Мікробіологія – фундаментальна біологічна дисципліна, що вивчає морфологію, фізіологію, генетику, екологію, систематику та еволюцію мікроорганізмів, тобто живих істот, які не можна виявити неозброєним оком.
бактеріологія – наука про закономірності будови, існування та розвитку бактерій (теоретична) і способах використання даних бактеріології та її методів для медицини, ветеринарії, сільського господарства і промисловості (прикладна). До прикладної бактеріології відносять: медичну, ветеринарну, санітарну, технічну (промислову), ґрунтову (сільськогосподарську), морську та космічну.
вірусологія – самостійна галузь мікробіології, що вивчає морфологію, фізіологію, генетику, екологію та еволюцію вірусів. Одна з галузей вірусології, а саме медична досліджує віруси-паразити людини, їх роль в етіології та патогенезі інфекційних та пухлинних захворювань, розробляє спеціальні методи діагностики, способи етіотропної терапії та специфічної профілактики
мікологія – наука про морфологію, фізіологію, генетику, екологію та еволюцію грибів. Саме мікроскопічні гриби були одними із перших об’єктів досліджень у мікробіології, зокрема представники роду Saccharomyces. Медична мікологія вивчає патогенні та сингенні гриби та їх взаємовідносини з організмом та популяцією людини. Медична мікологія є самостійною науковою дисципліною, яка досліджує своєрідні об’єкти із застосуванням оригінальних методів досліджень. Вона тісно пов’язана з такими дисциплінами як: клінічна бактеріологія та імунологія, епідеміологія, а також дерматологія.
протозоологія – наука про морфологію, фізіологію, генетику, екологію та еволюцію найпростіших. Об’єктом досліджень цієї дисципліни є мікроскопічні живі істоти, які відіграють велике значення не тільки як представники певних біоценозів, але й як збудники хвороб (протозоонозів) людини та тварин.
альгологія – наука про морфологію, фізіологію, генетику, екологію та еволюцію макро - і мікроскопічних одно - та багатоклітинних водоростей Типовим об’єктом досліджень є ціанобактерії (синьозелені водорості)
Загальна мікробіологія – вивчає хімічний склад, структуру та біохімічні властивості мікроорганізмів, специфіку організації та реплікації генетичного апарату, екологію та систематику бактерій
Медична та ветеринарна мікробіологія – вивчає переважно ті види мікроорганізмів, які в процесі еволюції пристосувались до організму людини, тварин або рослин, і, паразитуючи в ньому, спричиняють ряд інфекційних захворювань. До завдань медичної мікробіології входять: 1) вивчення біології патогенних та нормальних для людини мікроорганізмів; 2) дослідження ролі та значення мікробів в етіології та патогенезі інфекційних хвороб; 3) розробка та використання методів мікробіологічної діагностики, етіотропної терапії та специфічної профілактики інфекційних захворювань людини
Одним із розділів медичної мікробіології є клінічна мікробіологія, яка досліджує мікробіологічні аспекти етіології, патогенезу та імунології опортуністичних мікробних захворювань. Об’єктом дослідження клінічної мікробіології здебільшого є умовно-патогенні для людини мікроби та опортуністичні інфекції
Санітарна мікробіологія – медико-біологічна наука, яка досліджує закономірності існування потенційно небезпечних для людини мікроорганізмів у навколишньому середовищі та процеси, що вони зумовлюють, та можуть справляти шкідливий вплив на здоров’я людини. Санітарна мікробіологія відноситься до групи профілактичних наук та дотична до мікробіології, гігієни та епідеміології. Об’єктом дослідження санітарної мікробіології є, з одного боку, потенційно патогенні та санітарно-показові мікроорганізми навколишнього середовища, з іншого – фізичні, хімічні та біологічні фактори зовнішнього середовища, які сприяють або перешкоджають існуванню зазначених груп мікроорганізмів у навколишньому середовищі та їх проникненню в організм людини
Ґрунтова та сільськогосподарська мікробіологія, на відміну від медичної, вивчає мікробіологічні процеси, що лежать в основі багатьох галузей сільського господарства, зокрема роль мікроорганізмів у розкладанні та мінералізації органічних сполук; способи збагачення ґрунтів за допомогою мікроорганізмів сполуками, які є дефіцитними для рослин; підвищення родючості ґрунтів та врожайності сільськогосподарських культур; а також патогенні для рослин мікроорганізми; способи захисту рослин від інфекцій; участь мікроорганізмів у кругообігу речовин у природі; використання мікроорганізмів для боротьби з комахами – шкідниками сільськогосподарських рослин
Промислова (технічна) мікробіологія розробляє наукові основи використання біохімічної діяльності мікроорганізмів у промислових процесах. Завданням технічної мікробіології є розробка та впровадження технологій виробництва органічних кислот, ферментів, спирту, вина, пива, молочнокислих продуктів, сирів та багато ін.
Водна мікробіологія – вивчає мікробне населення прісних та солоних водойм, досліджує роль мікроорганізмів у кругообігу речовин та трофічних зв’язків, характерних для флори та фауни річок, морів та океанів
Геологічна мікробіологія – вивчає роль мікроорганізмів у кругообігу абіогенних елементів, досліджує мікробіологічні процеси, що беруть участь в утворенні й розкладі різних руд, нафти та інших корисних копалин
Космічна мікробіологія – вивчає вплив на мікроорганізми умов космосу, наявність мікробів на інших планетах та метеоритах, способи попередження занесення земних мікроорганізмів на інші планети та, навпаки, із космосу на Землю. Одним із важливих напрямків цієї дисципліни є вирішення проблеми кругообігу речовин на космічних кораблях з метою забезпечення життєдіяльності людини під час тривалих космічних польотів
Генетика мікроорганізмів – один із найбільш прогресивних напрямків сучасної мікробіології. Предметом цієї науки є вивчення молекулярної структури генів прокаріот, закономірностей функціонування та реплікації генів, процесів мутагенезу, створення за допомогою сучасних методів генної інженерії нових штамів із запрограмованими властивостями та здатністю до синтезу певних речовин
Об’єкти мікробіології. Визначення. Загальна характеристика. Різноманітність мікробного світу.
За визнаною класифікацією органічний світ поділяють на прокаріоти і еукаріоти, які включають в одне царство - монери (Monera). Існують також і інші класифікації прокаріот. Одна з них виділяє надцарство прокаріот, яке поділене на 2 царства: - бактерії (включаючи ціанобактерії) - архебактерії
Архебактерії – це особлива группа мікроорганізмів, які мають спільні риси з прокаріотами (структура клітинної стінки, тип аутотрофної фіксації СО 2, цитохроми та ін. ) та еукаріотами (спільний рибосомальний білок, наявність гістонів та інтронів в хромосомні ДНК), а також унікальні властивості, до яких відносять особливості структури ліпідів та полісахаридів цитоплазматичної мембрани та клітинної стінки, рибосомальних білків складу 55 S і 16 S р. РНК і т. РНК, особливий тип фотосинтезу, синтез метану та специфічних кофакторів, відсутність тиміну в “загальній” гілці т. РНК, здатність деяких видів розмножуватися при 100 0 С та вище. Ще складніше стоїть питання із класифікацією надцарства еукаріот, куди віднесено царства: Protista (всі одноклітинні еукаріоти), Plantae, Fungi та Animalia. Окремо існує царство неклітинної форми життя – Virae. До речі, тривалий час представники всіх царств, за виключенням Animalia, традиційно вивчались ботаніками: і рослини, і бактерії, і віруси, і гриби і автотрофні протісти. Чому ? Більшість з них не здатні до руху і формою росту вони ближче до звичайних рослин, ніж до тварин. Але на сьогодні загально визнано, що вірусологія, фікологія, бактеріологія і мікологія – повністю самостійні, загальновизнані області знання.
Так чи існує поняття мікроорганізми?
Мікроорганізми (мікроби) - збірна назва для найдрібніших, переважно одноклітинних прокаріотичних (бактерій, вірусів, так званих “синьозелених водоростей”) та еукаріотичних (протозоа, гриби) організмів. За своїми основними властивостями складом та будовою хімічних елементів і молекул, принципом будови тіла, шляхами обміну речовин та енергії, спадковістю, мінливістю, еволюцією, мікроорганізми близькі або єдині до вищих тварин і рослин
До специфічних ознак мікроорганізмів можуть бути віднесені: мікроскопічні розміри, відносна простота будови тіла, високі темпи розмноження, чисельність популяції, здатність до трансформації будь-яких органічних або неорганічних речовин, висока інтенсивність метаболічних процесів, яскраво виражена мінливість і пристосовуваність до умов зовнішнього середовища, повсюдне розповсюдження у біосфері. Всі мікроорганізми представляють великий інтерес у зв’язку з тією роллю, яку вони виконують у природі. Це одна з найважливіших груп живих організмів, що підтримують екологічний баланс у біосфері своєю участю у синтезі та біодеградації органічних молекул і в обміні енергії, а також, як збудники патологічних процесів у рослин, тварин і людини, як продуценти великої кількості корисних для медицини та народного господарства речовин, як зручні об’єкти для досліджень генетики, біохімії та молекулярної біології (зокрема, сучасні мікробні технології та створення генно-інженерних штамів)
Бактерії дуже легко відрізнити від еукаріотичних мікроорганізмів, але інколи можуть виникають проблеми їх диференціації, у зв’язку з тим, що деяким бактеріям притаманні деякі ознаки, що властиві еукаріотам. Наприклад, спільною ознакою може бути наявність гіфів, які утворюють актиноміцети (подібні з гіфами цвільових грибів), а жмут бактеріальних джгутиків можна сприйняти за одинокий джгутик еукаріотичної клітини. Здатність спірохет до лабільного згину (можуть обертатися та вигинатися) нагадує еластичність клітин деяких найпростіших. Деякі еукаріотичні клітини за величиною не більше бактерій, а деякі бактерії сягають розмірів еукаріотичних клітин. Найбільш достостовірною ознакою прокаріот є відсутність ядерної мембрани (прокаріоти – доядерна форма), тобто у них відсутнє організоване ядро. Однак, для того, щоб це довести та зареєструвати, потрібно провести електронну мікроскопію тонких зрізів. Інші ознаки можна визначити або дуже легко, або тільки із застосуванням складних молекулярнобілогічних методів. На сьогодні вже створені генні зонди, помічені флуоресцентною міткою, які дозволяють легко розріняти прокаріотичні та еукаріотичні клітини.
Бактерії надзвичайно різноманітні, самі прості, найдрібніші і найбільш розповсюджені живі мікроорганізми. Вони були єдиною формою життя на Землі принаймні протягом 2 млрд. років. Вони мають різні типи метаболізму, в тому числі, деякі з них здатні до фотосинтезу
Специфічні диференціальні ознаки бактерій
По-перше, це відсутність організованого ядра, вкритого ядерною оболонкою
немає набору хромосом, характерного для еукаріот. Як правило, є одна кільцева хромосома. Хоча, на сьогодні у деяких бактерій вже описані лінійні хромосоми. У 90 -х рр. у бактерій були виявлені мегаплазміди, тобто є багато хромосом. У цьому випадку, обов’язково необхідно враховувати наявність функціональних генів
відсутність статевого процесу, який супроводжується злиттям жіночих та чоловічих статевих клітин. Однак, у бактерій є генетичні рекомбінації, мобільні генетичні елементи, трансдукція та мутації
бактерії на відміну від еукаріот ніколи не є багатоклітинними організмами, але деякі з них здатні утворювати ланцюжки, нитки або скупчення із декількох клітин. Слід підкреслити, що морфологічно це лише механічне нерозходження під час поділу клітин в результаті неповного розділення клітинних оболонок, інколи група клітин може бути оточена спільною потужною слизовою капсулою, чохлом або оболонкою. Плазмодесми зустрічаються тільки у декількох видів ціанобактерій
бактерії не мають органел, оточених мембранами, але мають інші структури, які є аналогом цих органоїдів та виконують їх функції. Плазматичні мембрани бактерій часто утворюють різноманітні складки або вигини всередину клітини. Ці утворення збільшують поверхню прикріплення ферментів і просторово розділяють ферментативні реакції. В процесі еволюції у бактерій виникли спеціальні вирости, інвагінації, які поліпшують протікання метаболічних процесів. Наприклад, у одних фотосинтезуючих бактерій пігменти локалізовані на внутрішніх мембранах, у інших – знаходяться в окремих округлих структурах (хроматофорах)
клітинна стінка – дуже складна за організацією специфічна структура, оскільки життя бактерій безпосередньо пов’язане з клітинною поверхнею. Реагує на навколишнє середовище та тісно пов’язана з метаболічною активністю бактерій. Основним специфічним компонентом клітинної стінки бактерій є муреїн (або пептидоглікан), якого немають еукаріоти. Розрізняють 4 типи будови клітинної стінки, за якими виділяють грампозитивні бактерії, грамнегативні бактерії, спірохети та мікобактерії (актинобактері)
Бактерії мають мікроскопічні розміри. Діаметр більшості бактерільних клітин складає 1 -3 мкм (інколи 0, 1 мкм), за довжиною деякі бактерії сягають 10 мкм (рідко 30 мкм). Хоча кожна окремо взята бактеріальна клітина має мікроскопічні розміри, тим не менш загальна маса бактерій, що існують на Землі, переважає масу всіх інших живих організмів, взятих разом. Сьогодні відомо не менше 2500 видів бактерій, хоча на даний час описані далеко не всі існуючі угрупування бактерій. Є дуже специфічні групи мікроорганізми, представників яких й досі не можливо культивувати у лабораторних умовах, наприклад, деякі екстремальні термофільні бактерії чи збудники лепри
Бактерії – надзвичайно древня група живих істот. Вони виникли дуже давно. В найдавніших породах Гренландії віком 3, 9 млр. років слідів бактерій не виявлено. Перші бактерії були знайдені у Західній Австралії та Південній Африці у породах віком 3, 5 млр. років. Органічні тільця, які нагадують ціанобактерії, виявлено у південоафриканських породах віком 3, 2 млр. років. Хімічний аналіз викопаних відкладень, а також відбитків показав, що фотосинтез виник приблизно 3, 3 млр. років тому. З іншого боку, перші еукаріоти з’явилися приблизно 1, 5 млр. років тому. Викопні бактерії були знайдені при дослідженні ультратонких зрізів різних порід за допомогою електронної мікроскопії лише у 50 -х роках
Бактерії – дуже різноманітна група живих істот за місцем їх існування. Маючи дуже специфічний обмін речовин деякі групи бактерій здатні виживати там, де не може існувати жодний інший живий організм. За визначенням академіка В. Л. Омелянського: “Поистине они вездесущи… Незримо они сопутствуют человеку на всем его жизненном пути, властно вторгаясь в его то в качестве врагов, то как друзья. В громадном количестве они встречаются в пище, которую мы принимаем, в воде, которую мы пьем, и в воздухе, которым мы дышим”. Деякі бактерії є облігатними анаеробами, тобто живуть тільки при відсутності кисню. Інші (факультативні анаероби) – можуть існувати без кисню, але краще розвиваються при його наявності. При цьому в процесі дихання виділяється більше енергії, ніж за процесу бродіння
Бактерії відіграють величезну роль у функціонуванні екосистем земної кулі. Деякі бактерії – автотрофи і тому привносять величезний внесок у кругообіг вуглецю. Деякі з них, при вирощуванні в лабораторних або виробничих умовах, можуть бути комерційним джерелом білка. Здатність бактерій до фіксації атмосферного азоту має вирішальне екологічне значення, оскільки ці мікроорганізми (нітрифікатори) збагачують цим елементом грунт
Гетеротрофні бактерії (подібно до грибів) є редуцентами. Завдяки їх життєдіяльності, речовини, які колись були утилізовані живими організмами, вивільнюються у навколишнє середовища та стають доступними для наступних поколінь
Бактерії здатні розкладати різноманітні органічні сполуки. Саме тому інтенсивно досліджується їх здатність розкладати небажані синтетичні сполуки, такі як, пестициди, барвники, нафту та ін. Наприклад, найлон, вперше випущений промисловістю у 1939 році, розкладають представники роду Flavobacterium, у яких за такий порівняно короткий строк, виникли два нових ферменти. Деякі бактерії здатні розкладати пестициди так швидко, що навіть обмежують їх дію на шкідників. Інші бактерії, очевидно, можуть бути використані для вилучення металів, нафти та ін. з різних мінеральних порід
З часу дослідження Луї Пастером процесів спиртового, масляного та молочного бродіння та відкриття Вейцманом ацетонобутанового бродіння, людина весь час намагається використати зазначену здатність мікроорганізмів для цілеспрямованого виробництва різноманітних продуктів та речовин. Серед сполук, які здатні синтезувати мікроорганізми, можна відмітити: алкалоїди, амінокислоти, антибіотики, антиметаболіти, антиоксиданти, білки, вітаміни гербіциди, інгібітори ферментів, інсектициди, іонофори, коферменти, ліпіди, органічні кислоти, пігменти, полісахариди, протипухлинні речовини, гормони росту рослин, цукри, фактори транспорту заліза, фармакологічні сполуки, ферменти, емульгатори та багато ін. Відомо декілька сотень мікроорганізмів, які синтезують речовини або здійснюють реакції, що є корисними для людини
Ще однією із областей широкого застосування мікроорганізмів є перетворення різних метаболітів у подібні за структурою сполуки (біоконверсія), тим самим мікроби можуть впливати на окремі стадії складних і важких процесів хімічного синтезу. Один із самих древніх видів біоконверсії – перетворення етилового спирту в оцтову кислоту, яке відбувається в процесі одержання оцту
Окрім користі мікроорганізми можуть завдавати і великої шкоди
Скачать презентацию Мікробіологія фундаментальна біологічна дисципліна що вивчає морфологію
Презентация Вступ.ppt