Предмет, історія розвитку і завдання мікробіології
Мікробіологія - наука про мікроорганізми, про найдрібніші істоти біосфери, про форми живої матерії, що вони невидимі неозброєним оком.
Загальними ознаками мікроорганізмів є їх малий розмір, висока інтенсивність і пластичність метаболізму. Мікроорганізми перебувають скрізь, їх загальна біомаса перевершує масу рослин і тварин і складає 740 млрд. тонн.
Мікроорганізми вивчають за допомогою оптичного або електронного мікроскопу. Розмір вірусів коливається в діапазоні 16-200 нм, а розмір інших досягає 0,01- 50.
Наприкінці 20-го століття була розроблена класифікація, згідно якій, всі живі істоти біосфери поділяються на три надцарства:
- акаріоти (без'ядерні) - царство вірусів;
- прокаріоти (доядерні) - царства архебактерій, ціанобактерій та еубактерій;
- еукаріоти (ядерні) - царства рослин, тварин і грибів.
В історії розвитку розділяють 4 періоди:
Морфологічний. Історія мікробіології починається з кінця 17-го століття, коли голландський натураліст Антоній Ван Левенгук (1632-1723) відкрив світ мікроорганізмів. А.Левенгук створив перші мікроскопи, які збільшували предмети в 160-300 разів. Він з великою точність описав і зарисував зовнішній вигляд (морфологію) «живих звіряток». Цей період був періодом накопичення фактичного матеріалу.
Еколого-фізіологічний. З другої половини 19-го століття завдяки роботам великого французького мікробіолога Луї Пастера (1822-1895) було пов'язане створення мікробіології як науки.
Основні відкриття Л.Пастера та його внесок такі:
- встановив, що мікроорганізми є причинами інфекційних хвороб;
- аеробне і анаеробне бродіння це функції діяльності мікроорганізмів;
- запропонував метод пастеризації для лікування “хвороб” вин;
- розробив методи виготовлення живих вакцин проти сибірки і сказу;
- заклав основи науки імунології;
- встановив здатність мікроорганізмів засвоювати і перетворювати різноманітні хімічні сполуки.
Роберт Кох (1843-1910 розробив основи дезинфекції, метод виділення чистої культури мікроорганізмів на твердому поживному середовищі, способи забарвлення мікробів аніліновими барвниками, застосував імерсійну систему у мікроскопуванні та ін. Р.Кох відкрив збудників туберкульозу (паличка Коха) та холери.
Імунологічний. Видатний російський вчений І.І.Мечников (1845-1916) розробив теорію фагоцитарного імунітету, відкрив і теоретично обґрунтував антагонізм мікробів. І.І.Мечников є автором відомої теорії боротьби з передчасним старінням людського організму, для боротьби з яким він рекомендував вживати молочнокислі бактерії як антагоністи гнильних мікробів. М.Ф. Гамалія (1859-1949) відкрив станцію щеплення проти сказу. Д.Й. Івановський (1864-1920) став засновником вірусології. С.Н. Виноградський (1856-1953) відкрив хемосинтез. Видатний український мікробіолог Д.К.Заболотний (1866-1929)організував першу в світі кафедру епідеміології при Одеському медичному інституті. Багато зусиль віддав він вивченню чуми, холери, сифілісу, дифтерії, тифу тощо.
Молекулярно-генетичний. У цей період був вивчений механізм взаємодії облігатного паразиту і людини, рослини. Встановлено, що ДНК є носієм спадкової інформації. Відбулося створення біотехнології.
Основні напрямки сучасної мікробіології
Мікробіологія як наука поділяється на низку самостійних дисциплін - загальну, сільськогосподарську, медичну, ветеринарну, технічну, геологічну та космічну мікробіологію.
Загальна мікробіологія досліджує загальні закономірності життєдіяльності мікроорганізмів (анатомію, фізіологію, біохімію, генетику, екологію, систематику і еволюцію мікробів).
Сільськогосподарська мікробіологія розробляє методи та препарати для підвищення родючості грунту; фітопатогенів та розробляє методи боротьби з ними.
Медична мікробіологія вивчає мікроорганізми, що викликають захворювання у людей, та способи боротьби з цими захворюваннями.
Ветеринарна мікробіологія досліджує збудників захворювань у тварин та птахів і розробляє методи боротьби з ними.
Геологічна мікробіологія вивчає роль і значення мікробів у геологічних процесах.
Морська мікробіологія вивчає мікробів, які живуть в водних басейнах та їх вплив на водні екологічні системи.
Космічна мікробіологія досліджує вплив на мікроорганізми невагомості та інших чинників.
Технічна мікробіологія розробляє наукові основи використання мікроорганізмів у різних виробничих процесах. Винятково важливе значення мають мікробіологічні процеси в виробництві харчових продуктів.
Біотехнологія базується на інтегрованому використанні досягнень біохімії, мікробіології та інженерних наук. Завдяки застосуванню методів генної інженерії створюють трансгенні мікроорганізми, які є високопродуктивними продуцентами різноманітних біологічно активних речовин.
Систематика вивчає відношення між групами мікроорганізмів. За період становлення мікробіології в основу класифікації різноманітних організмів були закладені морфологічні, фізіологічні, біохімічні та інші ознаки.
Один з перших відомих поділів мікроорганізмів на групи базується на відношенні їх до субстрату життєдіяльності. За цим критерієм всі мікроорганізми поділяють на сапрофіти і патогенні.Сапрофіти - розвиваються на мертвих субстратах. Серед них розрізняють корисні - мікрофлора заквасок, молочнокислих продуктів, копчених ковбас, хліба, вина, пива. Але серед сапрофітів є велика кількість збудників псування продуктів, наприклад, гнильні бактерії.
Патогенні - паразити, які живуть на живих субстратах, використовують їх білки, жири, вуглеводи та інші складові частини. Їх поділяють на: зоопатогенні - паразити тварин ; фітопатогенні - паразити рослин. Таксон є основною категорією у ситематиці мікроорганізмів. У сучасній систематиці основною структурною одиницею є вид.
Порядок розташування таксонів: клон > вид > род > родина > порядок > клас > відділ > царство > надцарство.
Клон - мікроорганізм, який походить від клітини. Штам - чиста культура одного виду . Штами відрізняються другорядними властивостями. Наприклад відомі штами Clostridium botulinum A, B, C, D, E, F, I.
Групою вчених під керівництвом Бергі було видано визначник бактерій, який у 1997р. було перекладено російською мовою «Визначник бактерій Бергі».
Розподіл мікроорганізмів за таксонами здійснюється шляхом формування сукупностей споріднених організмів за категоріями:
- морфологічні ознаки. Форма клітин і характер їх розташування, розмір, забарвлення за Грамом, спороутворення, рухомість.
- культуральні ознаки. Вирощування мікроорганізмів на поживних середовищах зветься культивування, а їх нащадки - культурою. Змішані культури - це сукупність мікроорганізмів різних видів, які були виділені з біоценозу в природі (грунту, води, повітря). Чисті культури - нащадки одного виду, які виділені ізольовано на стерильному поживному середовищі. Культуральні ознаки - характеристика росту мікроорганізмів на середовищах.
- фізіологічні ознаки. Тип дихання, живлення, метаболізм, розмноження та ін.
- біохімічні властивості. Здатність мікроорганізмів продукувати визначені ферменти.
- резистентність до факторів середовища.
- токсиноутворення.
- антигенний склад. Антиген - речовина, яку виробляють патогенні мікроорганізми, коли потрапляють в організм хазяїна. При цьому відбуваються реакції імунітету, хазяїн продукує антитіла. Наприклад реакція аглютинації, яку записують:
RA = Ag+An
Досліджування всіх ознак у невідомих мікроорганізмів дозволяє за допомогою визначника Бергі ідентифікувати їх вид. Номенклатура - збірник правил найменування таксонів, список цих найменувань. В мікробіології застосовується бінарна термінологія - назва виду складається з двох : родова ( пишеться з великої літери) і видова ( пишеться з маленької літери). Родова - може носити прізвище вченого, показувати морфологію, наявність спор. Видова - може означати фізіологію, місце існування. Наприклад : Clostridium botulinum, Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus.
Морфологічні типи бактеріальних клітин
Розміри бактерій коливаються від 0,2 до 10 мкм (мікрометрів). За формою клітини бактерії можна розділити на головні групи: сферичні або кулясті (коки), паличкоподібні (циліндричні) та спіралеподібні (звивисті), але відомі бактерії, які мають ниткоподібну, трикутну, зірчасту форми (див.рис.). Розміри та форма тіла бактерій можуть змінюватися під впливом різноманітних факторів зовнішнього середовища - під дією антибіотиків, дезинфікуючих засобів, при зміні умов культивування та ін.
Сферичні бактерії або коки (від грецького coccus - ягода, зерно) звичайно мають форму кулі, але бувають у формі боба чи ланцеподібні. Клітини можуть розташовуватися хаотично або утворювати скупчення, форма яких залежить від характеру їх поділу. За характером взаємо розташування коки поділяють на:
Мікрококи (від грецького micros - малий) діляться в одній площині, розташовуються хаотично, поодиноко. Є переважно сапрофітами. Проте у людей з імунодефіцит ним станом можуть викликати гнійно-септичні захворювання.
Диплококи (від грец. diplos - подвійний) також діляться в одній площині, але утворені пари клітин не розходяться. Типовими представниками є збудники епідемічного менінгіту, гонореї, та крупозної пневмонії.
Стрептококи (від грец. streptos - намисто, ланцюжок) діляться в одній площині, але зв'язок між клітинами зберігається, і утворюються ланцюжки різної довжини, які нагадують намисто. Серед стрептококів багато патогенних для людини, також є представники збудників молочно - кислого бродіння - Streptococcus lactis, Streptococcus cremosis.
Тетракоки (від грец. tetra - чотири) діляться в двох взаємо перпендикулярних площинах з утворенням тетрад. Вони переважно складають мікрофлору повітря, патогенні для людини види зустрічаються дуже рідко.
Сарцини (від лат. sarcina - поєдную, тюк) діляться в двох взаємно перпендикулярних площинах з утворенням “пакунків” з 8, 16, 32, 64 клітин, які розміщуються кількома ярусами. Особливо часто сарцини зустрічаються у повітрі і є пігментоутворюючими. Патогенних форм серед них немає.
Стафілококи (від грец. stafile - гроно) діляться в декількох площинах, клітини розташовуються у вигляді виноградного грона. Зустрічаються у повітрі, грунті, в організмі людини і тварини.
Паличкоподібні бактерії. Паличкова форма є самою численною і різноманітною групою бактерій. Клітинна стінка паличкоподібних бактерій являє собою тверду, нееластичну трубку. Тому вони ростуть переважно в довжину, а коливання товщини відносно невеликі (переважно в межах 0,5-1 мкм). По довжині паличкові поділяють на дрібні (до 1 мкм), середні (2-4 мкм), великі (більш ніж 4 мкм). По товщині паличкові бактерії поділяють на тонкі () до 1 мкм і товсті (>1 мкм). Форма кінців у паличкових буває закруглена, загострена, обрубана.
По здатності до спороутворення паличкоподібні форми бактерій підрозділяються на три роди: р.Bacterium (бактерії), р.Bacillus (бацили), p.Clostridium (клостридії).
p.Bacterium - це паличкоподібні бактерії, що, як правило, не утворюють спор. Типовим представником є кишкова паличка (Escherichia coli), яка завжди міститься в кишечнику людини та тварин.
Страницы: 1, 2, 3, 4
