Ученые микробиологи и их открытия. Реферат: История развития микробиологии

На протяжении тысячелетий человек жил в окружении невидимых существ, использовал продукты их жизнедеятельности, например продукты молочнокислого, спиртового, уксуснокислого брожений, страдал от них, когда эти существа были причиной болезни, но не подозревал об их присутствии, так как размеры существ много ниже предела видимости, на который способен человеческий глаз. Догадки человека о том, что брожение, гниение и инфекционные болезни — результат воздействия невидимых существ, были давно. Гиппократ (460—377 гг. до н.э.) предполагал, что заразные болезни вызываются невидимыми живыми существами. Итальянский врач и астроном Д. Фракастро (1478—1553) пришел к заключению, что повальные болезни от человека к человеку передаются мельчайшими живыми существами, хотя доказать этого не мог.

Возникновение микробиологии как науки стало возможным после изобретения микроскопа. Первым, кто увидел и описал микроорганизмы, был голландский натуралист Антоний ван Левенгук (1632—1723), который сконструировал микроскоп, дававший увеличение до 300 раз. В микроскоп он рассматривал все, что попадалось под руку: воду из пруда, различные настои, кровь, зубной налет и многое другое. В просматриваемых объектах он обнаруживал мельчайшие существа, названные им живыми зверьками (анималькулями). Он установил шаровидные, палочковидные и извитые формы микробов. Книга «Тайны природы, открытые А. Левенгуком», опубликованная в 1695 г., привлекла внимание ученых многих стран к изучению микроорганизмов. Открытие Левенгука положило начало возникновению микробиологии. Однако исследования в течение многих десятилетий сводились лишь к описанию микроорганизмов.

Л.Левeнгук {1632—1723) Л.Пастер (1822—1895)

Период конца XVII до середины XIX в. вошел в историю как описательный, или морфологический. Этот период создал условие для перехода к следующему, физиологическому, этапу в развитии микробиологии. Основоположник его — выдающийся французский ученый-химик. Луи Пастер (1822—1895). Первые работы в области микробиологии, выполненные им, направлены на изучение природы брожения. В то время в науке господствовала теория Либиха, утверждавшая, что брожение и гниение — результаты окислительных процессов, обусловленных действием ферментов, и представляют чисто химическое явление, в котором микроорганизмы участия не принимают. Пастор доказал, что причина брожения и гниения — микроорганизмы, вырабатывающие различные ферменты. Каждый бродильный процесс имеет специфического возбудителя; гниение вызывается группой гнилостных бактерий и т. д. Изучая маслянокислое брожение, Пастер установил, что Вас. butyricum развивается в отсутствие кислорода воздуха и тем самым открыл явление анаэробиоза.

С именем Пастера связано решение вопроса о самопроизвольном зарождении жизни на земле. Он экспериментально доказал, что при абсолютной стерильности питательных растворов и исключении возможности последующего загрязнения извне в них невозможно появление микробов и развитие гниения. Жизнь возникает тогда, писал Пастер, когда микроорганизмы в питательный раствор проникают извне.

В 1865 г. Пастер установил, что порча вина и пива вызывается попаданием в сусло посторонних микроорганизмов или диких дрожжей и предложил производить нагревание вина и пива при температурах до 100 °С. Этот способ получил название пастеризация. В 1868 г. он установил, что болезнь шелковичных червей пебрина вызывается микробами, и разработал способ борьбы с ней. Благодаря этим открытиям возникли антисептика и асептика в хирургии. Им были открыты возбудители холеры кур, стафилококки, стрептококки, возбудитель рожи свиней, установлена этиология сибирской язвы. Занимаясь изучением природы инфекционных болезней и их возбудителей, Пастер обнаружил важное свойство патогенных микроорганизмов — способность к ослаблению вирулентности. На этой основе он разработал методы снижения (аттенуации) вирулентности микробов и успешно использовал ослабленные культуры для прививок против инфекционных болезней. Культуры микроорганизмов с ослабленной вирулентностью были названы вакцинами, а метод прививок — вакцинацией. Пастер предложил методы получения вакцин против холеры кур, сибирской язвы, бешенства. С этого времени в микробиологии наступила иммунологическая эра.

Учениками и последователями Л. Пастера были крупнейшие микробиологи Э. Ру, А. Иерсен, Э. Дюкло, Ш. Шамберлан, Г. Рамон, Ж. Борде, А. Кальмет и др.

В 1888 г. на средства, собранные по международной подписке, в Париже был построен научно-исследовательский институт для Пастера, который и до настоящего времени остается крупнейшим центром идей и знаний в области микробиологии.

Одним из основоположников микробиологии наряду с Пастором был немецкий ученый Роберт Кох (1843—1910). Им разработаны методы микробиологических исследований, впервые в практике лабораторных исследований предложены плотные питательные среды (мясо-пептонный желатин и мясо-пептонный агар), что позволило выделять и изучать чистые культуры микробов. Кох разработал методы окраски микробов анилиновыми красителями, применил для микроскопии иммерсионную систему и конденсор Аббе, а также микрофотографирование, научно обосновал теорию и практику дезинфекции. Велики заслуги его в изучении микроорганизмов как возбудителей заразных болезней. Кох выявил возбудителя сибирской язвы (1876), туберкулеза (1882), холеры человека (1883), изобрел туберкулин. Им была создана школа бактериологов, из которой вышли выдающиеся микробиологи Э. Беринг, Ф. Леффлер, Р. Пффейфер, Г. Гаффки и др.

Роберт Кох (1843—1910) И. И. Мечников (1845—1916)

Велика заслуга в развитии микробиологии И. И. Мечникова (1845—1916;. К числу важнейших работ в области микробиологии относятся его исследования патогенеза холеры человека, сифилиса, туберкулеза, возвратного тифа. Он является основоположником учения о микробном антагонизме, ставшем основой для развития науки об антибиотикотерапии. На принципе антагонизма ученый обосновал теорию долголетия и предложил для продления человеческой жизни использовать простоквашу, которая впоследствии была названа мечниковской. В 1886 г. он организовал первую в России бактериологическую станцию. С именем Мечникова связано развитие нового направления в микробиологии — иммунологии — учения о невосприимчивости организма к инфекционным болезням (иммунитет). Мечниковым создана фагоцитарная теория иммунитета, раскрыта сущность воспаления как защитной реакции организма. Немало учеников Мечникова впоследствии стали крупными микробиологами: Н. Ф. Гамалея, А. М. Безредка, Л. А. Тарассвич, Г. Н. Габричевский и др.

Велики заслуги в становлении микробиологии Н. Ф. Гамалеи (1859—1949). Его научные работы посвящены изучению инфекции и иммунитета, изменчивости бактерий, профилактике сыпного тифа, холеры, туберкулеза и других болезней. Им открыт птичий вибрион (холероподобное заболевание птиц), названный в честь Мечникова его именем. Гамалея впервые (в 1898 г.) наблюдал и описал явление спонтанного лизиса бактерий под влиянием неизвестного в то время агента — бактериофага, принимал активное участие в создании первой бактериологической станции в России и ввел в практику прививки против бешенства.

Л. С. Ценковский (1822—1887) Д. И. Ивановский (1864—1920)

Г. Н. Габричевский (1860—1907) первым начал читать курс бактериологии в Московском университете. В 1893 г. выпустил учебник «Медицинская микробиология», в 1895 г. создал в Москве первый бактериологический институт. С первых дней работы института приступил к изготовлению противодифтерийной сыворотки, затем ввел ее во врачебную практику. Установил значение гемолитического стрептококка как возбудителя скарлатины, разработал и предложил вакцину против этой болезни. Изучил кишечную палочку и ее роль в патологии человека.

Основоположник русской микробиологии Л. С. Ценковский (1822-1887) впервые установил близость бактерий и сине-зеленых водорослей и описал явление симбиоза; обосновал классификацию микробов, отнеся бактерии к растительным организмам; открыл возбудителя клека и разработал способы его предупреждения в сахарном производстве. Используя принцип аттенуации микробов, он в 1883 г. изготовил вакцины I и II против сибирской язвы, которые применяли для вакцинации животных более 70 лет.

Многим обязана микробиология русскому ученому Д. И. Ивановскому (1864—1920), создавшему новый раздел этой науки — вирусологию. В 1892 г. им был установлен возбудитель мозаичной болезни табака, получивший название фильтрующегося вируса.

Основоположник общей и почвенной микробиологии С. Н. Виноградский (1856—1953) разработал накопительные питательные среды, выделил и изучил азотфиксирующие и нитрифицирующие бактерии почвы, установил роль микробов в круговороте азота, углерода, фосфора, железа и серы; впервые доказал существование бактерий, самостоятельно синтезирующих органические вещества, что позволило открыть новый тип питания микробов — аутотрофизм.

Славную страницу в историю ветеринарной микробиологии внесли отечественные микробиологи Е. М. Земмер, И. И. Щукевич, И. М. Садовский, А. В. Дедюлин, А. Ф. Конев, А. А. Раевский и многие др. Крупнейшим вкладом в мировую науку явилось почти одновременное изготовление в 1891 г. русскими учеными X. И. Гельманом и О. И. Кальнингом маллеина для аллергической диагностики сапа.

Большой вклад в развитие ветеринарной микробиологии по изучению патогенеза, разработке диагностики и средств специфической профилактики многих инфекционных болезней животных внесли Г. М. Андреевский, П. Н. Андреев, А. М. Владимиров, С. Н. Вышелеский, Д. С. Руженцев, М. Г. Тартаковский и многие другие.

Н. А. Михин (1872—1946) — один из основоположников ветеринарной микробиологии в нашей стране — открыл возбудителя лептоспироза крупного рогатого скота, разработал методику изготовления формолвакцины против паратифа телят и противоколибактериозной сыворотки, а также методику гипериммунизации лошадей при получении противосибиреязвенной сыворотки. Он является автором первого в стране учебника «Курс частной микробиологии для ветеринарных врачей и студентов».

За период советской власти одновременно с развитием ветеринарной науки росла и совершенствовалась школа ветеринарных микробиологов, давшая нашей стране плеяду ученых-микробиологов: Н. Н. Гинсбург, Я. Е. Коляков, В. В. Кузьмин, И. И. Кулсско, B. Т. Котов, С. Г. Колесов, Я. Р. Коваленко, Н. В. Лихачев, C. Я. Любашенко, С. А. Муромцев, М. Д. Полыковский, И. В. Поддубский, А. А. Поляков, А. X. Саркисов, П. С. Соломкин, М. К. Юсковец, Р. А. Цион, П. А. Триленко и многих других, внесших значительный вклад в изучение возбудителей инфекционных болезней сельскохозяйственных животных, создание новых и совершенствование известных вакцин, иммунных сывороток и диагностических препаратов, что позволило ликвидировать некоторые инфекционные болезни и обеспечить благополучие наших хозяйств по многим из них.

Заслуга открытия микроорганизмов принадлежит голландскому натуралисту А. Левенгуку (1632-1723г.г.), создавшему первый микроскоп с увеличением в 300 раз. В 1695г. он издал книгу «Тайны природы» с рисунками кокков, палочек, спирилл. Это вызвало большой интерес среди естествоиспытателей. Состояние науки того времени позволяло только описывать новые виды (морфологический период).

Начало физиологического периода связано с деятельностью великого французского ученого Луи Пастера (1822-1895г.г.). Пастер доказал, что микробы отличаются друг от друга не только формой, но и жизнедеятельностью. Он получил микроорганизмы в чистых культурах, определил их роль в процессах брожения и доказал, что заразные болезни вызываются различными микробами. Пастером были приготовлены вакцины против сибирской язвы и бешенства. Работы Пастера о невозможности самопроизвольного зарождения микробов послужили теоретической предпосылкой для развития стерилизации и дезинфекции. Принцип, выдвинутый Пастером, был использован в промышленности, и на его основе возникло производство консервов.

Немецкий ученый Роберт Кох (1843-1910) обогатил микробиологию рядом специальных методов, обосновавших микробиологическую технику. Им были введены в лабораторную практику плотные питательные среды, что обеспечило возможность получения изолированных колоний, а, следовательно, и выделения чистых культур. Кохом был введен в практику метод окраски микробов анилиновыми красками. В 1882г. он открыл возбудителя туберкулеза, а в 1883г. – возбудителя холеры.

Основоположник отечественной микробиологии Л.С. Ценковский в своей выдающейся работе по систематике микробов указал на место бактерий в системе живых существ и на близость их к синезеленым водорослям. Ввел в практику свою сибиреязвенную вакцину, которая оказалась не менее эффективной, чем вакцина Пастера.

Иммунологический период в развитии микробиологии связан с именем российского биолога И.И. Мечникова (1845-1916), который открыл учение о невосприимчивости организма к инфекционным заболеваниям (иммунитет), явился родоначальником фагоцитарной теории иммунитета, разработал учение об антагонизме микробов, которое в дальнейшем послужило теоретической основой для получения антибиотиков. Ему принадлежат блестящие работы по экспериментальному сифилису, туберкулезу и холере. Одновременно с И.И. Мечниковым механизмы невосприимчивости к инфекционным болезням изучал крупнейший немецкий исследователь П. Эрлих, создавший теорию гуморального иммунитета.

Нашему соотечественнику С.Н. Виноградскому (1856-1953) принадлежит выдающаяся роль в создании почвенной микробиологии. С его именем связано учение о нитрификации как почвенном микробиологическом процессе, вызываемом последовательной деятельностью открытых им нитрифицирующих бактерий. Он доказал участие микробов в круговоре веществ в природе.

Русский ботаник Д.И. Ивановский (1864- 1920) впервые открыл вирусы и стал основоположником вирусологии. Работая в Никитском ботаническом саду над изучением мозаичной болезни табака, причинявшей огромный ущерб табачным плантациям, в 1892г. установил, что эта болезнь, распространенная в Крыму, вызывается вирусом.

С именем Н.Г. Габричевскго (1860-1907) связано открытие стрептококка при скарлатине и введение в практику профилактических прививок против этой болезни. Он организовал первый бактериологический институт в Москве. Ему принадлежат труды по исследованию скарлатины, дифтерии, чумы и других инфекций. Он организовал в Москве производство противодифтерийной сыворотки и успешно применил ее для лечения детей.

Выдающийся микробиолог Н.Ф. Гамалея (1859-1949) является автором большого числа классических работ и многих руководств по микробиологии. Он организовал вместе с И.И. Мечниковым в Одессе первую после парижской антирабическую станцию. Основоположник иммунологии и вирусологии, открыл бактериофагию.

Л.А. Тарасевич (1868-1927) исследовал гемолизины, которые имели большое значение в развитии учения о роли ретикулоэндотелиальной системы в иммунитете и учения об анафилаксии. Им была организована станция по контролю сывороток и вакцин (ныне Государственный контрольный институт медицинских биологических препаратов имени Л.А. Тарасевича).

Д.К. Заболотный (1866-1929) всю свою жизнь посвятил борьбе с чумой, холерой, сифилисом. Им написано более 200 научных работ по этиологии, эпидемиологии и профилактике этих заболеваний.

Г.Н. Минх (1836-1896) провел смелый эксперимент, заразив себя кровью больного возвратным тифом. Этот опыт дал ему возможность высказать свои соображения о роли насекомых в передаче тифов.

П.Ф. Здродовский – иммунолог и микробиолог, известный своими фундаментальными работами по физиологии иммунитета, а также в области изучения риккетсий и бруцелл.

В.М. Жданов – крупнейший вирусолог, один из организаторов глобальной ликвидации натуральной оспы на планете, стоявший у истоков молекулярной вирусологии и генной инженерии.

М.П. Чумаков – иммунобиотехнолог и вирусолог, организатор института полиомиелита и вирусных энцефалитов, автор пероральной вакцины против полиомиелита.

Следующим важным этапом в развитии микробиологии стало открытие антибиотиков . В 1929г. А.Флеминг открыл пенициллин и началась эра антибиотикотерапии, приведшая к революционному прогрессу медицины. З.В. Ермольева – основоположник отечественной антибиотикотерапии.

В дальнейшем выяснилось, что микробы приспосабливаются к антибиотикам, а изучение механизмов лекарственной устойчивости привело к открытию второго - внехромосомного (плазмидного) генома бактерий. Изучение плазмид показало, что они представляют собой еще более просто устроенные организмы, чем вирусы, и в отличие от бактериофагов не вредят бактериям, а наделяют их дополнительными биологическими свойствами. Открытие плазмид существенно дополнило представления о формах существования жизни и возможных путях ее эволюции.

Современный молекулярно- генетический этап развития микробиологии, вирусологии и иммунологии начался во второй половине 20 века, благодаря достижениями генетики и молекулярной биологии, созданию электронного микроскопа. В опытах на бактериях была доказана роль ДНК в передаче наследственных признаков. Использование бактерий, вирусов, а затем и плазмид в качестве объектов молекулярно- биологических и генетических исследований привело к более глубокому пониманию фундаментальных процессов, лежащих в основе жизни. Выяснение принципов кодирования генетической информации в ДНК бактерий и установление универсальности генетического кода позволило лучше понимать молекулярно- генетические закономерности, свойственные более высоко организованным организмам.

Расшифровка генома кишечной палочки сделало возможным конструирование и пересадку генов. К настоящему времени генная инженерия создала новые направления биотехнологии.

Историю развития микробиологии можно разделить на этапы:

Задолго до открытия существования микробов, еще в глубокой древности человек бессознательно применял в своем быту микробы, получая с их помощью некоторые пищевые продукты. Это относится к закваскам в хлебопечении, к получению кочевниками молочнокислых продуктов (кумыс), к получению уксуса, вина и т.д.

Более того, не видя микробов, не зная об их существовании, еще в древности предполагали, что заразные болезни вызываются каким-то живым агентом. При этом полагали, что этот живой агент может передаваться от больного человека к здоровому. Об этом пи-сал еще в I веке до нашей эры известный римский публицист - Вар-рон .

Мысль о живой природе возбудителей заразных болезней полу-чила широкое распространение в средние века. Эту мысль высказал в XVI веке итальянский врач и поэт Фракасторо.

Однако все это были лишь одни предположения, никто не имел доказательств живой природы возбудителей заразных болезней. Для доказательства этого не было еще ни научных, ни материальных предпосылок. Микробы из-за своих малых размеров стали доступны для наблюдения лишь после того, как были изобретены увеличитель-ные приборы: лупы, микроскопы.

Только в конце XVI века был изобретен первый такой прибор, и с этого времени стало возможным изучать микроскопически малые существа. Первым человеком, увидевшим микробы, был Антоний Ле-венгук (1632-1723). Левенгук не был профессиональным ученым, он был самоучкой. Весь свой досуг он посвящал шлифованию мелких стекол, мечтая создать увеличительные стекла невиданной чистоты и силы. Лупы, изготовленные Левенгуком, им самим отлитые и отш-лифованные, были действительно лучшими из лучших. Они увеличива-ли в 300 раз и давали четкую картину. Изучая дождевую воду, нас-той навоза, ил, собственный зубной налет, Левенгук неизменно об-наруживал мельчайших "зверюшек" (анималькулюс) оживленно двигав-шихся во всех направлениях, как щуки в воде. По внешнему виду это были то тончайшие палочки, шарики, очень часто собранные в затейливую цепочку, то короткие спиральки. Судя по описанию и по рисункам, Левенгук видел основные формы бактерий. Свои наблюде-ния он регулярно сообщал в письмах в Лондонское Королевское об-щество, а в 1695 году изложил в книге "Тайны природы, открытые Антонием Левенггуком." В 1698 г. Петр I при посещении Голландии беседовал с Левенгуком, заинтересовался микроскопом и привез микроскоп в Россию. В мастерской при дворе Петра I в 1716 г. бы-ли изготовлены первые в России простые микроскопы.

С работами Левенгука связано начало первого, морфологичес-кого этапа развития микробиологии. Однако ни в своих письмах, ни в опубликованной работе Левенгук не указывал, какую роль в при-роде и в жизни человека играют открытые им микроорганизмы. Вос-полнить этот пробел были не в силах и современники. В течение многих лет замечательные открытия Левенгука не были использова-ны. И только через 80 лет была высказана мысль о том, что мель-чайшие живые существа, открытые Левенгуком, являются возбудите-лями болезней человека и животных. Эта мысль принадлежала венс-кому ученому М. Пленчицу (1705-1786). Пленчиц даже сделал смелое для своего времени предположение о том, что каждая заразная бо-лезнь вызывается особым возбудителем. Однако экспериментально доказать эту идею Пленчиц не мог.

Одним из первых ученых, пытавшихся доказать роль микробов в возникновении заразных болезней, был русский врач Данило Самой-лович (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 особ-ливым и совсем отменным существом". Он пытался получить искусс-твенную невосприимчивость к чуме. Во время вскрытия чумного бу-бона 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 бу-бона, так как только такой бубон содержит ослабленный яд. Ре-зультаты своих исследований Самойлович опубликовал в монографии, опубликованной в Страсбурге в 1782 г. Эти исследования произвели большое впечатление на западноевропейских ученых. Дижонская ака-демия 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 ук-рощен".

Впервые в медицинскую практику вакцинация была введена анг-лийским врачом Эдуардом Дженнером . Почва для работы Дженнера бы-ла подготовлена народным опытом вариоляции, то есть искусствен-ного заражения здоровых людей материалом, взятым от больных. Но вариоляция у многих приводила к тяжелой форме заболевания, а са-ми привитые становились источником заражения. Поэтому такой ме-

тод скоро был оставлен. Дженнер, наблюдая в течение 25 лет за возникновением невосприимчивости к заражению натуральной оспой у людей, переболевших коровьей оспой, пришел к мысли, что можно

искусственно создавать такую невосприимчивость. В 1796 году он произвел прививку коровьей оспы мальчику и через 1,5 месяца за-разил его натуральной оспой. Мальчик не заболел. Метод получил популярность. Но это было лишь гениальным эмпирическим достиже-нием. На первых этапах развития микробиологии гениальные догадки отдельных ученых и открытие микробов не были связаны.

В первой половине XIX века, благодаря усовершенствованию микроскопов, были обнаружены микроорганизмы при некоторых болез-нях: возбудитель парши человека - микроскопический гриб, возбу-дитель сибирской язвы. Но эти открытия заключались только в опи-сании найденного микроба.

Из науки описательной микробиология стала наукой экспери-ментальной со второй половины XIX века. Такой расцвет микробио-логии был подготовлен развитием естествознания в эти годы, что в свою очередь связано с подъемом промышленности и сельскохозяйс-твенного производства. Микробиологическая наука вступила в новый этап развития - физиологический. Он связан прежде всего с именем гениального французского ученого Луи Пастера (1822-1895) - осно-воположника научной микробиологии. Пастер был по образованию хи-миком. Его исследования в области молекулярной ассиметрии послу-жили основой для развития стереохимии. В Академию наук он был избран за исследования по диморфизму - изучение веществ, способ-ных кристаллизоваться различным образом. С вопросами микробиоло-гии Пастер столкнулся при изучении процессов брожения. В те вре-мена в науке брожение считалось чисто химическим процессом. Пас-тер, выращивая плесневые грибы в среде с рацемической винной кислотой, наблюдал, что брожению подвергается только правовраща-ющая 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 спе-цифический.

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 масля-нокислого брожения, развиваются только в бескислородных услови-ях. Это явление получило название анаэробиоза, то есть жизни без воздуха. Это открытие сделало переворот в учении о дыхании.

При изучении брожения Пастер невольно остановился перед следующим вопросом: откуда же берутся эти микроскопические су-щества. Иначе говоря, он столкнулся с давнишним вопросом самоза-рождения жизни - вопросом, который давно уже волновал ученых. Считалось, что микробы возникают из органических веществ той жидкости, в которой они размножаются. Французская академия наук назначила премию тому, кто внесет ясность в этот вопрос. Те уче-ные, которые пытались доказать в своих опытах, что микробы не самозарождаются, а проникают извне, тщательно стерилизовали пи-тательный бульон в плотно закрытом сосуде. Их противники возра-жали, что микробы не развиваются потому, что кипячение убивает в воздухе "воспроизводящую силу". Пастер разрешил этот спор гени-альным по своей простоте опытом: 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.

С этого времени Пастер все свои силы отдает изучению возбу-дителей 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 пу-тем ослабления вирулентности (аттенуации) микроорганизмов. Рабо-тая с микробами куриной холеры, он столкнулся с фактом, что про-стоявшая длительное время пробирке культура этого микроба теряет свою вирулентность. Курица, зараженная этой культурой, не погиб-ла. По ходу работы этот случай был неудавшимся экспериментом. Поэтому через несколько дней эта же курица была заражена свежей вирулентной культурой, однако результат был парадоксальным: ку-рица 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 па-мять 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. Завер-шением блестящей научной деятельности Пастера было создание вак-цины против бешенства. Первая прививка этой вакциной была прове-дена 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 пер-вых стран, где было налажено производство антирабической вакци-ны, была Россия. В июне 1886 г. Н.Ф. Гамалея привез из Парижа двух кроликов - носителей вакцинного штамма, и в Одессе была ор-ганизована Пастеровская станция, в которой начали готовить вак-цину и проводить прививки против бешенства.

В 1888 году по международной подписке в Париже был основан , который до сих пор является одним из ведущих научных учреждений мира. К.А. Тимирязев писал: "Грядущие поколения, конечно, дополнят дело Л. Пастера, но исправлять им сделанное едва ли придется, и как бы далеко они не зашли, впредь они будут идти по проложенному им пути, а более этого в науке не сможет сделать даже гений."

Физиологический этап развития микробиологии связан также с работами Роберта Коха (1843-1910) - выдающегося немецкого учено-го. Р. Кох изобрел плотные питательные среды, на которых можно выделить чистые культуры микробов, ввел методику окрашивания микробов и микрофотографии, открыл возбудителей туберкулеза и холеры. За свои работы Р. Кох стал нобелевским лауреатом в 1905 году.

К этому же этапу развития микробиологии относятся многие работы русских ученых. В 1899 г. русский ботаник Д.И. Ивановский (1864-1920) сообщил об открытии вируса, вызывающего мозаичную болезнь табака и таким образом положил начало изучению нового царства живых существ - царства вирусов.

В героическом опыте самозаражения русский врач О.О. Мочут-ковский (1845-1903) доказал, что возбудитель сыпного тифа может быть передан здоровому человеку с кровью больного и то же дока-зал Г.Н. Минх (1836-1896) в отношении возвратного тифа. Эти опы-ты подтвердили мысль о роли кровососущих насекомых как перенос-чиков этих болезней. Основателем сельскохозяйственной микробио-логии является русский ученый С.Н. Виноградский (1856-1953).

Ф.А. Леш (1840-1903) открыл дизентерийную амебу, П.Ф. Боровский (1863-1932) - возбудителя кожного лейшманиоза.

Третий этап в развитии микробиологии - иммунологический. Он был открыт работами Л. Пастера по вакцинации. Основы нового нап-равления были созданы также работами по антитоксическому иммуни-тету. В 1888 г. Э. Ру и А. Иерсен выделили дизентерийный экзо-токсин, а затем Э. Ру и Э. Беринг получили антитоксическую про-тиводифтерийную сыворотку (Э. Беринг - лауреат Нобелевской пре-мии 1901 года). Исследования механизмов формирования невосприим-чивости к заразным болезням сложились в новую науку - иммуноло-гию. Выдающуюся роль в этом сыграл И.И. Мечников (1845-1916) - ближайший помощник и последователь Л. Пастера, возглавивший впоследствии Пастеровский институт. По образованию он был зооло-гом, 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.

Одновременно с И.И. Мечниковым исследованием невосприимчи-вости к инфекционным болезням занимался немецкий врач, бактерио-лог, химик П. Эрлих (1854-1916), выдвинувший гуморальную (лат. humor - жидкость) теорию иммунитета, согласно которой основу им-мунитета составляют антитела. Разносторонний ученый, П. Эрлих построил основы химиотерапии, впервые описал явление лекарствен-ной устойчивости микробов. Он создал теорию иммунитета, объясня-ющую происхождение антител и взаимодействие их с антигенами. В своей теории боковых цепей он предсказал существование рецепто-ров, специфически взаимодействующих с определенными антигенами. Эта теория была много позже подтверждена при изучении процесса образования антител на молекулярном уровне.

Дискуссия между сторонниками фагоцитарной (клеточной) и гу-моральной теориями иммунитета получила логическое завершение - эти теории не исключают, а взаимно дополняют друг друга. В 1908 г. И.И. Мечникову и П. Эрлиху совместно была присуждена Нобе-левская премия.

В первой половине XX века были открыты риккетсии - возбуди-тели сыпного тифа и других риккетсиозов (американский микробио-лог Г.Т. Риккетс и чешский микробиолог С. Провацек).

Открыты первые опухолеродные (онкогенные) вирусы (П. Раус - вирус саркомы кур, 1911 г.); открыты вирусы, поражающие бактерии

Бактериофаги (французский ученый д"Эрелль, 1917 г.) сформули-рована вирусо-генетическая теория рака Л.А. Зильбера (1894 - 1966).

Происходит дальнейшее развитие вирусологии. Открыто нес-колько сотен вирусов. В 1937 г. советские ученые под руководс-твом Л.А. Зильбера в экспедиции на Дальнем Востоке открыли вирус клещевого энцефалита, изучили это заболевание, разработали меры лечения и профилактики.

Французские врачи А. Кальметт и М. Герен получили вакцину против туберкулеза - БЦЖ. Сотрудник Пастеровского института Г. Рамон в 1923 г. получил дифтерийный, а затем столбнячный анаток-сины. Созданы вакцины для профилактики туляремии (Б.Я. Эльберт,

Н.А. Гайский), клещевого энцефалита (А.А. Смородинцев).

Положено начало химиотерапии. П. Эрлих синтезировал проти-восифилитический препарат сальварсан, затем неосальварсан. В

1932 г. Г. Домагк в Германии получил первый антибактериальный препарат - стрептоцид (Нобелевская премия 1939 г.)

В 1928 г. английский микробиолог А. Флеминг наблюдал анти-бактериальное действие зеленой плесени, а в 1940 г. Г. Флори и

Э. Чейн получили препарат пенициллина. В СССР был получен пени-циллин из штамма зеленой плесени, выделенной в лаборатории З.В. Ермольевой. Начались широкие исследования новых антибактериаль-ных веществ, выделяемых грибами и актиномицетами. Эти вещества были названы антибиотиками, по предложению американского микро-биолога Э. Ваксмана, получившего в 1944 г. стрептомицин.

Во второй половине XX века, благодаря созданию новых мето-дов, техники и аппаратуры для научных исследований, стали разви-ваться новые направления науки, появилась возможность изучать явления на молекулярном уровне.

Доказана роль ДНК как материальной основы наследственности : в 1944 г. американские ученые О. Эвери, К. Мак-Леод и К. Мак-Ка-рти показали, что наследственные признаки у пневмококков пере-дает ДНК, а в 1953 г. Д. Уотсон и Ф. Крик раскрыли структуру ДНК и генетический код.

Появились новые науки: генетическая инженерия, биотехноло-гия. Методы этих наук позволяют получать биологически активные вещества (гормоны, интерфероны, вакцины, ферменты) путем перено-са генов человека, генов вирусов в микробные клетки.

Современные технические и методические возможности позволи-ли в 1983 г. Л. Монтанье (Пастеровский институт, Париж) и Р. Галло (США) в короткие сроки выделить вирус, вызывающий новое заболевание - СПИД.

Складывается новое учение об иммунитете , об иммунной систе-ме , об органах и клетках, формирующих иммунный ответ. Большой вклад в исследование строения и функции иммунной системы, взаи-модействия клеток в процессе иммунного ответа внесли отечествен-ные иммунологи Р.В. Петров, Ю.М. Лопухин и другие. Создана кло-нально-селекционная теория иммунитета (М.Ф. Бернет), расшифрова-на структура антител (Р. Портер и Д. Эдельман, 1961), открыты классы иммуноглобулинов. Важным достижением современной иммуно-логии является получение высокоспецифических моноклональных ан-тител с помощью гибридом (Д. Кёлер, Ц. Мильстайн, 1965). Часть первая . Общая микробиология.

Глава 1. Место микроорганизмов среди других живых существ.

История развития микробиологии

Микробиология (от греч. micros- малый, bios- жизнь, logos- учение, т.е. учение о малых формах жизни) - наука, изучающая организмы, неразличимые (невидимые) невооруженным какой- либо оптикой глазом, которые за свои микроскопические размеры называют микроорганизмы (микробы).

Предметом изучения микробиологии является их морфология, физиология, генетика, систематика, экология и взаимоотношения с другими формами жизни.

В таксономическом отношении микроорганизмы очень разнообразны. Они включают прионы, вирусы, бактерии, водоросли, грибы, простейшие и даже микроскопические многоклеточные животные.

По наличию и строению клеток вся живая природа может быть разделена на прокариоты (не имеющие истинного ядра), эукариоты (имеющие ядро) и не имеющие клеточного строения формы жизни. Последние для своего существования нуждаются в клетках, т.е. являются внутриклеточными формами жизни (рис.1).

По уровню организации геномов, наличию и составу белоксинтезирующих систем и клеточной стенки все живое делят на 4 царства жизни: эукариоты, эубактерии, архебактерии, вирусы и плазмиды.

К прокариотам, объединяющим эубактерии и архебактерии, относят бактерии, низшие (сине- зеленые) водоросли, спирохеты, актиномицеты, архебактерии, риккетсии, хламидии, микоплазмы. Простейшие, дрожжи и нитчатые грибы-эукариоты.

Микроорганизмы-это невидимые простым глазом представители всех царств жизни. Они занимают низшие (наиболее древние) ступени эволюции, но играют важнейшую роль в экономике, круговороте веществ в природе, в нормальном существовании и патологии растений, животных, человека.

Микроорганизмы заселяли Землю еще 3- 4 млрд. лет назад, задолго до появления высших растений и животных. Микробы представляют самую многочисленную и разнообразную группу живых существ. Микроорганизмы чрезвычайно широко распространены в природе и являются единственными формами живой материи, заселяющими любые, самые разнообразные субстраты (среды обитания), включая и более высокоорганизованные организмы животного и растительного мира.

Можно сказать, что без микроорганизмов жизнь в ее современных формах была бы просто невозможна.

Микроорганизмы создали атмосферу, осуществляют кругоборот веществ и энергии в природе, расщепление органических соединений и синтез белка, способствуют плодородию почв, образованию нефти и каменного угля, выветриванию горных пород, многим другим природным явлениям.

С помощью микроорганизмов осуществляются важные производственные процессы - хлебопечение, виноделие и пивоварение, производство органических кислот, ферментов, пищевых белков, гормонов, антибиотиков и других лекарственных препаратов.

Микроорганизмы как никакая другая форма жизни испытывает воздействие разнообразных природных и антропических (связанных с деятельностю людей) факторов, что, с учетом их короткого срока жизни и высокой скорости размножения, способствует их быстрому эволюционированию.

Наибольшую печальную известность имеют патогенные микроорганизмы (микробы-патогены) - возбудители заболеваний человека, животных, растений, насекомых. Микроорганизмы, приобретающие в процессе эволюции патогенность для человека (способность вызывать заболевания), вызывают эпидемии, уносящие миллионы жизней. До настоящего времени вызываемые микроорганизмами инфекционные заболевания остаются одной из основных причин смертности, причиняют существенный ущерб экономике.

Изменчивость патогенных микроорганизмов составляет основную движущую силу в развитии и совершенствовании систем защиты высших животных и человека от всего чужеродного (чужеродной генетической информации). Более того, микроорганизмы являлись до недавнего времени важным фактором естественного отбора в человеческой популяции (пример - чума и современное распространение групп крови). В настоящее время вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) посягнул на святое святых человека - его иммунную систему.

Основные этапы развития микробиологии, вирусологии и иммунологии

1.Эмпирических знаний (до изобретения микроскопов и их применения для изучения микромира).

Дж.Фракасторо (1546г.) предположил живую природу агентов инфекционных заболеваний- contagiumvivum.

2.Морфологический период занял около двухсот лет.

Антони ван Левенгук в 1675г. впервые описал простейших, в 1683г.- основные формы бактерий. Несовершенство приборов (максимальное увеличение микроскопов X300) и методов изучения микромира не способствовало быстрому накоплению научных знаний о микроорганизмах.

3.Физиологический период (с 1875г.)- эпоха Л.Пастера и Р.Коха.

Л. Пастер - изучение микробиологических основ процессов брожения и гниения, развитие промышленной микробиологии, выяснение роли микроорганизмов в кругообороте веществ в природе, открытие анаэробных микроорганизмов, разработка принципов асептики, методов стерилизации, ослабления (аттенуации) вирулентности и получения вакцин (вакцинных штаммов).

Р. Кох - метод выделения чистых культур на твердых питательных средах, способы окраски бактерий анилиновыми красителями, открытие возбудителей сибирской язвы, холеры (запятой Коха), туберкулеза (палочки Коха), совершенствование техники микроскопии. Экспериментальное обоснование критериев Хенле, известные как постулаты (триада) Хенле- Коха.

4.Иммунологический период.

И.И. Мечников - “поэт микробиологии” по образному определению Эмиля Ру. Он создал новую эпоху в микробиологии - учение о невосприимчивости (иммунитете), разработав теорию фагоцитоза и обосновав клеточную теорию иммунитета.

Одновременно накапливались данные о выработке в организме антител против бактерий и их токсинов, позволившие П.Эрлиху разработать гуморальную теорию иммунитета. В последующей многолетней и плодотворной дискуссии между сторонниками фагоцитарной и гуморальной теорий были раскрыты многие механизмы иммунитета и родилась наука иммунология.

В дальнейшем было установлено, что наследственный и приобретенный иммунитет зависит от согласованной деятельности пяти основных систем: макрофагов, комплемента, Т- и В- лимфоцитов, интерферонов, главной системы гистосовместимости, обеспечивающих различные формы иммунного ответа. И.И.Мечникову и П.Эрлиху в 1908г. была присуждена Нобелевская премия.

12 февраля 1892г. на заседании Российской академии наук Д.И.Ивановский сообщил, что возбудителем мозаичной болезни табака является фильтрующийся вирус. Эту дату можно считать днем рождения вирусологии, а Д.И. Ивановского - ее основоположником. Впоследствии оказалось, что вирусы вызывают заболевания не только растений, но и человека, животных и даже бактерий. Однако только после установления природы гена и генетического кода вирусы были отнесены к живой природе.

5. Следующим важным этапом в развитии микробиологии стало открытие антибиотиков . В 1929г. А.Флеминг открыл пенициллин и началась эра антибиотикотерапии, приведшая к революционному прогрессу медицины. В дальнейшем выяснилось, что микробы приспосабливаются к антибиотикам, а изучение механизмов лекарственной устойчивости привело к открытию второго- внехромосомного (плазмидного) генома бактерий.

Изучение плазмид показало, что они представляют собой еще более просто устроенные организмы, чем вирусы, и в отличии от бактериофагов не вредят бактериям, а наделяют их дополнительными биологическими свойствами. Открытие плазмид существенно дополнило представления о формах существования жизни и возможных путях ее эволюции.

6. Современный молекулярно-генетический этап развития микробиологии, вирусологии и иммунологии начался во второй половине 20 века в связи с достижениями генетики и молекулярной биологии, созданием электронного микроскопа.

В опытах на бактериях была доказана роль ДНК в передаче наследственных признаков. Использование бактерий, вирусов, а затем и плазмид в качестве объектов молекулярно-биологических и генетических исследований привело к более глубокому пониманию фундаментальных процессов, лежащих в основе жизни. Выяснение принципов кодирования генетической информации в ДНК бактерий и установление универсальности генетического кода позволило лучше понимать молекулярно-генетические закономерности, свойственные более высоко организованным организмам.

Расшифровка генома кишечной палочки сделало возможным конструирование и пересадку генов. К настоящему времени генная инженерия создала новые направления биотехнологии.

Расшифрованы молекулярно-генетическая организация многих вирусов и механизмы их взаимодействия с клетками, установлены способность вирусной ДНК встраиваться в геном чувствительной клетки и основные механизмы вирусного канцерогенеза.

Подлинную революцию претерпела иммунология, далеко вышедшая за рамки инфекционной иммунологии и ставшая одной из наиболее важных фундаментальных медико-биологических дисциплин. К настоящему времени иммунология - это наука, изучающая не только защиту от инфекций. В современном понимании иммунология - это наука, изучающая механизмы самозащиты организма от всего генетически чужеродного, поддержании структурной и функциональной целостности организма.

Иммунология в настоящее время включает ряд специализированных направлений, среди которых, наряду с инфекционной иммунологией, к наиболее значимым относятся иммуногенетика, иммуноморфология, трансплантационная иммунология, иммунопатология, иммуногематология, онкоиммунология, иммунология онтогенеза, вакцинология и прикладная иммунодиагностика.

Микробиология и вирусология как фундаментальные биологические науки также включают ряд самостоятельных научных дисциплин со своими целями и задачами: общую, техническую (промышленную), сельскохозяйственную, ветеринарную и имеющую наибольшее значение для человечества медицинскую микробиологию и вирусологию.

Медицинская микробиология и вирусология изучает возбудителей инфекционных болезней человека (их морфологию, физиологию, экологию, биологические и генетические характеристики), разрабатывает методы их культивирования и идентификации, специфические методы их диагностики, лечения и профилактики.

7.Перспективы развития .

На пороге 21 века микробиология, вирусология и иммунология представляют одно из ведущих направлений биологии и медицины, интенсивно развивающееся и расширяющее границы человеческих знаний.

Иммунология вплотную подошла к регулированию механизмов самозащиты организма, коррекции иммунодефицитов, решению проблемы СПИДа, борьбе с онкозаболеваниями.

Создаются новые генно- инженерные вакцины, появляются новые данные об открытии инфекционных агентов - возбудителей “соматических” заболеваний (язвенная болезнь желудка, гастриты, гепатиты, инфаркт миокарда, склероз, отдельные формы бронхиальной астмы, шизофрения и др.).

Появилось понятие о новых и возвращающийся инфекциях (emergingandreemerginginfections). Примеры реставрации старых патогенов- микобактерии туберкулеза, риккетсии группы клещевой пятнистой лихорадки и ряд других возбудителей природноочаговых инфекций. Среди новых патогенов- вирус иммунодефицита человека (ВИЧ), легионеллы, бартонеллы, эрлихии, хеликобактер, хламидии (Chlamydiapneumoniae). Наконец, открыты вироиды и прионы - новые классы инфекционных агентов.

Вироиды - инфекционные агенты, вызывающие у растений поражения, сходные с вирусными, однако эти возбудители отличаются от вирусов рядом признаков: отсутствием белковой оболочки (голая инфекционная РНК), антигенных свойств, одноцепочечной кольцевой структурой РНК (из вирусов - только у вируса гепатита D), малыми размерами РНК.

Прионы (proteinaceousinfectiousparticle- белкоподобная инфекционная частица) представляют лишенные РНК белковые структуры, являющиеся возбудителями некоторых медленных инфекций человека и животных, характеризующихся летальными поражениями центральной нервной системы по типу губкообразных энцефалопатии й - куру, болезнь Крейтцфельдта - Якоба, синдром Герстманна- Страусслера- Шайнкера, амниотрофический лейкоспонгиоз, губкообразная энцефалопатия коров (коровье “бешенство”), скрепи у овец, энцефалопатия норок, хроническая изнуряющая болезнь оленей и лосей. Предполагается, что прионы могут иметь значение в этиологии шизофрении, миопатий. Существенные отличия от вирусов, прежде всего отсутствие собственного генома, не позволяют пока рассматривать прионы в качестве представителей живой природы.

3. Задачи медицинской микробиологии.

К ним можно отнести следующие:

1. Установление этиологической (причинной) роли микроорганизмов в норме и патологии.

2. Разработка методов диагностики, специфической профилактики и лечения инфекционных заболеваний, индикации (выявления) и идентификации (определения) возбудителей.

3. Бактериологический и вирусологический контроль окружающей среды, продуктов питания, соблюдения режима стерилизации и надзор за источниками инфекции в лечебных и детских учреждениях.

4. Контроль за чувствительностью микроорганизмов к антибиотикам и другим лечебным препаратам, состоянием микробиоценозов (микрофлорой) повехностей и полостей тела человека.

4.Методы микробиологической диагностики.

Методы лабораторной диагностики инфекционных агентов многочисленны, к основным можно отнести следующие.

1. Микроскопический- с использованием приборов для микроскопии. Определяют форму, размеры, взаиморасположение микроорганизмов, их структуру, способность окрашиваться определенными красителями.

К основным способам микроскопии можно отнести световую микроскопию (с разновидностями- иммерсионная, темнопольная, фазово - контрастная, люминесцентная и др.) и электронную микроскопию. К этим методам можно также отнести авторадиографию (изотопный метод выявления).

2. Микробиологический (бактериологический и вирусологический) - выделение чистой культуры и ее идентификация.

3. Биологический - заражение лабораторных животных с воспроизведением инфекционного процесса на чувствительных моделях (биопроба).

4. Иммунологический (варианты - серологический, аллергологический) - используется для выявления антигенов возбудителя или антител к ним.

5. Молекулярно-генетический - ДНК- и РНК- зонды, полимеразная цепная реакция (ПЦР) и многие другие.

Заключая изложенный материал, необходимо отметить теоретическое значение современной микробиологии, вирусологии и иммунологии. Достижения этих наук позволили изучить фундаментальные процессы жизнедеятельности на молекулярно-генетическом уровне. Они обусловливают современное понимание сущности механизмов развития многих заболеваний и направления их более эффективного предупреждения и лечения.

Литература:

1. Покровский В.И. «Медицинская микробиология, иммунология, вирусология». Учебник для студентов фарм. ВУЗов, 2002.

2. Борисов Л.Б. «Медицинская микробиология, вирусология и иммунология». Учебник для студентов мед. ВУЗов, 1994.

3. Воробьев А.А. «Микробиология». Учебник для студентов мед. ВУЗов, 1994.

4. Коротяев А.И. «Медицинская микробиология, вирусология и иммунология», 1998.

5. Букринская А.Г. «Вирусология», 1986.

ТЕМА 1. ВВЕДЕНИЕ. МОРФОЛОГИЯ, ФИЗИОЛОГИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ БАКТЕРИЙ.

1. Предмет и задачи медицинской микробиологии.

2. История развития микробиологии.

3. Морфология бактерий.

4. Физиология бактерий.

5. Классификация бактерий.

6. Методы изучения морфологии и свойств бактерий.

Предмет и задачи медицинской микробиологии.

Микробиология (от греч. micros – малый, bios – жизнь, logos – учение) – наука о микроорганизмах, закономерностях их развития и тех изменениях, которые они вызывают в среде обитания и в окружающей среде.

Размеры микроорганизмов < 0,1 мм, величина их измеряется в мкм.

Микробиология включает разделы:

o Общая – занимается изучением общих закономерностей микроорганизмов.

o Техническая – занимается разработкой биотехнологии синтеза микроорганизмами биологически-активных веществ: белков, витаминов, ферментов, антибиотиков, спиртов.

o Сельскохозяйственная – занимается изучением микроорганизмов, которые участвуют в круговороте веществ, используются для приготовления удобрений, вызывают заболевания растений и др..

o Ветеринарная – изучает возбудителей заболеваний животных, разрабатывает методы диагностики, профилактики и лечения животных.

o Санитарная – изучает санитарно-микробиологическое состояние объектов окружающей среды, её влияние на здоровье человека и разрабатывает мероприятия, предупреждающие неблагоприятные воздействия болезнетворных микробов.

o Морская – изучает микрофлору морей и океанов.

o Космическая – изучает микрофлору космического пространства, влияние космических условий на свойства микроорганизмов и микрофлору организма человека.

o Медицинская – изучает микроорганизмы патогенные и условно-патогенные для человека, их экологию и распространённость, методы их выделения и идентификации, а также занимается разработкой методов микробиологической диагностики, специфической профилактики и лечения вызываемых ими заболеваний.

История развития микробиологии.

Выделяют пять исторических периода развития и становления микробиологии как науки.

I.Эвристический период связан скорее с логическими и методическими приемами нахождения истины, чем с какими-либо экспериментами и доказательствами.

Гиппократ, Парацельс (VI век до н.э.) высказывали предположение о природе заразных болезней, миазмах, мелких невидимых животных.

В наиболее законченной форме идею сформулировал Джироламо Фракосторо в труде «О контагиях, контагиозных болезнях и лечении» (1546г.), где высказал идею о живом контагии «зародышей болезни», который вызывает болезни. При этом каждая болезнь вызывается своим контагием. Для предохранения болезней им были рекомендованы изоляция больного, карантин, ношение масок, обработка предметов уксусом. Однако это были гипотезы, доказательств которых у них не было.

II.Описательный период (морфологический) связан с созданием микроскопа и открытием микроскопических существ, невидимых глазом человека. Первый микроскоп был создан в 1590 году голландскими учёными Гансом и Захарием Янсенами , но у него было увеличение всего лишь в 32 раза. Голландский натуралист Антонио Левенгук (1632 – 1723гг.) сконструировал микроскоп с увеличением в 160-300 раз, при помощи которого ему удалось обнаружить мельчайших «живых зверьков» («анималькулей», от лат. animalcula , зверушка) в дождевой воде, зубном налёте и других материалах.

В этот же период в 1771 г. русский врач Данило Самойлович (1744 – 1805 гг.) в опыте самозаражения гноем больных чумой доказал роль микроорганизмов в этиологии чумы и возможность предохранения людей от чумы с помощью прививок. Чтобы доказать, что чума вызывается особым возбудителем, он заразил себя отделяемым бубона больного чумой человека и заболел чумой. К счастью, Д. Самойлович остался жив.

Эдвард Дженнер (1749 – 1823 гг.) создал и успешно применил вакцину для профилактики натуральной оспы, взяв материал от доярки, больной коровьей оспой.

III.Физиологический период (Пастеровский) – «золотой век» микробиологии.

Л. Пастер (1822 – 1895 гг.)– основатель французской школы микробиологии, его основные достижения:

Брожение и гниение – микробный процесс;

Самопроизвольное зарождение не возможно;

Болезни вина и пива;

Болезни шелковичных червей;

Вакцина против бешенства, сибирской язвы у животных и куриной холеры;

Предложение мягкого метода стерилизации – пастеризации.

Р. Кох (1843 – 1910 гг.)– основатель школы немецких микробиологов, его достижения:

Выделил палочку сибирской язвы;

Выделил возбудителя туберкулеза и холеры;

Внедрил в практику микробиологии анилиновые красители, иммерсионную систему, плотные питательные среды.

IV. Иммунологический период связан с работами И. И. Мечникова и П. Эрлиха.

И. И. Мечников (1845-1916гг.) – один из основоположников иммунологии, описал явление фагоцитоза (клеточная теория иммунитета).

Пауль Эрлих (1854-1915гг.) сформулировал теорию гуморального иммунитета, объяснив происхождение антител и их взаимодействие с антигенами.

В 1908 г. И. И. Мечникову и П. Эрлиху была присуждена Нобелевская премия за работы в области иммунологии.

Д. И. Ивановский (1864-1920гг.) – первооткрыватель вирусов. Будучи сотрудником кафедры ботаники Петербургского университета в 1892 г. при изучении мозаичной болезни табака пришел он к выводу, что заболевание вызвано фильтрующимся агентом, впоследствии названным вирусом.

1928 г. – А. Флеминг , изучая явления микробного антагонизма, получил нестабильный пенициллин.

А в 1940 г. – Г. Флори и Э. Чейн получили стабильную форму пенициллина.

V. Современный период (молекулярно – генетический) связан с научно-технической революцией в естествознании.

1944 г. – Доказана роль ДНК в передаче наследственной информации. (О. Эвери, К. Мак-Леод, К. Мак-Карти)

1953 г. – Расшифровка структуру ДНК Д. Уотсон и Ф. Крик .

1958 г. – Описание явления иммунологической толерантности (П. Медавар и Гашек)

1959 г. – Смоделировали молекулу иммуноглобулина (Р. Портер и Д. Эдельман) .

В 60-70 гг. появились работы по генетике бактерий, становление генной инженерии.

1982 г. – Открыли ВИЧ(Р. Галло, 1883 г. Л. Монтанье ).

Морфология бактерий.

По форме выделяют следующие основные группы микроорганизмов.

1.Шаровидные или кокки.

2.Палочковидные.

3.Извитые.

4.Ветвящиеся.

I. Кокковидные бактерии (кокки) по характеру взаиморасположения после деления подразделяются на:

1.Микрококки - клетки расположенные в одиночку. Входят в состав нормальной микрофлоры, находятся во внешней среде. Заболеваний у людей не вызывают.

2.Диплококки - это парные клетки, к ним относятся гонококки, менингококки, пневмококки.

3.Стрептококки - размножающиеся клетки сохраняют связь (не расходятся), образуя цепочки. Много патогенных микроорганизмов - возбудители ангин, скарлатины, гнойных воспалительных процессов.

4.Тетракокки - имеют вид тетрад (т.е. по четыре клетки). Медицинского значения не имеют.

5.Сарцины - имеют вид пакетов из 8, 16 и более кокков. Часто обнаруживают в воздухе. Болезнетворных форм нет.

6.Стафилококки - образуют скопления, напоминающие грозди винограда. Вызывают многочисленные болезни, прежде всего гнойно - воспалительные.

II. Палочковидные формы микроорганизмов (палочки):

1.Бактерии - палочки, не образующие спор (кишечная палочка, дизентерийная, туберкулезные, дифтерийные и др.).

2.Бациллы - аэробные спорообразующие микробы. Диаметр споры обычно не превышает размера (“ширины”) клетки (бациллы сибирской язвы).

3.Клостридии - анаэробные спорообразующие микробы. Диаметр споры больше диаметра клетки, в связи с чем клетка напоминает веретено или теннисную ракетку (возбудитель столбняка, ботулизма, газовой гангрены).

Необходимо иметь в виду, что термин “бактерия” часто используют для обозначения всех микробов - прокариот. В более узком (морфологическом) значении бактерии - палочковидные формы прокариот, не имеющих спор.

III. Извитые формы микроорганизмов:

1.Вибрионы - имеют один изгиб, могут быть в форме запятой, короткого завитка (холерный вибрион).

2.Спириллы - имеют 2- 3 завитка (возбудитель Содоку - болезнь укуса крыс).

3.Спирохеты - имеют различное число завитков. Из большого числа спирохет наибольшее медицинское значение имеют представители трех родов - трептонемы, боррелии, лептоспиры.

IV. Ветвящиеся бактерии - палочковидные бактерии, которые могут иметь разветвления в форме латинской буквы «Y», встречающиеся у бифидобактерий . Также могут быть представленными в виде нитевидных разветвленных клеток, способных переплетаться, образуя мицелий, что наблюдается у актиномицет .

Помимо истинных бактерии имеются и другие более или менее отличающиеся от них. Это спирохеты, риккетсии, хламидии, актиномицеты и микоплазмы.

Спирохеты - тонкие длинные извитые (спиралевидной формы), грамотрицательные бактерии. Они подвижны, передвигаются волнообразным сокращением тела. Некоторые спирохеты вызывают заболевания человека (возвратный тиф, сифилис).

У человека хламидии вызывают хламидиозы, проявляющиеся поражением глаз (трахома, конъюнктивит), урогенитального тракта, легких и др.

Актиномицеты (или лучистые грибы) имеют вид небольших или длинных разветвленных тонких нитей. Патогенные формы вызывают актиномикоз.

Микоплазмы - мелкие бактерии (0,15-1 мкм), окруженные только цитоплазматической мембраной и не имеющие клеточной стенки. Имеют разнообразную форму: кокковидную, нитевидную, колбовидную. Микоплазмы вызывают у человека атипичную пневмонию и поражения мочеполового тракта.

Физиология бактерий.

Питание бактерий

Дыхание бактерий.

Путем дыхания (или биологическое окисление) микроорганизмы добывают энергию.

По отношению к молекулярному кислороду бактерии можно разделить на три основные группы:

1) облигатные (обязательные) аэробы могут расти только при наличии кислорода (микобактерии туберкулеза);

2) облигатные анаэробы растут на среде без кислорода, который для них токсичен (клостридии ботулизма, газовой гангрены, столбняка, бактероиды);

3) факультативные анаэробы (аэробы) могут расти как при наличии кислорода, так и без него(кишечная палочка, возбудители брюшного тифа, паратифа).

Похожая информация.