ЛЕКЦИЯ №1

ТЕМА: «Введение. Классификация и морфологические свойства микроорганизмов. Физиология микроорганизмов и распространение их во внешней среде»

План изложения:

1. Микробиология и её отрасли

2. Задачи медицинской микробиологии

3. Основоположники микробиологии

4. Классификация микроорганизмов

5. Отличительные особенности эукариот, прокариот, вирусов

6. Морфология бактерий

7. Питание микроорганизмов

8. Особенности метаболизма микробных клеток

9. Типы дыхания микроорганизмов

10. Рост и размножение микроорганизмов

11. Распространение микроорганизмов в природе

12. Нормальная микрофлора человека и её значение

Микробиология(mikros – малый, bios - жизнь, logos - учение) – наука о микроорганизмах, их строении и жизнедеятельности, наследственности и изменчивости, значении в природе и народном хозяйстве.

По целевой направленности и решению практических задач различают общую, техническую (промышленную), медицинскую, ветеринарную, санитарную, радиационную и космическую микробиологию. При этом общая микробиология изучает систематику, структурную организацию, химический состав, ферментные системы, культивирование и генетику микроорганизмов; техническая – использование микроорганизмов в производстве антибиотиков, ферментов, витаминов, стероидов, аминокислот и прочих биологически активных веществ, молочных и других продуктов, чая, кофе, какао, обработке каучука, хлопка, шелка, дублении кож и др.; медицинская и ветеринарная – закономерности жизнедеятельности патогенных для человека и животных микроорганизмов, механизмы инфекции и иммунитета, методы специфической профилактики и терапии инфекционных заболеваний; санитарная – микробную обсемененность окружающей среды, в частности выживаемость на различных объектах санитарно-показательных и патогенных микробов, их влияние на здоровье человека и естественные процессы; радиационная и космическая – влияние ионизирующих излучений и космических частиц на микроорганизмы.

В становлении микробиологии как науки выделяют два этапа –описательный (морфологический) и физиологический.

Морфологический период берет начало от первых наблюдений голландского естествоиспытателя Антония ван Левенгука (1632-1723), который, изготовив микроскоп, увеличивающий объекты до 200 раз, сумел увидеть и описать все основные формы бактерий и простейших.

Разрозненные факты описательного периода микробиологии были обобщены и приумножены основателем научной микробиологии Луи Пастером (1822-1895), с именем которого связано развитие второго, физиологического периода микробиологии и эпохальные открытия сущности брожения (1857), невозможности самопроизвольного зарождения (1860), природы порчи пива и вина (1865), болезней шелковичных червей (1868), микробной обусловленности и заразности инфекционных болезней (1881), методов изготовления вакцин и способов предохранения от куриной холеры, сибирской язвы и бешенства (1882-1885).

Большую роль в истории развития микробиологии сыграли труды Роберта Коха (1843-1910), который разработал метод выделения чистых культур микроорганизмов на плотных питательных средах, в частности ввел в практику агар-агар, желатин, свернутую сыворотку, кусочки овощей, предложил методы окраски бактерий анилиновыми красителями, усовершенствовал микроскоп, использовал микрофотографию. Благодаря усовершенствованию техники и методики микробиологических исследований Кох установил природу сибирской язвы, туберкулеза, холеры.

Основоположником современной вирусологии является русский ученый, профессор ботаники Д.И. Ивановский (1864-1920), установивший в 1892 г., что мозаичная болезнь табака (МБТ) вызывается инфекционным агентом, фильтрующимся через фарфоровые свечи Шамберлана с такими мелкими порами, которые задерживали известные в то время микроорганизмы.

Основоположниками иммунологии, зародившейся в недрах микробиологии, являются лауреаты Нобелевской премии И.И. Мечников (1845-1916) и П. Эрлих (1854-1915), разработавшие клеточную и гуморальную теории иммунитета.

Главные задачи медицинской микробиологии – профилактика и лечение инфекционных болезней. Выдающиеся открытия в микробиологии позволили за полстолетия повсеместно ликвидировать натуральную оспу, снизить до спорадических (единичных) случаев широко распространенные ранее чуму, туляремию, сыпной и возвратные тифы, мягкий шанкр, дифтерию, коклюш, полиомиелит, трахому, бешенство, столбняк, корь, лейшманиоз городского типа. Большие успехи достигнуты в профилактике клещевого энцефалита, клещевого возвратного тифа, бруцеллеза, но по-прежнему трудна борьба с заболеваемостью острыми кишечными инфекциями, гриппом, туберкулезом, другими острыми инфекциями дыхательных путей, вирусными гепатитами. Разработаны эффективные меры пресечения экзотических (завозных) и карантинных инфекций, в частности желтой лихорадки. Проводятся интенсивные поиски вакцинопрофилактики и способов лечения СПИДа.

Современная систематика, или таксономия (taxis – расположение, порядок + nomos - закон) микроорганизмов построена на общепринятой в биологии иерархической схеме, объединяющей в единое целое филогенетически родственные соподчиненные группы или таксономические категории, высшими из которых являются царства, подцарства, отделы (типы) → классы → отряды → семейства →трибы (группы) → роды →виды.

Основным таксономом является вид.

Вид – совокупность происходящей от одного предка скрещивающейся популяции, обладающей общим генофондом, экологическим единством и, если исключить некоторое виды бактерий, - репродуктивной изоляцией, т.е. между особями одного вида происходит свободный обмен генами, а между особями разных видов обмен ими невозможен или затруднен.

Клон – генетически однородная чистая культура микроорганизмов, происходящая из одной клетки.

Штамм – культура определенного вида микроорганизмов, выделенная из окружающей среды, патологического материала, музея.

В зависимости от штаммовых особенностей морфологии микроба, культуральных, биохимических, серологических (антигенных) свойств, его чувствительности к фагу и антибиотикам, степени патогенности различают несколько инфраподвидовых категорий: морфовары, культивары (биовары), хемовары, серовары, фаговары, резистенсвары, патовары и подвиды, отличающиеся друг от друга двумя-тремя особо важными признаками.

Каждый вид микроорганизмов, исключая вирусы, в соответсвии с правилами биноминальной (двойной, бинарной) номенклатуры обозначается двумя латинскими словами, например Mycobacterium tuberculosis, Mycoplasma pneumoniae. Первое слово, начинающееся с заглавной буквы, указывает на родовую принадлежность вида, второе – конкретно определяет вид.

Основными объектами изучения микробиологии служат самые низшие эукариоты (паразитические грибки и простейшие), прокариоты (бактерии, риккетсии, хламидии и микоплазмы), а также вирусы.

Эукариоты, т.е. клетки с подлинными ядрами, подобны клеткам растений и животных. Они имеют поверхностную мембрану и внутриклеточную систему элементарных мембран, составляющих эндоплазматический ретикулум и комплекс Гольджи. В цитоплазме эукариот содержатся оформленное ядро (ядра), митохондрии, рибосомы и ряд других органелл. Клеточная стенка эукариот имеет разный характер строения и степень выраженности, которые нередко зависят от стадии или фазы развития. Размножаются простые эукариоты половым и бесполым путем.

Прокариоты – клетки, не имеющие отграниченного ядра, внутриклеточных систем элементарных мембран и митохондрий, а некоторые – лишены также клеточной стенки. Размножаются амитотически: простым поперечным делением или почкованием.

Вирусы – микроорганизмы неклеточной структуры, являющиеся генетическими паразитами, репродукция которых внутри клеток происходит с помощью энергообменных систем клетки-хозяина.

Виды прокариот идентифицируют по определению Д. Берги, изданному в 1994 г., в котором по структуре клеточной оболочки и отношению к окраске по методу Грама выделено четыре основных отдела (главных таксона): 1 – Gracilicutes (тонкостенные, окрашивающиеся грамотрицательно в розовый цвет), 2 – Firmicutes (толстостенные, окрашивающиеся грамположительно в фиолетовый цвет), 3 – Tenericutes (лишенные оболочек) и 4 – Mendosicutes (с дефектными оболочками), как правило, окрашивающиеся грамотрицательно.