Введение в микробиологию. Основные этапы становления микробиологии. Значение работ Р. Коха и Л. Пастера

1. Введение в микробиологию. Основные этапы становления микробиологии. Значение работ Р. Коха и Л. Пастера.

Этапы развития микробиологии: эмпирический, описательный (морфологический), физиологический, иммунологический, молекулярно-генетический.

1) эмпирический метод. Связан скорее с логическими и методическими приемами нахождения истины, то есть эвристикой, чем с какими-либо экспериментами и доказательствами. Мыслители этого периода (Гиппократ, Варрон) высказывали предположения о природе заразных болезней

2)Морфологический. Начинается с  открытия микроорганизмов А. Левенгуком. На этом этапе было подтверждено  повсеместное распространение микроорганизмов,  описаны формы клеток, характер  движения, места обитания

3)Физиологический. Бурное развитие  микробиологии в XIX в. привело  к открытию многих микроорганизмов:  нитрифицирующих бактерий, возбудителей  инфекционных болезней (сибирская  язва, чума, туберкулез). Открытие новых  микроорганизмов сопровождалось  изучением не только их строения, но и их жизнедеятельности.

4) Иммунологический. Работы Л. Пастера  по вакцинации, И.И. Мечникова  по фагоцитозу, П.Эрлиха по теории  гуморального иммунитета.

5)Молекулярно-генетический.  Получение вакцин, открытие вирусов, вызывающих иммунодефициты.

Пастер-метод последовательного  разведения суспензии.

Коха-метод чистых культур бактерий, окраска бактерий при микроскопии.

Современный период развития микробиологии, его особенности  и основные достижения.

20век Молекулярно-генетический  период. Связан с появлением таких  наук, как генетическая инженерия,  биотехнология, создание светового  микроскопа.

Важные открытия:

Расшифровка молекулярной структуры  и молекулярно-биологической организации  многих вирусов и бактерий.

Открытие новых антигенов, например, опухолевых.

Разработка метода культур животных и растительных клеток и их выращивание  в промышленных масштабах с целью  получения вирусных антигенов.

Получение вакцин (малярии, антигенов  ВИЧ)

2. Понятие о систематике, классификации и номенклатуре микроорганизмов. Таксономия микроорганизмов, характеристика отдельных классов.

Существуют 2 типа систематики микроорганизмов: естественная в основе которой лежит  установление родственных, эволюционных связей между организмами и практическая, цель которой-выявление степени  сходства между организмами для  быстрой их идентификации и установление принадлежности к определенным таксонам.

Выделяют следующие таксономические  единицы: вид>род>семейство>порядок>класс>группа>отдел>царство

По морфологическим признакам  выделяют 3 основные группы: палочковидные, извитые формы и кокковидные.

Внутри группы также идет деление: в группе палочковидные-микрококки, диплококки, тетрококки, в виде цепочки, скоплений. В группе палочковидных  – короткие, длинные, толстые, тонкие, могут выстраиваться друг за другом. Коккобактерии намного меньше палочки. Среди известных форм-в виде запятой, в виде «С». Эта форма может  изменяться в зависимости от способов культивирования, поэтому часто  отмечается полиморфизм. Номенклатура: названий различных групп микроорганизмов. Название состоит из названия рода и вида (staphylococcus aureus).

3. Определение вида, клона, штамма. Понятие о чистой, смешанной и ассоциированной культуре.

Вид микроорганизмов это совокупность особей, объединенных по сходству морфофизиологических свойств, но отличающихся от других представителей рода. Клон – потомство одной клетки. Штамм – подвид в бактериологии, чем-то отличающийся от др. бактерий внутри вида.

Чистая культура – совокупность микроорганизмов только 1 вида, выросших из 1 клетки. Смешанная культура –  совокупность микроорганизмов нескольких видов, выросших на питательной среде. Ассоциированные культуры – содержит разные виды,котор-е специально подобраны.

4. Микрофлора почвы, воды и воздуха

Микрофлора воздуха:споры грибов, бактерий, дрожжи, различные микрококки, сотни видов сапрофитных бактерий (кокки, в том числе сардины) Микроорганизмы в воздухе могут находится  только временно, т.к. отсутствует питательная  среда. Загрязнения происходят из почвы, воды, человека, животных, растений. В  верхних слоях атмосферы, а также  горный и мокрый воздух содержат очень  мало микроорганизмов.

Микрофлора воды. В воде количество микроорганизмов значительно больше, чем в воздухе. В воде обитают  палочки, кокки, вибрионы, спириллы, различные  фотосинтезирующие бактерии, грибы, простейшие, вирусы.

Микрофлора почвы: Почва - естественная среда микроорганизмов, принимающих участие в круговороте веществ в природе. Гнилостные аэробные и анаэробные бактерии, азотфиксирующие, нитрофицирующие и другие бактерии, актиномицеты, грибы, простейшие 5-10 см наибольшее количество микроорганизмов. 

5. Микрофлора пищевых продуктов, дыхательных путей и тела человека.

Микроорганизмы могут случайно попадать на пищевые продукты из окружающей среды. Это сапрофиты, патогенные и  условно-патогенные микроорганизмы, а  также виды вызывающие порчу пищевой  промышленности. Степень загрязненности зависит от правильности, заготовки  пищевой промышленности, транспортировки, хранения, соблюдения санитарного режима. М.о. попадают в организм человека из воздуха, воды, пищи и от др.людей через ротовую полость, поврежденную кожу и слизистые.

6. Морфология микроорганизмов. Основные признаки, отличающие прокариотическую клетку от эукариотической

По морфолог. Признаку все м.о. дел-ся на: Прокариоты (Не имеют оформл. ядра,  ДНК в цитоплазме, образуют мезосомы впячиванием цитоплазматич. мембраны, много мелких рибосом, образующих полисомы, есть кольцевая ДНК-нуклеоид, плазмиды, размножаются бинарным делением, есть клеточная стенка(муреин), есть жгутики) и Эукариоты(оформленное ядро с  ДНК внутри,есть органоиды,нет полисом, ДНК-линейная, нет клеточной стенки и капсулы).

7. Микроскопические методы исследования

Микроскопия-наблюдение через микроскоп. Осн. –световая и электронна микроскопия. Под микроскопом изучают морфологию клеток,их рост,развитие,идентификацию. Микроскоп состоит из двух частей: механической и оптической. Механическая: штатив, предметный столик и тубус. Оптическая: основного оптического  узла (объектив и окуляр) и вспомогательной  системы (зеркало и конденсор).

8. Формы и размеры микроорганизмов

Размеры м.о: микрометры , нанометры , анистрем ( ) . По форме: 1)Кокки(микрококки, дипло-,тетра-,стрепто-,стафило-,сарцины), 2)Палочки(бактерии, бациллы спорообразующие, клостридии), 3)Извитые(вибрионы,спириллы,спирахеты). Для бактерий характерен полиформизм-индивид. изменчивость (разнообразие форм и размеров).

10. Строение бактериальной  клетки

11. Характеристика основных  органелл

Оболочка состоит из  ЦПМ, клеточной  стенки и капсульного слоя.

Мембрана - липидный слой. Функция  – разделяющая перегородка через  которую с помощью ферментов  осущ-ся транспорт в-в. У некоторых  бактерий ЦПМ впячивается внутрь клетки, образую складчатую структуру  – лизосому (на ней локализуются ферменты – оксидоредуктазы). Их функция  –дыхание клетки. Клеточная стенка (10-15 мм) опред-т форму клетки, жесткость. Проникновение молекул, ионов происходит через поры. По строению клеточной  стенки бактерии делятся на грамм + и грамм-, у грамм+ клеточная стенка более толстая, состоит из муреина (полисахаридный слой). У грам- более  тонкий слой (муреин), но более сложное  строение (липиды).

Капсула есть только у патогенных микроорганизмов.

Жгутики – орган движения, состоит  из белковой молекулы. 4 вида бактерий: монотрихи - Перетрихи  -    лофотрихи -   амфитрихи-

Ген.аппарат: тонкая 2-х спиральная молекула ДНК. Нуклеоид - ………., не связанная  с белками. Плазмид – цитоплазматический ген.аппарат. 

Цитоплазма- дисперсная смесь коллоидов, состоит из воды, белков, жиров, углеводов. В цитоплазме находятся рибосомы размером (10-20 мм). Они состоят из белка и нуклеиновых к-т РНК, на них синтезируется белки.

Включения в них входят капельки жира, серы, крупинки никеля, крахмала и др. запасающая фун-я.

 12. Покоящиеся формы микроорганизмов. Особенности спорообразования и расположения спор у бактерий.

Спорообразование есть не у всех. Экзоспоры-тельца округлой или овальной формы. В неблагоприят.условиях нуклеоид с частью цитоплазмы обособляется, уплотняется, покрывается толстой слоистой оболочкой, ост.часть цитоплазмы отмирает. Попадают в благоприятные условия споры прорастают. Впитывают воду, стенки трескаются и выходит живая вегетативная клетка. Экзоспоры-образуются путем почкования материнской клетки. Цисты-вся клетка покрывается плотной оболочкой, но они не устойчивы к выс. t.

 13. Химический состав клетки. Неорганические соединения.

Макроэлементы

К макроэлементам относят кислород (65—75 %), углерод (15—18 %), водород (8—10 %), азот (2,0—3,0 %), калий (0,15—0,4 %), сера (0,15—0,2 %), фосфор (0,2—1,0 %), хлор (0,05—0,1 %), магний (0,02—0,03 %), натрий (0,02—0,03 %), кальций (0,04—2,00 %), железо (0,01—0,015 %). Такие элементы, как C, O, H, N, S, P входят в состав органических соединений.

Углерод — входит в состав всех органических веществ; скелет из атомов углерода составляет их основу. Фотосинтез. Участвует в регуляции клеточных  функций, в виде CaCO3 входит в состав минеральных скелетов.

Кислород — входит в состав практически  всех органических веществ клетки. Образуется в ходе фотосинтеза при  фотолизе воды. Для аэробных организмов служит окислителем в ходе клеточного дыхания, обеспечивая клетки энергией.

Водород — входит в состав всех органических веществ клетки. В наибольших количествах содержится в составе  воды. Некоторые бактерии окисляют молекулярный водород для получения  энергии.

Азот — входит в состав белков, нуклеиновых кислот и их мономеров  — аминокислот и нуклеотидов.

Фосфор — входит в состав АТФ, других нуклеотидов и нуклеиновых  кислот (в виде остатков фосфорной  кислоты)

Микроэлементы

К микроэлементам, составляющим от 0,001 % до 0,000001 % массы тела живых существ, относят ванадий, германий, йод (входит в состав тироксина, гормона щитовидной железы), кобальт (витамин В12), марганец, никель, рутений, селен, фтор (зубная эмаль), медь, хром, цинк

Цинк — входит в состав ферментов, участвующих в спиртовом брожении, в состав инсулина

14. Вода и ее роль  в жизнедеятельности клетки

Вода в клетке находится в  двух формах: свободной и связанной. Свободная вода находится в межклеточных пространствах, сосудах, вакуолях, полостях органов. Она служит для переноса веществ из окружающей среды в  клетку и наоборот. Связанная вода входит в состав некоторых клеточных структур, находясь между молекулами белка, мембранами, волокнами, и соединена с некоторыми белками.

Вода выполняет различные функции: сохранение объема, упругости клетки, растворение различных веществ. Кроме того, в живых системах большая  часть химических реакций протекает  в водных растворах.

15. Органические вещества  клетки

Аминокислоты — структурные  компоненты белков. Белки (биополимеры), или протеины— это биологические  гетерополимеры, мономерами которых  являются аминокислоты. Аминокислоты представляют собой низкомолекулярные  органические соединения, содержащие карбоксильную и аминную группы, которые связаны с одним и  тем же атомом углерода.

Липиды — это жироподобные органические соединения, нерастворимые в воде, но хорошо растворимые в неполярных растворителях (эфире, бензине, бензоле, хлороформе и др.). В химическом отношении  большинство липидов представляет собой сложные эфиры высших карбоновых кислот и ряда спиртов. Наиболее известны среди них жиры.

Углеводами (биополимеры)

Нуклеиновые кислоты — фосфорсодержащие биополимеры живых организмов, обеспечивающие хранение и передачу наследственной информации.

В цитоплазме каждой клетки, а также  в митохондриях, хлоропластах и ядрах  содержится аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). Она поставляет энергию для  большинства реакций, происходящих в клетке. С помощью АТФ клетка синтезирует новые молекулы белков, углеводов, жиров, избавляется от отходов, осуществляет активный транспорт веществ, биение жгутиков и ресничек и т. д.

К биополимерам относятся белки, нуклеиновые  кислоты, полисахариды (крахмал, гликоген, целлюлоза, гем и целлюлоза, пектиновые вещества, хитин и др.)- Мономерами для них служат соответственно аминокислоты, нуклеотиды и моносахариды. аминокислоты — низкомолекулярные соединения. Нуклеиновые кислоты — это  высокомолекулярные.