Учебные пособия по микробиологии Лысак В В

Зарегистрируйтесь, чтобы просмотреть полный документ!

Учебные пособия по микробиологии • Лысак В. В. Микробиология: учеб. пособие. — Минск: БГУ, 2007. — 426 с. • Гусев М. В. , Минеева Л. А. Микробиология. — 9 -е изд. , стер. — М. : Издательский центр «Академия» , 2010. — 464 с

Предмет микробиологии • Микробиология – это наука, которая занимается изучением микроорганизмов, т. е. таких организмов, которые слишком малы, чтобы их можно было разглядеть невооруженным глазом • К микроорганизмам относятся бактерии, вирусы, грибы, простейшие и микроскопические водоросли • К микроорганизмам относятся организмы, имеющие как прокариотный, так и эукариотный тип клеточной организации • Размеры большинства микроорганизмов, имеющих клеточное строение, составляют всего 0, 5 – 10 мкм • Размеры некоторых бактерий могут достигать 500 мкм • Однако, как правило, к микроорганизмам относятся организмы размер которых не превышает 100 мкм (0, 1 мм) • Самые мелкие бактерии могут иметь размер всего 0, 2 мкм

Задачи микробиологии • Микробиология занимается изучением строения (анатомии), физиологии, биохимии, генетики, экологии и других аспектов жизнедеятельности микроорганизмов • Микробиология разрабатывает систематику микроорганизмов, а также пути практического использования микроорганизмов • Микробиология занимается изучением патогенных микроорганизмов, т. е микроорганизмов, вызывающих заболевания человека и животных, с целью разработки эффективных методов борьбы с этими микроорганизмами, а также профилактики и лечения инфекционных болезней

Связь микробиологии с другими науками • По изучаемым объектам: q. Микроскопические водоросли – Альгология (раздел Ботаники) q. Грибы – Микология (раздел Ботаники) q. Простейшие – Протозоология (раздел Зоологии) q. Вирусы – Вирусология q. Бактерии - Бактериология

Связь микробиологии с другими науками • • • Экология микроорганизмов Физиология микроорганизмов Биохимия микроорганизмов Молекулярная микробиология Генетика микроорганизмов

Вклад микробиологии в развитие других биологических наук • Микроорганизмы – наиболее удобный объект для исследований • Открытия в области генетики микроорганизмов обусловили развитие общей генетики, молекулярной биологии, становления генетической инженерии и биотехнологии

Методы микробиологии • В работе с микроорганизмами микробиологи используют специфические методы • Как правило, микробиологи работают с так называемыми чистыми культурами микроорганизмов, т. е такими культурами, которые включают клетки только одного вида микроорганизма • Микробиологи работают не с отдельными особями микроорганизмов, а с их популяциями (культурами) • Для изучения микроорганизмов используют также методы и других наук, например методы физики, химии, молекулярной биологии, генетики, цитологии, иммунологии и других наук

Колонии бактерий на агаровой среде в чашке Петри

Staphylococcus aureus

Micrococcus luteus

Serratia marcescens

История развития микробиологии

Антоний Ван Левенгук Мир микроорганизмов открыл голландский коммерсант Антоний Ван Левенгук (16321723), который увлекался изготовлением линз

Луи Пастер Основоположником микробиологии является выдающийся французский ученый Луи Пастер (1822 -1895).

Вклад Луи Пастера в микробиологию • Пастер доказал, что спиртовое, молочнокислое и другие виды брожений, вызываются микроорганизмами • Пастер доказал, что каждый тип брожения вызывается только определенными типами микроорганизмов, т. е. доказал видовую специфичность разных типов брожения • Пастер впервые показал, что существуют организмы, способные проявлять свою жизнедеятельность в отсутствие кислорода, то есть открыл анаэробный способ существования живых организмов

Вклад Луи Пастера в микробиологию • Общебиологическое значение имеют работы Пастера о невозможности самозарождения • Пастер экспериментально доказал, что если питательные среды хорошо простерилизованы и надежно защищены от попадания микроорганизмов извне, то микроорганизмы в них никогда не появляются, т. е. самозарождения жизни не происходит • Таким образом, Пастер доказал невозможность самозарождения жизни

Колба, использованная Пастером, для доказательства невозможности самозарождения

Вклад Луи Пастера в микробиологию • Пастер показал, что так называемые болезни вина и пива, т. е. порча этих продуктов, вызываются жизнедеятельностью посторонних микроорганизмов • Пастер предложил простой метод для предотвращения развития микроорганизмов, вызывающих порчу этих продуктов - этот метод получил название «пастеризация» • Метод заключается в кратковременном прогревании продуктов с целью уничтожения микроорганизмов, что позволяет значительно увеличить срок хранения соответствующих продуктов

Вклад Луи Пастера в микробиологию • Пастер считается одним из основоположников медицинской микробиологии • Его исследования показали, что каждая инфекционная болезнь вызывается специфическим микроорганизмом-возбудителем • Пастер разработал принципы аттенуации (т. е. ослабления) инфекционных свойств микроорганизмов, что позволило создать ему первые вакцины против куриной холеры и сибирской язвы • Пастеру удалось создать первую вакцину против бешенства, которая в то время считалось неизлечимой болезнью

Роберт Кох Еще одним основоположником медицинской микробиологии является немецкий ученый Роберт Кох (1843 -1910)

Вклад Роберта Коха в микробиологию • Роберт Кох внес существенный вклад в изучение возбудителей инфекционных заболеваний • В частности, Кох установил микробную природу таких заболеваний, как сибирская язва, туберкулез и холера • Изучая свойства возбудителя сибирской язвы – Bacillus anthracis, он доказал, что именно эта бактерия является возбудителем данного заболевания, а также впервые обнаружил, что бактерии способны образовывать споры • Он получил чистую культуру возбудителя туберкулеза – Mycobacterium tuberculosis, которую в его честь назвали палочкой Коха • Ему принадлежит также честь открытия возбудителя холеры – холерного вибриона

Вклад Роберта Коха в микробиологию • Р. Кох и его ученики разработали методы выделения чистых культур микроорганизмов, ввели в практику твердые питательные среды, предложили методы окраски бактерий анилиновыми красителями, разработали и внедрили в практику микробиологических исследований ряд других методов • Кох сформулировал также критерии, согласно которым можно определить является ли определенная бактерия возбудителем данного заболевания • Эти критерии получили название постулатов Коха или триады Коха

Постулаты Коха • 1. Предполагаемый микроорганизм-возбудитель должен обнаруживаться в каждом случае данного заболевания, но отсутствовать у здоровых лиц • 2. Из заболевшего хозяина должна быть выделена чистая культура микроорганизма–возбудителя • 3. Чистая культура возбудителя при введении ее экспериментальному животному должна вызвать данное заболевание с клинической и патологической картиной, аналогичной заболеванию человека, после чего микроорганизм вновь можно выделить из экспериментально зараженного животного

Илья Ильич Мечников Среди русских ученых наиболее признаны международным сообществом заслуги Ильича Мечникова (1845 -1916)

Вклад Ильи Мечникова в микробиологию • И. И. Мечников открыл явление фагоцитоза и разработал фагоцитарную теорию иммунитета • И. И. Мечников показал, что защита организма от болезнетворных микроорганизмов – это сложная биологическая реакция, в основе которой лежит способность специализированных клеток организма (фагоцитов) захватывать и разрушать чужеродные агенты, в том числе клетки микроорганизмов • И. И. Мечников является одним из основоположников иммунологии • За исследования по фагоцитозу И. И. Мечников был удостоен в 1909 году Нобелевской премии

Дмитрий Иосифович Ивановский Честь открытия вирусов принадлежит русскому ученому Дмитрию Иосифовичу Ивановскому(18641920)

Открытие вирусов Д. И. Ивановским • Важным этапом в развитии микробиологии явилось открытие вирусов Д. И. Ивановским(1892) • Д. И. Ивановский обнаружил, что мозаичная болезнь табака вызывается инфекционным агентом, размеры которого значительно меньше бактерий, поскольку он легко проходил через бактериальные фильтры

С. Н. Виноградский и М. Бейеринк – основоположники экологической микробиологии

С. Н. Виноградский и М. Бейеринк – основоположники экологической микробиологии • Основоположниками экологического направления в микробиологии являются русский ученый Сергей Николаевич Виноградский (1856 -1953) и голландский микробиолог Мартинус Бейеринк (18511931) • Благодаря работам этих исследователей стало понятно, что микроорганизмы играют важнейшую роль в разнообразных природных процессах, в том числе в круговоротах таких важнейших элементов, как углерод, азот и сера

Вклад Сергея Виноградского в экологическую микробиологию • С. Н. Виноградский открыл хемолитоавтотрофный способ существования микроорганизмов • Он показал, что в природе существуют бактерии, которые способны получать необходимую для роста энергию, окисляя восстановленные неорганические соединения, и используя в качестве единственного источника углеродного питания углекислоту • Виноградский установил, что есть несколько физиологически различных групп хемолитоавтотрофных бактерий

Вклад Сергея Виноградского в экологическую микробиологию • С. Н. Виноградский показал, что есть микроорганизмы, способные окислять неорганические соединения серы (например, сероводород), нитрифицирующие бактерии, способные окислять восстановленные неорганические соединения азота, а также железобактерии, окисляющие восстановленные соединения железа • Во всех случаях, энергия, получаемая при окислении неорганических соединений, используется хемолитоавтотрофными бактериями для фиксации углекислоты и биосинтеза из нее собственных органических соединений • Это явление получило название хемосинтеза

Вклад Мартинуса Бейеринка в экологическую микробиологию • М. Бейеринк внес основополагающий вклад в изучение явления биологической азотфиксации и азотфиксирующих бактерий • Он показал, что в природе существуют как свободноживущие азотфиксирующие бактерии (Azotobacter), так и симбиотические азотфиксаторы – бактерии рода Rhizobium, вступающие в симбиоз с бобовыми растениями и фиксирующие атмосферный азот, находясь в таком симбиозе • С. Н. Виноградский и М. Бейеринк разработали методы для получения накопительных культур микроорганизмов с использованием селективных сред • Эти методы нашли широкое применение в микробиологии и используются до сих пор

Открытие пенициллина Александром Флемингом • Важнейшим событием в истории микробиологии явилось открытие способности микроорганизмов продуцировать антибиотики • Пенициллин был открыт Александром Флемингом в 1928 г. • Это открытие спасло жизни многих людей во время Второй мировой войны и помогает бороться с многочисленными болезнями и сейчас

Вклад микробиологии в развитие молекулярной биологии, генной инженерии и биотехнологии • Важнейшие открытия, сделанные в области генетики микроорганизмов, заложили основу молекулярной биологии, а также таких наук, как генная инженерия и биотехнология • В 1928 году с использованием капсульных и бескапсульных штаммов пневмококков Ф. Гриффитс открыл явление бактериальной трансформации, которое заключается в том, что у бактерий возможен перенос передачи генетического материала от одной клетки к другой без их непосредственного контакта • В 1941 году Дж. Бидл и Э. Татум при изучении мутантов гриба рода Neurospora, вызывающих плесневение хлеба, пришли к разработке постулата один ген – один фермент

Вклад микробиологии в развитие молекулярной биологии, генной инженерии и биотехнологии • В 1943 году на основании изучения мутантных бактерий С. Лурия и М. Делбрюк показали, что мутации у бактерий носят спонтанный и ненаправленный характер • В 1944 году О. Эвери, К. Мак. Леод и М. Мак. Карти доказали, что генетическим материалом, который переносится при трансформации, является ДНК • В 1946 году Дж. Ледерберг и Татум открыли бактериальную конъюгацию, процесс при котором происходит передача генетического материала от одной клетки (донора) к другой клетке (реципиенту) при их непосредственном контакте

Вклад микробиологии в развитие молекулярной биологии, генной инженерии и биотехнологии • Открытия, сделанные в области генетики микроорганизмов, послужили основой для создания молекулярной биологии • Датой рождения молекулярной микробиологии считается 1953 год, когда Уотсон и Крик предложили модель строения ДНК • С использованием микроорганизмов в 1961 году Ф. Жакобом и Ж. Мано были сделаны важнейшие открытия в области регуляции синтеза и активности ферментов, в частности, они разработали концепцию лактозного оперона, а к середине 60 -х (1961 -1966) был расшифрован генетический код • В 1970 -х годах открытия, сделанные в микробиологии, привели к разработке техники рекомбинантных ДНК и появлению направления науки, которое назвали генетической инженерией

Вклад Карла Везе в микробиологию • Одним из наиболее впечатляющих достижений конца ХХ века является открытие архебактерий • Американский ученый Карл Везе на основании изучения и сравнения последовательностей нуклеотидов в генах, кодирующих 16 S р. РНК, экспериментально доказал, что архебактерии представляют особую эволюционную ветвь, которая одинаково удалена как от эубактерий, так и от эукариотных организмов • Работы К. Везе привели к кардинальному пересмотру системы живого мира и ее филогенеза • Согласно К. Везе, все живые организмы должны быть разделены на 3 домена (надцарства): эукариоты, бактерии и археи, которые представляют собой отдельные эволюционные ветви

Филогенетическое древо жизни

Значение микроорганизмов в природных процессах и жизни человека • Микроорганизмы играют важную роль во многих природных процессах • Микроорганизмы являются обязательными компонентами всех экологических систем • Благодаря активности микроорганизмов происходит разложение всех органических остатков, остающихся после гибели живых организмов • Минерализация органических веществ имеет большое значение, поскольку при этом необходимые растениям элементы переходят из недоступной для них формы в доступную форму • Микроорганизмы играют ключевую роль в круговоротах углерода, кислорода, азота, серы, фосфора и других элементов в наземных и водных экосистемах

Роль микроорганизмов в возникновении и развитии биосферы Земли • Микроорганизмы были первыми обитателями Земли и сыграли решающую роль в возникновении и развитии биосферы Земли • И в современную эпоху существования Земли, существование и развитие биосферы по-прежнему во многом определяется микроорганизмами

Роль микроорганизмов в почвообразовательном процессе и плодородии почвы • Микроорганизмы участвуют в процессах выветривания горных пород и почвообразования • От их деятельности в значительной мере зависит плодородие почвы • Микроорганизмы обеспечивают образование гумуса, определяющего плодородие почвы • Микроорганизмы образуют и выделяют во внешнюю среду кислоты, как органические, так и минеральные, под действием которых нерастворимые в воде минеральные вещества переходят в растворимую форму, что улучшает питание растений • Среди микроорганизмов есть азотфиксирующие бактерии, которые не только вовлекают азот в биологические циклы, но также играют важную роль в снабжении растений азотом

Роль микробиологии в народном хозяйстве и здравоохранении • Человечество издавна использует микроорганизмы в своей хозяйственной деятельности, в том числе в промышленном производстве и в разнообразных технологических процессах • Микроорганизмы используются в хлебопечении, виноделии, пивоварении, сыроделии, в производстве кисломолочных продуктов • Множество пищевых продуктов, которые мы используем в нашей повседневной жизни, производится с помощью микроорганизмов • При участии микроорганизмов происходят такие процессы как квашение овощей и силосование кормов • Микроорганизмы используют при производстве индивидуальных химических веществ, таких как, этиловый и бутиловый спирты; ацетон; уксусная, лимонная, молочная и другие кислоты

Использование микроорганизмов для получения энергоносителей • Перспективным направлением современной промышленной микробиологии следует считать получение с помощью микроорганизмов альтернативных энергоносителей из возобновляемого сырья • При помощи микробного синтеза можно получать этанол, водород и так называемый биогаз, в котором преобладает метан • Использование микробных технологий получения энергоносителей может внести существенный вклад в решение топливно-энергетической проблемы в Республике Беларусь

Использование микроорганизмов для создания фармацевтических препаратов • Микроорганизмы уже на протяжении многих лет используются для получения разнообразных фармацевтических препаратов, таких как антибиотики, вакцины, гормоны, ферменты, аминокислоты, нуклеотиды, витамины, каротиноиды, стероиды и многие другие • С появлением генной инженерии стало возможным создавать штаммы микроорганизмов – продуцентов необходимых человеку лекарственных белков и других биологически активных веществ

Использование микроорганизмов в сельском хозяйстве • В сельском хозяйстве используются микробные препараты, содержащие кормовой белок и витамины • Разработаны ветеринарные препараты микробного происхождения, которые нашли применение в животноводстве • Имеются также микробные удобрения и биологические средства защиты растений микробного происхождения

Вредная деятельность микроорганизмов • Широко известна вредная деятельность микроорганизмов • Микроорганизмы являются возбудителями многих, в том числе смертельно опасных заболеваний • Микроорганизмы наносят огромный ущерб сельскому хозяйству • Во-первых, имеется множество микроорганизмов, которые вызывают болезни растений и животных • Во-вторых, в почве обитают бактерии, которые могут при определенных условиях переводить необходимые растениям вещества в недоступную для них форму или даже выделять токсичные соединения, угнетающие рост корневой системы растений • В-третьих, микроорганизмы могут вызывать порчу сельскохозяйственной продукции при ее хранении

Вредная деятельность микроорганизмов • Микроорганизмы вызывают порчу пищевых продуктов • Микроорганизмы разрушают промышленно важные материалы, например древесину, пластики и др • Микроорганизмы повреждают произведения искусства • Микроорганизмы вызывают биокоррозию подземных и подводных сооружений и коммуникаций

Плесневение поверхности древесины

Комплекс микробиологических наук • По объекту исследования различают следующие микробиологические науки: бактериологию, микологию, альгологию, протозоологию и вирусологию • Бактериология, которая концентрируется на изучении бактерий, занимает центральное место в комплексе микробиологических наук • Изучением грибов занимается микология, вирусов - вирусология, простейших – протозоология и водорослей – альгология

Комплекс микробиологических наук (основные направления) • Общая микробиология изучает фундаментальные закономерности биологии микроорганизмов • Промышленная микробиология - это наука о важнейших микробиологических процессах и их практическом применении для получения индустриальным способом ценных продуктов жизнедеятельности микроорганизмов, например, белков, включая ферменты, отдельных аминокислот, витаминов, антибиотиков и множества других биологически активных веществ, которые используются в медицине, сельском хозяйстве, пищевой промышленности и в других отраслях народного хозяйства • Экологическая микробиология занимается изучением распространенности микроорганизмов в разных природных средах и их роли в разнообразных природных процессах

Медицинская и ветеринарная микробиология • Главной задачей медицинской микробиологии является изучение патогенных микроорганизмов, т. е микроорганизмов, вызывающих заболевания человека, с целью разработки эффективных методов борьбы с этими микроорганизмами, а также профилактики и лечения инфекционных болезней • Эти же вопросы в отношении сельскохозяйственных и других животных решает ветеринарная микробиология • Санитарная микробиология изучает микробную обсемененность различных объектов окружающей среды, в первую очередь на предмет присутствия санитарно показательных и патогенных микроорганизмов

Вклад микробиологии в развитие молекулярной биологии и биотехнологии • Экологическая микробиология и экология микроорганизмов лежат в основе современной экологической биотехнологии • Генетика микроорганизмов внесла решающий вклад в развитие молекулярной биологии, генной инженерии и промышленной биотехнологии

Основные направления микробиологических исследований в Республике Беларусь • Институт микробиологии НАН Беларуси: – исследования физиологии и биохимии микроорганизмов – разработка научных основ использования микроорганизмов и их метаболитов в промышленности, сельском хозяйстве, медицине и охране окружающей среды

Институт микробиологии НАН Беларуси: • разработка биотехнологий : – ферментов, – соединений нуклеиновой природы, – пробиотических препаратов, – средств биологического контроля возбудителей болезней растений и животных, – микробных удобрений, – препаратов для биодеградации ксенобиотиков и др.

Республиканский научно-практический центр (РНПЦ) эпидемиологии и микробиологии Совершенствование национальной системы эпидемиологического надзора Разработка фундаментальных и прикладных вопросов этиологии, патогенеза, диагностики, иммунопрофилактики и иммунокоррекции актуальных инфекционных и иммунных болезней Разработка и внедрение в практику здравоохранения новых технологий (биотехнологических и генно-инженерных методов) в области создания и производства диагностических, профилактических и лечебных препаратов Совершенствование системы контроля качества противомикробных и иммунобиологических препаратов

Кафедра микробиологии Биологического факультета БГУ • Генетика микроорганизмов • Изучение генетической регуляции путей биосинтеза биологически активных соединений бактериальными клетками • Создание методами генетики и генетической инженерии продуцентов для биотехнологической промышленности

Скачать презентацию Учебные пособия по микробиологии Лысак В В

Общ микробиол Лекция 1 ИН.ppt

Количество слайдов: 57