Предмет, значение и краткая история развития микробиологии, роль отечественных ученых. Систематика микроорганизмов

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).

В таксономическом отношении микроорганизмы очень разнообразны. Они включают:
Прионы;
Вирусы;
Бактерии;
Водоросли;
Грибы;
Простейшие;
и даже микроскопические многоклеточные животные.

По наличию и строению клеток микроорганизмы разделены на:
Эукариоты имеют дифференцированное ядро, отграниченное от цитоплазмы ядерной мембраной, аппарат митоза и ядрышко. К эукариотам относятся простейшие, дрожжи и нитчатые грибы. Ядерная ДНК эукариотов находится в комплексе с гистонами в соотношении 1:1. Эукариоты имеют рибосомы 80S, митохондрии или хлоропласты, не содержат пептидогликана, являются аэробами.

По наличию и строению клеток микроорганизмы разделены на:
Прокариоты это организмы, у которых нет оформленного ядра, а есть эквивалент ядра – нуклеоид, который представлен одной или несколькими хромосомами, расположенными в цитоплазме и не отграниченными от нее никакой мембраной. Прокариоты не имеют дифференцированного аппарата митоза, у них нет ядрышка. Они имеют рибосомы 70S, клеточную стенку, содержащую пептидогликан. Размеры прокариотов колеблются от 1 до 20 мкм, у них нет митохондрий и хлоропластов. Среди прокариотов есть аэробные и анаэробные организмы.

Все прокариоты, имеющие единый тип организации клеток,
объединены в один отдел — Bacteria. Однако отдельные их группы отличаются структурными и физиологическими особенностями. На этом основании выделяют:
1)собственно бактерии;
2)археи;
3)низшие (сине- зелёные) водоросли
4) актиномицеты;
5) спирохеты;
6) риккетсии;
7) хламидии;
8) микоплазмы

По наличию и строению клеток микроорганизмы разделены на:
И не имеющие клеточного строения формы жизни. Последние для своего существования нуждаются в клетках, т.е. являются абсолютными внутриклеточными формами жизни (размножаются в цитоплазме или ядре клетки) – это вирусы, прионы и вирроиды.

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.

Общими свойствами всех микроорганизмов являются:
малые размеры (размеры микроорганизмов измеряются в мкм, 1 мкм = 1-6 м);
высокая скорость обменных процессов. Это связано с большим отношением поверхности обмена к объёму клетки. Для микроорганизмов вся поверхность клетки является поверхностью обмена.
широкое распространение в природе.
пластичность обмена – высокая способность к адаптации (приспособлению к новым условиям существования).

Предметом изучения микробиологии является их систематика, морфология, классификация, физиология, биохимия, генетика, экология и взаимоотношения с другими формами жизни.
Микробиология выясняет роль бактерий в природном круговороте веществ, изучает роль бактерий в патологии макроорганизмов, разрабатывает методы борьбы с вредоносными бактериями, изыскивает способы использования полезных микроорганизмов для блага человека.

Микробиологию можно подразделить на общую и частную
Общая микробиология изучает:
строение
физиологию
биохимию
генетику
экологию
эволюцию микробов.
Частная микробиология по объектам изучения делится на: медицинскую
ветеринарную
сельскохозяйственную
морскую
космическую
техническую.

Исторический путь развития древнейшей науки микробиологии можно разбить на 5 этапов, в зависимости от уровня и методов познания мира микробов:
Эвристический
Морфологический
Физиологический
Иммунологический
Молекулярно-генетический

Эмпирических знаний (или Эвристический период) (IV - III вв. до н.э. - XVI в. н.э. (до изобретения микроскопов и их применения для изучения микромира).
Связан скорее с логическими и методическими приёмами нахождения истины, то есть эвристикой, чем с какими-либо экспериментами и до-казательствами.
Гиппократ
Марк Теренций
Варрон
Авиценна

Морфологический период
Первое наблюдение и описание микроорганизмов принадлежит Антонию Левенгуку (1632-1723 гг.), который сам изготовлял линзы и создал первый микроскоп (в 1673 г.), дающий увеличение в 200-300 раз, в 1675г. впервые описал простейших.
Но несовершенство приборов (максимальное увеличение микроскопов X300) и методов изучения микромира не способствовало быстрому накоплению научных знаний о микроорганизмах.
Антони ван Левенгук

Морфологический период
Данила Самóйлович Самойлóвич-Сущинский (11 декабря 1742 года по данным Н.К. Бородия, по другим данным - 22 декабря 1744 в селе Яновка, Черниговский полк, Киевская губерния, Российская империя — умер 20 февраля 1805, г. Николаев, Новороссийский край, Российская империя) — украинский медик, основатель эпидемиологии в Российской империи и первого на Украине научного медицинского товарищества. Впервые доказал заразительность чумы через соприкосновение.

Следующим важным этапом в развитии микробиологии стало открытие антибиотиков. В 1929г. Александр Флеминг открыл пенициллин и началась эра антибиотикотерапии, приведшая к революционному прогрессу медицины.
Зинаида Ермольева – основоположник отечественной антибиотикотерапии.В 1942 году впервые в СССР получила пенициллин (крустозин ВИЭМ), впоследствии активно участвовала в организации его промышленного производства в СССР. Это изобретение спасло тысячи жизней советских солдат во время Великой Отечественной войны.
Александр Флеминг
Зинаида Ермольева

Физиологический период(вторая половина XIX в.) - эпоха Луи Пастера и Роберта Кохха.
Л. Пастер- изучение микробиологических основ процессов брожения и гниения, развитие промышленной микробиологии, выяснение роли микро-организмов в кругообороте веществ в природе, открытие анаэробных микро-организмов, разработка принципов асептики, методов стерилизации, ослаб-ления (аттенуации) вирулентности и получения вакцин (вакцинных штаммов).
Луи Пастер

Иммунологический период.
Иммунологический период в развитии микробиологии связан с именем российского биолога Ильи Ильича Мечникова (1845-1916), который открыл учение о невосприимчивости организма к инфекционным заболеваниям (иммунитет), явился родоначальником фагоцитарной теории иммунитета.
Пауль Эрлих - разработал гуморальную теорию иммунитета.
Илья Ильич
Мечников
Пауль Эрлих

Молекулярно-генетический этап
Современный молекулярно-генетический этап развития микробиологии 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.
Расшифровка генома кишечной палочки сделало возможным конструирование и пересадку генов.
Расшифрованы молекулярно- генетическая организация многих вирусов и механизмы их взаимодействия с клетками.

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.

МИКОЛОГИЯ (от греч. mykes — гриб и logos — слово, учение), наука, изучающая строение, развитие, физиол. и биохимич. свойства и роль в природе грибов, а также их влияние на организм человека, животных и растений.

Развитие научной ветеринарной микологии начинается с кон. 1-й пол. 19 в., когда были открыты грибы, гл. обр. дерматофиты, патогенные для человека и животных. В 1837 Р. Ремак обнаружил нити мицелия в корках при фавусе. В 1853 франц. исследователь Л. Тюлан открыл возбудителя эрготизма, положив тем самым начало развитию учения о токсических грибах.
Р. Ремак
Луи Рене Тюлан

В развитии ветеринарной микологии отмечены 3 периода
Первый период, начало (1837) совпадает с исследованиями дерматофитов, характеризовался открытиями возбудителей микозов животных и продолжался около.
Второй период связан с изучением микотоксикозов — стахиботриотоксикоза (1938), дендродохиотоксикоза (1939), клавицепстоксикоза и фузариотоксикоза
Третий период (2-я пол. 20 в.) Раскрыта природа мн. микотоксинов, разработаны методы их индикации, количеств.определения примесей микотоксинов в различных продуктах. Получены данные о возбудителях микозов, особенно висцеральных.

Систематика (от греч. systematicos– упорядоченный) – наука, занимающаяся изучением многообразия организмов, выявлением их сходства, различий, группировкой и классификацией.
Классификация (от греч. classic – разряд, группа) – это распределение единиц по группам более высокого порядка (служит для упорядочения многообразных микроорганизмов, для определения видов).
Таксономия (греч. taxis – порядок, расположение, nomos – закон) – это особый раздел систематики, изучающий принципы классификации.
Таксон – любая таксономическая группа, имеющая научное название.

Новая классификация клеточных микробов включает следующие таксономические единицы: домены, царства, типы, классы, порядки, семейства, роды, виды. В основу классификации микроорганизмов положены их генетическое родство, а также морфологические, физиологические, антигенные и молекулярнобиологические свойства.

Среди трудов по систематике бактерий международное признание получили работы Берджи с авторами. Первое издание «Определителя бактерий» Берджи вышло в 1923 году; с тех пор руководство неоднократно переиздавалось. Последнее издание, дополненное и переработанное, опубликовано в 2001 г.
По Берджи, царство прокариот делится на 4 отдела в зависимости от наличия у бактерий клеточной стенки и от ее состава.

Особенности систематики бактерий
1. Gracillicutes (тонкокожие) – имеют тонкую клеточную стенку (например, Грам- бактерии).
2. Firmicutes (толстокожие) – объединяют Грам+ бактерии с толстой клеточной стенкой.
3. Tenericutes (нежнокожие) – отдел представлен организмами, не имеющими клеточной стенки (микоплазмы).
4. Mendosicutes (mendosis – неправильный) – сюда вошли бактерии, имеющие клеточную стенку, но она не содержит пептидогликана (археобактерии).

Признаки, используемые для таксономической классификации микроорганизмов:
1.Морфологические
2.Тинкториальные.
3.Культуральные.
4.Подвижность бактерий.
5. Физиологические свойства.
6.Биохимические свойства.
7.Антигенные свойства.
8.Чувствительность к
специфическим бактериофагам;
9.Химический состав.
10.Генетические свойства.

Основная таксономическая категория в микробиологии – вид. Вид – эволюционно сложившаяся совокупность микроорганизмов, имеющих единое происхождение и генотип, сходных по строению и физиологическим свойствам.
Для обозначения вида применяется бинарное название, предложенное К. Линнеем (таблица1).
Таблица 1. Схема формирования биноминального названия микроорганизмов:
Виды, связанные генетическим родством, объединены в роды, роды – в семейства, семейства – в порядки, порядки – в классы, классы – в отделы, а отделы – в царства.

Признаки у особей одного и того же вида могут варьировать, поэтому внутри вида выделяют варианты:
серологические
морфологические
по отношению к специфическим бактериофагам
биохимические
экологические
резистовары
ферментовары;
Совокупность основных биологических свойств бактерий можно определить только у чистой культуры.

Помимо вида в микробиологии применяются специальные термины: штамм, клон, чистая культура, смешанная культура.
Штамм – это культура клеток одного вида, выделенная из одного источника в одно и то же время.
Клон – генетически однородная культура микроорганизмов, полученных из одной клетки.
Чистая культура – популяция микробов одного вида, выращенных на питательной среде.
Смешанная культура – культура клеток нескольких видов.