Студопедия
Новини освіти і науки:
МАРК РЕГНЕРУС ДОСЛІДЖЕННЯ: Наскільки відрізняються діти, які виросли в одностатевих союзах


РЕЗОЛЮЦІЯ: Громадського обговорення навчальної програми статевого виховання


ЧОМУ ФОНД ОЛЕНИ ПІНЧУК І МОЗ УКРАЇНИ ПРОПАГУЮТЬ "СЕКСУАЛЬНІ УРОКИ"


ЕКЗИСТЕНЦІЙНО-ПСИХОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ПОРУШЕННЯ СТАТЕВОЇ ІДЕНТИЧНОСТІ ПІДЛІТКІВ


Батьківський, громадянський рух в Україні закликає МОН зупинити тотальну сексуалізацію дітей і підлітків


Відкрите звернення Міністру освіти й науки України - Гриневич Лілії Михайлівні


Представництво українського жіноцтва в ООН: низький рівень культури спілкування в соціальних мережах


Гендерна антидискримінаційна експертиза може зробити нас моральними рабами


ЛІВИЙ МАРКСИЗМ У НОВИХ ПІДРУЧНИКАХ ДЛЯ ШКОЛЯРІВ


ВІДКРИТА ЗАЯВА на підтримку позиції Ганни Турчинової та права кожної людини на свободу думки, світогляду та вираження поглядів



План лекції

Тема 2.5 Засоби попередження забруднення довкілля

Лекція 13

 

 

 

1. Предмет і завдання мікробіології.

2. Значення мікроорганізмів у природі і житті людини.

3. Короткий історичний нарис розвитку мікробіології.

4. Зв'язок мікробіології з товарознавством харчових продуктів і непродовольчих товарів.

Мікробіологія (від греч. micros - малий, bios - життя, logos - наука) - наука про життєдіяльність мікроскопічно малих істот, які називають мікроорганізмами. Мікробіологія вивчає морфологію, фізіологію, біохімію, систематику, генетику та екологію мікроорганізмів, їх роль і значення в круговороті речовин, патології людини, тварин і рослин. До мікроорганізмів відносять переважно одноклітинні організми - бактерії, мікроскопічні гриби і водорості, а також організми із неклітинною будовою - віруси. Предметом вивчення мікробіології є бактерії та неклітинні форми життя - віруси.

Мікроорганізми у таксономічному відношенні дуже різноманітна група, представники якої відрізняються один від одного морфологією, будовою, фізіологією, типами конструктивного і енергетичного метаболізму, а також особливостями живлення клітини, але загальною їх ознакою є малі розміри особин. Наприклад, лінійні розміри бактерій знаходяться в межах 0,5-3,0 мкм, але є серед бактерій свої «гіганти» і «карлики». Зокрема, клітини нитчастої сіркобактерії Beggiatoa alba мають діаметр до 500 мкм; довжина клітин бактерії Achromatium oxaliferum складає 15-100 мкм з діаметром приблизно 5-33 мкм, а довжина клітин спірохет можуть сягати 250 мкм. Найдрібніші із відомих бактерій - мікоплазми, діаметр клітин яких складає 0,1-0,15 мкм. Розміри клітин дріжджів, міцеліальних грибів і водоростей знаходяться в межах 10-100 мкм. У мікроорганізмів дуже велике відношення площі поверхні клітини до її об'єму, що сприяє активному обміну із зовнішнім середовищем. Показано, що метаболічна активність мікроорганізмів у розрахунку на одиницю біомаси є набагато вищою, ніж у більших клітин рослин та тварин.

Однією з найважливіших характеристик мікроорганізмів є висока пластичність їх метаболізму, що призводить до швидкого пристосування до змінних умов довкілля. Ця властивість також пов'язана з малими розмірами клітин. Одночасно клітинах мікроорганізмів можуть міститись тільки декілька сотень тисяч білкових молекул. Тому непотрібні, в даних умовах існування, ферменти ніколи не відкладаються про запас. Вони синтезуються лише тоді, коли відповідна поживна речовина (субстрат) з'являється у середовищі. Такі ферменти називаються індуцибельними, вони можуть складати до 10 % загального білка, що міститься у клітині. Іншою причиною високої пластичності метаболізму мікроорганізмів є, за визначенням І. Вернадського, їх «всюдність». Мікроорганізми можна виявити в арктичних областях, гарячих джерелах, високих шарах атмосфери, шахтах з великим вмістом сірководню і цим вони відрізняються від макроорганізмів, які часто поширені лише на окремих континентах або в географічних зонах. Відмінною властивістю мікроорганізмів є також їх здатність до швидкого розмноження. У оптимальних умовах, наприклад, бактерії Escherichia coli можуть ділитися кожні 20 хв. У мікроорганізмів відсутнє диференціювання на тканини і органи, що також робить їх несхожими на рослини і тварини. Відповідно до сучасних принципів класифікації всі мікроорганізми залежно від будови клітини діляться на еукаріоти (ядерні) і прокаріоти (доядерні). До еукаріотів відносять водорості, гриби, до прокаріотів - бактерії. Окрім будови клітини, прокаріоти і еукаріоти розрізняються і за іншими ознаками:

• прокаріоти морфологічно недиференційовані, тому основними формами бактерій вважають коки, прямі і зігнуті палички;

• багато груп прокаріот здатні існувати лише в анаеробних умовах (без молекулярного кисню), отримуючи необхідну для життєдіяльності енергію в результаті бродіння або анаеробного дихання.

Поділ клітин бактерій починається, як правило, після завершення циклу реплікації ДНК. У більшості грампозитивних бактерій і нитчастих ціанобактерій поділ відбувається шляхом синтезу поперечної перегородки, що йде від периферії до центру. Поперечна перегородка формується із цитоплазматичної мембрани і пептидоглікану. Роз’єднання дочірніх клітин відбувається в результаті лізису серединної пластинки поперечної перегородки за допомогою ферментів автолізинів. Клітини більшості грамнегативних бактерій діляться за допомогою перетяжки, яка формується у процесі звуження цитоплазматичної мембрани і клітинної стінки у центральній частині клітини. Діаметр клітини в центрі поступово зменшується, неначе хтось перетягує її навпіл, отвір між компартментами, що утворилися, зникає і перетяжка ділить клітину на дві частини. Для представників групи бактерій, що брунькуються, а також багатьох ціанобактерій характерний інший спосіб розмноження - брунькування. При цьому у визначеному місці на поверхні клітини утворюється брунька, в яку переходить копія нуклеоїда. Брунька розростається в дочірню клітину і відділяється від материнської. Деякі одноклітинні ціанобактерії розмножуються множинним поділом. Він розпочинається з попередньої реплікації хромосоми та збільшення розмірів вегетативної клітини, яка потім зазнає ряд швидких послідовних бінарних поділів, що відбуваються усередині клітини. Це призводить до утворення великої кількості дрібних клітин, що отримали назву баєоцитів. Вивільнення баєоцитів відбувається шляхом розриву материнської клітинної стінки. Таким чином, в основі множинного поділу лежить принцип рівновеликого бінарного ділення. Відмінність його від бінарного ділення звичайного типу полягає у тому, що при множинному діленні дочірні клітин не збільшуються у розмірах і знову починають ділитися. Актиноміцети розмножуються або фрагментами міцелія, або шляхом утворення нестатевих спор. Ці способи розмноження характерні для еукаріотів, проте відрізняються від них тим, що в останніх цим процесам передує мітотичний поділ ядра, а у бактерій мітоз відсутній.

Широке розповсюдження, швидке розмноження і особливості метаболізму

мікроорганізмів впливають на життя всієї планети. Процеси, у яких беруть участь мікроорганізми, є важливими та необхідними ланками кругообігу таких елементів, як вуглець, азот, сірка, фосфор та інших біогенних елементів. Без мікроорганізмів припинився б кругообіг речовин у природі і життя на Землі стало б неможливим. Мікроорганізми першими заселяються на материнській гірській породі і забезпечують ґрунтоутворюючі процеси. Утворюючи в результаті своєї життєдіяльності мінеральні і органічні кислоти, мікроорганізми прискорюють розчинення і вивітрювання гірських порід, залучення звільнених мінералів в біологічний кругообіг. Мікроорганізми беруть участь і в утворенні гумусу, що визначає основну властивість ґрунту - родючість. Крім того, тільки у результаті життєдіяльності мікроорганізмів забезпечується доступність гумусу для рослин. Особливу роль у формуванні і підтриманні родючості ґрунту відіграють бактерії, які беруть участь у кругообігу азоту в природі. Це азотфіксуючі бактерії, які здатні перетворювати недоступний для рослин молекулярний азот атмосферного повітря у зв'язаний, збагачуючи тим самим ґрунт сполуками азоту. Важливим етапом кругообігу азоту в природі є надходження мінерального азоту до атмосфери, яке здійснюють денітрифікуючі бактерії у процесі нітратного (анаеробного) дихання. Якби цей цикл не був замкнутий, то окислені форми азоту вимивалися б із ґрунту в моря і океани, залишаючись недоступними для рослин. Оксиди азоту, що утворюються в процесі денітрифікування, беруть участь у підтримці озонового шару планети.

Багато мікроорганізмів утворюють у процесі метаболізму і виділяють у зовнішнє середовище різні органічні і неорганічні кислоти. Під впливом останніх водонерозчинні солі переходять в розчинну форму та покращують живлення рослин. Мікроорганізми – редуценти - «санітари» природи. Вони розкладають залишки рослинних і тваринних організмів, перетворюючи їх на мінеральні речовини. Мінералізація органічних речовин має велике значення, оскільки при цьому необхідні зеленим рослинам елементи переходять з недоступної форми в доступну. Мікроорганізми здатні здійснювати деградацію окремих штучно синтезованих органічних речовин (ксенобіотиків) - пестицидів, гербіцидів, поверхнево-активних речовин, складових пакувальних матеріалів, нафталіну, толуолу та ін. Якби такі процеси не відбувалися, ксенобіотики безконтрольно накопичувалися б у довкіллі, забруднюючи його.

Мікроорганізми беруть активну участь у біологічному самоочищенні водойм, виконуючи функцію знешкодження та окислення речовин, які забруднюють водойми. Широко використовують мікроорганізми і в системах біологічного очищення стічних вод. Воно відбувається на полях зрошування і полях фільтрації, куди надходять води, що підлягають очищенню. Просочуючись через шари ґрунту, вони піддаються окислювальній дії цілого комплексу ґрунтових мікроорганізмів. Органічні речовини, що виділяються, повністю мінералізуються. У даний час, у зв'язку із високим рівнем розвитку промисловості та величезною кількістю стічних вод створюються спеціальні споруди аеробної біологічної очистки - біотенки, біофільтри і аеротенки.

Людина із давніх давен інтуїтивно використовувала унікальні особливості мікроорганізмів, навіть не підозрюючи про це. Ще у сиву давнину процеси бродіння застосовували для приготування тіста для хліба пива, вина, оцту, кисломолочних продуктів, вимочування льону та ін. І тільки через століття стало відомо, що всі ці процеси відбуваються за участі мікроорганізмів.

Вивчення біосинтетичної діяльності мікроорганізмів дозволило встановити їх здатність до синтезу найрізноманітніших сполук, що мають велике народногосподарське значення. У наш час за допомогою мікроорганізмів у промислових масштабах отримують мікробний білок, амінокислоти (глутамінову, треонин, лізин, пролін, глутамін), вітаміни (В12, рибофлавін), ферменти (амілази, пектинази, протеази, целюлази, ліпази, изомерази, трипсини, стрептокинази, діастази), інтерферон, інсулін, гормон росту людини, органічні кислоти (лимонну, молочну, масляну, оцтову, глюконову), етанол, гліцерин, ацетон, бутанол, пропанол, бутандіол, полісахариди (декстрини, ксантани, пуллулан, альгінати), засоби захисту рослин, антибіотики, стероїди, каротиноїди, рибонуклеотиди, кортизон, преднізолон, гідрокортизон і інші корисні продукти.

Досягнення мікробіології знаходять практичне значення і в металургії для виплавлення різних металів із руд. Наприклад, вже реалізовано спосіб мікробіологічного вилуговування міді з сульфідної руди халькопирита. У перспективі можливе використання мікроорганізмів для отримання кольорових та рідких металів - золота, свинцю, германію, літію і ін. Мікробіологія знайшла своє застосування і в такій небіологічній галузі виробництва як здобуття енергетичної сировини (біогаз метан), видобуток нафти.

Мікроорганізми здатні підвищувати міцність бетону. Встановлено, що при додаванні на тонну бетону декількох кілограмів біомаси мікроорганізмів підвищується міцність і пластичність будівельного матеріалу.

Успіхи в сфері мікробіології відкрили нові можливості в профілактиці і лікуванні багатьох інфекційних захворювань, в боротьбі з якими раніше медицина була безсилою. За порівняно невеликий період часу майже повністю ліквідовані такі захворювання, як чума, віспа, холера, малярія, які у минулому були трагедією людства. На даний час увага мікробіологів зосереджена на проблемі злоякісних пухлин, пташиного грипу і синдромі набутого імунодефіциту. Вивчення властивостей патогенних мікроорганізмів дозволило отримувати в промислових масштабах вакцини, сироватки і інші лікувальні препарати.

Таким чином, мікробіологія вносить істотний вклад до вирішення багатьох практичних завдань, проблем охорони здоров'я і сільського господарства, сприяє розвитку певних галузей промисловості. Слід зазначити, що сьогодні відкриваються нові перспективи із застосування мікроорганізмів – це забезпечення людства продуктами харчування, відновлення енергетичних ресурсів, охорона довкілля.

Відкриття мікроорганізмів пов'язане з ім'ям голландського дослідника природи Антонія ван Левенгука(1632-1723), який зацікавившись будовою

Антоній ван Левенгук
ляного волокна, відшліфував декілька грубих лінз. Пізніше він досяг великої досконалості при виготовленні лінз і назвав їх «мікроскопіями». Мікроскопи Левенгука, не дивлячись на простоту конструкції, давали чіткі зображення при збільшенні приблизно від 50 до 300 разів. За допомогою цих мікроскопів він розглядав все, що потрапляло під руку: воду із ставка, зубний наліт, слину, кров і багато чого іншого. Результати своїх спостережень Левенгук посилав у Лондонське королівське товариство. У своїх листах він повідомляв, що оточуючий нас світ густо населений мікроскопічними мешканцями, яких він назвав живими маленькими тваринами, - «анімалькулями». Він був переконаний, що мікроорганізми влаштовані так само, як і макроорганізми, тобто мають органи травлення, ніжки, хвостики і ін. Відкриття Левенгука привернуло загальну увагу. Воно стало основою розвитку мікробіології, вивчення форм мікроорганізмів і їх поширення в зовнішньому середовищі. Це був морфологічний, або описовий період розвитку мікробіології, який продовжувався з кінця XVII до середини XIX ст. Цей період для мікробіології був малоплідним, оскільки оптичні прилади того часу не дозволяли відрізнити один вид мікроорганізму від іншого, не могли дати уявлення про біологічні властивості і роль мікроорганізмів у природі.

Початок вивчення фізіології і біохімії мікроорганізмів, з'ясування їх ролі в природі і житті людини поклав французький вчений Луї Пастер (1822-1895). З його робіт почався фізіологічний період мікробіології. Л. Пастер вперше показав, що процеси бродіння і гниття обумовлюються життєдіяльністю мікроорганізмів, специфічних для кожного виду бродіння. Він довів, що ці процеси можуть відбуватися без доступу молекулярного кисню, тобто в анаеробних умовах. Таким чином, Пастер відкрив принципово нове біологічне явище - анаеробіоз. Завдяки своїм дослідженням Пастер зміг встановити природу «хвороб» вина і пива, показавши, що їх скисання і згіркнення також є результатом життєдіяльності мікроорганізмів. Він запропонував спосіб зберігання вина і пива від скисання і згіркнення (спосіб боротьби з контамінацією харчових продуктів): їх короткочасне прогрівання до температури 70-80 °С, названий згодом пастеризацією. До сфери теоретичних відкриттів Пастера відносяться його теорія про неможливість самозародження життя на Землі. Опоненти Пастера стверджували, що в субстратах, які підлягають бродінню або гниттю, їх збудники самозароджуються. Бездоганними експериментами Пастер показав, що у посуді із стерильним бульйоном, закритих ватними пробками самозародження мікроорганізмів неможливе. Розвиток мікроорганізмів відбувається тоді, коли в посуд з поживним середовищем надходить повітря, яке містить мікроорганізми, або поживне середовище недостатньо простерилізовано при температурі, коли спори бактерій не гинуть. Великий внесок зробив Л. Пастер в медичній мікробіології. Під час досліджень він встановив, що не лише бродіння, хвороби пива і вина, шовковичних черв'яків обумовлені життєдіяльністю мікроорганізмів, але і багато хвороб людини та тварин також викликаються мікроорганізмами. Вони, подібно до збудників бродіння, дуже специфічні: кожен вид патогенних мікроорганізмів викликає певне захворювання. Пастер довів мікробну природу таких захворювань людини і тварин, як сибірська виразка, куряча холера, сказ. Крім того, він розробив спосіб боротьби із збудниками цих захворювань за допомогою вакцин - культур патогенних мікроорганізмів з ослабленими вірулентними властивостями. Отже, Л. Пастера можна вважати основоположником загальної, промислової, медичної та ветеринарної мікробіології.

Розвиток мікробіологічної науки у кінці XIX ст був тісно пов'язаний із роботами відомого німецького ученого Роберта Коха(1843-1910). Він займався вивченням збудників інфекційних захворювань. Свої дослідження Кох почав із вивчення сибірської виразки і показав, що збудниками цього захворювання є бактерії роду Bacillus anthracis. Пізніше він відкрив збудників туберкульозу (бактерії виду Mycobacterium tuberculosis), які в його честь і були названі «паличкою Коха». У 1905 році Коху за дослідження туберкульозу була присуджена Нобелівська премія з фізіології та медицини. Він та його учні відкрили збудників і інших захворювань, наприклад азіатської холери, дифтерії, черевного тифу, правця, гонореї. Дослідження специфічних збудників дозволили Коху сформулювати ряд положень, необхідних для ідентифікації збудника захворювання, які увійшли до історії медичної мікробіології як постулати Коха.

1. Мікроорганізми виявляють у кожному випадку конкретного передбачуваного захворювання, а також в умовах, відповідальних за патологічні зміни та клінічний перебіг хвороби.

2. Мікроорганізм не виділяють при інших хворобах як випадковий або не патогенний паразит.

3. Після ізоляції з організму хворого і виділення чистої культури патогенний мікроорганізм повинен викликати аналогічне захворювання у сприйнятливої тварини.

Р. Кох та його учні ввели у мікробіологію нові методи досліджень:

• методи фарбування мікроорганізмів аніліновими барвниками;

• удосконалили техніку мікроскопіювання - конденсор Аббе та іммерсійні об'єктиви, що дало можливість виявляти погано помітні мікробні форми;

• ввели в мікробіологічну практику тверді поживні середовища, на яких мікроорганізми здатні утворювати колонії, що дає змогу неозброєним оком визначати кількість життєздатних мікроорганізмів в пробі. В якості желюючого агента, для створення твердих поживних середовищ, випробували рідину ока забитої худоби, крохмаль, желатин і нарешті агар-агар (речовини, що складається з двох кислих полісахаридів - агарози і агаропектина червоних водоростей);

• розробили методику виділення чистих культур бактерій з ізольованих колоній на твердих середовищах;

• розробили скляні ємкості для культивування мікроорганізмів на твердих середовищах (стажист Р. Коха - Р. Петрі), які і сьогодні називаються чашками Петрі;

• упровадили в мікробіологічну практику дезінфекцію, як спосіб видалення мікроорганізмів з поверхонь.

Родоначальником російської мікробіології є Л. С. Ценковський(1822-1887). Він уперше дав науково обґрунтовану класифікацію мікроорганізмів, встановив спорідненість бактерій і синьо-зелених водоростей, цікавився проблемами медичної мікробіології і створив вакцину проти сибірської виразки, яка в його честь отримала назву «Жива вакцина Ценковського» і до тепер успішно застосовується у ветеринарній практиці.

І. І. Мечников
Велика заслуга в розвитку мікробіології належить І. І. Мечникову(1845-1916). Він відкрив явище фагоцитозу і вперше показав, що захист організму від хвороботворних мікроорганізмів - складна біологічна реакція, в основі якої лежить здатність фагоцитів захоплювати і руйнувати сторонні тіла, які потрапили до організму. 1909 р. за проведення наукових досліджень з фагоцитозу І. І. Мечникову була присуджена Нобелівська премія в сфері імунології. Дослідження Мечникова не обмежувалися формулюванням тільки фагоцитарної теорії. Він вивчав патогенез холери і біологію холероподібних вібріонів, показав можливість зараження шимпанзе сифілісом і запропонував метод лікування сифілісу монохлоридом ртуті. Він є основоположником учення про мікробний антагонізм, який став основою для розвитку науки про антибіотикотерапію. Показав, що молочнокислі бактерії пригнічують гнильні бактерії. На принципі мікробного антагонізму Мечников обґрунтував теорію довголіття і запропонував для продовження людського життя використовувати кисле молоко, яке згодом отримало назву «мечниковського». У даний час ця теорія підтверджена багаточисленними експериментами і покладена в основу розвитку окремої галузі біотехнології, пов’язаної із виготовленням і використанням пробіотиків. Пробіотиками називають живі культури мікроорганізмів (серед них переважають молочнокислі бактерії), які вводять до організму з метою заселення ними кишкового тракту. У процесі розвитку та росту такі культури сприяють корекції нормальної мікрофлори шлунково-кишкового тракту і виконують багато корисних функцій.

Послідовником І. І. Мечникова був мікробіолог та епідеміолог Н. Ф. Гамалея(1859-1949), який зробив великий внесок по вивченню туберкульозу, холери, сказу, організував у Росії першу бактеріологічну станцію і ввів у практику вакцинацію людей проти сказу. Він створив протихолерну і віспову вакцини, вперше описав явище лізису бактерій під дією агентів, які згодом були названі бактеріофагами. Н. Ф. Гамалея вважається одним із основоположників не лише медичної мікробіології, але і імунології та вірусології. У Москві на його честь названо Інституту епідеміології і мікробіології.

Д.І. Івановський
Великий внесок у розвиток мікробіології зробив Д. І. Івановський(1864-1920), який у 1892 р. відкрив вірус, що викликає мозаїчну хворобу тютюну. Відкриття Івановського послужило поштовхом до виявлення збудників вірусних захворювань людини і тварин. Д. І. Івановського по праву вважають основоположником нового напрямку мікробіології - вірусології.

C. Н. Виноградський(1856-1953). Створення вчення про екологію ґрунтових мікроорганізмів нерозривно пов'язане з ім'ям видатного російського дослідника С. Н. Виноградського, який зробив значний внесок з визначення фізіологічного різноманіття мікроорганізмів. На прикладі нітрифікуючих бактерій, сіркобактерій і залізобактерій він відкрив процес хемосинтезу та показав, що у природі існують мікроорганізми, здатні отримувати енергію за рахунок окислення відновлених неорганічних сполук. Виноградський також довів, що автотрофні бактерії можуть рости на мінеральних середовищах, отримуючи необхідну для цього енергію шляхом окислення відновлених неорганічних з'єднань і використовуючи як джерело вуглецю вуглекислий газ. Заслугою Виноградського є і те, що він вперше виділив з ґрунту анаеробні бактерії, здатні фіксувати молекулярний азот та названі на честь Л. Пастера Clostridium pasteurianum. Для виділення в лабораторних умовах бактерій з певними властивостями (певної фізіологічної групи) Виноградський запропонував створювати специфічні (елективні) умови, які сприятимуть переважному розвитку тільки даної групи мікроорганізмів, тобто він розробив метод накопичувальних культур. С.Н. Виноградський опублікував понад 300 наукових робіт з екології та фізіології ґрунтових мікроорганізмів і тому його по праву вважають родоначальником ґрунтової мікробіології.

М. Бейеринк(1851-1931). Принцип виділення мікроорганізмів, заснований на методі накопичувальних культур, був успішно розвинений голландським мікробіологом М. Бейеринком. Він уперше виділив з ґрунту чисті культури бульбочкових бактерій (симбіотичних азотфіксаторів) та аеробних азотфіксуючих бактерій Azotobacter chroоcoccum. Крім того, він виділив чисті культури сульфатредукуючих бактерій, які відіграють важливу роль у кругооббігу сірки. Йому належать роботи з вивчення денітрифікування і ферментів різних груп мікроорганізмів.

В. Л. Омелянський(1851-1931). Учень С. Н. Виноградського В. Л. Омелянський уперше виділив целюлозорозкладаючі бактерії, описав їх фізіологію і хімізм бродіння клітковини. В. Л. Омелянський написав перший підручник з мікробіології російською мовою.

Таким чином, видатні учені в другій половині XIX ст заклали міцний фундамент загальної мікробіології, на якому в ХХ ст.. ця наука досягла розквіту.

Розвиток мікробіології в ХХ ст. ознаменувався важливими відкриттями в біохімії і генетиці мікроорганізмів. Так, у 1925 р. Р. А. Хадсон(1867-1940) уперше отримав індуковані мутації дріжджів за допомогою опромінення клітин рентгенівськими променями. Він також вивчав роль мікроорганізмів у кругооббігу речовин у природі та їх геологічну діяльність.

У середині 50-х років ХХ ст. А. Клюйвер(1888-1956) таКорнеліс ван Ніль(1897-1985) провели порівняльне біохімічне вивчення відносно далеко віддалених один від одного фізіологічних груп мікроорганізмів. Вони виявили, що закономірності процесів енергетичного і конструктивного метаболізму для всіх мікроорганізмів єдині. На підставі цього Клюйвер та Ніль сформулювали основи теорії біохімічної єдності життя.

У 1941 р. американські дослідники Дж. Бідл (1903-1989) та Е. Татум(1909-1975), вивчаючи виявлення індукованих мутацій у грибів роду eurospora, зуміли наблизитися до розуміння функцій генів і сформулювали свій відомий постулат «один ген - один фермент». Це відкриття збіглося за часом з досягненнями генетики мікроорганізмів, і його можна вважати початком «генетичного» періоду в історії розвитку мікробіології.

Провівши експерименти з генетичної трансформації бактерій, у 1944 р. американські вчені О. Евері, К. Мак-ЛеодіМ. Мак-Карті довели роль ДНК у зберіганні та передачі спадкової інформації. З 1946 до 1952 р. дослідження Дж. Ледерберга, Е. ТатуматаН. Циндера показали наявність статевої диференціації в бактерій. Вони відкрили і вивчили трансдукцію і кон'югацію, а також закономірності рекомбінації генетичного матеріалу в бактерій за таких способів обміну генетичною інформацією.

У 1953 р. Дж. УотсоніФр. Крик розшифрували будову молекули ДНК, розкрили генетичний код, механізми реплікації ДНК і регуляції синтезу білка. Успіхи в сфері генетики мікроорганізмів сприяли розвитку нового напрямку - молекулярної генетики, що є основою генетичної інженерії. Генетична інженерія внесла потенційно нові ідеї і методи у виробництво широкого спектра біологічно активних речовин. Відкриття та досягнення, отримані на мікроорганізмах, були також основою для виникнення таких наукових напрямів, як молекулярна біологія, молекулярна біотехнологія, молекулярна вірусологія, білкова інженерія та ін.

Сучасний період розвитку мікробіології тісно пов'язаний із науково-технічним прогресом, потребами народного господарства і охорони здоров'я. Він характеризується комплексністю досліджень, направлених на вирішення загальнобіологічних проблем та завдань, пов'язаних із раціональним використанням природних ресурсів, охороною довкілля, розвитком сільського господарства, охорони здоров'я, мікробіологічної, гірничодобувної та біотехнологічної промисловості.

Перспективи розвитку. У ХХІ ст. мікробіологія, вірусологія і імунологія представляють один з провідних напрямів біології і медицини, які інтенсивно розвиваються і розширюють межі людських знань. Імунологія підійшла до регулювання механізмів самозахисту організму, корекції іммунодефіцитів, вирішення проблеми СНІДУ, боротьби із онкозахворюваннями. Створюються нові генно-інженерні вакцини, з'являються нові дані про відкриття інфекційних агентів - збудників “соматичних” захворювань (виразкова хвороба шлунку, гастрити, гепатити, інфаркт міокарду, склероз, окремі форми бронхіальної астми, шизофренія тощо). З'явилося поняття про нові і ті, що повертаються, інфекції (emerging and reemerging infections). Приклади «старих патогенів» - це мікобактерії туберкульозу, рикетсії групи кліщової плямистої лихоманки і ряд інших збудників інфекцій. Серед нових патогенів вірус імунодефіциту людини (ВІЧ), легіонелли, бартонелли, эрліхії, хелікобактер, хламідії (Chlamydia pneumoniae). Нарешті, відкриті віроїди і пріони - нові класи інфекційних агентів. Віроїди - інфекційні агенти, що викликають у рослин ураження, схожі на вірусні, проте ці збудники відрізняються від вірусів рядом ознак: відсутністю білкової оболонки (гола інфекційна РНК), антигенних властивостей, одноланцюговою кільцевою РНК ( з вірусів - лише у вірусу гепатиту D), малими розмірами РНК. Пріони (proteinaceous infectious particle - білоквмісна інфекційна частинка) представляють позбавлені РНК білкові структури, що є збудниками деяких повільних інфекцій людини і тварин, що характеризуються летальними ушкодженнями центральної нервової системи за типом губкоподібних энцефалопатій - куру, хвороба Крейтцфельдта - Якоба, синдром Герстманна- Страусслера - Шайнкера, амніотрофічний лейкоспонгіоз, губкоподібна енцефалопатія корів (коров'ячий “сказ”). Передбачається, що пріони можуть мати значення в етіології шизофренії, міопатій. Істотні відмінності від вірусів: відсутність власного генома, не дозволяють поки що розглядати пріони як представників живої природи.

До методів мікробіологічної діагностикиможна віднести такі:

1. Мікроскопічний - з використанням приладів для мікроскопії. Визначають форму, розміри, взаєморозташування мікроорганізмів, їх структуру, здатність забарвлюватися певними барвниками. До основних способів мікроскопії можна віднести світлову мікроскопію (із різновидами - іммерсійну, темнопольну, фазово - контрастну, люмінесцентну і ін.) і електронну мікроскопію.

2. Мікробіологічний (бактеріологічний і вірусологічний) - виділення чистої культури та її ідентифікація.

3. Біологічний - зараження лабораторних тварин із відтворенням інфекційного процесу на чутливих моделях (біопроба).

4. Імунологічний (варіанти - серологічний, алергологічний) - використовують для виявлення антигенів збудника або антитіл до них.

5. Молекулярно- генетичний - ДНК- і РНК- зонди, полімеразна ланцюгова реакція (ПЛР) та багато інших.

Узагальнюючи викладений матеріал, необхідно відзначити теоретичне значення сучасної мікробіології. Досягнення цієї науки дозволило вивчити фундаментальні процеси життєдіяльності на молекулярно-генетичному рівні. Вони обумовлюють сучасне розуміння суті механізмів розвитку багатьох захворювань і напряму їх ефективного попередження та лікування.

Саме за допомогою мікробіології можна виявити корисні властивості харчових продуктів. Від того наскільки глибоко в товарознавстві використовують досягнення цієї дисципліни залежить якість харчових продуктів. Харчові продукти, за деяким винятком, є гарним поживним середовищем для мікроорганізмів, тому саме з мікробіологічної науки для товарознавства отримує знання про збудників, які псують продукти харчування та методи, які запобігають розвитку мікроорганізмів. Мікробіологічні процеси лежать і в основі переробки багатьох продуктів, а також виробництва вітамінів, ферментів, антибіотиків, кормових білків і ін. Отже, мікробіологія, особливо харчова, тісно пов'язана з товарознавством харчових продуктів.


Читайте також:

  1. Більш детально про інвестиційну взаємодію в наступному Додатку до цієї Лекції.
  2. В лекції висвітлюються питання використання мережних структур, їх недоліки та переваги.
  3. Валютне регулювання ЗЕД розглянуто окремо в наступній лекції «Валютне регулювання ЗЕД.
  4. Вибір остаточного варіанта плану лекції. Робота над формою викладу.
  5. ДОДАТОК до Лекції № 12
  6. Документальні колекції науково-історичних товариств в Україні 19 – початку 20 ст.
  7. Закріплення матеріалу лекції
  8. Закріплення матеріалу лекції
  9. Закріплення матеріалу лекції
  10. ЗАПИТАННЯ ПІДСУМКОВОГО КОНТРОЛЮ лекції № 3.
  11. ЗМІСТ ЛЕКЦІЇ
  12. ЗМІСТ ЛЕКЦІЇ




Переглядів: 1141

<== попередня сторінка | наступна сторінка ==>
До еколого-збалансованого розвитку | План лекції

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

  

© studopedia.com.ua При використанні або копіюванні матеріалів пряме посилання на сайт обов'язкове.


Генерація сторінки за: 0.022 сек.