микробиологични процеси. Спорове за спонтанно генериране и ферментация

№ 60 Класове имуноглобулини, техните характеристики.

Имуноглобулините се разделят на пет класа според тяхната структура, антигенни и имунобиологични свойства: IgM, IgG, IgA, IgE, IgD.

Клас имуноглобулинГ. G изотипът съставлява по-голямата част от серумния Ig. Той представлява 70-80% от всички серумни Ig, докато 50% се намират в тъканната течност. Средното съдържание на IgG в кръвния серум на здрав възрастен е 12 g/l. Полуживотът на IgG е 21 дни.

IgG е мономер, който има 2 антиген-свързващи центъра (може едновременно да свърже 2 антигенни молекули, следователно неговата валентност е 2), молекулно тегло от около 160 kDa и константа на утаяване от 7S. Има подтипове Gl, G2, G3 и G4. Синтезират се от зрели В-лимфоцити и плазмени клетки. Той е добре дефиниран в кръвния серум в пика на първичния и вторичния имунен отговор.

Има висок афинитет. IgGl и IgG3 свързват комплемента и G3 е по-активен от Gl. IgG4, подобно на IgE, има цитофилност (тропизъм или афинитет към мастоцитите и базофилите) и участва в развитието на алергична реакция тип I. При имунодиагностични реакции IgG може да се прояви като непълно антитяло.

Лесно преминава през плацентарната бариера и осигурява хуморален имунитет на новороденото през първите 3-4 месеца от живота. Може също да се секретира в секрета на лигавиците, включително млякото чрез дифузия.

IgG осигурява неутрализация, опсонизация и маркиране на антигена, предизвиква комплемент-медиирана цитолиза и антитяло-зависима клетъчно-медиирана цитотоксичност.

Имуноглобулин клас М.Най-голямата молекула от всички Ig. Това е пентамер, който има 10 антиген-свързващи центъра, тоест валентността му е 10. Молекулното му тегло е около 900 kDa, константата на утаяване е 19S. Има подтипове Ml и M2. Тежките вериги на IgM молекулата, за разлика от други изотипи, са изградени от 5 домена. Полуживотът на IgM е 5 дни.

Той представлява около 5-10% от всички серумни Ig. Средното съдържание на IgM в кръвния серум на здрав възрастен е около 1 g/l. Това ниво при хората се достига на възраст от 2-4 години.

IgM е филогенетично най-древният имуноглобулин. Синтезирано от прекурсори и зрели В-лимфоцити. Образува се в началото на първичния имунен отговор, той е и първият, който се синтезира в тялото на новородено - определя се още на 20-та седмица от вътрематочното развитие.

Той има висока авидност и е най-ефективният активатор на комплемента в класическия път. Участва във формирането на серумен и секреторен хуморален имунитет. Като полимерна молекула, съдържаща J-верига, тя може да образува секреторна форма и да се секретира в секрецията на лигавиците, включително млякото. Повечето от нормалните антитела и изоаглутинини са IgM.

Не преминава през плацентата. Откриването на специфични изотип М антитела в кръвния серум на новородено показва предишна вътрематочна инфекция или дефект на плацентата.

IgM осигурява неутрализация, опсонизация и маркиране на антигена, предизвиква комплемент-медиирана цитолиза и антитяло-зависима клетъчно-медиирана цитотоксичност.

Имуноглобулин клас А.Съществува в серумни и секреторни форми. Около 60% от всички IgA се намират в секретите на лигавицата.

СуроваткаIgA: Той представлява около 10-15% от всички серумни Ig. Кръвният серум на здрав възрастен съдържа около 2,5 g / l IgA, максимумът се достига до 10-годишна възраст. Полуживотът на IgA е 6 дни.

IgA е мономер, има 2 антиген-свързващи центъра (т.е. 2-валентни), молекулно тегло от около 170 kDa и константа на утаяване от 7S. Има подтипове А1 и А2. Синтезират се от зрели В-лимфоцити и плазмени клетки. Той е добре дефиниран в кръвния серум в пика на първичния и вторичния имунен отговор.

Има висок афинитет. Може да е непълно антитяло. Не свързва комплемента. Не преминава през плацентарната бариера.

IgA осигурява неутрализация, опсонизация и маркиране на антигена, предизвиква антитяло-зависима клетъчно-медиирана цитотоксичност.

СекреторнаIgA: За разлика от серума, секреторният sIgA съществува в полимерна форма като ди- или тример (4- или 6-валентен) и съдържа J- и S-пептиди. Молекулно тегло 350 kDa и повече, константа на утаяване 13S и повече.

Той се синтезира от зрели В-лимфоцити и техните потомци - плазмени клетки със съответната специализация само в рамките на лигавиците и се освобождава в техните тайни. Обемът на продукцията може да достигне 5 g на ден. Пулът slgA се счита за най-многобройния в тялото - неговият брой надвишава общото съдържание на IgM и IgG. Не се открива в кръвния серум.

Секреторната форма на IgA е основният фактор за специфичния хуморален локален имунитет на лигавиците на стомашно-чревния тракт, пикочно-половата система и дихателните пътища. Благодарение на S-веригата, той е устойчив на протеази. slgA не активира комплемента, но ефективно се свързва с антигените и ги неутрализира. Той предотвратява адхезията на микроби върху епителните клетки и генерализирането на инфекция в лигавиците.

Имуноглобулин клас Е.Нарича се още реагин. Съдържанието в кръвния серум е изключително ниско - приблизително 0,00025 g / l. Откриването изисква използването на специални високочувствителни диагностични методи. Молекулно тегло - около 190 kDa, константа на утаяване - около 8S, мономер. Той представлява около 0,002% от всички циркулиращи Ig. Това ниво се достига до 10-15-годишна възраст.

Синтезира се от зрели В-лимфоцити и плазмени клетки главно в лимфоидната тъкан на бронхопулмоналното дърво и стомашно-чревния тракт.

Не свързва комплемента. Не преминава през плацентарната бариера. Има изразена цитофилност - тропизъм към мастоцитите и базофилите. Участва в развитието на непосредствен тип свръхчувствителност - реакция тип I.

Клас имуноглобулинд. Няма много информация за Ig от този изотип. Почти напълно се съдържа в кръвния серум при концентрация от около 0,03 g / l (около 0,2% от общия брой циркулиращи Ig). IgD има молекулно тегло 160 kDa и константа на утаяване от 7S, мономер.

Не свързва комплемента. Не преминава през плацентарната бариера. Той е рецептор за прекурсори на В-лимфоцитите.

Науката биология включва голям брой подраздели и дъщерни дружества. Въпреки това, една от най-младите и най-обещаващите, полезни за хората и техните дейности е микробиологията. Сравнително наскоро появила се, но бързо набираща скорост в развитието си, тази наука днес сама се превърна в прародител на такива раздели като биотехнология и Какво е микробиология и как са били етапите на нейното формиране и развитие? Нека разгледаме този въпрос по-подробно.

Какво е микробиология?

На първо място, микробиологията е наука. Обемна, интересна, млада, но динамично развиваща се наука. Етимологията на думата идва от гръцкия език. И така, "mikros" означава "малък", втората част на думата идва от "bios", което означава "живот", а последната част от гръцки. "логос", което се превежда като учение. Сега можем да дадем буквален отговор на въпроса какво е микробиология. Това е доктрината за микроживота.

С други думи, това е изследване на най-малките живи същества, които не се виждат с просто око. Тези едноклетъчни организми включват:

Прокариоти (неядрени организми или без формализирано ядро):

бактерии;
археи.

2. Еукариоти (организми с формализирано ядро):

едноклетъчни водорасли;
протозои.

3. Вируси.

Приоритет в микробиологията обаче се дава на изучаването на бактерии от различни видове, форми и методи за получаване на енергия. Това е основата на микробиологията.

Предмет на науката

На въпроса какви изследвания микробиологията може да се отговори по следния начин: тя изучава външното разнообразие на бактериите по форма и размер, тяхното влияние върху околната среда и живите организми, методите на хранене, развитие и размножаване на микроорганизмите, както и влиянието им върху икономически и практически човешки дейности.

Микроорганизмите са същества, които могат да живеят в голямо разнообразие от условия. За тях практически няма граници по отношение на температура, киселинност и алкалност на околната среда, налягане и влажност. При всякакви условия има поне една (и често много) групи бактерии, които могат да оцелеят. Днес са известни съобщества от микроорганизми, които обитават напълно анаеробни условия във вулкани, на дъното на термални извори, в тъмните дълбини на океаните, в суровите условия на планини и скали и т.н.

Науката познава стотици видове микроорганизми, които в крайна сметка достигат хиляди. Установено е обаче, че това е само малка част от разнообразието, което съществува в природата. Затова микробиолозите имат много работа.

Един от най-известните центрове, в който се провеждаше подробно изследване на микроорганизмите и всички процеси, свързани с тях, е институтът Пастьор във Франция. Кръстен на известния основоположник на микробиологията като наука Луи Пастьор, този институт по микробиология произведе от стените си много забележителни специалисти, които направиха не по-малко забележителни и значими открития.

В Русия Институтът по микробиология на името на A.I. S. N. Vinogradsky RAS, който е най-големият изследователски център в областта на микробиологията у нас.

Исторически екскурзия в микробиологичната наука

Историята на развитието на микробиологията като наука се състои от три основни условни етапа:

морфологични или описателни;
физиологични или кумулативни;
модерен.

Като цяло историята на микробиологията има около 400 години развитие. Тоест началото на възникването пада приблизително на 17 век. Поради това се счита, че това е доста млада наука в сравнение с други клонове на биологията.

Морфологичен или описателен етап

Самото име подсказва, че на този етап, строго погледнато, е имало просто натрупване на знания за морфологията на бактериалните клетки. Всичко започна с откриването на прокариотите. Тази заслуга принадлежи на основателя на микробиологичната наука, италианеца Антонио ван Льовенхук, който имаше остър ум, упорит поглед и добра способност да мисли логично и да обобщава. Като също така добър техник, той успя да издълбае лещи, които дават увеличение от 300 пъти. Освен това руските учени успяха да повторят постижението му едва в средата на 20-ти век. И тогава не чрез завъртане, а чрез топене на лещи от оптично фибростъкло.

Тези лещи послужиха като материал, чрез който Левенхук открива микроорганизми. Освен това първоначално той си постави задачата от много прозаичен характер: ученият се интересуваше защо хрянът е толкова горчив. Разтривайки части от растението и ги изследвайки под микроскоп на собственото си производство, той видя цял жив свят от малки същества. Беше през 1695г. Оттогава Антонио започва активно да изучава и описва различни видове бактериални клетки. Той ги отличава само по форма, но това вече е много.

Левенхук притежава около 20 ръкописни тома, които описват подробно сферични, пръчковидни, спираловидни и други видове бактерии. Той написва първата работа по микробиология, която се нарича „Тайните на природата, открити от Антъни ван Льовенхук“. Първият опит за систематизиране и обобщение на натрупаните знания за морфологията на бактериите принадлежи на учения О. Мюлер, който го прави през 1785г. От този момент нататък историята на развитието на микробиологията започва да набира скорост.

Физиологичен или кумулативен стадий

На този етап от развитието на науката са изследвани механизмите, залегнали в основата на жизнената дейност на бактериите. Разгледани са процесите, в които те участват и които са невъзможни в природата без тях. Доказана е невъзможността за спонтанно зараждане на живот без участието на живи организми. Всички тези открития са направени в резултат на експериментите на великия химик, но след тези открития и на микробиолога Луи Пастьор. Трудно е да се надцени значението му в развитието на тази наука. Историята на микробиологията едва ли би могла да се развие толкова бързо и пълно, ако не беше този брилянтен човек.

Откритията на Пастьор могат да бъдат показани чрез няколко основни точки:

доказа, че процесът на ферментация на захарни вещества, познат на хората от древни времена, се дължи на наличието на определен вид микроорганизми. Освен това всеки вид ферментация (млечна киселина, алкохол, масло и т.н.) се характеризира с наличието на специфична група бактерии, които я извършват;
въведе процеса на пастьоризация в хранително-вкусовата промишленост, за да освободи продуктите от микрофлората, която ги причинява гниене и разваляне;
на него се приписва повишаване на имунитета срещу болести чрез въвеждане на ваксина в тялото. Тоест, Пастьор е основателят на ваксинациите, именно той доказа, че болестите се причиняват от наличието на патогенни бактерии;
унищожи идеите за аеробността на всички живи същества и доказа, че за живота на много бактерии (маслена, например) кислородът изобщо не е необходим и дори е вреден.

Основната безспорна заслуга на Луи Пастьор е, че той доказва експериментално всичките си открития. Така че никой не може да има съмнения относно валидността на получените резултати. Но историята на микробиологията, разбира се, не свършва дотук.

Друг учен, който е работил през 19-ти век и е дал безценен принос в изследването на микроорганизмите, е немски учен, на когото се приписва разработването на чисти линии от бактериални клетки. Тоест в природата всички микроорганизми са тясно свързани помежду си. Едната група в процеса на живота създава за другата, другата прави същото за третата и т.н. Тоест, това са същите хранителни вериги като при висшите организми, само в рамките на бактериални общности. В резултат на това е много трудно да се изследва някаква конкретна общност, група от микроорганизми, тъй като размерите им са изключително малки (1-6 m или 1 микрон) и тъй като са в постоянно тясно взаимодействие помежду си, те не могат да бъдат внимателно проучени един по един. Изглеждаше идеално да може да се отглеждат много идентични бактериални клетки от една и съща общност при изкуствени условия. Тоест да се получи маса от еднакви клетки, които ще се виждат с просто око и да се проучат процесите, при които ще стане много по-лесно.

Така е натрупана много ценна информация за жизнената дейност на бактериите, техните ползи и вреди за хората. Развитието на микробиологията е тръгнало още по-интензивно.

Модерна сцена

Съвременната микробиология е цял комплекс от подраздели и мини-науки, които изучават не само самите бактерии, но и вируси, гъбички, археи и всички известни и новооткрити микроорганизми. На въпроса какво е микробиология, днес е възможно да се даде много пълен и подробен отговор. Това е комплекс от науки, занимаващи се с изследване на жизнената дейност на микроорганизмите, тяхното приложение в практическия човешки живот в различни области и сфери, както и влиянието на микроорганизмите един върху друг, върху околната среда и живите организми.

Във връзка с толкова обширна концепция за микробиологията трябва да се пренесе съвременната градация на тази наука в раздели.

Общ.
Почва.
Вода.
селскостопански.
Медицински.
Ветеринарна.
Космос.
Геоложки.
вирусология.
Храна.
Индустриален (технически).

Всеки от горните раздели се занимава с подробно изследване на микроорганизмите, тяхното влияние върху живота и здравето на хората и животните, както и възможността за използване на бактериите за практически цели за подобряване на качеството на живот на човечеството. Всичко това в комплекс изучава микробиологията.

Най-голям принос за развитието на съвременните методи на микробиологията, методи за отглеждане и култивиране на щамове микроорганизми имат учени като Волфрам Зилиг и Карл Стетер, Карл Уезе, Норман Пейс, Уотсън Крийк, Полинг, Зукеркандл. Сред домашните учени това са имена като И. И. Мечников, Л. С. Ценковски, Д. И. Ивановски, С. Н. Виноградски, В. Л. Омелянски, С. П. Костичев, Я. Я. Ф. М. Чистяков, А. И. Лебедев, В. Н. Шапошников. Благодарение на работата на тези учени бяха създадени начини за борба със сериозни заболявания на животните и хората (антракс, захарен акари, шап, едра шарка и др.). Създадени са начини за повишаване на имунитета срещу бактериологични и вирусни заболявания, получени щамове микроорганизми, които могат да преработват масло, да създават много различни органични вещества в процеса на живот, да пречистват и подобряват екологичната ситуация, да разлагат неразлагащи се химични съединения и много повече.

Приносът на тези хора е наистина безценен, затова някои от тях (И. И. Мечников) получиха Нобелова награда за работата си. Към днешна дата съществуват свързани науки, формирани на базата на микробиологията, които са най-напреднали в биологията - това са биотехнология, биоинженерство и генно инженерство. Работата на всеки от тях е насочена към получаване на организми или група от организми с предварително определени свойства, които са удобни за човек. Да се разработят нови методи за работа с микроорганизми, за да се получи максимална полза от използването на бактерии.

Така етапите в развитието на микробиологията, макар и не многобройни, са много информативни и наситени със събития.

Методи за изследване на микроорганизми

Съвременните методи на микробиологията се основават на работа с чисти култури, както и на използване на най-новите постижения в технологиите (оптични, електронни, лазерни и т.н.). Ето основните от тях.

Използването на микроскопични технически средства. По правило само светлинните микроскопи не дават пълен резултат, следователно се използват и флуоресцентни, лазерни и електронни.
Култури на бактерии върху специални хранителни среди за отглеждане и култивиране на абсолютно чисти колонии от култури.
Физиологични и биохимични методи за анализ на културата на микроорганизми.
Молекулярно-биологични методи за анализ.
Генетични методи за анализ. Към днешна дата стана възможно да се проследи родословното дърво на почти всяка открита група микроорганизми. Това стана възможно благодарение на работата на Карл Везе, който успя да дешифрира част от генома на бактериална колония. С това откритие стана възможно да се конструира филогенетична система от прокариоти.

Комбинацията от тези методи дава възможност да се получи пълна и подробна информация за всеки от новооткритите или вече открити микроорганизми и да се намери правилното им приложение.

Етапите на микробиологията, през които тя преминава в развитието си като наука, не винаги включваха толкова щедър и точен набор от методи. Трябва обаче да се отбележи, че най-ефективният по всяко време е експерименталният метод, именно той послужи като основа за натрупване на знания и умения за работа с микросвета.

Микробиология в медицината

Един от най-важните и значими раздели на микробиологията за човешкото здраве е медицинската микробиология. Обект на нейното изследване са били вируси и патогенни бактерии, които причиняват тежки заболявания. Затова микробиолозите са изправени пред задачата да идентифицират патогенен организъм, да култивират неговата чиста линия, да изучават характеристиките на живота и причините, поради които човешкото тяло е увредено, и да намерят средство за премахване на това действие.

След като се получи чиста култура от патогенен организъм, трябва да се извърши задълбочен молекулярно-биологичен анализ. Въз основа на резултатите тествайте устойчивостта на организмите към антибиотици, идентифицирайте начините на разпространение на болестта и изберете най-ефективния метод за лечение срещу този микроорганизъм.

Именно медицинската микробиология, включително ветеринарната, помогна за решаването на редица актуални проблеми на човечеството: бяха създадени бяс, еризипел, овча шарка, анаеробни инфекции, туларемия и паратиф, стана възможно да се отървем от чума и парапневмония и т.н. .

хранителна микробиология

Основите на микробиологията, санитарните условия и хигиената са тясно свързани помежду си и като цяло едни и същи. В крайна сметка, патогенните организми могат да се разпространяват много по-бързо и в по-голям обем, когато условията на санитария и хигиена оставят много да се желае. И на първо място, това се отразява в хранително-вкусовата промишленост, в масовото производство на хранителни продукти.

Съвременните данни за морфологията и физиологията на микроорганизмите, биохимичните процеси, причинени от тях, както и влиянието на факторите на околната среда върху микрофлората, която се развива в хранителните продукти по време на транспортиране, съхранение, продажба и преработка на суровини, позволяват да се избегне много проблеми. Ролята на микроорганизмите в процеса на образуване и промяна в качеството на хранителните продукти и появата на редица болести, причинени от патогенни и опортюнистични видове, е много важна и затова задачата на микробиологията, санитарията и хигиената на храните е да идентифицира и превърне тази роля в полза на човека.

Също така, хранителната микробиология култивира бактерии, способни да преобразуват протеини от масло, използва микроорганизми за разлагане на хранителни продукти и за обработка на много хранителни продукти. Ферментационните процеси на базата на млечнокисели и масленокисели бактерии осигуряват на човечеството много необходими продукти.

вирусология

Напълно отделна и много голяма група микроорганизми, която е най-малко проучена, са вирусите. Микробиологията и вирусологията са две тясно свързани категории микробиологична наука, които изучават патогенни бактерии и вируси, които могат да причинят сериозна вреда на здравето на живите организми.

Разделът по вирусология е много обширен и сложен и затова заслужава отделно проучване.

И други ферментирали млечни продукти, получаване на алкохол, оцет, с лоб лен.

Преднаучен етап на развитие

От древни времена хората са знаели за много процеси, причинени от микроорганизми, но не са знаели истинските причини за тези явления. Липсата на информация за естеството на подобни явления не ни попречи да правим наблюдения и дори да използваме редица от тези процеси в ежедневието. Редица философи и природоизследователи направиха спекулативни заключения за причините за определени явления. В същото време Джироламо Фракасторо (-) се доближи най-много до откриването на микрокосмоса, което предполага, че инфекциите се причиняват от малки тела, които се предават при контакт и остават върху нещата на пациента. По това време обаче беше невъзможно да се провери правилността на идеите му и напълно различни хипотези станаха широко разпространени.

Много учени продължават да отхвърлят бактериалната природа на инфекциозните заболявания дори след революционните открития на Пастьор и Кох. И така, през 1892 г. Макс Петенкофер, убеден, че холерата се причинява от миазма, излъчвана от околната среда, и се опитва да докаже своя случай, поглъща култура от холерни вибриони пред медицински свидетели и не се разболява.

Описателен етап

Антъни ван Льовенхук.

Възможността за изучаване на микроорганизми се появи едва с развитието на оптични инструменти. Първият микроскоп е създаден през 1610 г. от Галилей. Робърт Хук за първи път видя растителни клетки. Въпреки това, 30-кратното увеличение на неговия микроскоп не беше достатъчно, за да види протозои и още повече бактерии. Според В. Л. Омелянски, „първият изследовател, пред чийто удивен поглед се отвори светът на микроорганизмите, е йезуитският учен Атанасий Кирхер (-), автор на редица произведения от астрологично естество“, обаче Антъни ван Левенхук е обикновено наричан откривател на микросвета.

Междувременно науката като цяло все още не беше готова да разбере ролята на микроорганизмите в природата. Тогава системата от теории възниква само във физиката. По времето на Левенхук нямаше представа за ключовите процеси на дивата природа, така че малко преди него, през 1648 г., Ван Хелмонт, нямайки представа за фотосинтезата, заключава от опита си с върба, че растението се храни само от дестилирана вода , с което го полива. Освен това дори неодушевената материя все още не е достатъчно проучена, съставът на атмосферата, необходим за разбирането на същата фотосинтеза, ще бъде определен едва през -1776 г. Затова не е изненадващо, че „животните“ на Левенхук не намериха място никъде освен в колекцията от любопитни неща.

През следващите 100-150 години развитието на микробиологията става само с описанието на нови видове. Важна роля в изследването на разнообразието от микроорганизми изигра Ото Фридрих Мюлер [ СЗО?], който описва и назовава 379 различни вида според биномната номенклатура на Лине. През това време бяха направени няколко интересни открития. И така, причината за "кървенето" на просфората беше определена - бактерия, наречена Serratia marcescens(друго име на Monas prodigiosa). За отбелязване е също Кристиан Готфрид Еренберг [ СЗО?], който описва много пигментирани бактерии, първите железни бактерии, както и скелетите на протозоите и диатомеите в морските и естуарните седименти, които поставят основата на микропалеонтологията. Именно той пръв обясни цвета на водата на Червено море с развитието на цианобактерии в него. Trichodesmium erythraeum. Той обаче класира бактериите сред протозоите и ги счита, след Левенхук, за пълноценни животни със стомах, черва и крайници...

В Русия един от първите микробиолози е Л. С. Ценковски (-), който описва голям брой протозои, водорасли и гъби и стига до заключението, че няма остра граница между растенията и животните. Той също така организира една от първите станции на Пастьор и предлага ваксина срещу антракс.

По това време бяха изразени и смели хипотези, например епидемиологът Д. С. Самойлович (-1801) беше убеден, че болестите се причиняват именно от микроорганизми, но той напразно се опита да види причинителя на чумата в микроскоп - възможностите на оптиката не все пак го позволи. На италиански А. Баси открива предаването на болестта копринена буба при пренасяне на микроскопична гъбичка. J. L. L. Buffon и A. L. Lavoisier свързват ферментацията с дрожди, но чисто химическата теория на този процес, формулирана през 1697 г. от G. E. Stahl, остава общоприета. За алкохолната ферментация, както за всяка реакция, Lavoisier и L. J. Gay-Lussac изчисляват стехиометрични съотношения. През 1830-те години С. Канард де Латур, Ф. Кютцинг и Т. Шван независимо наблюдават изобилието от микроорганизми в утайката и филма върху повърхността на ферментираща течност и свързват ферментацията с тяхното развитие. Тази идея обаче се натъкна на остра критика от видни химици като Фридрих Вьолер, Йонс Якоб Берцелиус и Юстус Либих. Последният дори написа анонимна статия "За разгаданата мистерия на алкохолната ферментация" () - саркастична пародия на микробиологичните изследвания от онези години.

Въпреки това въпросът за причините за ферментацията, тясно свързан с въпроса за спонтанното спонтанно зараждане на живот, се превърна в първия успешно решен въпрос за ролята на микроорганизмите в природата.

Спорове за спонтанно генериране и ферментация

Откриване на вируси

Изследване на метаболизма на микроорганизмите

Техническа или индустриална микробиология

Техническата микробиология изучава микроорганизми, използвани в производствените процеси за получаване на различни практически важни вещества: хранителни продукти, етанол, глицерин, ацетон, органични киселини и др.

Огромен принос за развитието на микробиологията имат руски и съветски учени: И. И. Мечников (-), Д. И. Ивановски (-), Н. Ф. Гамалея (-), Л. С. Ценковски, С. Н. Виноградски, В. Л. Омелянски, Д. К. Заболотни (-), В. С. Буткевич, С. П. Костичев, Н. Г. Холодни, В. Н. Шапошников, Н. А. Красилников, А. А. Ишменецки и др.

Основна роля в развитието на техническата микробиология принадлежи на С. П. Костичев, С. Л. Иванов и А. И. Лебедев, които изучават химията на процеса на алкохолна ферментация, причинена от дрожди. Въз основа на изследвания на химията на образуването на органични киселини от нишковидни гъби, извършени от В. Н. Костичев и В. С. Буткевич, през 1930 г. в Ленинград е организирано производството на лимонена киселина. Въз основа на изследването на моделите на развитие на млечнокиселите бактерии, извършено от В. Н. Шапошников и А. Я. Мантейфел, в началото на 20-те години на миналия век, производството на млечна киселина, която е необходима в медицината за лечение на отслабени и рахитни деца , беше организирана в СССР. В. Н. Шапошников и неговите ученици разработиха технология за производство на ацетон и бутилов алкохол с помощта на бактерии и през 1934 г. в Грозни стартира първият завод в СССР за производство на тези разтворители. Трудовете на Я. Я. Никитински, Ф. М. Чистяков, положиха основите на развитието на микробиологията на консервното производство и хладилното съхранение на бързоразвалящи се храни. Благодарение на работата на А. С. Королев, А. Ф. Войткевич и техните ученици, микробиологията на млякото и млечните продукти получи значително развитие.

Част от техническата микробиология е хранителната микробиология, която изучава методите за получаване на хранителни продукти с помощта на микроорганизми. Например, маята се използва във винопроизводството, пивоварството, печенето, производството на алкохол; млечнокисели бактерии - при производството на ферментирали млечни продукти, сирена, при ферментация на зеленчуци; оцетнокисели бактерии - при производството на оцет; нишковидните гъби се използват за получаване на лимонена и други хранителни органични киселини и др. Към днешна дата се появяват специални раздели на хранителната микробиология: микробиология на дрожди и хлебни изделия, пивоварство, консервиране, мляко и млечни продукти, оцет, месни и рибни продукти, маргарин и т.н.

Методи и цели на микробиологията

Методите за изследване на всякакви микроорганизми включват:

микроскопия: светлинна, фазово-контрастна, тъмно поле, флуоресцентна, електронна;
културен метод (бактериологичен, вирусологичен);
биологичен метод (инфекция на лабораторни животни с възпроизвеждане на инфекциозния процес върху чувствителни модели);
молекулярно-генетичен метод (PCR, ДНК и РНК сонди и др.);
серологичен метод - откриване на антигени на микроорганизми или антитела към тях (ELISA).

Целта на медицинската микробиология е задълбочено изследване на структурата и най-важните биологични свойства на патогенните микроби, връзката им с човешкото тяло при определени условия на природната и социална среда, подобряване на микробиологичните диагностични методи, разработване на нови, по-ефективни. терапевтични и профилактични лекарства, решение на такъв важен проблем като елиминирането и превенцията на инфекциозни заболявания.

Връзка с други науки

По време на съществуването на микробиологията се формират общи, технически, селскостопански, ветеринарни, медицински и санитарни отрасли.

Бележки

литература

Вербина Н. М., Каптерева Ю. В.Микробиология на производството на храни. - М.: изд. ВО "АГРОПРОМИЗДАТ", 1988. - ISBN 5-10-000191-7
Воробьов А. В., Биков А. С., Пашков Е. П., Рибакова А. М.Микробиология: Учебник. - 2-ро изд. преработени и допълнителни - М.: Медицина, 2003. - 336 с. - (Учебна литература за студенти от фармацевтични университети). - ISBN 5-225-04411-5
Галинкин В.А., Зайкина Н.А., Кочеровец В.И. и т.н.Основи на фармацевтичната микробиология: учебник за системата на следдипломното образование. - С.-П.: Научен проспект, 2008. - 288 с. - ISBN 978-5-903090-14-3
Гусев М. В., Минеева Л. А.микробиология. - 9-то изд., ст. - М.: Издателски център "Академия", 2010. - 464 с. - (Поредица: Класическа учебна книга). - ISBN 978-5-7695-7372-9
Гусев М. В., Минеева Л. А.Микробиология: Учебник за студенти. биол. университетски специалности. - 4-то изд., изтрито. - М.: Издателски център "Академия", 2003. - 464 с. - ISBN 5-7695-1403-5
Заварзин Г. А., Колотилова Н. Н.Въведение в природонаучната микробиология. - М .: Книжна къща "Университет", 2001. - 256 с. - ISBN 5-8013-0124-0
Кондратиева Е. Н.Автотрофни прокариоти: Proc. помагало за студенти, обучаващи се в направление "Биология", специалности "Микробиология", "Биотехнология". - М.: Издателство на Московския държавен университет, 1996. - 302 с. - ISBN 5-211-03644-1
Lysak V.V.Микробиология: учебник. надбавка. – Минск: БГУ, 2007. – 426 с. - ISBN 985-485-709-3
Шлегел Г.Г.История на микробиологията: Превод от немски. - М: Издателство УРСС, 2002. - 304 с. - ISBN 5-354-00010-6

Вижте също

Портал: Микробиология и имунология

Връзки

Теми на резюмета, доклади и съобщения

План на семинара

Предаден на генерални планове

изисквания за пожарна безопасност,

ЗАДАЧА ЗА СЕМИНАРНИЯ УРОК

Определяне на противопожарното разстояние между селскостопански, производствени и складови сгради

1. Нормативни документи, регламентиращи изискванията за пожарна безопасност към генералните планове. Обхват, условия и структура.

2. Принципите на общото планиране на територията, осигуряващо пожарната безопасност на градските, селските и градинарските селища.

3. Изисквания за пожарна безопасност към генералните планове на промишлени предприятия.

4. Изисквания за пожарна безопасност към генералните планове на земеделските предприятия.

1. Причини за разпространението на огъня между обекти.

2. Пожарни прекъсвания. Фактори, влияещи върху големината на пожарните прекъсвания.

3. Нормиране на противопожарните разстояния между обектите.

Лекция № 1. История на развитието на микробиологията, вирусологията и имунологията. Предмет, методи, задачи.

1.Въведение

микробиология(от гръцки micros - малък, bios - живот, logos - учение, ᴛ.ᴇ. учение за малки форми на живот) - наука, която изучава организми, които са неразличими (невидими) с просто око на всякакъв вид оптика, която , за техния микроскопичен размер, се наричат микроорганизми(микроби).

ПредметИзучаването на микробиологията е тяхната морфология, физиология, генетика, таксономия, екология и връзки с други форми на живот.

AT таксономиченмикроорганизмите са много разнообразни. Οʜᴎ включва приони, вируси, бактерии, водорасли, гъби, протозоии дори микроскопични многоклетъчни животни.

Според наличието и структурата на клетките, цялата жива природа трябва да бъде разделена на прокариоти(няма истинско ядро), еукариоти(имащ ядро) и без клетъчна структураформи на живот. Последните се нуждаят от клетки за съществуването си, ᴛ.ᴇ. са вътреклетъчни форми на живот(Фиг. 1).

Според нивото на организация на геномите, наличието и състава на протеин-синтезиращи системи и клетъчната стена, всички живи същества са разделени на 4 царства на живота: еукариоти, еубактерии, архебактерии, вируси и плазмиди.

За прокариотитекоито комбинират еубактерии и архебактерии включват бактерии, нисши (синьо-зелени) водорасли, спирохети, актиномицети, архебактерии, рикетсии, хламидии, микоплазми. Протозои, дрожди и нишковидни гъби еукариоти.

Микроорганизми- това са представители на всички царства на живота, невидими с просто око. Οʜᴎ заемат най-ниските (най-древни) етапи на еволюцията, но играят важна роля в икономиката, циркулацията на веществата в природата, в нормалното съществуване и патологията на растенията, животните и хората.

Микроорганизмите са населили Земята преди 3-4 милиарда години, много преди появата на висши растения и животни. Микробите представляват най-многобройната и разнообразна група живи същества. Микроорганизмите са изключително широко разпространени в природата и са единствените форми на жива материя, които обитават всякакви, най-разнообразни субстрати ( среда на живот), включително по-високо организирани организми от животинския и растителния свят.

Можем да кажем, че без микроорганизми животът в съвременните му форми би бил просто невъзможен..

Микроорганизмите създават атмосферата, осъществяват циркулацията на вещества и енергия в природата, разграждането на органични съединения и синтеза на протеини, допринасят за плодородието на почвата, образуването на нефт и въглища, изветряването на скалите и много други природни явления.

С помощта на микроорганизмите се осъществяват важни производствени процеси - печене, винопроизводство и пивоварство, производство на органични киселини, ензими, хранителни протеини, хормони, антибиотици и други лекарства.

Микроорганизмите, като никоя друга форма на живот, са изложени на различни природни и антропен(свързани с човешката дейност) фактори, които, предвид краткия им живот и високата степен на размножаване, допринасят за бързата им еволюция.

Най-известният патогенни микроорганизми (микроби-патогени)- причинители на болести на хора, животни, растения, насекоми. Микроорганизми, които придобиват в процеса на еволюция патогенностза хората (способността да причиняват болести), причина епидемииотнема милиони животи. Досега причинено от микроорганизми инфекциозни заболяванияостават една от основните причини за смърт, причинявайки значителни щети на икономиката.

Променливостта на патогенните микроорганизми е основната движеща сила в развитието и усъвършенстването на системите за защита на висшите животни и хората от всичко чуждо (извънземна генетична информация). Още повече, че доскоро микроорганизмите бяха важен фактор на естествения подбор в човешката популация (пример – чумата и съвременното разпределение на кръвните групи). днес човешки имунодефицитен вирус (ХИВ)посегна на светая светих на човека – неговата имунна система.

2. Основните етапи в развитието на микробиологията, вирусологията и имунологията

1.емпирично познание(преди изобретяването на микроскопите и използването им за изследване на микросвета).

J. Fracastoro (1546ᴦ.) предполага живата природа на причинителите на инфекциозни болести - contagium vivum.

2.Морфологичен периодотне около двеста години.

Антъни ван Льовенхук през 1675 г. за първи път описва протозои, през 1683ᴦ - основните форми на бактерии. Несъвършенството на инструментите (максималното увеличение на микроскопите X300) и методите за изследване на микросвета не допринесе за бързото натрупване на научни знания за микроорганизмите.

3.Физиологичен период(от 1875ᴦ.) - ерата на Л. Пастьор и Р. Кох.

Л. Пастьор - изучаването на микробиологичните основи на процесите на ферментация и гниене, развитието на индустриалната микробиология, изясняване на ролята на микроорганизмите в циркулацията на веществата в природата, откритието анаеробнимикроорганизми, развитие на принципи асептика,методи стерилизация,затихване ( затихване) вирулентности получаване ваксини (ваксинални щамове).

Р. Кох - метод на подбор чисти културивърху твърди хранителни среди, методи за оцветяване на бактерии с анилинови багрила, откриване на антракс, холера ( Запетаята на Кох), туберкулоза (Кох пръчки),усъвършенстване на микроскопските техники. Експериментално обосноваване на критериите на Хенле, известни като постулати (триада) на Хенле-Кох.

4.имунологичен период.

И. И. Мечников е „поет на микробиологията“ според образното определение на Емил Ру. Той създаде нова ера в микробиологията - доктрината за имунитета (имунитета), като разработи теорията за фагоцитозата и обоснова клетъчната теория на имунитета.

В същото време бяха натрупани данни за производството в организма антителасрещу бактериите и техните токсиникоето позволи на П. Ерлих да развие хуморалната теория на имунитета. В последвалата продължителна и плодотворна дискусия между привържениците на фагоцитните и хуморалните теории се разкриват много механизми на имунитета и се ражда науката. имунология.

По-късно беше установено, че наследственият и придобит имунитет зависи от координираната дейност на пет основни системи: макрофаги, комплементи на Т- и В-лимфоцити, интерферони, основната система за хистосъвместимост, които осигуряват различни форми на имунен отговор. И. И. Мечников и П. Ерлих през 1908 г.ᴦ. е удостоен с Нобелова награда.

12 февруари 1892 г. на заседание на Руската академия на науките Д. И. Ивановски съобщи, че причинителят на болестта на тютюневата мозайка е филтриращ се вирус. Тази дата може да се счита за рожден ден вирусология, и Д. И. Ивановски - негов основател. Впоследствие се оказа, че вирусите причиняват заболявания не само на растенията, но и на хората, животните и дори бактериите. В този случай, едва след като се установи естеството на гена и генетичния код, вирусите бяха класифицирани като жива природа.

5. Следващата важна стъпка в развитието на микробиологията беше откриване на антибиотици. През 1929г. А. Флеминг открива пеницилина и започва ерата на антибиотичната терапия, която води до революционния напредък на медицината. По-късно се оказа, че микробите се адаптират към антибиотиците, а изследването на механизмите на лекарствената резистентност доведе до откриването на втори екстрахромозомен (плазмиден) геномбактерии.

Ученето плазмидпоказа, че те са дори по-прости организми от вирусите и за разлика от тях бактериофагине увреждат бактериите, но ги даряват с допълнителни биологични свойства. Откриването на плазмиди значително допълни представите за формите на съществуване на живота и възможните начини на неговата еволюция.

6. Модерен молекулярно-генетичен етапРазвитието на микробиологията, вирусологията и имунологията започва през втората половина на 20 век във връзка с постиженията на генетиката и молекулярната биология, създаването на електронен микроскоп.

При експерименти върху бактерии е доказана ролята на ДНК в предаването на наследствени белези. Използването на бактерии, вируси и по-късно плазмиди като обекти на молекулярно-биологични и генетични изследвания доведе до по-задълбочено разбиране на фундаменталните процеси, лежащи в основата на живота. Изясняването на принципите на кодиране на генетична информация в ДНК на бактериите и установяването на универсалността на генетичния код направи възможно по-доброто разбиране на молекулярно-генетичните модели, присъщи на по-високо организираните организми.

Дешифрирането на генома на Escherichia coli направи възможно конструирането и трансплантацията на гени. Досега Генното инженерствосъздаде нови направления биотехнология.

Дешифрирана е молекулярно-генетичната организация на много вируси и механизмите на тяхното взаимодействие с клетките, установени са способността на вирусната ДНК да се интегрира в генома на чувствителна клетка и основните механизми на вирусната канцерогенеза.

Имунологията претърпя истинска революция, надминавайки инфекциозната имунология и се превърна в една от най-важните фундаментални медицински и биологични дисциплини. Към днешна дата имунологията е наука, която изучава не само защитата срещу инфекции. В съвременния смисъл Имунологията е наука, която изучава механизмите за самозащита на организма от всичко генетично чуждо, поддържайки структурната и функционалната цялост на тялото.

В момента имунологията включва редица специализирани области, сред които наред с инфекциозната имунология най-значими са имуногенетика, имуноморфология, трансплантационна имунология, имунопатология, имунохематология, онкоимунология, онтогенезна имунология, ваксинология и приложна имунодиагностика.

Микробиология и вирусология като фундаментални биологични наукивключват също редица самостоятелни научни дисциплини със свои собствени цели и задачи: общи, технически (индустриални), селскостопански, ветеринарни и най-важните за човечеството медицинска микробиология и вирусология.

Медицинската микробиология и вирусология изучава патогените на инфекциозните заболявания при хората (тяхната морфология, физиология, екология, биологични и генетични характеристики), разработва методи за тяхното култивиране и идентифициране, специфични методи за тяхната диагностика, лечение и профилактика.

7.Перспективи за развитие.

На прага на 21 век микробиологията, вирусологията и имунологията представляват едни от водещите области на биологията и медицината, интензивно развиващи и разширяващи границите на човешкото познание.

Имунологията се доближи до регулиране на механизмите за самозащита на тялото, коригиране на имунодефицитите, решаване на проблема със СПИН и борба с рака.

Създават се нови генно-инженерни ваксини, появяват се нови данни за откриването на инфекциозни агенти - причинители на "соматичните" заболявания (стомашна язва, гастрит, хепатит, инфаркт на миокарда, склероза, някои форми на бронхиална астма, шизофрения и др. ).

Концепцията на нови и повтарящи се инфекции(възникващи и повторно възникващи инфекции). Примери за възстановяване на стари патогени са микобактерията туберкулоза, рикетсията от групата на петниста треска, пренасяна от кърлежи, и редица други патогени на естествено фокални инфекции. Нови патогени включват човешки имунодефицитен вирус (HIV), Legionella, Bartonella, Ehrlichia, Helicobacter pylori и Chlamydia pneumoniae. Най-накрая отворете вироиди и приони- нови класове инфекциозни агенти.

Вироидите са инфекциозни агенти, които причиняват лезии в растенията, подобни на вирусните, но тези патогени се различават от вирусите по редица начини: отсъствие на протеинова обвивка (гола инфекциозна РНК), антигенни свойства, едноверижни пръстеновиднаРНК структура (от вируси - само вирус на хепатит D), малък размер на РНК.

Прионите (протеинова инфекциозна частица - протеиноподобна инфекциозна частица) са протеинови структури, лишени от РНК, които са причинителите на някои бавни инфекциихора и животни, характеризиращи се със смъртоносни лезии на централната нервна система по вид спонгиформни енцефалопатии- куру, болест на Кройцфелд-Якоб, синдром на Gerstmann-Straussler-Scheinker, амниотрофична левкоспонгиоза, спонгиформна енцефалопатия по говедата (бяс по говедата), скрейпи при овце, енцефалопатия на норки, хронично изтощаващо заболяване на елени и лосове. Предполага се, че прионите могат да играят роля в етиологията на шизофренията и миопатиите. Значителните разлики от вирусите, преди всичко отсъствието на собствен геном, все още не ни позволяват да разглеждаме прионите като представители на дивата природа.

3. Проблеми на медицинската микробиология.

Те включват следното:

1. Установяване на етиологичната (причинно-следствена) роля на микроорганизмите при нормални и патологични състояния.

2. Разработване на диагностични методи, специфична профилактика и лечение на инфекциозни заболявания, индикация (откриване) и идентифициране (определяне) на патогени.

3. Бактериологичен и вирусологичен контрол на околната среда, храните, спазване на режима на стерилизация и надзор на източниците на инфекция в лечебни и детски заведения.

4. Контрол върху чувствителността на микроорганизмите към антибиотици и други лекарствени препарати, състоянието на микробиоценозите ( микрофлора)повърхности и кухини на човешкото тяло.

4.Методи за микробиологична диагностика.

Методите за лабораторна диагностика на инфекциозни агенти са многобройни, основните включват следните.

1. Микроскопски – използване на инструменти за микроскопия. Те определят формата, размера, взаимното разположение на микроорганизмите, тяхната структура, способността да се оцветяват с определени багрила.

Основните методи за микроскопия са светлинамикроскопия (с разновидности - имерсионна, тъмно поле, фазово-контрастна, луминесцентна и др.) и електроннимикроскопия. Тези методи могат да включват и авторадиография (метод за откриване на изотопи).

2. Микробиологично (бактериологично и вирусологично) - изолиране на чиста култура и нейното идентифициране.

3. Биологична - заразяване на лабораторни животни с възпроизвеждане на инфекциозния процес върху чувствителни модели (биоанализ).

4. Имунологични (опции - серологични, алергологични) - използват се за идентифициране антигенипатоген или антителана тях.

5. Молекулярно-генетични - ДНК и РНК сонди, полимеразна верижна реакция (PCR) и много други.

В заключение на горния материал е изключително важно да се отбележи теоретичното значение на съвременната микробиология, вирусология и имунология. Постиженията на тези науки направиха възможно изследването на основните процеси на жизнената дейност на молекулярно-генетично ниво. Οʜᴎ определят съвременното разбиране за същността на механизмите на развитие на много заболявания и посоката на тяхната по-ефективна профилактика и лечение.

Белова Алена, група 12

Самостоятелна работа 1

Предмет по микробиология

Микробиологията е наука, предмет на която са микроскопичните същества, наречени микроорганизми, техните биологични характеристики, систематика, екология, взаимоотношения с други организми.

Микроорганизмите са най-древната форма на организация на живота на Земята. По количество те представляват най-значимата и най-разнообразна част от организмите, обитаващи биосферата.

Микроорганизмите включват:

1) бактерии;

2) вируси;

4) протозои;

5) микроводорасли.

Обща характеристика на микроорганизмите са микроскопичните размери; те се различават по структура, произход, физиология.

Бактериите са едноклетъчни микроорганизми от растителен произход, лишени от хлорофил и без ядро.

Гъбите са едноклетъчни и многоклетъчни микроорганизми от растителен произход, лишени от хлорофил, но притежаващи черти на животинска клетка, еукариоти.

Вирусите са уникални микроорганизми, които нямат клетъчна структурна организация.

Основните раздели на микробиологията: общи, технически, селскостопански, ветеринарни, медицински, санитарни.

Общата микробиология изучава най-общите закономерности, присъщи на всяка група от изброените микроорганизми: структура, метаболизъм, генетика, екология и др.

Основната задача на техническата микробиология е развитието на биотехнология за синтез на биологично активни вещества от микроорганизми: протеини, ензими, витамини, алкохоли, органични вещества, антибиотици и др.

Селскостопанската микробиология се занимава с изучаване на микроорганизми, които участват в кръговрата на веществата, използват се за приготвяне на торове, причиняват болести по растенията и др.

Ветеринарната микробиология изучава патогените на болестите по животните, разработва методи за тяхната биологична диагностика, специфична профилактика и етиотропно лечение, насочени към унищожаване на патогенни микроби в организма на болно животно.

Предмет на изучаване на медицинската микробиология са патогенни (патогенни) и условно патогенни микроорганизми за човека, както и разработването на методи за микробиологична диагностика, специфична профилактика и етиотропно лечение на причинени от тях инфекциозни заболявания.

Раздел на медицинската микробиология е имунологията, която изучава специфичните механизми за защита на човешки и животински организми от патогени.

Предмет на изследване на санитарната микробиология е санитарното и микробиологичното състояние на обектите на околната среда и хранителните продукти, разработването на санитарни стандарти.

Самостоятелна работа 2.

История на развитието на микробиологията

Микробиологията (от гръцки micros - малък, bios - живот, logos - учение, т.е. учение за малките форми на живот) - наука, която изучава организми, които са неразличими (невидими) с просто око на всякакъв вид оптика, която, за техния микроскопичен размер се наричат микроорганизми (микроби).

Предмет на изучаване на микробиологията е тяхната морфология, физиология, генетика, таксономия, екология и връзки с други форми на живот.

Таксономично микроорганизмите са много разнообразни. Те включват приони, вируси, бактерии, водорасли, гъби, протозои и дори микроскопични метазои.

Според наличието и структурата на клетките цялата жива природа може да бъде разделена на прокариоти (няма истинско ядро), еукариоти (имащи ядро) и форми на живот без клетъчна структура. Последните се нуждаят от клетки за съществуването си, т.е. са вътреклетъчни форми на живот (фиг. 1).

Според нивото на организация на геномите, наличието и състава на протеин-синтезиращи системи и клетъчната стена, всички живи същества се разделят на 4 царства на живот: еукариоти, еубактерии, архебактерии, вируси и плазмодии.

Прокариотите, които комбинират еубактерии и архебактерии, включват бактерии, нисши (синьо-зелени) водорасли, спирохети, актиномицети, архебактерии, рикетсии, хламидии, микоплазми. Протозои, дрожди и нишковидни еукариотни гъби.

Микроорганизмите са невидими с просто око представители на всички царства на живота. Те заемат най-ниските (най-древни) етапи на еволюцията, но играят важна роля в икономиката, циркулацията на веществата в природата, в нормалното съществуване и патологията на растенията, животните и хората.

Микроорганизмите са населили Земята преди 3-4 милиарда години, много преди появата на висши растения и животни. Микробите представляват най-многобройната и разнообразна група живи същества. Микроорганизмите са изключително широко разпространени в природата и са единствените форми на жива материя, които обитават всякакви, най-разнообразни субстрати (местообитания), включително по-високо организирани организми от животинския и растителния свят.

Можем да кажем, че без микроорганизми животът в съвременните му форми би бил просто невъзможен.

С помощта на микроорганизмите се осъществяват важни производствени процеси – печене, винопроизводство и пивоварство, производство на органични киселини, ензими, хранителни протеини, хормони, антибиотици и други лекарства.

Микроорганизмите, като никоя друга форма на живот, се влияят от различни природни и антропни (свързани с човешката дейност) фактори, които, предвид краткия им живот и високата им скорост на размножаване, допринасят за бързата им еволюция.

Най-известни са патогенните микроорганизми (микроби-патогени) - причинителите на болести на хора, животни, растения, насекоми. Микроорганизмите, които придобиват патогенност за хората (способността да причиняват болести) в процеса на еволюция причиняват епидемии, които отнемат милиони животи. Досега инфекциозните заболявания, причинени от микроорганизми, остават една от основните причини за смърт и нанасят значителни щети на икономиката.

Променливостта на патогенните микроорганизми е основната движеща сила в развитието и усъвършенстването на системите за защита на висшите животни и хората от всичко чуждо (извънземна генетична информация). Освен това доскоро микроорганизмите бяха важен фактор в естествения подбор в човешката популация (пример е чумата и съвременното разпространение на кръвните групи). В момента вирусът на човешкия имунодефицит (ХИВ) е посегнал на светая светих на човека – неговата имунна система.

Основните етапи в развитието на микробиологията, вирусологията и имунологията

Те включват следното:

1 Емпирични знания (преди изобретяването на микроскопите и тяхното приложение за изследване на микросвета).

J. Fracastoro (1546) предполага живата природа на причинителите на инфекциозни болести - contagium vivum.

2 Морфологичният период отне около двеста години.

Антъни ван Льовенхук през 1675 г за първи път описва протозои, през 1683 г. - основните форми на бактерии. Несъвършенството на инструментите (максималното увеличение на микроскопите X300) и методите за изследване на микросвета не допринесе за бързото натрупване на научни знания за микроорганизмите.

3. Физиологичен период (от 1875 г.) - ерата на Л. Пастьор и Р. Кох.

Л. Пастьор - изследване на микробиологичните основи на процесите на ферментация и гниене, развитието на индустриалната микробиология, изясняване на ролята на микроорганизмите в циркулацията на веществата в природата, откриване на анаеробни микроорганизми, разработване на принципите на асептика, методи за стерилизация, отслабване (отслабване) на вирулентността и получаване на ваксини (ваксинални щамове).

R. Koch - метод за изолиране на чисти култури върху твърди хранителни среди, методи за оцветяване на бактерии с анилинови багрила, откриване на патогени на антракс, холера (запетая на Кох), туберкулоза (пръчки на Кох), усъвършенстване на техниките на микроскопия. Експериментално обосноваване на критериите на Хенле, известни като постулати (триада) на Хенле-Кох.

4 Имунологичен период.

I.I. Мечников е „поет на микробиологията“ според образното определение на Емил Ру. Той създаде нова ера в микробиологията - доктрината за имунитета (имунитета), като разработи теорията за фагоцитозата и обоснова клетъчната теория на имунитета.

В същото време се натрупват данни за производството на антитела срещу бактериите и техните токсини в организма, което позволява на П. Ерлих да разработи хуморална теория за имунитета. В последвалата продължителна и плодотворна дискусия между привържениците на фагоцитните и хуморалните теории се разкриват много механизми на имунитета и се ражда науката за имунологията.

По-късно се установи, че наследственият и придобит имунитет зависи от координираната дейност на пет основни системи: макрофаги, комплемент, Т- и В-лимфоцити, интерферони, основната система за хистосъвместимост, осигуряваща различни форми на имунен отговор. И. И. Мечников и П. Ерлих през 1908 г. е удостоен с Нобелова награда.

12 февруари 1892г на заседание на Руската академия на науките Д. И. Ивановски съобщи, че причинителят на болестта на тютюневата мозайка е филтриращ се вирус. Тази дата може да се счита за рожден ден на вирусологията, а D.I. Ивановски - негов основател. Впоследствие се оказа, че вирусите причиняват заболявания не само на растенията, но и на хората, животните и дори бактериите. Въпреки това, едва след установяване на естеството на гена и генетичния код, вирусите бяха класифицирани като диви животни.

5. Следващата важна стъпка в развитието на микробиологията е откриването на антибиотиците. През 1929г А. Флеминг открива пеницилина и започва ерата на антибиотичната терапия, която довежда до революционния прогрес на медицината. По-късно се оказа, че микробите се адаптират към антибиотиците, а изследването на механизмите на лекарствена резистентност доведе до откриването на втори - извън хромозомния (плазмиден) бактериален геном.

Изследването на плазмидите показа, че те са дори по-прости организми от вирусите и за разлика от бактериофагите не увреждат бактериите, но ги придават с допълнителни биологични свойства. Откриването на плазмиди значително допълни представите за формите на съществуване на живота и възможните начини на неговата еволюция.

6. Съвременният молекулярно-генетичен етап в развитието на микробиологията, вирусологията и имунологията започва през втората половина на 20 век във връзка с постиженията на генетиката и молекулярната биология, създаването на електронния микроскоп.

Дешифрирането на генома на Escherichia coli направи възможно конструирането и трансплантацията на гени. Към днешна дата генното инженерство създаде нови области на биотехнологиите.

Имунологията претърпя истинска революция, надминавайки инфекциозната имунология и се превърна в една от най-важните фундаментални медицински и биологични дисциплини. Към днешна дата имунологията е наука, която изучава не само защитата срещу инфекции. В съвременния смисъл имунологията е наука, която изучава механизмите за самозащита на организма от всичко генетично чуждо, поддържайки структурната и функционалната цялост на тялото.

Микробиологията и вирусологията като фундаментални биологични науки включват и редица самостоятелни научни дисциплини със свои цели и задачи: обща, техническа (индустриална), селскостопанска, ветеринарна и медицинска микробиология и вирусология, която е от най-голямо значение за човечеството.

7. Перспективи за развитие.

Създават се нови генно инженерни ваксини, появяват се нови данни за откриването на инфекциозни агенти, причиняващи „соматични“ заболявания (стомашна язва, гастрит, хепатит, инфаркт на миокарда, склероза, някои форми на бронхиална астма, шизофрения и др.).

Появи се концепцията за възникващи и повторно възникващи инфекции. Примери за възстановяване на стари патогени са микобактерията туберкулоза, рикетсията от групата на петниста треска, пренасяна от кърлежи, и редица други патогени на естествено фокални инфекции. Нови патогени включват човешки имунодефицитен вирус (HIV), Legionella, Bartonella, Ehrlichia, Helicobacter pylori и Chlamydia pneumoniae. И накрая, вироиди и приони, нови класове инфекциозни агенти, бяха открити.

Вироидите са инфекциозни агенти, които причиняват лезии в растенията, подобни на вирусните, но тези патогени се различават от вирусите по редица начини: отсъствие на протеинова обвивка (гола инфекциозна РНК), антигенни свойства, едноверижна кръгова структура на РНК (от вирусите само вирус на хепатит D), малка РНК.

Прионите (протеинова инфекциозна частица - протеиноподобна инфекциозна частица) са протеинови структури, лишени от РНК, които са причинители на някои бавни инфекции при хора и животни, характеризиращи се със смъртоносни лезии на централната нервна система като спонгиформна енцефалопатия, куру, Кройцфелд -Болест на Якоб, синдром на Gerstmann-Straussler-Scheinker, амниотрофична левкоспонгиоза, спонгиформна енцефалопатия по говедата („бес“ по говедата), скрейпи при овце, енцефалопатия на норки, хронична изтощаваща болест на елени и лосове. Предполага се, че прионите могат да играят роля в етиологията на шизофренията и миопатиите. Значителните разлики от вирусите, преди всичко отсъствието на собствен геном, все още не ни позволяват да разглеждаме прионите като представители на дивата природа.

3. Задачи на медицинската микробиология.

Те включват следното:

Установяване на етиологичната (причинно-следствена) роля на микроорганизмите при нормални и патологични състояния.

Разработване на диагностични методи, специфична профилактика и лечение на инфекциозни заболявания, индикация (откриване) и идентифициране (определяне) на патогени.

Бактериологичен и вирусологичен контрол на околната среда, храните, спазване на режима на стерилизация и наблюдение на източниците на инфекция в лечебните и детски заведения.

Мониторинг на чувствителността на микроорганизмите към антибиотици и други лекарствени препарати, състоянието на микробиоценозите (микрофлората) на повърхностите и кухините на човешкото тяло.

4. Методи на микробиологична диагностика.

Методите за лабораторна диагностика на инфекциозни агенти са многобройни, основните включват следните.

Микроскопски - използване на инструменти за микроскопия. Определете формата, размера, взаимното разположение на микроорганизмите, тяхната структура, способността за оцветяване с определени багрила.

Основните методи на микроскопията включват светлинна микроскопия (с разновидности - имерсионна, тъмно поле, фазово-контрастна, луминесцентна и др.) и електронна микроскопия. Тези методи могат да включват и авторадиография (метод за откриване на изотопи).

Микробиологично (бактериологично и вирусологично) - изолиране на чиста култура и нейното идентифициране.

Биологично - инфекция на лабораторни животни с възпроизвеждане на инфекциозния процес върху чувствителни модели (биоанализ).

Имунологични (опции - серологични, алергологични) - се използват за откриване на антигените на патогена или антитела към тях.

Молекулярно-генетични - ДНК и РНК сонди, полимеразна верижна реакция (PCR) и много други.

В заключение на представения материал е необходимо да се отбележи теоретичното значение на съвременната микробиология, вирусология и имунология. Постиженията на тези науки направиха възможно изследването на основните процеси на живота на молекулярно-генетично ниво. Те определят съвременното разбиране за същността на механизмите на развитие на много заболявания и посоката на тяхната по-ефективна профилактика и лечение.

	Портал "Микробиология и имунология"
	микробиологияв Уикиверситет
	микробиологияв Wikimedia Commons