МИКРОЭКЗАМЕН ДЛЯ МИКРОБИОЛОГОВ 1. Предмет и задачи микробиологии, её место и роль в современной биологии. Дифференциация микробиологической науки по целям и объектам исследования. Основные разделы микробиологии. Предмет. Микробиология — наука о живых организмах, не видимых невооруженным глазом (размером не более 1 мм). Организмы, которые можно рассмотреть только в увеличительные приборы, называются микроорганизмами. Объекты микробиологии: Микроводоросли (изучает альгология); Протисты (протистология); Мицелиальные и дрожжевые грибы (микология); Бактерии и архебактерии (бактериология); Вирусы (вирусология). Задачи. 1. Изучение морфологии, систематики и физиологических особенностей микроорганизмов, условий их жизнедеятельности, роли в природе и жизни человека; 2. Разработка способов использования полезных микробов в сельском хозяйстве и промышленности, средств и методов борьбы с патогенными микроорганизмами, вызывающими болезни растений, животных и человека. Место и роль. Микробиология относится к физиолого-биохимической ветви биологических дисциплин, так как изучает функциональные возможности микроорганизмов, их взаимодействие с окружающей средой и другими организмами. Разделы микробиологии. 1. Общая микробиология: исследование основных законов существования микроорганизмов и их разнообразия; 2. Частная микробиология: изучение особенностей разных групп микроорганизмов; 3. Природоведческая микробиология (экология микроорганизмов): изучение роли микроорганизмов в естественных местах обитания; 4. Медицинская и ветеринарная микробиология: исследование микроорганизмов, вызывающих заболевания человека и животных; 5. Сельскохозяйственная микробиология: исследование микробных процессов в земледелии и животноводстве; 6. Почвенная, водная, космическая микробиология: исследование свойств специфических для этих природных сред микроорганизмов и процессов, с ними связанных; 7. Промышленная микробиология (микробная биотехнология): изучение микроорганизмов, используемых для различных производств, и т. д. 8. Санитарная микробиология: исследование закономерностей существования потенциально опасных для человека микроорганизмов в окружающей среде и процессы их жизнедеятельности, которые могут оказывать вредное влияние на здоровье людей; 9. Иммунология: изучение реакций организма на чужеродные структуры (антигены): механизмы этих реакций, их проявления, течение и исход в норме и патологии, а также разработка методов исследования и лечения; 10. Эпидемиология: определение закономерностей возникновения и распространения заболеваний с целью разработки контроля и профилактических мероприятий. 2. Задачи микробиологической науки. Значение микробиологии для развития физико-химической биологии, медицины и сельского хозяйства. Задачи микробиологии: 1. Изучение свойств микроорганизмов; 2. Изучение закономерностей роста и развития микроорганизмов; 3. Выявление приспособительных механизмов к условиям жизни; 4. Разработка мер, направленных на предотвращение роста и развития микроорганизмов. Значение микробиологии для развития других наук. Для изучения обмена веществ и химического состава микроорганизмов получили распространение различные методы физико-химической биологии: хроматография, масс-спектрометрия, метод изотопных индикаторов, электрофорез. С помощью электронного микроскопа стало возможным изучение тонких особенностей строения цитоплазматических мембран и рибосом, их состава и функций (новые методы и изобретения – для физико-химической биологии). Медицинская микробиология исследует микроорганизмы, вызывающие заболевания человека, и разрабатывает эффективные методы борьбы с ними (лечение заболеваний – для медицины). Сельскохозяйственная микробиология занимается изучением микроорганизмов, которые участвуют в круговороте веществ, используются для приготовления удобрений, вызывают заболевания растений и др. (применение микроорганизмов, болезни растений – для с/х.). 3. Открытие микробов Левенгуком и работы первых исследователей микроорганизмов. Антони ван Левенгук (1632–1723) — мануфактурщик, натуралист, конструировал оптические приборы. История развития микробиологии начинается с середины 17 века, когда Антони ван Левенгук впервые описал микроскопических существ (анималькулей), увиденных в микроскоп собственного изготовления. Левенгук занимался шлифовкой линз, и ему удалось добиться увеличения до 280 раз. При помощи этих линз он описал представителей основных групп микроорганизмов (простейших, плесневые грибы и дрожжи, различные формы бактерий — палочковидные, сферические, извитые), характер их движения и устойчивые сочетания клеток. Также он впервые сделал вывод о том, что микробы вездесущи. Он описывал и зарисовывал микроорганизмы и отправлял свои результаты в Английское Королевское общество. После его смерти микроскопическое исследование микроорганизмов долго сдерживалось несовершенством увеличительных приборов. Роберт Гук (1635–1703). В 1665 он внёс усовершенствования в конструкцию микроскопа, добавив между линзами микроскопа диафрагму. Изображение стало более чётким, но значительно более тёмным. Чтобы компенсировать это, Гук придумал способ обильно осветить рассматриваемый образец. Э́рнст Ка́рл А́ббе (1840–1905). С 1866 года началась совместная работа Э. Аббе и К. Цейса. Созданная в 1846 году мастерская Цейса выпускала к этому времени ежегодно более 100 микроскопов. Совместно с К. Цейсом Аббе внедрил первые масляно-иммерсионные линзы в 1878 году. В течение нескольких последующих лет он теоретически установил пределы разрешающей способности микроскопа, вывел «Закон синусов» (выполнение условия синусов гарантирует резкое изображение), разработал методы расчёта безаберрационных оптических систем (я так поняла, что эти системы не вызывают ошибок/погрешностей изображения при отклонении луча света от идеального пути). Карл Цейс (1816–1888) — оптик-механик. Конструктор лучших микроскопов. В 1846 году он открыл в Йене свою мастерскую, а год спустя начал производство и продажу оптических приборов. В 1866 г сотрудничал с Аббе. Франческо Реди (1629–1687) — опроверг теорию самозарождения (брал 2 куска мяса, раскладывал их в глиняные горшочки, и один из них накрывал тонкой тканью. Через время он снимал кисею, но ни мух, ни их личинок в мясе не было). Джон Нидхем (1713–1781) — пытался экспериментально подтвердить самопроизвольное зарождение микроорганизмов (недолго кипятил смесь бульона, затем охлаждал в открытой ёмкости до комнатной температуры. Позже колбы запечатывались, и микробы вырастали через несколько дней — существовала жизненная сила, приводящая к самозарождению. НО время кипячения было недостаточно длительным для уничтожения любых эндоспор микробов, а охлаждение открытых колб на воздухе может вызвать микробное загрязнение.). Фердинанад Юлиус Кон (1829–1898) — ввёл бинарную номенклатуру для бактерий. 4. Луи Пастер и его значение в развитии микробиологии. Решение вопроса самозарождении жизни. Учение о брожении. Основные открытия = значение. Доказал отсутствие самопроизвольного зарождения организмов; Открытие взаимосвязи брожения с жизнедеятельностью микроорганизмов; Открытие анаэробного способа жизнедеятельности; Доказательство биологической природы гниения; Изучение болезней шелковичных червей; Изучение болезней вина и пива; Пастеризация; Работы в области медицинской микробиологии (сифилис, сибирская язва, бешенство); Основоположник иммунопрофилактики. Вопрос о самозарождении. В 1860—1862 годах Пастер изучал возможность самозарождения микроорганизмов. Опыт: Пастер взял термически стерилизованную питательную среду и поместил её в открытый сосуд с длинным изогнутым горлышком. Сосуд стоял на воздухе, но признаков жизни в нём не наблюдалось, поскольку содержащиеся в воздухе споры бактерий оседали на изгибах горлышка (1). Но стоило отломить его или сполоснуть жидкой средой изгибы, как в среде начинали размножаться микроорганизмы, вышедшие из спор (2). Учение о брожении. С 1857 Пастер занялся изучением процессов брожения. В то время этот процесс считался чисто химическим, вызываемым самопроизвольно распадающимся белком. А Пастер установил, что каждый тип брожения (молочнокислое, спиртовое, уксусное) имеет своих специфических возбудителей. В результате экспериментов он доказал, что брожение – биологический процесс, обусловленный деятельностью микроорганизмов. Свою теорию Пастер изложил в статье: “О брожении, именуемом молочным”. В дальнейшем учёный доказал, что сахар превращается в молочную кислоту под воздействием специфических молочнокислых бактерий (молочнокислое брожение), а спиртовое брожение вызывают другие микроорганизмы — дрожжи. Позднее, изучая возбудителей маслянокислого брожения, Пастер выявил, что они могут жить только в отсутствие кислорода, т. е. были открыты «строгие анаэробы». 5. Работы Пастера по изучению болезней вина и пива. Разработка Пастером научных принципов профилактики инфекционных заболеваний.
