происхождение антител и взаимодействие их с антигенами. В своей теории боковых цепей он предсказал существование рецепторов, специфически взаимодействующих с определенными антигенами. Эта теория была много позже подтверждена при изучении процесса образования антител на молекулярном уровне.