Микробиологията като наука. Предмет и задачи на микробиологията.

Според епидемиологичните показания, жива атенюирана ваксина срещу туларемия.

Специфично лечение -не е развит.

Микробиологията като наука. Предмет и задачи на микробиологията.

микробиология(от гръцки. микрони- малък, биос- живот, лога- преподаване) - наука за най-малките живи обекти, невидими с просто око - микроорганизмите, законите на тяхното развитие и промените, които причиняват в местообитанието и в околната среда.

Терминът "микроорганизми"въведен от френски учен Седилов края на 19 век.

Микроорганизмите са най-древната форма на организация на живота на Земята, те са се появили много преди появата на растенията и животните - преди около 3-4 милиарда години. В момента те представляват най-голямата и разнообразна в количествено отношение част от организмите, обитаващи биосферата на Земята. Те са във въздуха, водата, почвата, храната, върху предметите около нас, на повърхността и вътре в нашето тяло и други организми от животинския и растителния свят и дори в космоса.

Всички микроорганизми се делят на:

Ø патогенен (от гръцки. патос- заболяване) - патогенен, т.е. способен да причини инфекциозно заболяване;

Ø условно патогенни - причиняват заболявания при определени условия;

Ø сапрофитен (от гръцки. сапрос- гнило и фитон- растения) - непатогенни / не причиняват болести, не причиняват заболявания при хората.

Име "микробиология"предложено от френски учени Дюкло. микробиологияпроизхожда от биологията. След това постепенно се диференцира в самостоятелни научни дисциплини:

Ø частни;

Ø медицински;

Ø клинична (изучава микроорганизмите, причиняващи заболявания в лечебните заведения);

Ø санитарен;

Ø ветеринарна (изследва патогенни за животните микроорганизми);

Ø селскостопански (изучава микроорганизми – вредители по растенията);

Ø морски (изучава микроорганизми – обитатели на моретата и океаните);

Ø космос (изучава микроорганизмите, обитаващи космическото пространство);

Ø техническа микробиология (използва микроорганизми за получаване на различни продукти, необходими за живота на човека - ваксини, диагностикуми, ензими и др.).

Предметът на изучаване на общата микробиология -общи модели, биологични свойства на микроорганизмите, независимо от техния вид:морфология, физиология, биохимия, генетика, екология, еволюция и други признаци на микроорганизмите.

Предметът на изучаване на частната микробиология -характеристики на биологичните свойства на микроорганизмите, характерни за определен вид.

Предмет на изучаване на медицинската микробиология – патогенни и условно патогенни микроорганизми, процеси на тяхното взаимодействие с макроорганизма.

Задачи на медицинската микробиология:

Ø микробиологична диагностика на инфекциозни заболявания;

Ø разработване на специфични методи за превенция;

Ø разработване на етиотропно лечение на инфекциозни заболявания.

Като част от медицинска микробиологияподчертайте следното секции:

Ø бактериология (обект на изследване – бактерии);

Ø вирусология (обект на изследване са вирусите);

Ø микология (обект на изследване - гъби);

Ø Протозоология (обект на изследване са протозоите);

Ø алгология (обект на изследване - микроскопични водорасли);

Ø имунология (обект на изследване са защитните реакции на организма) и др.

Предмет на изучаване на санитарната микробиологиятясно свързана с медицинската микробиология, санитарно и микробиологично състояние на обектите на околната среда и хранителните продукти, разработване на санитарни и микробиологични стандарти и методи за индикиране на патогенни микроорганизми в различни обекти на околната среда.

Исторически етапи в развитието на микробиологията.

Има 5 исторически периода на развитие и формиране на микробиологията като наука.

I. Евристичен период.

В продължение на много хилядолетия човечеството се наслаждава на плодовете на жизнената дейност на микроорганизмите, без да подозира за тяхното съществуване. Въпреки че идеята за присъствието в природата на невидими живи същества възниква сред много изследователи. Хипократ, Парацелз(VI век пр. н. е.) предполагат, че "миазмите", живеещи в блатата, причиняват различни заболявания при хората, влизайки в тялото през устата. В най-завършен вид идеята беше формулирана Джироламо Фракосторов произведението „За заразите, заразните болести и лечението” (1546): заразяването на човек може да стане по три начина - при пряк контакт, индиректно (чрез предмет) и от разстояние, но със задължителното участие на зараза („ зародиши на болести”). Това обаче били хипотези, за които нямали доказателства.

II. Описателен период (морфологичен)– корици втората половина на XVIIIвек и продължава до средата на 19 век. Свързва се със създаването на микроскопа и откриването на микроскопични същества, невидими за човешкото око. Първият микроскоп е създаден през 1590 от Ханси Захари Янсенами, но имаше увеличение само 32 пъти. Холандски натуралист Антъни Левенгук(1632-1723) конструира микроскоп с увеличение от 160-300 пъти, с който успява да открие най-малките "живи животни" ( Animalcuses) в дъждовна вода, плаки и други материали. Формите на микроорганизмите, които той скицира, бяха изненадващо верни.

През същия период в 1771 гизключителен руски лекар Данило Самойлович(1744-1805) в опита на самоинфекция с гной на пациенти с чума доказа ролята на микроорганизмите в етиологията на чумата и възможността за защита на хората от чумата с помощта на ваксинации. Д.С. Самойлович беше твърд привърженик на живата природа на причинителя на чумата и повече от 100 години преди откриването на този микроб той се опита да го открие. Само несъвършенството на микроскопите от онова време му попречи да направи това. Той предложи възможността за изкуствено създаване на имунитет към инфекциозен агент и дори се опита да създаде ваксина срещу чума. Тези изследвания предхождат работата на Е. Дженър. Произведения на Д.С. Самоилович има голям принос в разработването на мерки за борба с чумата.

AT 1796 Едуард Дженър(1749-1823) създава и успешно прилага ваксина за профилактика на едра шарка, като взема материал от доячка, болна от кравешка шарка.

III. Физиологичен период (Пастьовски)(втората половина на 19 век) - "златният век" на микробиологията. След откриването на микроорганизмите възниква въпросът не само за тяхната роля в човешката патология, но и за тяхната структура, биологични свойства, жизнени процеси, екология и др. Следователно от средата на 19 век започва интензивно изучаване на физиологията на бактериите.

Л. Пастьор(1822-1895) - основател на френското училище по микробиология (химик по образование, талантлив експериментатор, направил редица фундаментални открития в много области на науката, включително микробиологията), основните му постижения са:

Ø откриване на бактериалната природа на ферментацията и гниенето при изследване на болестите на виното и бирата;

Ø предлагат мек метод на стерилизация – пастьоризация;

Ø доказателство за невъзможността за спонтанно генериране на живот (ако стерилен бульон се остави в отворена колба, той ще покълне, но ако стерилен бульон се постави в колба, която комуникира с въздуха през спирална тръба, тогава бульонът няма да покълне , защото бактериите ще се заселят върху извитите части на тръбата);

Ø създаване на основите на бизнеса с ваксини;

Ø разработване и производство на ваксина срещу бяс, антракс по животните и кокоша холера;

Ø откриване на патогени на антракс (Bacillus anthracis), родилна треска (стрептококи), фурункулоза (стафилококи).

Р. Кох(1843-1910) - основател на училището на немските микробиолози, неговите постижения:

Ø въвеждане на анилинови багрила, система за потапяне, плътни хранителни среди в практиката на микробиологията;

Ø откриване на причинители на туберкулоза и холера при хората;

Ø формулира триада от критерии, чрез които е възможно да се установи връзката на инфекциозно заболяване с конкретен микроорганизъм ( Триада на Хенле-Кох- тези принципи бяха представени от Хенле преди Кох, а Кох формулира и разви):

1) микробът, предполагаем като причинител на заболяването, винаги трябва да се намира само при това заболяване, без да се изолира при други заболявания и от здрави хора;

2) този микроб трябва да бъде изолиран в чиста култура;

3) чиста култура от този микроб трябва да причини заболяване на опитно животно с клинична и патологоанатомична картина, характерна за човешкото заболяване.

Сега тази триада е от относително значение, установяването на ролята на микроорганизма в развитието на инфекциозно заболяване не винаги се вписва в рамката на триадата.

IV. Имунологичен период(края на XIX - началото на XX век), се свързва с произведенията на I.I. Мечников и П. Ерлих.

И.И. Мечников(1845-1916) - един от основателите на имунологията, описва явлението фагоцитоза (клетъчна теория за имунитета).

Пол Ерлих(1854-1915) формулира теорията за хуморалния имунитет, обяснявайки произхода на антителата и тяхното взаимодействие с антигените.

AT 1908 гИ.И. Мечников и П. Ерлих са удостоени с Нобелова награда за работата си в областта на имунологията.

Краят на 19 век е белязан от епохалното откриване на царството на вирусите.

DI. Ивановски(1864-1920) - откривател на вируси. Като служител на катедрата по ботаника на Санкт Петербургския университет в 1892 гдокато изучавал мозаечната болест на тютюна, той стигнал до заключението, че болестта се причинява от филтриращ агент, по-късно наречен вирус.

1928 - А. Флеминг, изучавайки явленията на микробен антагонизъм, получи нестабилен пеницилин.

И в 1940 г. - Г. Флори и Е. Чейнполучи стабилна форма на пеницилин.

Вътрешният пеницилин е разработен през 40-те години на миналия век от ленинградския микробиолог Z.V. Ермолиева.

V. Модерен период(започнал в средата на 20 век) се свързва с научно-техническата революция в естествените науки.

1944 - О. Ейвъри, К. Маклауд, К. Маккартидоказа ролята на ДНК в предаването на наследствена информация.

1953 г. - Д. Уотсън и Ф. Крикдекодира структурата на ДНК.

AT 60-70-те годиниимаше работи по генетиката на бактериите, формирането на генното инженерство.

1958 - П. Медавар и Хашекописва феномена на имунологичната толерантност. 1959 г. - Р. Портър и Д. Еделманмоделира имуноглобулинова молекула.

1982 г. - Р. Гало, 1883 г. Л. Монтаниеоткри ХИВ.

Класификация на живия свят според Уитакър.

Plentae (растения) Fundi (гъби) Animalia (животни)

Protista (едноклетъчен)

Монера (бактерия)

Определение- Микробиологията е наука за животинските организми, които са малки и невидими с просто око.

Микроорганизмите не представляват единна систематична група. Те включват едноклетъчни и многоклетъчни организми от растителен и животински произход, както и специална група прокаретични организми - бактерии и бактериофаги, вируси.

Микробни размери.

Група микроорганизми	Размер на микроорганизмите	Науката изучава тази група
		Вирусология
бактерии		Бактериология
цианобактерии		Алгология
микроскопични водорасли
микроскопични животни		Протозоология
микроскопични гъби		Микология (гъбология)

История на микробиологията.

Човекът в своята практическа дейност се среща с микроорганизми от древни времена: печене; винопроизводство; варене на бира; инфекциозни заболявания.

Причините за инфекциозните заболявания са били изследвани още от древна Гърция.

Хипократ IV век пр.н.е (тиазма във въздуха)

fracastor 5 век пр.н.е (доктрината за заразата)

Микроорганизми, забелязани за първи път Антонио Ван Льовенхук 17 век (1632-1723)

Vivaanimalika - малки животни.

В средата на 19в Хекелизучавайки по-внимателно структурата на бактериалните клетки установи, че тя се различава от структурата на растителните и животинските клетки. Той нарече тази група прокариоти (клетки, които нямат истинско ядро), а останалите растения, животни и гъби, които имат ядро ​​в клетката, преминаха в групата на еукариотите.

Започва вторият период от развитието на микробиологията – пастьоров или физиологичен.

Работата на Пастьор. (1822-1895)

Пастьор постави развитието на микробиологията по нов път. Според тогавашните възгледи ферментацията се счита за чисто химичен процес.

Пастьор в своите трудове показа, че всеки тип ферментация се причинява от свои специфични патогени - микроорганизми.

Докато изучава маслената ферментация, Пастьор открива, че въздухът е вреден за бактериите, причиняващи тази ферментация, и открива нов тип живот, анаеробиоза.

Пастьор доказва невъзможността за спонтанно възникване на живот.

Пастьор изучава инфекциозни заболявания (антракс) и предлага метода на превантивните ваксинации като начин за борба с инфекциите. Пастьор прави първата стъпка и раждането на нова наука - имунология. През 1888г В Париж със средства, събрани чрез абонамент, е построен институт по микробиология.

Пастьоризация.

Робърт Кох(1843-1910)

Той най-накрая доказа, че инфекциозните заболявания се причиняват от патогенни бактерии. Той посочи методи за борба с разпространението на заразни болести – ДЕЗИНФЕКЦИЯ.

Въвежда в практиката на микробиологичните изследвания използването на твърди патогенни среди за получаване на чисти култури.

Открива причинителите на антракс (1877), туберкулоза (1882), холера (1883).

Руска микробиология.

Н. Н. Мечников(1845-1916)

Той продължи работата на Пастьор върху защитните ваксинации и установи, че в отговор на въвеждането на отслабен патоген в кръвта, в кръвта се появяват голям брой специални имунни тела, фагоцити и т.н. обосновава теорията за имунитета.

През 1909г За тази теория той получава Нобелова награда.

С. Н. Виноградски(1856-1953)

Следват серни бактерии, железни бактерии, нитрифициращи бактерии. Изследвани почвени бактерии. Откри явлението азотиране. Открива процеса на хемосинтеза.

Хемосинтеза исп. химични връзки в молекулите, като източник на енергия за настроението на нови молекули.

В. Л. Омелонски(1867-1928)

Написва първия учебник по микробиология.

Методи за микробиологично изследване.

БактериоскопскиТова е изследването на външната форма на микроорганизмите с помощта на увеличителни инструменти.

Бактериологичене метод за отглеждане на бактерии в изкуствени хранителни среди. С помощта на този метод се изследва формата на бактериалните колонии, периодът на растеж и други характеристики на растежа на бактериалните култури.

общобиологични:

Методи на молекулярната биология,

цитохимия

генетика

Биофизика

Химичен състав и структура на бактериалната клетка.

Повърхностни клетъчни структури и извънклетъчни образувания: 1- клетъчна стена; 2-капсула; 3-мукозен секрет; 4-корпус; 5 флагела; 6 власинки.

Цитоплазмени клетъчни структури: 7-CMP; 8-нуклеотид; 9-рибозоми; 10-цитоплазма; 11-хроматофори; 12-хлорозоми; 13-ламеларни тилакоиди; 16-мезазома; 17-аерозоми (газови вакуоли); 18-ламеларни структури;

Резервни вещества: 19 полизахаридни гранули; 20-гранули поли-β-хидроксимаслена киселина; 21-гранули полифосфат; 22-цианофицин гранули; 23-карбоксизоми (многостенни тела); 24-серни включвания; 25 мастни капки; 26-въглеводородни гранули.

Ултраструктура на бактериална клетка.

Различни методи на изследване позволиха да се разкрият разликите във вътрешната и външната структура на бактериите.

Структурата на повърхността е:

• Вили

  клетъчна стена

Вътрешни структури:

Цитоплазмена мембрана (CPM)

Нуклеоид

Рибозоми

мезозоми

Включвания

функции на органелите.

клетъчна стена- задължителна структура за прокариотите с изключение на микоплазмата и L-формата. Клетъчната стена съставлява 5 до 50% от сухото вещество на клетката.

Клетъчната стена има пори и е пронизана от мрежа от канали и празнини.

Функции

Поддържане на постоянна външна форма на бактериите.

Механична защита на клетката

Те дават възможност да съществуват в хипотонични разтвори.

Мукозна капсула (слузна обвивка)

Капсулата и лигавичната обвивка покриват външната страна на клетката. капсуланаречено слузесто образувание, покриващо клетъчната стена, имащо добре дефиниранповърхност.

Разграничаване:

Микрокапсула (по-малко от 0,2 µm)

Микрокапсула (по-голяма от 0,2 µm)

Наличието на капсула зависи от вида на микроорганизмите и условията на култивиране.

Има капсулни колонии:

S-тип (гладък, равен, блестящ)

R-тип (груб)

Функции:

Предпазва клетката от механични повреди

Предпазва от изсушаване

Създава допълнителна осмотична бариера

Служи като пречка за проникването на вируса

Осигурява източник на резервни хранителни вещества

Може да се адаптира към околната среда

Под лигавицата се разбира аморфно безструктурно лигавично вещество, обграждащо клетъчната стена и лесно отделящо се от нея.

Понякога слузът се появява в няколко клетки, така че да се образува обща обвивка (зоология)

Функции:

Същото като капсулата.

Вили са тънки кухи образувания от протеинова природа (дължина от 0,3-10 микрона, дебелина 10 nm). Власинките, подобно на камшичетата, са повърхностни придатъци на бактериална клетка, но не извършват локомоторна реакция.

Камшичета

функция

Локомотив

CPM- основен структурен елемент на клетката. Делът на CPM представлява 8-15% от сухото вещество на клетката, от които 50-70% са протеини, 15-30% са липиди. CPM дебелина 70-100Å (10⁻¹⁰).

Функции:

Транспорт на вещества през мембрани

Активен (срещу концентрационния градиент, извършван от протеини - ензими с разход на енергия)

Пасивно (според концентрационния градиент)

Повечето от ензимните системи на клетката са локализирани

Той има специални места за прикрепване на ДНК на прекариотна клетка и именно растежът на мембраната осигурява разделянето на геномите по време на клетъчното делене.

Нуклеоид. Въпросът за наличието на ядро ​​в бактериите е спорен от десетилетия.

С помощта на електронна микроскопия на ултратънки срезове от бактериални клетки, усъвършенствани цитохимични методи, радиографски и генетични изследвания е доказано, че бактериите имат нуклеозиде еквивалентът на ядрото в еукариотна клетка.

Нуклеоид:

Няма мембрана

Не съдържа хромозоми

Не споделяйте митоза.

Един нуклеоид е макромолекула на ДНК с молекулно тегло 2-3*10⁹ и размер 25-30 Å.

В разгънато състояние това е затворена пръстеновидна структура с дължина приблизително 1 nm.

В ДНК молекулата на нуклеоида е кодирана цялата генетична информация на клетката и т.н. това е вид пръстенна хромозома.

Броят на нуклеоидите в клетката е 1, по-рядко от 1 до 8.

Рибозоми- Това са нуклеоидни частици с размер 200-300Å. Отговаря за синтеза на протеини. Те се намират в цитоплазмата на прокариотите в количество от 5-50 хиляди.

Хроматофори- това са гънки на цитоплазмената мембрана под формата на капки, които съдържат редокс ензими. При фотосинтетиката ензимите извършват синтеза на вещества поради енергията на слънцето, при хемосинтетиката, поради разрушените химични връзки на молекулата.

Тилокоидисъдържат и набор от редокс ензими. И фотосинтетиците, и хемосинтетиците ги имат. Очевидно прототип на митохондриите.

ламеларен

Тръбна

Функции

Окисляване на вещества.

Аерозоми- конструкции, които съдържат газ.

интрацитоплазмени включвания

По време на живота на бактериологичната клетка в нейната цитоплазма могат да се образуват морфологични образувания, които могат да бъдат открити чрез цитохимични методи. Тези образувания, наречени включения, са различни по своя химичен характер и не са еднакви при различните бактерии. В някои случаи включванията са метаболитни продукти на бактериална клетка, а в други са резервно хранително вещество.

Химичен състав на прокариотните клетки.

Всяка прокариотна клетка съдържа:

2 вида нуклеинови киселини (ДНК и РНК)

• Въглехидрати

  Минерали

вода

В количествено отношение най-важният компонент на клетките на микроорганизмите, неговото количество е 75-85%. Количеството вода зависи от вида на микроорганизмите, условията на растеж и физиологичното състояние на клетката.

Водата в клетките се среща в 3 състояния:

Безплатно

Свързани

Свързани с биополимери

Ролята на водата.Универсален разтворител - необходим за разтварянето на много химични разтвори и осъществяването на реакции на междинен метаболизъм (хидролиза).

Минерали

хранителни вещества(въглерод (50%), водород, кислород, азот (14%), фосфор (1%), сяра)

Макронутриенти(0,01-3% от сухото тегло на клетката) K, Na, Mg, Ca, Cl, Fe.

микроелементи(0,001-0,01% от сухото тегло на клетката) Mg, Zn, Mo, B, Cr, Co, Cu и др.

Ултрамикроелементи(<0,001%) вся остальная таблица Менделеева.

Съотношението на отделните химични елементи може да варира значително в зависимост от системното разположение на микроорганизмите, условията на растеж и редица други причини.

Количеството на минералите е 2-14% от сухата маса на клетката, след хранителните вещества.

Ролята на минералите:

Те са активатори и инхибитори на ензимните системи.

Биополимери.

Основните химични елементи са част от биополимерите, присъщи на всички живи организми:

Нуклеинова киселина

• Въглехидрати (полизахариди)

Характерно само за клетките - прокариотите са биополимер, който е в основата на клетъчната им стена (според химичния си състав е гликопептид или пептидогликан).

Нуклеинова киселина.

Клетките съдържат средно 10% РНК и 3-4% ДНК.

катерици.

Най-важното място в структурата и функцията на клетките принадлежи на протеините, които представляват 50-75% от сухата маса на клетката.

Това означава, че делът на протеините на микроорганизмите се състои от ензими, които играят важна роля в проявата на жизнената активност на прокариотите. Биологично активните протеини включват протеини, участващи в транспорта на хранителни вещества, както и много токсини.

Някои от протеините са протеини, които изпълняват структурна функция - протеини на CMP, клетъчна стена и други клетъчни органели.

Лепида

Прокариотните лепити включват мастни киселини, неутрални мазнини, фосфолипиди, гликолепиди, восъци, лепиди, съдържащи изопренови единици (каротеноиди, бактопренол).

МикоплазмиЗа разлика от всички други прокариоти, те съдържат холестерол. Повечето лепиди са част от клетъчната мембрана и клетъчната стена.

Въглехидрати

Много от структурните компоненти на клетката са изградени от тях. Те се използват като налични източници на енергия и въглерод. Клетките съдържат както монозахариди, така и полизахариди.

Морфология на бактериите.

Бактериите се делят на 3 групи според вида си:

кокоидна форма

пръчковидна

Усукана (или спирала)

Сферични бактерии - (коки).

Те могат да бъдат самостоятелни клетки - монококи °₀° или свързани по двойки - диплококи или свързани във верига - стрептококи или в пакет - сарцини.

или под формата на гроздова четка - стафилококи

Сферичните бактерии, наречени коки, имат правилна сферична или неправилна сферична форма.

Средният диаметър на коките е 0,5-1,5 микрона, при пневмококите напр.

Въз основа на местоположението на клетките една спрямо друга, коките се разделят на:

монококи

диплококи

стрептококи

• Стафилококи

Пръчковидни бактерии (цилиндрични)

Те се различават по форма, големина, дължина и диаметър, форма на краищата на клетката, както и взаимно разположение.

Размери в диаметър 0,5-1 микрона, дължина 2-3 микрона.

Повечето пръчковидни бактерии са с цилиндрична форма. Някои бактерии могат да бъдат или прави, или леко извити.

Извитата форма се среща във вибриони, които включват причинителя на холерата.

Някои бактерии имат нишковидни и разклонени форми.

Пръчковидни микроорганизми могат да образуват спори.

спорообразуващформи се наричат ​​бацили.

Неспорообразуващнаречени бактерии.

С форма на клуб.

Clostrial.

В зависимост от взаимното разположение те се разделят:

Монобацили

Диплобацили

Стептобацили

Спирални бактерии

Бактерии, имащи завои, равни на едно или повече навивки на спиралата.

В зависимост от броя на завоите те се разделят на групи:

вибриони

Спироли 4-6 оборота

Спирохети 6-15 намотки

Най-често това са патогенни микроорганизми.

Все още има редки бактерии.

Сферичните, пръчковидни и спираловидни бактерии са най-разпространени, но се срещат и други форми:

Те имат формата на пръстен (затворен или отворен, в зависимост от етапа на растеж). Такива клетки се наричат тороиди.

При някои бактерии е описано образуването на клетъчни израстъци, чийто брой може да варира от 1 до 8 или повече.

Има и бактерии, наподобяващи на външен вид правилна шестоъгълна звезда.

Разклоняването е характерно за някои групи прокариоти.

През 1980 г. английският микробиолог Уолсби съобщава, че микроорганизмите могат да бъдат квадратни.

Формата на бактериите е наследствено фиксирана (с изключение на мипопиазма и L-формите) и следователно е един от критериите за определяне на микроорганизмите.

движение на бактерии.

Способността за активно движение е присъща на много бактерии. Има 2 вида подвижни бактерии:

плъзгане

плаващ

приплъзване.Микроорганизмите се движат върху твърд и полутвърд субстрат (почва, тиня, камъни). В резултат на вълнообразни контракции, причиняващи периферна промяна във формата на тялото. Образува се известно подобие на пътуваща вълна: изпъкналост на клетъчната стена, която, движейки се в една посока, допринася за движение в обратна посока.

Плуване.Пръчковидните бактерии са плаващи форми, както повечето спирили и някои коки.

Всички тези бактерии се движат с помощта на специални повърхностни нишковидни образувания, наречени флагели. Има няколко вида камшичета, в зависимост от това как са разположени на повърхността и колко от тях:

Монотрих

Биполярен монотрих или амфитрих

Лофотрич

Амфитрих или биполярен лофотриф

Перетрич

Дебелината на флагела е 0,01-0,03 микрона. Дължината варира в една и съща клетка в зависимост от условията на околната среда от 3-12 микрона.

Броят на камшичетата варира при различните видове бактерии, като при някои перитрихи достига 100.

Камшичетата не са жизненоважни органи.

Камшичетата изглежда присъстват на определени етапи от клетъчното развитие.

Скоростта на движение на бактериите с помощта на камшичета варира при различните видове. Повечето бактерии изминават разстояние, равно на дължината на тялото им за секунда. Някои бактерии при благоприятни условия могат да изминат разстояния, надхвърлящи 50 дължини на тялото.

Има определен смисъл в движенията на бактериите, те се стремят към най-благоприятните условия за съществуване. Те се наричат ​​Thaisis.

такситаможе да бъде хема, снимка, аеро,

Ако в посока на благоприятни фактори, тогава това положителни таксита, ако от фактори, тогава отрицателни таксита.

Спори и образуване на спори.

Много бактерии са в състояние да образуват структури, които им помагат да оцелеят в неблагоприятни условия за дълго време и да преминат в активно състояние, когато попаднат в подходящи условия за това. Тези форми се наричат ​​ендоспорови кисти.

Микроцисти:

При тяхното образуване стената на вегетативната клетка се удебелява, в резултат на което се образуват оптически плътни, ярко пречупващи светлината, заобиколени от слуз, скъсени пръчици или сферични форми.

Те са функционално подобни на бактериалните ендоспори:

По-устойчив на температурни промени

Сушене

Различни физически въздействия от вегетативна клетка.

Ендоспори:

Ендоспорите се образуват в следните бактерии:

• Десулфотомакулум

Образуването на спора започва с факта, че в зоната на локализиране на нишките на ДНК цитоплазмата се уплътнява, която заедно с генетичния материал се отделя от останалото клетъчно съдържание с помощта на преграда. Образуват се плътни мембранни слоеве, между които започва образуването на кортикалния слой (кора).

Спорите са латентният стадий на спорообразуващите бактерии.

Бактериите образуват спори, когато се създадат условия на околната среда, за да предизвикат спорулация.

Смята се, че спорите не са задължителен етап от цикъла на развитие на спорообразуващите бактерии.

Възможно е да се създадат условия, при които растежът и размножаването на бактериалните клетки протичат без спорулация в продължение на много поколения.

Фактори, предизвикващи образуването на спори:

Липса на хранителни вещества в околната среда

Промяна в pH

Промяна на температурата

Натрупване над определено ниво на продукти от клетъчния метаболизъм.

Принципи на таксономията на микроорганизмите.

Концепцията за вид, щам, клонинг.

Основната таксономична единица е изгледкоято следва да се разглежда като специфична форма на съществуване на органичния свят.

В микробиологията понятието вид може да се определи като набор от микроорганизми, които имат общ произход и генотип, сходни са по своите биологични характеристики и имат наследствено фиксирана способност да предизвикват качествено определени процеси при стандартни условия.

Сравнително хомогенните видове бактерии се класифицират в родове → семейства → разреди → класове.

Важен критерий за определяне на понятието вид е хомогенността на индивидите.

За микроорганизмите строгата хомогенност на признаците не е характерна, тъй като техните морфологични свойства могат да се променят в зависимост от условията на околната среда за кратко време.

Името на микроорганизма се състои от две думи: първата дума означава род (пише се с главна буква и произлиза от всеки термин, характеризиращ признака, или от името на автора, който е открил или изследвал този микроорганизъм), втората дума показва конкретен вид (пише се с малка буква и е производно на съществително име, което определя източника на произход на микроба, или името на заболяването, причинено от него, или фамилното име на автора). Bacillus anthracis.

В микробиологията термините са широко използвани щами клонинг.

Щамът е по-тясно понятие от вид.

Щамове се наричат ​​различни микробни култури от един и същи вид, изолирани от различни източници или от един и същи източник, но по различно време.

Щамовете от един и същи вид могат да бъдат напълно идентични или да се различават по определени характеристики (например резистентност към всеки антибиотик, ферментация на някаква захар и др.).

Свойствата на различните щамове обаче не надхвърлят вида.

срок клонингозначават култура от микроорганизми, получени от една клетка.

Наричат ​​се популации от микроби, състоящи се от индивиди от един и същи вид чиста култура.

Концепцията за статични и течащи микробни култури.

Хемостат

Турбиностат - определяне на мъртви микроорганизми по мътност.

В такива контейнери се отглежда поточна микробна култура.

За отглеждане на поточна микробна култура, отглеждана при условия на постоянно хранене и отстраняване на метаболитни продукти и мъртви микробни клетки.

Статичната микробна култура е популация от бактерии, разположени в ограничено жизнено пространство, което не обменя нито материя, нито енергия с околната среда.

Модели на растеж и развитие на микроорганизми.

Промяната и обновяването на организма в процеса на обмена му с околната среда се нарича развитие. Развитието на организма има 2 последствия:

Възпроизвеждане.

Под растежозначава увеличаване на размера на организма или неговото живо тегло.

Под развъжданеозначава увеличаване на броя на организмите.

Скорости на растеж на микробната популация:

Абсолютна скорост.

Относителна скорост на биомаса.

Концепцията за генериране:

Фази на развитие на стационарна микробна култура.

Фаза - лаг фаза.

Периодът от въвеждането на бактериите до достигането на максималната им относителна скорост на растеж. През този период бактериите се адаптират към новото местообитание и следователно не се размножават значително. До края на лаг фазата клетките често увеличават обема си и, както техният брой в този момент не е голям, тогава относителната скорост на растеж на биомасата става максимална в края на този период, докато абсолютната скорост се увеличава само леко. Продължителността на лаг фазата зависи както от външните условия, така и от възрастта на бактериите и тяхната видова специфика. Като правило, колкото по-пълна е средата, толкова по-кратка е фазата на забавяне. Промяната в химичния състав на бактериалната клетка се изразява в натрупване на резервни хранителни вещества и рязко увеличаване на съдържанието на РНК (с 8-12 пъти), което показва интензивен синтез на ензими, необходими за по-нататъшния растеж и развитие на клетката.

Фаза - ускоряване на растежа.

Характеризира се с постоянна относителна скорост на делене на клетките. През този период броят на клетките нараства експоненциално. Специфичната скорост остава постоянна и максимална, докато абсолютната скорост нараства бързо. Скоростта на клетъчно делене във фазата на ускорен растеж е максимална за тях, а за различните видове бактерии и условия на околната среда тази скорост е различна, например E. coli в тази фаза се дели на всеки 20 минути, за някои почвени бактерии , времето за генериране е 60-150 минути, а нитрифициращите бактерии 5-10 часа. По време на тази фаза размерът на клетките и техният химичен състав остават постоянни.

Фаза - линеен растеж.

Тази фаза се характеризира с рязко намаляване на специфичната скорост на растеж, т.е. увеличаване на времето за генериране. Причината за това е започващият дефицит на хранителни вещества и прекомерното съдържание на метаболитни продукти в околната среда, които в определена концентрация влияят отрицателно върху растежа на популацията. През този период броят на бактериите нараства линейно, а абсолютната скорост достига максимум.

Фаза - забавяне на растежа.

През този период дефицитът на хранителни вещества и концентрацията на метаболитни продукти продължават да се увеличават, което се отразява на спада на абсолютните и относителните темпове на растеж. Увеличаването на броя на клетките постепенно се забавя и достига максимума към края на фазата и към края на фазата. През този период, характеристиката на смъртта на някои от най-малко адаптирани клетки.

II, III и IV фази са обединени в една фаза растеж.

Фаза- стационарен.

По време на тази фаза броят на живите клетки в културата остава приблизително постоянен, тъй като броят на новообразуваните клетки е равен на броя на умиращите. Абсолютните и относителните темпове на растеж се доближават до нулата. Смъртта или оцеляването на бактериите в тази фаза не е случайно събитие. По правило оцеляват тези клетки, които са в състояние качествено да възстановят своя метаболизъм. За всички бактерии в тази фаза е характерно използването на съхраняваните вещества, разпадането на част от клетъчните вещества, биомасата на статична култура в тази фаза достига максимум и затова се нарича добив или добив на културата. количеството на добива зависи от вида на микроорганизмите, от естеството и количеството на хранителните вещества, както и от условията на култивиране. При микробното производство поточните микробни култури се поддържат в стационарна фаза на развитие.

Фаза - умирам.

Тази фаза настъпва в момента, в който концентрацията на някое от необходимите за клетките хранителни вещества спадне до условна нула или когато всеки метаболитен продукт достигне такава концентрация в околната среда, че е токсичен за повечето клетки. Абсолютните и специфичните скорости на растеж са отрицателни, което показва липса на клетъчно делене.

4. Класификация на бактериите. Принципи на съвременната таксономия и номенклатура, основни таксономични единици. Понятие за вид, вариант, култура, популация, щам.

5. Методи на микроскопия. Микроскопски метод за диагностика на инфекциозни заболявания.

6. Методи за оцветяване на микроби и техните индивидуални структури.

7. Морфология и химичен състав на бактериите. Протопласти. L - форми на бактерии.

8. Ултраструктура на бактериите.

9. Спорообразуване при бактерии. Патогенни спорообразуващи микроби.

10. Капсули в бактерии. Методи за тяхното откриване.

11. Камшичета и включения в бактериите. Методи за тяхното откриване.

14. Растеж и размножаване на бактерии. Кинетика на размножаването на бактериалната популация.

15. Морфология и ултраструктура на рикетсиите. Морфология и ултраструктура на хламидия. патогенни видове.

16. Морфология и ултраструктура на спирохетите. Класификация, патогенни видове. Методи за подбор.

17. Морфология и ултраструктура на микоплазмите. видове, патогенни за човека.

18. Систематика и номенклатура на вирусите. Принципи на съвременната класификация на вирусите.

19. Еволюция и произход на вирусите. Основната разлика между вирусите и бактериите.

20. Морфология, ултраструктура и химичен състав на вирусите. Функции на основните химични компоненти на вируса.

21. Размножаване на вируси. Основните фази на репродукцията на вируса. Методи за индикация на вируси в изследвания материал.

22. Вирусологичен диагностичен метод. Методи за култивиране на вируси.

23. Клетъчни култури. Класификация на клетъчните култури. Хранителни среди за клетъчни култури. Методи за индикация на вируси в клетъчна култура.

24. Морфология, ултраструктура и химичен състав на фагите. Етапи на възпроизвеждане на фаги. Разлики между вирулентни и умерени фаги.

25. Разпространение на фагите в природата. Методи за откриване и получаване на фаги. Практическа употреба на фаги.

26. Бактериологичен метод за диагностика на инфекциозни заболявания.

27. Хранителни среди, тяхната класификация. Изисквания към хранителни вещества.

28. Ензими на бактерии, тяхната класификация. Принципи на проектиране на хранителни среди за изследване на бактериални ензими.

29. Основни принципи на култивиране на бактерии. Фактори, влияещи върху растежа и размножаването на бактериите. Културни свойства на бактериите.

30. Принципи и методи за изолиране на чисти култури от аеробни и анаеробни бактерии.

31. Микрофлора на почвата, водата, въздуха. Патогенни видове, които се запазват в околната среда и се предават чрез почвата, водата, храната, въздуха.

32. Санитарно - показателни микроорганизми. Ако - титър, ако - индекс, методи за определяне.

34. Взаимоотношения между микроорганизмите в асоциации. Микроби - антагонисти, използването им в производството на антибиотици и други лекарствени препарати.

35. Влияние върху микробите на физични, химични и биологични фактори.

36. Стерилизация и дезинфекция. Методи за стерилизация на хранителни среди и лабораторна стъклария.

38. Форми и механизми на наследствена изменчивост на микроорганизмите. Мутации, репарации, техните механизми.

43. Генетика на вирусите. Вътревидов и междувидов обмен на генетичен материал.

44. Основните групи антимикробни химиотерапевтични лекарства, използвани за лечение и профилактика на инфекциозни заболявания.

45. Антибиотици. Класификация. Механизми на действие на антибактериалните лекарства върху микробите.

Обща микробиология

1. Предмет, задачи, раздели на микробиологията, връзката й с други науки.

Микробиологията е наука за живите организми, невидими с невъоръжено око (микроорганизми): бактерии, архебактерии, микроскопични гъби и водорасли, често този списък се допълва от протозои и вируси. Областта на интерес на микробиологията включва тяхната систематика, морфология, физиология, биохимия, еволюция, роля в екосистемите, както и възможността за практическо използване.

Обект на изучаване на микробиологията са бактерии, плесени, дрожди, актиномицети, рикетсии, микоплазми, вируси. Но тъй като вирусите абсолютно не могат да съществуват без жив организъм, те се изучават от независима наука, наречена "вирусология".

Целта на медицинската микробиология е да изучава структурата и свойствата на патогенните микроби, тяхната връзка с човешкото тяло в определени условия на природната и социалната среда, да подобри методите за микробиологична диагностика, да разработи нови, по-ефективни терапевтични и профилактични лекарства и решаване на такъв важен проблем като елиминирането и предотвратяването на инфекциозни заболявания.

Разделимикробиология: бактериология, микология, вирусология и др.

*Обща микробиология - изучава закономерностите на живот на всички групи микроорганизми, открива ролята и значението в естествения кръговрат.

*Частна микробиология - изучава систематиката на бактериите, възбудителите на някои заболявания и методите за тяхната лабораторна диагностика.

Като част от обширната наука микробиология има раздели:

*Селскостопанската микробиология изучава ролята и формирането на структурата на почвата и нейното плодородие, ролята на бактериите в храненето на растенията. Разработва методи и начини за използване на бактерии за наторяване на почви и запазване на фуража.

*Ветеринарна микробиология - изучава микроби, причиняващи заболявания по домашните животни, разработва методи за диагностика, профилактика и лечение на тези заболявания.

*Техническа (индустриална) микробиология - изучава микроорганизми, които могат да се използват в производствени процеси за получаване на биологично активни вещества, биомаса и др. Много изследвания се провеждат в пресечната точка на дисциплини (например молекулярна биология, генно инженерство, биотехнологии).

*Санитарната микробиология изучава бактерии, живеещи в обекти на околната среда, както автохтонни, така и алохтонни, които могат да причинят замърсяване на околната среда и да играят роля в епидемиологията на инфекциите.

*Екологичната микробиология изучава ролята на микроорганизмите в естествените екосистеми и хранителни вериги.

*Популационната микробиология изследва природата на междуклетъчните контакти и връзката на клетките в популацията.

*Космическата микробиология характеризира физиологията на земните микроорганизми в космически условия, изучава влиянието на космоса върху човешките симбиотични бактерии, занимава се с проблемите на предотвратяване на въвеждането на космически микроорганизми на Земята.

*Медицинска микробиология - изследване на микробите, които причиняват заболявания при хората. Изучава патогенезата и клиничната картина на заболяванията, факторите на патогенезата. Разработва методи за профилактика, диагностика и лечение на инфекциозни заболявания при човека.

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

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

Техническият отдел се занимава с разработване на биотехнологии за синтез на биологично активни вещества от микроорганизми: протеини, нуклеинови киселини, антибиотици, алкохоли, ензими, както и редки неорганични съединения.

Селското стопанство изучава ролята на микроорганизмите в циркулацията на веществата, използва ги за синтез на торове, борба с вредителите.

Ветеринарно изследване на животински патогени, диагностични методи, специфична профилактика и етиотропно лечение, насочени към унищожаване на инфекциозния агент в тялото на болно животно.

Медицинската микробиология изучава патогенни (патогенни) и условно патогенни микроорганизми за хората, а също така разработва методи за микробиологична диагностика, специфична профилактика и етиотропно лечение на инфекциозни заболявания, причинени от тях.

Санитарната микробиология изучава санитарното и микробиологичното състояние на обекти на околната среда, храни и напитки и разработва санитарни и микробиологични стандарти и методи за индикиране на патогенни микроорганизми в различни предмети и продукти.

Микробиологията е наука, чийто предмет 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. В количествено отношение 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 характеристики на животинска клетка, еукариоти.

Вирусите са уникални микроорганизми, които нямат клетъчна структурна организация.

Основните раздели на микробиологията: обща, техническа, селскостопанска, ветеринарна, медицинска, санитарна.

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 биотехнологиите за синтез на биологично активни вещества от микроорганизми: протеини, ензими, витамини, алкохоли, органични вещества, антибиотици и др.

Селскостопанската микробиология се занимава с изучаването 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 тялото 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 инфекциозни заболявания, причинени от тях.

Клон на медицинската микробиология е имунологията, която изучава специфичните механизми за защита на човешкия и животинския организъм от патогени.

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

2. Систематика и номенклатура на микроорганизмите

Основната таксономична единица на бактериалната таксономия е видът.

Видът е еволюционно установена съвкупност от индивиди, които имат един генотип, който при стандартни условия се проявява със сходни морфологични, физиологични, биохимични и други характеристики.

Видът не е крайната таксономична единица. В рамките на вида се разграничават варианти на микроорганизми, различаващи се по индивидуални характеристики. И така, те разграничават:

1) серовари (по антигенна структура);

2) хемовари (според чувствителността към химикали);

3) фаговари (чрез чувствителност към фаги);

4) ферментатори;

5) бактериоциновари;

6) бактериоциногеновари.

Бактериоцините са вещества, произведени от бактерии, които имат вредно въздействие върху други бактерии. Според вида на произведения бактериоцин се разграничават бактериоциновари, а според чувствителността - бактериоциновари.

За видовата идентификация на бактериите е необходимо да се познават следните свойства:

1) морфологични (форма и структура на бактериална клетка);

2) тинкториал (способността за оцветяване с различни багрила);

3) културен (естество на растеж върху хранителна среда);

4) биохимични (способността да се използват различни субстрати);

5) антигенни.

Видовете, свързани по генетична връзка, се обединяват в родове, родовете - в семейства, семействата - в разреди. По-високите таксономични категории са класове, подразделения, подцарства и царства.

Според съвременната систематика патогенните микроорганизми принадлежат към царството на прокариотите, патогенните протозои и гъбите - към царството на еукариотите, вирусите са обединени в отделно царство - Vira.

Всички прокариоти, които имат един тип клетъчна организация, са обединени в един отдел - бактерии. Въпреки това, някои от техните групи се различават по структурни и физиологични особености. На тази база има:

1) всъщност бактерии;

2) актиномицети;

3) спирохети;

4) рикетсия;

5) хламидия;

6) микоплазми.

Понастоящем се използват редица таксономични системи за таксономията на микроорганизмите.

1. Числова таксономия. Разпознава еквивалентността на всички знаци. За да го използвате, е необходимо да имате информация за много десетки функции. Видовата принадлежност се установява по броя на съвпадащите знаци.

2. Серотаксономия. Той изучава бактериални антигени, като използва реакции с имунни серуми. Най-често се използва в медицинската бактериология. Недостатъкът е, че бактериите не винаги съдържат видово специфичен антиген.

3. Хемотаксономия. Физико-химичните методи се използват за изследване на липидния, аминокиселинния състав на микробната клетка и някои от нейните компоненти.

4. Генетична систематика. Въз основа на способността на бактериите с хомоложна ДНК да трансформират, трансдуцират и конюгират, върху анализа на екстрахромозомни фактори на наследствеността - плазмиди, транспозони, фаги.

Съвкупността от основните биологични свойства на бактериите може да се определи само в чиста култура - това са бактерии от същия вид, отглеждани върху хранителна среда.

3. Хранителни среди и методи за изолиране на чисти култури

За култивиране на бактерии се използват хранителни среди, към които се налагат редица изисквания.

1. Хранене. Бактериите трябва да съдържат всички необходими хранителни вещества.

2. Изотоничен. Бактериите трябва да съдържат набор от соли за поддържане на осмотичното налягане, определена концентрация на натриев хлорид.

3. Оптимално pH (киселинност) на средата. Киселинността на средата осигурява функционирането на бактериалните ензими; за повечето бактерии е 7,2–7,6.

4. Оптимален електронен потенциал, показващ съдържанието на разтворен кислород в средата. Тя трябва да бъде висока за аероби и ниска за анаероби.

5. Прозрачност (така че да може да се види растежа на бактериите, особено за течни среди).

6. Стерилност (за да няма други бактерии).

Класификация на културните среди

1. По произход:

1) натурални (мляко, желатин, картофи и др.);

2) изкуствени - среди, приготвени от специално приготвени естествени компоненти (пептон, аминопептид, екстракт от дрожди и др.);

3) синтетични - среди с известен състав, приготвени от химически чисти неорганични и органични съединения (соли, аминокиселини, въглехидрати и др.).

2. По състав:

1) прости - месо-пептонов агар, месо-пептонов бульон, Хотингер агар и др .;

2) сложни - те са прости с добавяне на допълнителен хранителен компонент (кръв, шоколадов агар): захарен бульон, жлъчен бульон, суроватъчен агар, жълтъчно-солев агар, среда на Кит-Тароци, среда на Уилсън-Блеър и др.

3. По консистенция:

1) твърди (съдържат 3-5% агар-агар);

2) полутечен (0,15-0,7% агар-агар);

3) течни (не съдържат агар-агар).

4. С предварително записване:

1) общо предназначение - за култивиране на повечето бактерии (месно-пептонов агар, месо-пептонов бульон, кръвен агар);

2) специално предназначение:

а) елективни - среди, върху които растат бактерии само от един вид (род), а родът на други се потиска (алкален бульон, 1% пептонна вода, жълтъчно-солев агар, казеин-въглен агар и др.);

б) диференциална диагностика - среда, върху която растежът на някои видове бактерии се различава от растежа на други видове по един или друг начин, по-често биохимичен (Endo, Levin, Gis, Ploskirev и др.);

в) среди за обогатяване - среди, в които се извършва възпроизвеждането и натрупването на патогенни бактерии от всякакъв вид или вид, т.е. обогатяване на изследвания материал (селенитен бульон).

За получаване на чиста култура е необходимо да се овладеят методите за изолиране на чисти култури.

Методи за изолиране на чисти култури.

1. Механично разделяне на повърхността на твърда хранителна среда (метод на удар чрез изпичане на бримка, метод на разреждания в агар, разпределение върху повърхността на твърда хранителна среда със шпатула, метод на Дригалски).

2. Използване на елективни хранителни среди.

3. Създаване на условия, благоприятни за развитието на един вид (род) бактерии (обогатителна среда).

Получава се чиста култура под формата на колонии - това е изолирано натрупване на бактерии, видими с невъоръжено око върху твърда хранителна среда, която като правило е потомството на една клетка.

Въведение

микробиология(от гръцки микрос - малък, биос - живот, логос - учение) - наука, която изучава структурата, жизнената активност и екологията на микроорганизмите от най-малките форми на живот от растителен или животински произход, невидими с невъоръжено око.

микробиологични изследваниявсички представители на микрокосмоса (бактерии, гъбички, протозои, вируси). По своята същност микробиологията е фундаментална биологична наука. За изучаване на микроорганизмите тя използва методите на други науки, предимно физика, биология, биоорганична химия, молекулярна биология, генетика, цитология и имунология. Като всяка наука микробиологията се дели на обща и частна. Общата микробиология изучава закономерностите на структурата и жизнената активност на микроорганизмите на всички нива. молекулярно, клетъчно, популационно; генетиката и връзката им с околната среда. Предмет на изучаване на частната микробиология са отделни представители на микросвета, в зависимост от тяхното проявление и влияние върху околната среда, дивата природа, включително човека. Частните раздели на микробиологията включват: медицинска, ветеринарна, селскостопанска, техническа (раздел на биотехнологиите), морска, космическа микробиология.

Медицинска микробиологияизучава патогенни за човека микроорганизми: бактерии, вируси, гъбички, протозои. В зависимост от естеството на изследваните патогенни микроорганизми медицинската микробиология се разделя на бактериология, вирусология, микология и протозоология.

Всяка от тези дисциплини разглежда следните въпроси:

морфология и физиология, т.е. извършва микроскопични и други видове изследвания, изучава обмяната на веществата, храненето, дишането, условията на растеж и размножаване, генетичните характеристики на патогенните микроорганизми;

ролята на микроорганизмите в етиологията и патогенезата на инфекциозните заболявания;

основните клинични прояви и разпространението на причинените заболявания;

специфична диагностика, профилактика и лечение на инфекциозни заболявания;

екология на патогенните микроорганизми.

Медицинската микробиология включва още санитарна, клинична и фармацевтична микробиология.

Санитарна микробиологияизучава микрофлората на околната среда, връзката на микрофлората с тялото, влиянието на микрофлората и нейните метаболитни продукти върху състоянието на човешкото здраве, разработва мерки за предотвратяване на неблагоприятното въздействие на микроорганизмите върху хората. Фокусът на клиничната микробиология. Ролята на условно патогенните микроорганизми във възникването на заболявания при човека, диагностика и профилактика на тези заболявания.

Фармацевтична микробиологияизследва инфекциозни заболявания на лечебните растения, разваляне на лечебни растения и суровини под действието на микроорганизми, замърсяване на лекарствени продукти по време на приготвяне, както и готови лекарствени форми, методи за асептика и антисептика, дезинфекция при производството на лекарствени продукти, технология за получаване на микробиологични и имунологични диагностични, профилактични и терапевтични лекарства.

Ветеринарна микробиологияизучава същите проблеми като медицинската микробиология, но във връзка с микроорганизми, които причиняват болести по животните.

Микрофлора на почвата, флора, нейното влияние върху плодородието, състав на почвата, инфекциозни заболявания на растенията и др. са във фокуса на селскостопанската микробиология.

Морска и космическа микробиологияизучава, съответно, микрофлората на моретата и резервоарите и космическото пространство и други планети.

Техническа микробиология,която е част от биотехнологиите, разработва технология за получаване на различни продукти от микроорганизми за националната икономика и медицината (антибиотици, ваксини, ензими, протеини, витамини). Основата на съвременната биотехнология е генното инженерство.

История на развитието на микробиологията

Микробиологията е извървяла дълъг път на развитие, наброяващ много хилядолетия. Още през V.VI хил. пр.н.е. човек е използвал плодовете на дейността на микроорганизмите, без да знае за тяхното съществуване. Винопроизводство, печене, производство на сирене, обработка на кожи. нищо повече от процеси, протичащи с участието на микроорганизми. Тогава, в древни времена, учените и мислителите приемаха, че много болести се причиняват от някакви външни невидими причини, които имат жива природа.

Следователно микробиологията възниква много преди нашата ера. В своето развитие тя е преминала през няколко етапа, свързани не толкова хронологично, колкото поради големи постижения и открития.

ЕВРИСТИЧЕН ПЕРИОД (IV III век пр. н. е. XVI век) Свързва се повече с логически и методологични методи за намиране на истината, тоест евристика, отколкото с всякакви експерименти и доказателства. Мислителите от този период (Хипократ, римският писател Варон, Авицена и др.) Правят предположения за природата на заразните болести, миазмата, малките невидими животни. Тези идеи бяха формулирани в последователна хипотеза много векове по-късно в писанията на италианския лекар Д. Фракасторо (1478-1553), който изрази идеята за жив заразен вирус (contagium vivum), който причинява заболяване. Освен това всяка болест се причинява от своята зараза. За предпазване от болести им се препоръчва изолация на болния, карантина, носене на маски и третиране на предмети с оцет.

МОРФОЛОГИЧЕН ПЕРИОД (XVII - ПЪРВАТА ПОЛОВИНА НА XIX в.) Започва с откриването на микроорганизмите от А. Льовенхук. На този етап беше потвърдено повсеместното разпространение на микроорганизмите, описани са формите на клетките, естеството на движението и местообитанията на много представители на микрокосмоса. Краят на този период е важен с това, че натрупаните по това време знания за микроорганизмите и научното и методологично ниво (по-специално наличието на микроскопична технология) позволиха на учените да решат три много важни (основни) проблема за всички природни науки: изучаване на природата на процесите на ферментация и гниене, причините за инфекциозните заболявания, проблема със спонтанното генериране на микроорганизми.

Проучване на естеството на процесите на ферментация и гниене. Терминът "ферментация" (fermentatio) за обозначаване на всички процеси, които протичат с отделянето на газ, е използван за първи път от холандския алхимик Я.Б. Хелмонт (1579-1644). Много учени са се опитвали да дефинират този процес и да го обяснят. Но френският химик A.L. се доближи най-много до разбирането на ролята на дрождите в процеса на ферментация. Лавоазие (1743-1794), когато изучава количествените химични трансформации на захарта по време на алкохолна ферментация, но не е имал време да завърши работата си, тъй като става жертва на терора на Френската буржоазна революция.

Много учени изучават процеса на ферментация, но френският ботаник C. Cañard de Latour (той изучава утайката по време на алкохолна ферментация и открива живи същества), немските натуралисти F. Kützing (при образуването на оцет обръщат внимание на лигавичния филм върху повърхност, която също се състои от живи организми) и Т. Шван. Но техните изследвания бяха силно критикувани от привържениците на теорията за физикохимичния характер на ферментацията. Те бяха обвинени в "несериозни заключения" и липса на доказателства. Вторият основен проблем за микробната природа на инфекциозните заболявания също беше решен през морфологичния период в развитието на микробиологията.

Първите, които предполагат, че болестите се причиняват от невидими същества, са древногръцкият лекар Хипократ (ок. 460-377 г. пр. н. е.), Авицена (ок. 980-1037 г.) и др., свързани с открити микроорганизми, бяха необходими преки доказателства. И те бяха получени от руския лекар епидемиолог Д.С. Самойлович (1744-1805). Микроскопите от онова време са имали увеличение около 300 пъти и не са позволявали да се открие причинителя на чумата, което, както сега е известно, изисква увеличение от 800-1000 пъти. За да докаже, че чумата се причинява от специфичен патоген, той се заразил с отделянето на бубона на болен от чума човек и се разболял от чумата.

За щастие Д.С. Самойлович оцеля. Впоследствие героични експерименти със самозаразяване, за да се докаже инфекциозността на определен микроорганизъм, са проведени от руски лекари Г.Н. Мин и О.О. Мочутковски, И.И. Мечников и др., Но приоритетът при решаването на въпроса за микробната природа на инфекциозните заболявания принадлежи на италианския натуралист А. Баси (1773-1856), който първи експериментално установи микробната природа на болестта на копринените буби, той откри предаването на заболяването по време на прехвърлянето на микроскопична гъбичка от болен индивид на здрав. Но повечето изследователи са убедени, че причините за всички болести са нарушения на протичането на химичните процеси в организма. Третият проблем за начина на възникване и размножаване на микроорганизмите е решен в спор с господстващата тогава теория за спонтанното зараждане.

Въпреки факта, че италианският учен Л. Спаланцан в средата на XVIII век. наблюдава разделянето на бактериите под микроскоп, мнението, че те се генерират спонтанно (възникват от гниене, мръсотия и т.н.), не беше опровергано. Това е направено от изключителния френски учен Луи Пастьор (1822-1895), който с работата си поставя началото на съвременната микробиология. През същия период започва развитието на микробиологията в Русия. Основателят на руската микробиология е L.N. Ценковски (1822-1887). Обект на изследването му са протозои, водорасли, гъби. Той открива и описва голям брой протозои, изучава тяхната морфология и цикли на развитие, показва, че няма рязка граница между света на растенията и животните. Той организира една от първите станции на Пастьор в Русия и предлага ваксина срещу антракс (живата ваксина на Ценковски).

ФИЗИОЛОГИЧЕН ПЕРИОД (ВТОРАТА ПОЛОВИНА на XIX век)

Бързото развитие на микробиологията през XIX век. доведе до откриването на много микроорганизми: нодулни бактерии, нитрифициращи бактерии, патогени на много инфекциозни заболявания (антракс, чума, тетанус, дифтерия, холера, туберкулоза и др.), вирус на тютюнева мозайка, вирус на шап и др. Откриването на нови микроорганизми беше придружено от изследване не само на тяхната структура, но и на тяхната жизнена активност, тоест да замени морфологичното и систематично изследване от първата половина на 19 век. дойде физиологичното изследване на микроорганизмите, основано на прецизни експерименти.

Следователно втората половина на XIX век. наречен физиологичен период в развитието на микробиологията. Този период се характеризира с изключителни открития в областта на микробиологията и без преувеличение може да се нарече в чест на брилянтния френски учен Л. Пастьор Пастьор, тъй като научната дейност на този учен обхваща всички основни проблеми, свързани с жизнената дейност на микроорганизми. Повече подробности за основните научни открития на Л. Пастьор и тяхното значение за опазването на човешкото здраве и икономическата дейност на човека ще бъдат разгледани в § 1.3. Първият от съвременниците на Л. Пастьор, който оценява значението на неговите открития, е английският хирург Дж. Листър (1827-1912), който, въз основа на постиженията на Л. Пастьор, пръв въвежда в медицинската практика обработката на всички хирургически инструменти с карболова киселина, обеззаразяване на операционните зали и постигнато намаляване на броя на смъртните случаи след операции.

Един от основателите на медицинската микробиология е Робърт Кох (1843-1910), който разработва методи за получаване на чисти култури от бактерии, оцветяване на бактерии по време на микроскопия, микрофотография. Известна е и триадата на Кох, формулирана от Р. Кох, която все още се използва при установяване на причинителя на болестта. През 1877 г. Р. Кох откроява причинителя на антракса, през 1882 г. - причинителя на туберкулозата, а през 1905 г. е удостоен с Нобелова награда за откриването на причинителя на холерата. По време на физиологичния период, а именно през 1867 г., M.S. Воронин описва нодулните бактерии, а почти 20 години по-късно G. Gelrigel и G. Wilfarth показват способността им да фиксират азот. Френските химици T. Schlesing и A. Muntz обосноваха микробиологичната природа на нитрификацията (1877 г.), а през 1882 г. P. Degeren установи природата на денитрификацията, природата на анаеробното разлагане на растителните остатъци.

Руският учен П.А. Костичев създава теория за микробиологичната природа на процесите на почвообразуване. Накрая през 1892 г. руският ботаник Д. И. Ивановски (1864-1920) открива вируса на тютюневата мозайка. През 1898 г., независимо от D.I. Ивановски, същият вирус е описан от M. Beijerinck. Тогава е открит вирусът на шапа (F. Leffler, P. Frosch, 1897), жълтата треска (W. Reed, 1901) и много други вируси. Въпреки това стана възможно да се видят вирусни частици едва след изобретяването на електронния микроскоп, тъй като те не се виждат в светлинни микроскопи. Към днешна дата царството на вирусите има до 1000 патогенни вида. Едва наскоро бяха открити редица нови вируси D.I. Ivanovsky, включително вирусът, който причинява СПИН.

Няма съмнение, че периодът на откриване на нови вируси и бактерии и изучаване на тяхната морфология и физиология продължава и до днес. С.Н. Виноградски (1856-1953) и холандският микробиолог M. Beijerink (1851-1931) въвеждат микроекологичния принцип за изучаване на микроорганизмите. С.Н. Виноградски предлага да се създадат специфични (избираеми) условия, които да позволят преобладаващото развитие на една група микроорганизми; през 1893 г. той открива анаеробен азотфиксатор, който наименува на Пастьор Clostridiumpasterianum;

Микроекологичният принцип също е разработен от M. Beijerinck и приложен при изолирането на различни групи микроорганизми. 8 години след откритието от S.N. Vinogradsky M. Beijerinck отделя азотфиксатора при аеробни условия Azotobacterchroococcum, изучава физиологията на нодулните бактерии, процесите на денитрификация и редукция на сулфат и др. И двамата изследователи са основатели на екологичното направление на микробиологията, свързано с изучаването на ролята на микроорганизмите в цикъла на веществата в природата. До края на XIX век. планира се да се диференцира микробиологията в редица отделни области: обща, медицинска, почвена.

ИМУНОЛОГИЧЕН ПЕРИОД (НАЧАЛОТО НА ХХ в.) С настъпването на ХХв. в микробиологията започва нов период, до който довеждат откритията на 19 век. Работите на Л. Пастьор върху ваксинацията, I.I. Мечников за фагоцитозата, П. Ерлих за теорията на хуморалния имунитет съставляват основното съдържание на този етап от развитието на микробиологията, с право наречен имунологичен.

И.И. Мечников за това как ваксинацията срещу много болести е станала широко използвана. И.И. Мечников показа, че защитата на организма срещу патогенни бактерии е сложна биологична реакция, която се основава на способността на фагоцитите (макро и микрофаги) да улавят и унищожават чужди тела, попаднали в тялото, включително бактерии. Изследвания на I.I. Мечников относно фагоцитозата убедително доказа, че освен хуморалния има и клетъчен имунитет. И.И. Мечников и П. Ерлих бяха дълги години научни опоненти, като всеки доказваше експериментално валидността на своята теория.

Впоследствие се оказа, че няма противоречие между хуморалния и фагоцитния имунитет, тъй като тези механизми съвместно защитават тялото. И през 1908 г. I.I. Мечников, заедно с П. Ерлих, е удостоен с Нобелова награда за развитие на теорията за имунитета. Имунологичният период се характеризира с откриването на основните реакции на имунната система към генетично чужди вещества (антигени): производство на антитела и фагоцитоза, свръхчувствителност от забавен тип (DTH), свръхчувствителност от непосредствен тип (IHT), толерантност, имунологична памет.

Микробиологията и имунологията се развиват особено бързо през 50-те и 60-те години на ХХ век. двадесети век. Това беше улеснено от най-важните открития в областта на молекулярната биология, генетиката, биоорганичната химия; появата на нови науки: генно инженерство, молекулярна биология, биотехнологии, информатика; създаване на нови методи и използване на научно оборудване. Имунологията е в основата на разработването на лабораторни методи за диагностика, профилактика и лечение на инфекциозни и много незаразни заболявания, както и разработването на имунобиологични препарати (ваксини, имуноглобулини, имуномодулатори, алергени, диагностични препарати). Разработването и производството на имунобиологични препарати се извършва от имунобиотехнологиите, независим клон на имунологията.

Съвременната медицинска микробиология и имунология постигнаха големи успехи и играят огромна роля в диагностиката, профилактиката и лечението на инфекциозни и много неинфекциозни заболявания, свързани с нарушения на имунната система (онкологични, автоимунни заболявания, трансплантация на органи и тъкани и др.).

Например химическият синтез на лизозим (D. Sela, 1971), пептиди на вируса на СПИН (R.V. Петров, V.T. Иванов и др.). 3. Дешифриране на структурата на антитела имуноглобулини (D. Edelman, R. Porter, 1959). 4. Разработване на метод за култури от животински и растителни клетки и тяхното култивиране в индустриален мащаб с цел получаване на вирусни антигени. 5. Получаване на рекомбинантни бактерии и рекомбинантни вируси. 6. Създаване на хибридоми чрез сливане на имунни В лимфоцити, продуциращи антитела и ракови клетки, за да се получат моноклонални антитела (D. Keller, C. Milstein, 1975). 7. Откриване на имуномодулатори на имуноцитокинини (интерлевкини, интерферони, миелопептиди и др.), ендогенни естествени регулатори на имунната система и тяхното използване за профилактика и лечение на различни заболявания. 8. Получаване на ваксини чрез биотехнологии и техники на генното инженерство (хепатит В, малария, HIV антигени и други антигени) и биологично активни пептиди (интерферони, интерлевкини, растежни фактори и др.). 9. Разработване на синтетични ваксини на базата на естествени или синтетични антигени и техни фрагменти. 10. Откриване на вируси, причиняващи имунодефицити. 11. Разработване на принципно нови методи за диагностика на инфекциозни и неинфекциозни заболявания (ензимен имуноанализ, радиоимуноанализ, имуноблотинг, хибридизация на нуклеинова киселина).

Създаване на базата на тези методи на тест-системи за индикация, идентификация на микроорганизми, диагностика на инфекциозни и неинфекциозни заболявания. През втората половина на ХХ век. продължава формирането на нови направления в микробиологията, нови дисциплини със собствени обекти на изследване (вирусология, микология) поникват от него, разграничават се направления, които се различават по целите на изследването (обща микробиология, техническа, селскостопанска, медицинска микробиология, генетика на микроорганизмите и т.н.). Изследвани са много форми на микроорганизми и около средата на 50-те години. на миналия век А. Клуйвер (1888-1956) и К. Нил (1897-1985) формулират теорията за биохимичното единство на живота

Реакция на Васерман (RWили EDS-Express Diagnosis of Syphilis) е остарял метод за диагностициране на сифилис с помощта на серологичен тест. Сега заменена от микрореакцията на утаяване ( антикардиолипин тест, MP, RPR- Бърз плазмен реагин). Кръстен на немския имунолог Август Васерман<#"justify">Това е тест за аглутинация, използван за диагностициране на коремен тиф и някои тифни и паратифни заболявания.

Предложен през 1896 г. от френския лекар Ф. Видал (F. Widal, 1862-1929). В. р. се основава на способността на антителата (аглутинини), образувани в организма по време на заболяването и продължаващи дълго време след възстановяване, да предизвикат адхезия на коремен тиф, специфични антитела (аглутинини) се откриват в кръвта на пациента от 2-ри седмица на заболяването.

За да се установи реакцията на Видал, кръвта се взема със спринцовка от кубиталната вена в количество от 2-3 ml и се оставя да се съсири. Полученият съсирек се отделя, а серумът се изсмуква в чиста епруветка и от него се приготвят 3 реда разреждания на серума на пациента от 1:100 до 1:800, както следва: 1 ml (20 капки) физиологичен разтвор се излива се във всички епруветки; след това със същата пипета изсипете 1 ml серум, разреден 1:50, в първата епруветка, смесете с физиологичен разтвор, като по този начин получите разреждане 1:100, прехвърлете 1 ml серум от тази епруветка в следващата епруветка, смесете с физиологичен разтвор, получете разреждане от 1: 200 също така получете разреждания от 1: 400 и 1: 800 във всеки от трите реда.

Реакцията на аглутинация на Vidzl се провежда в обем от 1 ml течност, следователно след смесване на течността 1 ml се отстранява от последната епруветка. Изсипете 1 ml физиологичен разтвор без серум в отделна контролна епруветка. Тази контрола се поставя, за да се провери възможността за спонтанна аглутинация на антигена (диагностикум) във всеки ред (антигенна контрола). Във всички епруветки на всеки ред, съответстващ на надписите, се накапват 2 капки диагностикум. Стативът се поставя в термостат за 2 часа при 37 °C и след това се оставя на стайна температура за един ден. Реакцията се взема предвид в следващия урок.

В серума на пациентите може да има както специфични, така и групови антитела, които се различават по височина на титъра. Специфичната реакция на аглутинация обикновено преминава към по-висок титър. Реакцията се счита за положителна, ако се появи аглутинация поне в първата епруветка с разреждане 1:200. Обикновено се среща в големи разреждания. Ако се наблюдава групова аглутинация с два или три антигена, тогава микробът, с който е настъпила аглутинация в най-високото серумно разреждане, се счита за причинител на заболяването.

Ако възникне аглутинация, когато културата на патогена се добави към човешки кръвен серум, реакцията се счита за положителна. За диагностициране на коремен тиф реакцията на Видал се задава многократно, като се вземат предвид нейните показания в динамиката и във връзка с анамнезата<#"justify">Заключение

По време на своето развитие микробиологията не само научи много от сродните науки (например имунология, биохимия, биофизика и генетика), но и даде мощен тласък за по-нататъшното им развитие. Микробиологията е изследване на морфологията, физиологията, генетиката, таксономията, екологията и връзките на микроорганизмите с други същества. Тъй като микроорганизмите са много разнообразни, тяхното по-подробно изследване се извършва от неговите специални области: вирусология, бактериология, микология, протозоология и др. Редица специализирани области: медицински, ветеринарни, технически, космически и др.

Медицинската микробиология изучава патогенни и условно патогенни за човека микроорганизми, тяхната екология и разпространение, методи за тяхното изолиране и идентифициране, както и въпроси на епидемиологията, специфичната терапия и профилактиката на причиняваните от тях заболявания.

Изследването на целия комплекс от взаимодействия в екосистемата „микроорганизъм-микроорганизъм“, независимо дали е микроб-коменсал или микроб-патоген, все още остава неотложен проблем в медицинската микробиология.

Библиография

1. Покровски V.I. „Медицинска микробиология, имунология, вирусология”. Учебник за студенти по ферма. Университети, 2002.

Борисов Л.Б. „Медицинска микробиология, вирусология и имунология”. Учебник за студенти по медицина. Университети, 1994г.

Воробьов А.А. „Микробиология”. Учебник за студенти по медицина. Университети, 1994г.

Коротяев А.И. "Медицинска микробиология, вирусология и имунология", 1998г.

Букринская А.Г. Вирусология, 1986.

Л. Б. БОРИСОВ Медицинска микробиология, вирусология, имунология. М.: MIA LLC, 2010. 736 с.

Поздеев OK Медицинска микробиология. М.: ГЕОТАР-МЕД, 2001. 754 с.