Вывод на тему история развития микробиологии. Этапы развития микробиологии. Министерство образования российской федерации
Микробы появились на нашей планете раньше, чем животные и человек. Доказано, что патогенные микробы существовали и в древние времена. Об этом свидетельствует обнаружение антигенов болезнетворных бактерий, например возбудителя чумы, в останках древних захоронений (мумиях). Уже до открытия микробов люди догадывались о существовании внешних факторов, вызывающих болезни. Следовательно, можно сказать, что микробиология возникла еще до нашей эры и прошла длительный путь развития. В соответствии с уровнем знаний о микробах, с появлением новых открытий и методов, а также формированием новых направлений историю микробиологии можно разбить на пять периодов: 1) эвристический; 2) морфологический; 3) физиологический; 4) иммунологический; 5) молекулярно-генетический.
Эвристический период
Этот период начинается с момента, когда Гиппократ (III – IV в. до н.э.) высказал догадку (эвристика – догадка) о том, что болезни, передающиеся от человека к человеку, вызываются невидимыми, неживыми веществами. Эти вещества он назвал «миазмами». Нужно сказать, что в древности, не зная о существовании микробов, люди пользовались плодами деятельности микробов – виноделием, пивоварением, выпечкой хлеба и т.д.
Только в XV – XVI вв. итальянский врач и поэт Джералимо Фракасторо (1476 – 1553) обосновал мнение о том, что вызывают болезни «живые контагии», которые передают болезни через воздух или через предметы, что эти существа живут в окружающей среде и для борьбы с болезнями необходима изоляция больного, уничтожение контагий и т.д. Кстати, Фракасторо за эти работы считают основоположником эпидемиологии.
Таким образом, за два тысячелетия ученые прошли путь от догадок и предположений к убеждению, что болезни человека вызываются какими-то невидимыми живыми существами.
Морфологический период
Этот период начинается с конца XVII – начала XVIII в., когда голландский естествоиспытатель Антоний ван Левенгук (1632 – 1723) открыл бактерий. Созданный им микроскоп увеличивал предметы в 150 – 300 раз. Рассматривая все подряд (воду, кровь, налет с зубов и др.), Левенгук обнаружил множество живых «зверушек», которых он назвал «анималькулюсы». Систематически делая зарисовки и описания, он направлял письма в Лондонское королевское научное общество. Эти письма печатались в научных журналах, а потом, в 1695 г., была издана книга под названием «Тайны природы, открытия Антони ван Левенгуком при помощи микроскопа». Таким образом, Левенгук положил начало морфологическому периоду, который продолжается и до наших дней. Первым из россиян, кто увидел микробов, был Петр Великий, посетивший Левенгука в Голландии; он же привез микроскоп в Россию, а первым исследователем был врач М.М.Тереховский(1740 – 0796).
После открытия Левенгука началось победное шествие микробиологии. Открывались новые бактерии, грибы, простейшие, а в конце XIX в. были открыты вирусы. Чтобы доказать этиологическую роль микробов в патологии человека, велись исследования на животных, а также опыты по самозаражению. Следует отметить смелые опыты русского эпидемиолога Данилы Самойловича (1724 – 1810), который заразил себя отделяемым бубона больного чумой. Исторически известен ряд опытов по самозаражению материалами или культурами возбудителей, взятыми от больного холерой (Петенгофер, И.И. Мечников, Д.К. Заболотный, Н.Ф. Гамалея), сыпным тифом (Г.Н. Минх), чумой (В.П. Смирнов), вирусом полиомиелита (М.Н. Чумаков) и др.
Конец XIX в. ознаменовался открытием вирусов. В 1892 году русский ботаник Д.И. Ивановский (1864 – 1920) открыл царство вирусов при изучении мозаичной болезни табака. Затем были открыты многие вирусы, поражающие человека, животных, растения и бактерий. В первой половине XX в. оформилась самостоятельная дисциплина – вирусология, а в 1992 году весь мир отметил 100 – летие со дня открытия вирусов Д.И. Ивановским.
Открытие и появление новых видов микробов, а также изменение патогенных свойств уже известных микробов вполне закономерно, так как, с одной стороны, совершенствуются методы микробиологии, а с другой, представители микромира эволюционируют с общими законами биологии и генетики. Только за последние 20 – 30 лет открыто новых и выявлено измененных вариантов известных микробов более трех десятков. Все они объединены в группу опасных непредсказуемых инфекций.
В будущем человека также ожидает появление новых или измененных возбудителей инфекционных болезней. Примером может служить возрастающая роль в патологии человека вирусов Т- клеточного лейкоза, вирусов гепатита, прионов и др.
Физиологический период
С момента обнаружения микробов, естественно, возник вопрос не только об их роли в патологии человека, но и об устройстве, биологических свойствах, процессах жизнедеятельности, экологии и т.д.
Поэтому с середины XIX века началось интенсивное изучение физиологии бактерий. Этот период, который начинался с XIX века и продолжается до наших дней, условно был назван физиологическим периодом в развитии микробиологии.
Большую роль в этот период сыграли работы выдающегося французского ученого Луи Пастера (1822 – 1895). Будучи химиком по образованию, обладая широкой эрудицией, талантом экспериментатора и мудростью организатора науки, Л. Пастер сделал ряд принципиальных основополагающих открытий во многих областях науки, что позволило ему стать основоположником ряда наук: микробиологии, биотехнологии, дезинфектологиии, стереохимии.
Л. Пастер открыл:
1. Природу брожения;
2. Анаэробиоз;
3. Опроверг теорию самозарождения;
4. Обосновал принцип стерилизации;
5. Разработал принцип вакцинации и способы получения вакцин.
В 26 лет Л. Пастер защитил докторскую диссертацию «О мышьяковистых соединениях калия, натрия и аммиака», в которой он доказал, что при выращивании грибов усваиваются лишь определенные стереоизомеры. Таким образом, Л.Пастер стал основоположником стереохимии.
До Пастера господствовала химическая теория брожения Либиха. Пастер сделал открытие, доказав, что брожение (молочнокислое, спиртовое, уксусное) – это биологическое явление, которое вызывается микробами и их ферментами, т.е. Пастер стал основоположником биотехнологии.
До Пастера бытовала теория самозарождения всего живого, т.е. считалось, что животные не только происходили друг от друга, но и возникают самопроизвольно (лягушки рождаются из ила и т.д.). Таким образом, сомозарождались и микробы. Пастер своими опытами опроверг это положение. Он доказал, что если стерильный бульон оставить в открытой колбе, то он прорастет, но если стерильный бульон поместить в колбу, которая сообщается с воздухом через спиральную стеклянную трубку, то бульон не прорастет, так как бактерии с частицами пыли из воздуха будут осаждаться на изогнутых частях спиральной трубки и не попадут в бульон.
Пастер доказал также, что некоторые бактерии не просто не переносят кислород, но живут и размножаются именно только в бескислородной среде. Таким образом, было открыто явление анаэробиоза, а группа микробов получила название анаэробов.
Доказательство роли микробов в ферментативных процессах привело Пастера к решению ряда практических задач, в частности к разработке способа борьбы с болезнями вина путем прогревания его при 50 - 60˚С с целью уничтожения бактерий. Этот способ, названный затем пастеризацией, широко используется в наши дни в пищевой промышленности.
Значительный вклад в развитие микробиологии в этот период внес немецкий бактериолог Роберт Кох (1843 – 1910), который предложил окраску бактерий, микрофотосъемку, способ получения чистых культур, а также знаменитую триаду Генле – Коха по установлению этиологической роли микробов в инфекционных заболеваниях. Согласно триаде, для доказательства роли микробов в возникновении специфической болезни необходимы три условия:
1. Чтобы микроб обнаруживался только у больного и не обнаруживался у здоровых людей и больных другими болезнями;
2. Должна быть получена чистая культура микроба;
3. Микроб должен вызвать аналогичное заболевание при заражении животных.
Эти принципы до Коха выдвигал Генле, Кох их сформулировал и развил. В наше время эта триада имеет относительное значение, так как иногда трудно воспроизвести болезнь у животных (например, ВИЧ-инфекция) и нередко возбудитель обнаруживается у здоровых лиц (носительство).
Таким образом, изучение биологических и физиологических свойств микроорганизмов с конца XIX в. и в течение всего XX в. привело к познанию глубинных процессов жизнедеятельности бактерий, вирусов и простейших.
Иммунологический период
Этот период в развитии микробиологии связан прежде всего с именами французского ученого Л. Пастера, российского биолога И.И. Мечникова (1843 – 1916) и немецкого химика Пауля Эрлиха (1854 – 1915). Этих ученых с полным правом можно назвать основоположниками иммунологии.
Л. Пастера открыл и разработал принцип вакцинации, И.И. Мечников – фагоцитарную теорию, П. Эрлих высказал гипотезу об антителах и развил гуморальную теорию иммунитета.
Следует отметить, что более 200лет назад английский врач Эдуард Дженнер (1749 – 1823) нашел способ создания невосприимчивости к возбудителю натуральной оспы путем прививки человеку вируса коровьей оспы. Это было величайшое открытие, но оно носило эмперический характер. И только Л. Пастер научно обосновал принцип вакцинации, способ получения вакцин и распросранил его на многие страны. Летом 1886 г. в Одессе и Перми начали работать созданные И.И. Мечниковым и его талантливым учеником Н.Ф. Гамалеей первые пастеровские станции.
Благодарное человечество за сделанные открытия на средства, собранные по международной подписке, в 1888 году построило в Париже Пастеровский институт, который работает и в наши дни. В Пастеровском институте работали такие ученые, как алеей первые пастеровскым учеником Н.И.. полученлю натуральной оспы человека путем прививки человекутных (например, ВИЧ-инфе И.И. Мечников, Э. Ру, А. Кальмет (создал вакцину ВЦЖ), А.М. Безредка (предложил метод десенсибилизации), Ж. Борде (иммунохимик), Г. Рамон (разработал метод получения анатоксинов) и многие другие.
Огромный вклад внес И.И Мечников, который за разработку теории фагоцитоза в 1908 году получил Нобелевскую премию. Кроме того, И.И Мечников увлекался процессами старения, ролью нормальной микрофлоры человека, его по праву считают родоначальником геронтологии и учения о дисбактериозах. Оппонент И.И. Мечникова, П. Эрлих за гуморальную теорию иммунитета также был удостоин в1908 году Нобелевской премии.
В 1900 году Р. Кох открыл гиперчувствительность замедленного типа, в 1902 – 1905 гг. Ш. Рише, Ж. Портье, Г.П. Сахаров описали гиперчувствительность немедленного типа, в 1950-х годах открыта толерантность к антигенам (П. Медовар, М. Гашек), иммунологическая память (Ф. Бернет). В это же время изучена структура иммуноглобулинов (Р. Портер и Э. Эдельман), открыт интерферон (А. Айзекс и Ж. Линдеман) и другие иммуномодуляторы. Кроме того, многочисленные исследования были посвящены изучению лимфоцитов и их роли в иммунитете, кооперативным взаимодействиям клеток и т.д.
Иммунология в середине XX века оформилась как самостоятельная наука, имеющая цели, задачи, структуру и классификацию.
Молекулярно-генетический период
Развитие во второй половине XX века молекулярной биологии, генетики, генной и белковой инженерии и других наук дало толчок к развитию молекулярных и генетических аспектов микробиологии.
В этот период была расшифрована молекулярная структура бактерий и вирусов, строение и состав их генома, факторы патогенности и факторы иммунной защиты.
Расшифровка генов бактерий и вирусов, их синтез позволили искусственно создать рекомбинантные ДНК и получать на их основе рекомбинантные штаммы микроорганизмов, которые широко используются для получения биологически активных веществ (гормонов, лекарственных средств, пищевых белков, сахаров и т.д.). Генная инженерия позволила получить вакцинные и диагностические препараты (вакцина против гепатита В, моноклональные антитела и др.).
Разрабатывается иммуногенетика, целью которой является генопрофилактика и генотерапия иммунодефицитов. Широко применяется в микробиологии генодиагностика (полимеразная цепная реакция).
Большие успехи достигнуты в изучении системы гистосовместимости, что решило проблемы в трансплантологии при пересадке органов и тканей, проблемы несовместимости матери и плода в акушерстве и гинекологии.
Эволюцию претерпела химио- и антибиотикотерапия инфекционных болезней. Создано огромное количество противовирусных и антибактериальных препаратов.
Таким образом, достижения в микробиологии и иммунологии не только обеспечили успехи в борьбе с инфекционными заболеваниями, но и открыли новые пути и методы диагностики и терапии неинфекционных болезней.
Важнейшую роль в истории человечества играет микробиология. Зарождение этой науки приходится на VI - V век до н. э. В те далекие времена люди уже начинали осознавать, что болезни появляются не просто так. А происходит это за счет микроскопических, невидимых глазу, микроорганизмов. Как же возникла и формировалась наука?
Что такое микробиология?
Микробиология - наука, занимающаяся исследованием и изучением жизненных процессов различных микроорганизмов, которых нельзя заметить без специального оборудования. Могут иметь разные виды происхождения: растительное, животное. Одной из фундаментальных наук является микробиология. Для ее глубокого изучения используется множество других наук, а именно:
- химия;
- физика;
- цитология;
- биология и др.
Имеется всего два вида микробиологии: общая, индивидуальная. Общая микробиология занимается изучением строения и жизненных процессов мелких микроорганизмов на различных уровнях. А индивидуальная микробиология (или частная) занимается исследованием отдельных видов микробов.
В XIX веке успехи в сфере медицины, в частности микробиологии, посодействовало формированию иммунологии, которая на сегодняшний день считается общебиологической дисциплиной. В развитии микробиологии можно выделить три основных этапа:
- Выявление того факта, что в природе действительно существуют мелкие микроорганизмы, которые нельзя обнаружить без специального оборудования.
- Дифференцирование видов.
- Исследование иммунитета и болезней (инфекционных).
Основной задачей микробиологии является детальное изучение свойств микроорганизмов. Для этого используется специальное оборудование, например, микроскопы. С их помощью можно увидеть мелких организмов, определить их форму и расположение. В медицине практикуется такой эксперимент, когда мелких микроорганизмов намеренно вживляют здоровому животному. Это помогает воссоздать и изучить каждый этап инфицирования.
Французский исследователь Луи Пастер
27 декабря 1822 года на востоке Франции появился на свет будущий великий ученый - Луи Пастер. В раннем возрасте его интересовала сфера искусства. Но позже он заинтересовался естественными науками. Он обучался в Париже в Высшей школе. После завершения обучения ему предназначалась судьба преподавателя естествознания.
В 48 году XIX века Луи презентовал итоги собственного научного исследования. Именно он привел доказательства того, что в винной кислоте содержится 2 вида кристаллов, поляризирующие свет совершенно по-разному. На этом знаменательном событии начался его блестящий успех в науке.
Луи Пастер является создателем микробиологии. До начала его работы ученые только предполагали, что химический процесс формируют дрожжи. А Луи Пастер, проведя ряд исследований, этот факт смог доказать. Он обнаружил, что имеется 2 вида подобных микроорганизмов: одни формируют алкоголь, а другие его разрушают. Позже ему удалось выяснить, что при медленном нагревании ненужные бактерии разрушаются, что повысило в разы качество спиртосодержащей продукции.
Ученый также интересовался образованием плесени на продуктах. Позже он доказал, что заплесневелость появляется из-за спор, находящихся в окружающей среде. Чем меньше их в пространстве, тем медлительнее портится еда.
Его исследования помогли спасти шелковое производство во Франции. А также многие человеческие жизни, так как именно он изобрел прививку от бешенства.
Немецкий ученый Кох Роберт
Кох Роберт считается современником Пастсера. Его рождение приходится на декабрь 1843 года. В возрасте 23 лет он окончил медицинский университет и получил диплом, после чего работал в нескольких медучреждениях.
Его многозначительная карьера началась с работы бактериологом. Он изучал сибирскую язву на больных животных. Его исследования позволили обнаружить, что зараженные особи имеют массу инородных микроорганизмов, которых нет у здоровых животных. Бактерии эти имели форму палочки.
Позже Кох заинтересовался туберкулезом. Первые исследования проводились на трупе рабочего, умершего от чахотки. Детальное изучение органов не привело к выявлению болезнетворных бактерий. После чего Кох предположил, что образцы нужно окрасить. И действительно, ученый заметил между тканями легких какие-то палочки. После Роберт Кох разрабатывал вакцину от туберкулеза, но излечить болезнь она не смогла, зато 100%-тно определяла, заражен пациент или нет. Данная вакцина используется до сих пор.
Возникновение науки микробиологии
С действием жизнедеятельности микроорганизмов человек встречался гораздо раньше официального их открытия. Люди намеренно квасили молоко, применяли брожение теста, вина. Еще в трудах древнегреческого ученого были обнаружены строки о том, что он предполагает о взаимосвязи между болезнями и опасными патогенными испарениями.
Антони ван Левенгук подтвердил эти догадки с помощью изобретенного им увеличительного стекла. С его помощью Антони удалось рассмотреть окружающие предметы. Выяснилось, что на этих предметах проживают мелкие организмы, которые не видно невооруженному глазу. Но доказать их участие в заражении людей опасными болезнями ему так и не удалось.
Профилактическая обработка жилища в целях предупреждения болезней была предусмотрена еще у индусов. В 1771 г. в Москве военный врач впервые применяет дезинфекцию вещей людей, зараженных чумой, а также вакцинирует тех, кто контактировал с зараженными.
Наиболее увлекательной является история об открытии прививки от оспы. Она применялась еще у персов, турок, китайцев. Происходило это так: обессиленные бактерии вводились человеку, потому как полагалось, что так заболевание протекало легче. Английский врач Эдвард Дженнер отметил, что большая часть людей, не болеющих оспой, не инфицировались при тесном контакте с зараженными. Данный факт был замечен у доярок, которые были в контакте с коровами, зараженными оспой. Изучение этого факта длилось около 10-ти лет. В итоге ученый сделал инъекцию с больной кровью коровы здоровому мальчику. Позже Дженнер прививал юнцу микробы болеющего человека. Так была открыта вакцина, благодаря которой люди освободились от этой страшной болезни.
Исследования отечественных ученых
Известнейшие открытия в сфере микробиологии, сделанные научными исследователями со всего мира, дают понять, что одолеть можно практически любую болезнь. Огромное вложение в формирование современной науки внесли отечественные исследователи. Петр I в 1698 г. завел знакомство с Левенгуком, который, в свою очередь, показал ему действие микроскопа.
Л.С. Ценковский издал свое научное исследование, в котором микроорганизмы были причислены к организмам растительного происхождения. Он также применял методику Пастера в борьбе с сибирской язвой.
И.И. Мечников сформировал теорию иммунитета. Он привел веские аргументы к тому, что многочисленные клеточки организма имеют все шансы подавлять вирусные бактерии самостоятельно. Его изучения стали базой для исследования воспаления. Мечников изучал людской организм и стремился понять, по какой причине он старится. Профессор хотел отыскать метод, который позволил бы увеличить продолжительность жизни. Он полагал, что токсичные элементы, возникающие во время жизнедеятельности гнилостных микроорганизмов, травят человеческое тело. Согласно суждению Мечникова, следует заселить тело кисломолочными микроорганизмами, которые подавляют вредные микроорганизмы. Профессор полагал, что подобным способом можно значительно увеличить продолжительность жизни.
Мечников исследовал большое количество серьезных болезней: туберкулез, тиф, холеру и многие другие.
Техническая микробиология
Техническая микробиология исследует бактерии, которые применяют при производстве витаминов и отдельных веществ. Главной проблемой этой области считается рост научно-технических приемов в изготовлении (больше в пищевой сфере).
Освоение промышленной микробиологии направляет специалиста к потребности кропотливого соблюдения абсолютно всех санитарных общепризнанных норм в изготовлении. Изучив эту науку, можно предотвратить порчу многих продуктов. Предмет больше исследуют будущие эксперты в сфере пищевой индустрии.
Инновационные технологии
Микробиология - основа инновационных технологий. Микроорганизмы и их мир изучены еще не полностью. Большинство ученых уверены, что с помощью микроорганизмов можно разрабатывать такие технологии, которые не будут иметь аналогов. Именно биотехнология станет базой для новейших технологических открытий.
При исследовании месторождения нефти и угля применяются бактерии. Совершенно не секрет, что топливные запасы уже завершаются. Поэтому уже сейчас ученые рекомендуют применять микробиологические методы извлечения спиртов из восстанавливаемых источников.
Преодолеть экологические и энергетические проблемы поможет микробиологические технологии. Невероятно, однако, микробиологическая обработка органических остатков дает возможность очистить окружающую среду, а также заполучить биогаз, не уступающий естественному. Такого рода способ извлечения горючего не требует больших расходов. На сегодняшний день, в природе вокруг существует большое количество использованного материала для обработки.
Многочисленные современные ученые полагают, что в перспективе, именно биология даст возможность преодолеть многие энергетические и экологические трудности, которые имеют все шансы появиться в кратчайшее сроки.
ТЕМА 1. ВВЕДЕНИЕ. МОРФОЛОГИЯ, ФИЗИОЛОГИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ БАКТЕРИЙ.
1. Предмет и задачи медицинской микробиологии.
2. История развития микробиологии.
3. Морфология бактерий.
4. Физиология бактерий.
5. Классификация бактерий.
6. Методы изучения морфологии и свойств бактерий.
Предмет и задачи медицинской микробиологии.
Микробиология (от греч. micros – малый, bios – жизнь, logos – учение) – наука о микроорганизмах, закономерностях их развития и тех изменениях, которые они вызывают в среде обитания и в окружающей среде.
Размеры микроорганизмов < 0,1 мм, величина их измеряется в мкм.
Микробиология включает разделы:
o Общая – занимается изучением общих закономерностей микроорганизмов.
o Техническая – занимается разработкой биотехнологии синтеза микроорганизмами биологически-активных веществ: белков, витаминов, ферментов, антибиотиков, спиртов.
o Сельскохозяйственная – занимается изучением микроорганизмов, которые участвуют в круговороте веществ, используются для приготовления удобрений, вызывают заболевания растений и др..
o Ветеринарная – изучает возбудителей заболеваний животных, разрабатывает методы диагностики, профилактики и лечения животных.
o Санитарная – изучает санитарно-микробиологическое состояние объектов окружающей среды, её влияние на здоровье человека и разрабатывает мероприятия, предупреждающие неблагоприятные воздействия болезнетворных микробов.
o Морская – изучает микрофлору морей и океанов.
o Космическая – изучает микрофлору космического пространства, влияние космических условий на свойства микроорганизмов и микрофлору организма человека.
o Медицинская – изучает микроорганизмы патогенные и условно-патогенные для человека, их экологию и распространённость, методы их выделения и идентификации, а также занимается разработкой методов микробиологической диагностики, специфической профилактики и лечения вызываемых ими заболеваний.
История развития микробиологии.
Выделяют пять исторических периода развития и становления микробиологии как науки.
I.Эвристический период связан скорее с логическими и методическими приемами нахождения истины, чем с какими-либо экспериментами и доказательствами.
Гиппократ, Парацельс (VI век до н.э.) высказывали предположение о природе заразных болезней, миазмах, мелких невидимых животных.
В наиболее законченной форме идею сформулировал Джироламо Фракосторо в труде «О контагиях, контагиозных болезнях и лечении» (1546г.), где высказал идею о живом контагии «зародышей болезни», который вызывает болезни. При этом каждая болезнь вызывается своим контагием. Для предохранения болезней им были рекомендованы изоляция больного, карантин, ношение масок, обработка предметов уксусом. Однако это были гипотезы, доказательств которых у них не было.
II.Описательный период (морфологический) связан с созданием микроскопа и открытием микроскопических существ, невидимых глазом человека. Первый микроскоп был создан в 1590 году голландскими учёными Гансом и Захарием Янсенами , но у него было увеличение всего лишь в 32 раза. Голландский натуралист Антонио Левенгук (1632 – 1723гг.) сконструировал микроскоп с увеличением в 160-300 раз, при помощи которого ему удалось обнаружить мельчайших «живых зверьков» («анималькулей», от лат. animalcula , зверушка) в дождевой воде, зубном налёте и других материалах.
В этот же период в 1771 г. русский врач Данило Самойлович (1744 – 1805 гг.) в опыте самозаражения гноем больных чумой доказал роль микроорганизмов в этиологии чумы и возможность предохранения людей от чумы с помощью прививок. Чтобы доказать, что чума вызывается особым возбудителем, он заразил себя отделяемым бубона больного чумой человека и заболел чумой. К счастью, Д. Самойлович остался жив.
Эдвард Дженнер (1749 – 1823 гг.) создал и успешно применил вакцину для профилактики натуральной оспы, взяв материал от доярки, больной коровьей оспой.
III.Физиологический период (Пастеровский) – «золотой век» микробиологии.
Л. Пастер (1822 – 1895 гг.)– основатель французской школы микробиологии, его основные достижения:
Брожение и гниение – микробный процесс;
Самопроизвольное зарождение не возможно;
Болезни вина и пива;
Болезни шелковичных червей;
Вакцина против бешенства, сибирской язвы у животных и куриной холеры;
Предложение мягкого метода стерилизации – пастеризации.
Р. Кох (1843 – 1910 гг.)– основатель школы немецких микробиологов, его достижения:
Выделил палочку сибирской язвы;
Выделил возбудителя туберкулеза и холеры;
Внедрил в практику микробиологии анилиновые красители, иммерсионную систему, плотные питательные среды.
IV. Иммунологический период связан с работами И. И. Мечникова и П. Эрлиха.
И. И. Мечников (1845-1916гг.) – один из основоположников иммунологии, описал явление фагоцитоза (клеточная теория иммунитета).
Пауль Эрлих (1854-1915гг.) сформулировал теорию гуморального иммунитета, объяснив происхождение антител и их взаимодействие с антигенами.
В 1908 г. И. И. Мечникову и П. Эрлиху была присуждена Нобелевская премия за работы в области иммунологии.
Д. И. Ивановский (1864-1920гг.) – первооткрыватель вирусов. Будучи сотрудником кафедры ботаники Петербургского университета в 1892 г. при изучении мозаичной болезни табака пришел он к выводу, что заболевание вызвано фильтрующимся агентом, впоследствии названным вирусом.
1928 г. – А. Флеминг , изучая явления микробного антагонизма, получил нестабильный пенициллин.
А в 1940 г. – Г. Флори и Э. Чейн получили стабильную форму пенициллина.
V. Современный период (молекулярно – генетический) связан с научно-технической революцией в естествознании.
1944 г. – Доказана роль ДНК в передаче наследственной информации. (О. Эвери, К. Мак-Леод, К. Мак-Карти)
1953 г. – Расшифровка структуру ДНК Д. Уотсон и Ф. Крик .
1958 г. – Описание явления иммунологической толерантности (П. Медавар и Гашек)
1959 г. – Смоделировали молекулу иммуноглобулина (Р. Портер и Д. Эдельман) .
В 60-70 гг. появились работы по генетике бактерий, становление генной инженерии.
1982 г. – Открыли ВИЧ(Р. Галло, 1883 г. Л. Монтанье ).
Морфология бактерий.
По форме выделяют следующие основные группы микроорганизмов.
1.Шаровидные или кокки.
2.Палочковидные.
3.Извитые.
4.Ветвящиеся.
I. Кокковидные бактерии (кокки) по характеру взаиморасположения после деления подразделяются на:
1.Микрококки - клетки расположенные в одиночку. Входят в состав нормальной микрофлоры, находятся во внешней среде. Заболеваний у людей не вызывают.
2.Диплококки - это парные клетки, к ним относятся гонококки, менингококки, пневмококки.
3.Стрептококки - размножающиеся клетки сохраняют связь (не расходятся), образуя цепочки. Много патогенных микроорганизмов - возбудители ангин, скарлатины, гнойных воспалительных процессов.
4.Тетракокки - имеют вид тетрад (т.е. по четыре клетки). Медицинского значения не имеют.
5.Сарцины - имеют вид пакетов из 8, 16 и более кокков. Часто обнаруживают в воздухе. Болезнетворных форм нет.
6.Стафилококки - образуют скопления, напоминающие грозди винограда. Вызывают многочисленные болезни, прежде всего гнойно - воспалительные.
II. Палочковидные формы микроорганизмов (палочки):
1.Бактерии - палочки, не образующие спор (кишечная палочка, дизентерийная, туберкулезные, дифтерийные и др.).
2.Бациллы - аэробные спорообразующие микробы. Диаметр споры обычно не превышает размера (“ширины”) клетки (бациллы сибирской язвы).
3.Клостридии - анаэробные спорообразующие микробы. Диаметр споры больше диаметра клетки, в связи с чем клетка напоминает веретено или теннисную ракетку (возбудитель столбняка, ботулизма, газовой гангрены).
Необходимо иметь в виду, что термин “бактерия” часто используют для обозначения всех микробов - прокариот. В более узком (морфологическом) значении бактерии - палочковидные формы прокариот, не имеющих спор.
III. Извитые формы микроорганизмов:
1.Вибрионы - имеют один изгиб, могут быть в форме запятой, короткого завитка (холерный вибрион).
2.Спириллы - имеют 2- 3 завитка (возбудитель Содоку - болезнь укуса крыс).
3.Спирохеты - имеют различное число завитков. Из большого числа спирохет наибольшее медицинское значение имеют представители трех родов - трептонемы, боррелии, лептоспиры.
IV. Ветвящиеся бактерии - палочковидные бактерии, которые могут иметь разветвления в форме латинской буквы «Y», встречающиеся у бифидобактерий . Также могут быть представленными в виде нитевидных разветвленных клеток, способных переплетаться, образуя мицелий, что наблюдается у актиномицет .
Помимо истинных бактерии имеются и другие более или менее отличающиеся от них. Это спирохеты, риккетсии, хламидии, актиномицеты и микоплазмы.
Спирохеты - тонкие длинные извитые (спиралевидной формы), грамотрицательные бактерии. Они подвижны, передвигаются волнообразным сокращением тела. Некоторые спирохеты вызывают заболевания человека (возвратный тиф, сифилис).
У человека хламидии вызывают хламидиозы, проявляющиеся поражением глаз (трахома, конъюнктивит), урогенитального тракта, легких и др.
Актиномицеты (или лучистые грибы) имеют вид небольших или длинных разветвленных тонких нитей. Патогенные формы вызывают актиномикоз.
Микоплазмы - мелкие бактерии (0,15-1 мкм), окруженные только цитоплазматической мембраной и не имеющие клеточной стенки. Имеют разнообразную форму: кокковидную, нитевидную, колбовидную. Микоплазмы вызывают у человека атипичную пневмонию и поражения мочеполового тракта.
Физиология бактерий.
Питание бактерий
Дыхание бактерий.
Путем дыхания (или биологическое окисление) микроорганизмы добывают энергию.
По отношению к молекулярному кислороду бактерии можно разделить на три основные группы:
1) облигатные (обязательные) аэробы могут расти только при наличии кислорода (микобактерии туберкулеза);
2) облигатные анаэробы растут на среде без кислорода, который для них токсичен (клостридии ботулизма, газовой гангрены, столбняка, бактероиды);
3) факультативные анаэробы (аэробы) могут расти как при наличии кислорода, так и без него(кишечная палочка, возбудители брюшного тифа, паратифа).
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ТУЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра Санитарно-гигиенических и профилактических дисциплин
ЧЕСТНОВА Т.В., СМОЛЬЯНИНОВА О.Л.
МЕДИЦИНСКАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ, ВИРУСОЛОГИЯ
И ИММУНОЛОГИЯ
(Учебно-практическое пособие для студентов медицинских вузов).
ТУЛА – 2008
УДК 576.8
Рецензенты:…………
Медицинская микробиология, вирусология и иммунология: Учебно-практическое пособие / Под ред. М422 Т.В. Честновой, О.Л. Смольяниновой, –….., 2008. - ….с.
Учебно-практическое пособие написано сотрудниками кафедры санитарно-гигиенических и профилактических дисциплин Тульского государственного университета в соответствии с официально утвержденными программами преподавания микробиологии (бактериологии, вирусологии, микологии, протозоологии) и иммунологии для студентов медицинских вузов всех факультетов.
В учебно-практическом пособии дается описание бактериологической лаборатории, излагаются микроскопические методы исследования, основы приготовления питательных сред, содержатся сведения о морфологии, систематике и физиологии бактерий, грибов, простейших и вирусов. Также дается характеристика различных патогенных микроорганизмов, вирусов и методы их лабораторных исследований.
ОБЩАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ
Введение………………………………………………………………………………………………
Краткая история развития микробиологии…………………………………………………………
Тема 1. Морфология и классификация микроорганизмов………………………………………..
1.1. Микробиологические лаборатории, их оборудование, основы техники безопасности и правила работы в них………………………………………………………………………………..
1.2. Строение и классификация микроорганизмов…………………………………………………
1.3. Строение и классификация бактерий (прокариот)…………………………………………….
1.4. Строение и классификация грибов……………………………………………………………..
1.5. Строение и классификация простейших……………………………………………………….
1.6. Строение и классификация вирусов……………………………………………………………
Тест по теме…………………………………………………………………………………………..
Тема 2. Микроскопия………………………………………………………………………………..
2.1. Микроскопы, их устройство, виды микроскопии, техника микроскопирования микроорганизмов, правила обращения с микроскопом………………………………………………………….
2.2. Методы приготовления и окрашивания микроскопических препаратов……………………..
Тест по теме…………………………………………………………………………………………….
Тема 3. Физиология микроорганизмов……………………………………………………………….
3.1. Рост и размножение бактерий. Фазы размножения…………………………………………….
3.2.Питательные среды, принципы их классификации, требования, предъявляемые к питательным средам, методы культивирования микроорганизмов…………………………………………..
3.3. Питание бактерий………………………………………………………………………………….
3.4. Метаболизм бактериальной клетки……………………………………………………………….
3.5. Виды пластического обмена………………………………………………………………………
3.6. Принципы и методы выделения чистых культур. Ферменты бактерий, их идентификация. Внутривидовая идентификация (эпидемиологическое маркирование)……………………………..
3.7. Особенности физиологии грибов, простейших, вирусов и их культивирование………………
3.8. Бактериофаги, их строение, классификация и применение……………………………………..
Тест по теме……………………………………………………………………………………………
Тема 4. Влияние условий внешней среды на микроорганизмы……………………………………..
4.1. Действие физических, химических и биологических факторов на микроорганизмы………….
4.2. Понятие о стерилизации, дезинфекции, асептике и антисептике. Методы стерилизации, аппаратура. Контроль качества дезинфекции…………………………………………………………..
Тема 5. Нормальная микрофлора организма человека……………………………………………….
5.1. Нормофлора, ее значение для микроорганиз. Понятие о транзиторной флоре, дисбиотических состояниях, их оценка, методы коррекции……………………………………………………..
Тема 6. Генетика микробов. …………………………………………………………………………..
6.1. Строение генома бактерий. Фенотипическая и генотипическая изменчивость. Мутации. Модификации.…………………………………………………………………………………………..
Генетические рекомбинайии микроорганизмов. Основы генной инженерии, практическое применение………………………………………………………………………………………………….
Тест по теме……………………………………………………………………………………………..
Тема 7. Противомикробные препараты……………………………………………………………….
7.1. Антибиотики природные и синтетические. Классификация антибиотиков по химической структуре, механизму, спектру и типу действия. Способы получения…………………………….
7.2. Лекарственная устойчивость бактерий, пути ее преодоления. Методы определения чувствительности к антибиотикам……………………………………………………………………………..
Тема 8. Учение об инфекции…………………………………………………………………………..
8.1. Понятие об инфекции. Формы инфекции и периоды инфекционных заболеваний. Патогенность и вирулентность. Факторы патогенности. Токсины бактерий, их природа, свойства, получение…………………………………………………………………………………………………….
8.2. Понятие об эпидемиологическом надзоре за инфекционным процессом. Понятие о резервуаре, источнике инфекции, путях и факторах передачи……………………………………………
Тест по теме……………………………………………………………………………………………..
ОБЩАЯ ИММУНОЛОГИЯ…………………………………………………………………………….
Тема 9. Иммунология……………………………………………………………………………………
9.1. Понятие об иммунитете. Виды иммунитета. Неспецифические факторы защиты…………….
9.2. Центральные и периферические органы иммунной системы. Клетки иммунной системы. Формы иммунного ответа………………………………………………………………………………
9.3. Комплемент, его структура, функции, пути активации. Роль в иммунитете…………………..
9.4. Антигены, их свойства и типы. Антигены микроорганизмов…………………………………..
9.5. Антитела и антителообразование. Структура иммуноглобулинов. Классы иммуноглобулинов и их свойства ………………………………………………………………………………………
96. Серологические реакции и их применение……………………………………………………….
9.7. Иммунодефицитные состояния. Аллергические реакции. Иммунологическая память. Иммунологическая толерантность. Аутоиммунные процессы……………………………………………
9.8. Иммунопрофилактика, иммунотерапия…………………………………………………………..
ЧАСТНАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ……………………………………………………………………….
Тема 10. Возбудители кишечных инфекций………………………………………………………….
10.1. Сальмонеллы……………………………………………………………………………………..
10.2. Шигеллы………………………………………………………………………………………….
10.3. Эшерихии………………………………………………………………………………………….
10.4. Холерный вибрион……………………………………………………………………………….
10.5. Иерсинии ………………………………………………………………………………………….
Тема 11. Пищевые токсикоинфекции. Пищевые токсикозы…………………………………………
11.1. Общая характеристика и возбудители ПТИ…………………………………………………….
11.2. Ботулизм…………………………………………………………………………………………..
Тема 12. Возбудители гнойно-воспалительных заболеваний………………………………………
12.1. Патогенные кокки (стрептококки, стафилококки)……………………………………………..
12.2. Грамотрицательные бактерии (гемофильная, синегнойная палочки, клебсиеллы, протей)…
12.3. Раневые анаэробные клостридиальные и неклостридиальные инфекции……………………
Тема 13. Возбудители бактериальных воздушно-капельных инфекций…………………………….
13.1. Коринебактерии……………………………………………………………………………………
13.2. Бордетеллы…………………………………………………………………………………………
13.3. Менингококки……………………………………………………………………………………..
13.4. Микобактерии……………………………………………………………………………………..
13.5. Легионеллы………………………………………………………………………………………..
Тема 14. Возбудители заболеваний, передающихся половым путем (ЗППП)………………………
14.1. Хламидии…………………………………………………………………………………………..
14.2. Возбудитель сифилиса…………………………………………………………………………….
14.3. Гонококки………………………………………………………………………………………….
Тема 15. Возбудители риккетсиозов…………………………………………………………………..
Тема 16. Возбудители бактериальных зооантропонозных инфекций……………………………….
16.1. Франциселлы………………………………………………………………………………………
16.2. Бруцеллы………………………………………………………………………………………….
16.3.Возбудитель сибирской язвы……………………………………………………………………..
16.4. Возбудитель чумы…………………………………………………………………………………
16.5. Лептоспиры………………………………………………………………………………………..
Тема 17. Патогенные простейшие……………………………………………………………………..
17.1. Плазмодии малярии……………………………………………………………………………….
17.2. Токсоплазмы……………………………………………………………………………………….
17.3. Лейшмании………………………………………………………………………………………..
17.4. Возбудитель амебиаза…………………………………………………………………………….
17.5. Лямблии……………………………………………………………………………………………
Тема 18. Заболевания, вызываемые патогенными грибами ………………………………………..
ЧАСТНАЯ ВИРУСОЛОГИЯ…………………………………………………………………………..
Тема 19.Возбудители ОРВИ……………………………………………………………………………
19.1. Вирусы гриппа…………………………………………………………………………………….
19.2. Парагрипп. РС-вирусы……………………………………………………………………………
19.3. Аденовирусы………………………………………………………………………………………
19.4. Риновирусы………………………………………………………………………………………..
19.5. Реовирусы………………………………………………………………………………………….
Тема 20. Возбудители вирусных воздушно-капельных инфекций…………………………………..
20.1. Вирусы кори и паротита…………………………………………………………………………..
20.2. Вирус герпеса……………………………………………………………………………………...
20.3. Вирус краснухи……………………………………………………………………………………
Тема 21. Поксивирусы………………………………………………………………………………….
21.1. Возбудитель натуральной оспы………………………………………………………………….
Тема 22. Энтеровирусные инфекции…………………………………………………………………..
22.1. Вирус полиомиелита………………………………………………………………………………
22.2. ЕСНО-вирусы. Вирусы Коксаки…………………………………………………………………
Тема 23. Ретровирусы……………………………………………………………………………….......
23.1. Возбудитель ВИЧ-инфекции……………………………………………………………………..
Тема 24. Арбовирусные инфекции…………………………………………………………………….
24.1.Рабдовирусы……………………………………………………………………………………….
24.2. Флавивирусы………………………………………………………………………………………
24.3. Хантавирусы……………………………………………………………………………………….
Тема 25. Возбудители вирусных гепатитов……………………………………………………………
25.1. Вирус гепатита А………………………………………………………………………………….
25.2. Вирус гепатита В…………………………………………………………………………………..
25.3. Вирус гепатита С…………………………………………………………………………………..
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ. ОБЩАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ
Введение.
Микробиология – наука, которая изучает микроскопические существа, называемые микроорганизмами, их биологические признаки, систематику, экологию, взаимоотношение с другими организмами.
К числу микроорганизмов относятся бактерии, актиномицеты, грибы, в том числе мицелиальные грибы, дрожжи, простейшие и неклеточные формы – вирусы, фаги.
Микроорганизмы играют чрезвычайно важную роль в природе – осуществляют круговорот органических и неорганических (N, P, S и др.) веществ, минерализуют растительные и животные остатки. Но могут приносить большой вред – вызывая порчу сырья, пищевых продуктов, органических материалов. При этом могут образовываться токсические вещества.
Многие виды микроорганизмов являются возбудителями болезней человека, животных и растений.
В тоже время микроорганизмы в настоящее время широко используются в народном хозяйстве: с помощью разных видов бактерий и грибов получают органические кислоты (уксусную, лимонную и др.), спирты, ферменты, антибиотики, витамины, кормовые дрожжи. На основе микробиологических процессов работают хлебопечение, виноделие, пивоварение, производство молочных продуктов, квашение плодов и овощей, а также другие отрасли пищевой промышленности.
В настоящее время микробиология подразделяется на следующие разделы:
Медицинская микробиология – изучает патогенные микроорганизмы, вызывающие заболевания человека и разрабатывает методы диагностики, профилактики и лечения этих болезней. Изучает пути и механизмы их распространения и методы борьбы с ними. К курсу медицинской микробиологии примыкает обособленный курс – вирусология.
Ветеринарная микробиология изучает патогенные микроорганизмы, вызывающие заболевания животных.
Биотехнология рассматривает особенности и условия развития микроорганизмов, используемых для получения соединений и препаратов, используемых в народном хозяйстве и медицине. Она разрабатывает и совершенствует научные методы биосинтеза ферментов, витаминов, аминокислот, антибиотиков и других биологически активных веществ. Перед биотехнологией стоит также задача разработки мер предохранения сырья, продуктов питания, органических материалов от порчи микроорганизмами, исследование процессов, протекающих при их хранении и переработке.
Почвенная микробиология изучает роль микроорганизмов в образовании и плодородии почвы, в питании растений.
Водная микробиология исследует микрофлору водоемов, ее роль в пищевых цепях, в круговороте веществ, в загрязнении и очистке питьевой и сточной вод.
Генетика микроорганизмов, как одна из наиболее молодых дисциплин, - рассматривает молекулярные основы наследственности и изменчивости микроорганизмов, закономерности процессов мутагенеза, разрабатывает методы и принципы управления жизнедеятельностью микроорганизмов и получения новых штаммов для использования их в промышленности, сельском хозяйстве и медицине.
Краткая история развития микробиологии.
Заслуга открытия микроорганизмов принадлежит голландскому натуралисту А. Левенгуку (1632-1723г.г.), создавшему первый микроскоп с увеличением в 300 раз. В 1695г. он издал книгу «Тайны природы» с рисунками кокков, палочек, спирилл. Это вызвало большой интерес среди естествоиспытателей. Состояние науки того времени позврляло только описывать новые виды (морфологический период).
Начало физиологического периода связано с деятельностью великого французского ученого Луи Пастера (1822-1895г.г.). С именем Пастера связаны наиболее крупные открытия в облати микробиологии: исследовал природу брожения, установил возможность жизни без кислорода (анаэробиоз), отверг теорию самозарождения, исследовал причины порчи вин, пива. Предложил действенные способы борьбы с возбудителями порчи продуктов (пастеризация), разработал принцип вакцинации и способюы получения вакцин.
Р.Кох, современник Пастера, ввел посевы на плотные питательные среды, подсчет микроорганизмов, выделение чистых культур, стерилизацию материалов.
Иммунологический период в развитии микробиологии связан с именем российского биолога И.И. Мечникова, который открыл учение о невосприимчивости организма к инфекционным заболеваниям (иммунитет), явился родоначальником фагоцитарной теории иммунитета, раскрыл антагонизм у микробов. Одновременно с И.И. Мечниковым механизмы невосприимчивости к инфекционным болезням изучал крупнейший немецкий исследователь П. Эрлих, создавший теорию гуморального иммунитета.
Гамалея Н.Ф. – основоположник иммунологии и вирусологии, открыл бактериофагию.
Д.И. Ивановский впервые открыл вирусы и стал основоположником вирусологии. Работая в Никитском ботаническом саду над изучением мозаичной болезни табака, причинявшей огромный ущерб табачным плантациям, в 1892г. установил, что эта болезнь, распространенная в Крыму, вызывается вирусом.
Н.Г. Габричевский организовал первый бактериологический институт в Москве. Ему принадлежат труды по исследованию скарлатины, дифтерии, чумы и других инфекций. Он организовал в Москве производство противодифтерийной сыворотки и успешно применил ее для лечения детей.
П.Ф. Здродовский – иммунолог и микробиолог, известный своими фундаментальными работами по физиологии иммунитета, а также в области риккетсиологии и по бруцеллезу.
В.М. Жданов – крупнейший вирусолог, один из организаторов глобальной ликвидации натуральной оспы на планете, стоявший у истоков молекулярной вирусологии и генной инженерии.
М.П. Чумаков – иммунобиотехнолог и вирусолог, организатор института полиомиелита и вирусных энцефалитов, автор пероральной вакцины против полиомиелита.
З.В. Ермольева – основоположник отечественной антибиотикотерапии
Этапы развития микробиологии связаны между собой не столько хронологически, сколько обусловлены основными достижениями и откры тиями, поэтому многие исследователи выделяют различные периоды, но чаще всего следующие: эвристический, морфологический, физиологиче ский, иммунологический и молекулярногенетический.
ЭВРИСТИЧЕСКИЙ ПЕРИОД (IV III вв. до н.э. XVI в.)
Связан скорее с логическими и методическими приемами нахожде ния истины, то есть эвристикой, чем с какимилибо экспериментами и до казательствами. Мыслители этого периода (Гиппократ, римский писатель Варрон, Авиценна и др.) высказывали предположения о природе заразных болезней, миазмах, мелких невидимых животных. Эти представления были сформулированы в стройную гипотезу спустя многие столетия в сочине ниях итальянского врача Д. Фракасторо (1478 1553 гг.), высказавшего идею о живом контагии (contagium vivum), который вызывает болезни. При этом каждая болезнь вызывается своим контагием. Для предохранения от болезней им были рекомендованы изоляция больного, карантин, ноше ние масок, обработка предметов уксусом.
МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ ПЕРИОД (XVII ПЕРВАЯ ПОЛОВИНА XIX вв.)
Начинается с открытия микроорганизмов А. Левенгуком. На этом этапе было подтверждено повсеместное распространение микроорганиз мов, описаны формы клеток, характер движения, места обитания многих представителей микромира. Окончание этого периода знаменательно тем, что накопленные к этому времени знания о микроорганизмах и научно методический уровень (в частности, наличие микроскопической техники) позволили ученым разрешить три очень важные (основные) для всех есте ственных наук проблемы: изучение природы процессов брожения и гние ния, причины возникновения инфекционных заболеваний, проблему само зарождения микроорганизмов.
Изучение природы процессов брожения и гниения. Термин «бро жение» (fermentatio) для обозначения всех процессов, идущих с выделени ем газа, впервые употребил голландский алхимик Я.Б. Гельмонт (1579
1644 гг.). Многие ученые пытались дать определение этому процессу и объяснить его. Но ближе всех к пониманию роли дрожжей в процессе брожения подошел французский химик А.Л. Лавуазье (1743 1794 гг.) при изучении количественных химических превращений сахара при спиртовом брожении, но он не успел завершить свою работу, так как стал жертвой террора французской буржуазной революции. Многие ученые изучали процесс брожения, но к заключению о связи процессов брожения с жизне деятельностью микроскопических живых существ одновременно, незави симо друг от друга пришли французский ботаник Ш. Каньяр де Латур (ис следовал осадок при спиртовом брожении и обнаружил живых существ), немецкие естествоиспытатели Ф. Кютцинг (при образовании уксуса обра тил внимание на слизистую пленку на поверхности, которая также состоя ла из живых организмов) и Т. Шванн. Но их исследования были подверг нуты суровой критике сторонниками теории физикохимической природы брожения. Их обвинили в «легкомыслии в выводах» и отсутствии доказа тельств.
Вторая основная проблема о микробной природе инфекционных заболеваний также была решена в морфологический период развития микробиологии. Первыми высказали предположения о том, что заболева ния вызывают невидимые существа, древнегреческий врач Гиппократ (ок. 460 377 гг. до н.э.), Авиценна (ок. 980 1037 гг.) и др. Несмотря на то, что появление болезней теперь уже связывалось с открытыми микроор ганизмами, необходимы были прямые доказательства. И они были полу чены р усским врачом эпидемио логом Д.С. Самойло вичем (1744 1805 гг.). Микроскопы того времени имели увеличение примерно в 300 раз и не позволяли обнаружить возбудителя чумы, для выявления которого, как сейчас известно, необходимо увеличение в 800 1000 раз. Чтобы дока зать, что чума вызывается особым возбудителем, он заразил себя отделяе мым бубона больного чумой человека и заболел чумой. К счастью, Д.С. Самойлович остался жив. Впоследствии героические опыты по само заражению для доказательства заразности того или иного микроорганизма провели русские врачи Г.Н. Минх и О.О. Мочутковский, И.И. Мечников и др. Но приоритет в решении вопроса о микробной природе инфекционных заболеваний принадлежит итальянскому естествоисп ытателю А. Баси (1773 1856 гг.), который впервые экспериментально установил микроб ную природу заболевания шелковичных червей, он обнаружил передачу болезни при переносе микроскопического грибка от больной особи к здо ровой. Но большинство исследователей были убеждены в том, что причи нами всех заболеваний являются нарушения течения химических процес сов в организме.
Третья проблема о способе появления и размножения микроор ганизмов была решена в споре с господствовавшей тогда теорией самоза рождения. Несмотря на то, что итальянский ученый Л. Спалланцани в се редине XVIII в. наблюдал под микроскопом деление бактерий, мнение о том, что они самозарождаются (возникают из гнили, грязи и т.д.), не было опровергнуто. Это было сделано выдающимся французским ученым Луи Пастером (1822 1895 гг.), который своими работами положил начало со временной микробиологии.
В этот же период начиналось развитие микробиологии в России. Ос новоположником русской микробиологии является Л.Н. Ценковский (1822 1887 гг.). Объекты его исследований простейшие, водоросли, грибы. Он открыл и описал большое число простейших, изучил их морфологию и циклы развития, показал, что нет резкой границы между миром растений и животных. Им была организована одна из первых пастеровских станций в России и предложена вакцина против сибирской язвы (живая вакцина Цен ковского).
ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЙ ПЕРИОД (ВТОРАЯ ПОЛОВИНА XIX в.) Бурное развитие микробиологии в XIX в. привело к открытию многих микроорганизмов: клубеньковых бактерий, нитрифицирующих бактерий, возбудителей многих инфекционных болезней (сибирская язва, чума, столбняк, дифтерия, холера, туберкулез и др.), вируса табачной мозаики, вируса ящура и др. Открытие новых микроорганизмов сопровождалось изучением не только их строения, но и их жизнедеятельности, то есть на смену морфологосистематическому изучению первой половины XIX в. пришло физиологическое изучение микроорганизмов, основанное на точном эксперименте. Поэтому вторую половину XIX в. принято называть физиологическим периодом в развитии микробиологии.
Этот период характеризуется выдающимися открытиями в области микробиологии, и его без преувеличения можно было бы назвать в честь гениального французского ученого Л. Пастера Пастеровским, потому что научная деятельность этого ученого охватывала все основные проблемы, связанные с жизнедеятельностью микроорганизмов. Подробнее об основ ных научных открытиях Л. Пастера и их значении для охраны здоровья людей и хозяйственной деятельности человека будет сказано в § 1.3.
Первым из современников Л. Пастера, кто оценил значение его от крытий, был английский хирург Дж. Листер (1827 1912 гг.), который, ос новываясь на достижениях Л. Пастера, впервые ввел в медицинскую прак тику обработку всех хирургических инструментов карболовой кислотой, обеззараживание операционных и добился снижения числа смертельных исходов после операций.
Одним из основоположников медицинской микробиологии является Роберт Кох (1843
1910 гг.), которому принадлежит разработка ме тодов получения чистых культур бактерий, окра ска бактерий при микроскопии, микрофотогра фии. Известна также сформулированная Р. Ко хом триада Коха, которой до сих пор пользуются при установлении возбудителя болезни. В 1877 г. Р. Кох выделил возбудителя сибирской язвы, в 1882 г. возбудителя туберкулеза, а в 1905 г. ему была присуждена Нобелевская премия за откры Р. Кох тие возбудителя холеры.
В физиологический период, а именно в 1867 г., М.С. Воронин опи сал клубеньковые бактерии, а почти через 20 лет Г. Гельригель и Г. Виль фарт показали их спо собность к азотфиксации. Французские химики Т. Шлезинг, А. Мюнц обосновали микробиологическую природу нитрифи кации (1877 г.), а в 1882 г. П. Дегерен установил природу денитрификации, природу анаэробного разложения растительных остатков. Российский уче ный П.А. Костычев создал теорию микробиологической природы процес сов почвообразования.
Наконец, в 1892 г. р усский ботаник Д. И. Ивановский (1864 1920 гг.) открыл вирус табачной мозаики. В 1898 г. независимо от Д.И. Ивановского этот же вирус был описан М. Бейеринком. Затем был открыт вирус ящура (Ф. Леффлер, П. Фрош, 1897 г.), желтой лихорадки (У. Рид, 1901 г.) и многие другие вирусы. Однако увидеть вирусные частицы стало возможным только после изобретения электронного микроскопа, так как в световые микроскопы они не видны. К настоящему времени царство вирусов насчитывает до 1000 болезнетворных видов. Только за последнее время открыт ряд новых Д. И. Ивановский вирусов, в том числе вирус, вызывающий СПИД. Несомненно, что период открытия новых ви русов и бактерий и изучения их морфологии и физиологии продолжается до настоящего времени.
С.Н. Виноградский (1856 1953 гг.) и голландский микробиолог М. Бейеринк (1851 1931 гг.) ввели микроэкологический принцип иссле дования микроорганизмов. С.Н. Виноградский предложил создавать спе цифические (элективные) условия, дающие возможность преимуществен ного развития одной группы микроорганизмов, открыл в 1893 г. анаэроб ный азотфиксатор, названный им в честь Пастера Clostridium pasterianum, выделил из почвы микроорганизмы, представляющие совершенно новый тип жизни и получившие название хемолитоавтотрофных.
Микроэкологический принцип был развит и М. Бейеринком и при менен при выделении различных групп микроорганизмов. Через 8 лет по сле открытия С.Н. Виноградским азотфиксатора М. Бейеринк выделил в аэробных условиях Azotobacter chroococcum, исследовал физиологию клу беньковых бактерий, процессы денитрификации и сульфатредукции и т.д. Оба этих исследователя являются основоположниками экологического на правления микробиологии, связанного с изучением роли микроорганизмов в круговороте веществ в природе.
К концу XIX в. намечается дифференциация микробиологии на ряд частных направлений: общая, медицинская, почвенная.
ИММУНОЛОГИЧЕСКИЙ ПЕРИОД (НАЧАЛО ХХ в.)
С наступлением ХХ в. начинается новый период в микробиологии, к которому привели открытия XIX в.
Работы Л. Пастера по вакцинации, И.И. Мечникова по фагоцитозу, П.Эрлиха по теории гуморального иммунитета составили основное содер жание этого этапа в развитии микробиологии, по праву получившего на звание иммунологического.
Пауль Эрлих (1854 1915 гг.) немецкий врач, бактериолог и био химик, один из основоположников иммунологии и химиотерапии, выдви нувший гуморальную (от лат. humor жидкость) теорию иммунитета. Он считал, что иммунитет возникает в результате образования в крови анти тел, которые нейтрализуют яд. Подтверждением этому было открытие ан титоксинов антител, нейтрализующих токсины у животных, которым вводили дифтерийный или столбнячный токсин (Э. Беринг, С. Китазато).
В 1883 г. он сформулировал фагоцитарную теорию иммунитета. Невосприимчивость человека к повторному заражению была известна давно, но природа этого явления была непонятна даже после
И.И. Мечников того, как стала широко применяться вакцинация против многих заболеваний. И.И. Мечников показал, что защита организма от болезне творных бактерий это сложная биологическая реакция, в основе которой лежит способность фагоцитов (макро и микрофаги) захватывать и разру шать посторонние тела, попавшие в организм, в том числе бактерии. Ис следования И.И. Мечникова по фагоцитозу убедительно доказали, что, по мимо гуморального, существует клеточный иммунитет.
И.И. Мечников и П. Эрлих были научными противниками на протя жении многих лет, каждый экспериментально доказывал справедливость своей теории. Впоследствии оказалось, что противоречия между гумо ральным и фагоцитарным иммунитетами нет, так как эти механизмы осу ществляют защиту организма совместно. И в 1908 г. И.И. Мечникову со вместно с П. Эрлихом была присуждена Нобелевская премия за разработку теории иммунитета.
Иммунологический период характеризуется открытием основных ре акций иммунной системы на генетически чужеродные вещества (антиге ны): антителообразование и фагоцитоз, гиперчувствительность замедлен ного типа (ГЗТ), гиперчувствительность немедленного типа (ГНТ), толе рантность, иммунологическая память.
Особенно бурное развитие получили микробиология и иммунология в 50 60 гг. двадцатого столетия. Этому способствовали важнейшие от крытия в области молекулярной биологии, генетики, биоорганической хи мии; появление новых наук: генетической инженерии, молекулярной био логии, биотехнологии, информатики; создание новых методов и использо вание научной аппаратуры.
Иммунология является основой для разработки лабораторных мето дов диагностики, профилактики и лечения инфекционных и многих неин фекционных болезней, а также разработки иммунобиологических препара тов (вакцин, иммуноглобулинов, иммуномодуляторов, аллергенов, диагно стических препаратов). Разработкой и производством иммунобиологиче ских препаратов занимается иммунобиотехнология самостоятельный раз дел иммунологии. Современная медицинская микробиология и иммуноло гия достигли больших успехов и играют огромную роль в диагностике, профилактике и лечении инфекционных и многих неинфекционных болез ней, связанных с нарушением иммунной системы (онкологические, ауто иммунные болезни, трансплантация органов и тканей и др.).
МОЛЕКУЛЯРНОГЕНЕТИЧЕСКИЙ ПЕРИОД (С 50х гг. ХХ в.)
Он характеризуется рядом принципиально важных научных достижений и открытий:
1. Расшифровка молекулярной структуры и молекулярно биологической организации многих вирусов и бактерий; открытие про стейших форм жизни «инфекционного» белка приона.
2. Расшифровка химического строения и химический синтез некото рых антигенов. Например, химический синтез лизоцима (Д. Села, 1971 г.), пептидов вируса СПИДа (Р.В. Петров, В.Т. Иванов и др.).
3. Расшифровка строения антителиммуноглобулинов (Д. Эдельман, Р. Портер, 1959 г.).
4. Разработка метода культур животных и растительных клеток и их выращивание в промышленных масштабах с целью получения вирусных антигенов.
5. Получение рекомбинантных бактерий и рекомбинантных вирусов.
6. Создание гибридом путем слияния иммунных В лимфоцитов продуцентов антител и раковых клеток с целью получения моноклональ ных антител (Д. Келлер, Ц. Мильштейн, 1975 г.).
7. Открытие иммуномодуляторов иммуноцитокининов (интерлей кины, интерфероны, миелопептиды и др.) эндогенных природных регу ляторов иммунной системы и их использование для профилактики и лече ния различных болезней.
8. Получение вакцин с помощью методов биотехнологии и приемов генетической инженерии (гепатита В, малярии, антигенов ВИЧ и други х антигенов) и биологически активных пептидов (интерфероны, интерлей кины, ростовые факторы и др.).
9. Разработка синтетических вакцин на основе природных или син тетических антигенов и их фрагментов.
10. Открытие вирусов, вызывающих иммунодефициты.
11. Разработка принципиально новых способов диагностики инфек ционных и неинфекционных болезней (иммуноферментный, радиоиммун ный анализы, иммуноблотинг, гибридизация нуклеиновых кислот). Созда ние на основе этих способов тестсистем для индикации, идентификации микроорганизмов, диагностики инфекционных и неинфекционных болез ней.
Во второй половине ХХ в. продолжается формирование новых на правлений в микробиологии, от нее отпочковываются новые дисциплины со своими объектами исследований (вирусология, микология), выделяются направления, различающиеся задачами исследования (общая микробиоло гия, техническая, сельскохозяйственная, медицинская микробиология, ге нетика микроорганизмов и т.д.). Было изучено много форм микроорганиз мов и примерно к середине 50х гг. прошлого века А. Клюйвером (1888
1956 гг.) и К. Нилем (1897 1985 гг.) была сформулирована теория биохимического единства жизни.
Загрузка...