Мікробіологія як наука

14

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти України

Мирогощанський аграрний коледж

Реферат

на тему:

Мікробіологія як наука

Підготував:

студент групи Т-11

Глушан Н.О.

Мирогоща - 2011

План

1. Мікробіологія як наука

2. Історія виникнення мікробіології

3. Досягнення мікробіології у XX ст.

4. Розвиток мікробіології в Україні

Список використаної літератури

1. Мікробіологія як наука

Мікробіологія -- розділ біології, що займається вивченням мікроорганізмів, головним чином вірусів, бактерій, грибків, одноклітинних водоростей і найпростіших. Ця різнорідна, штучно об'єднана група мікроскопічно малих організмів складає предмет однієї науки в силу того, що для їхнього вивчення використовуються методи, спочатку розроблені для дослідження бактерій. В основі мікробіологічних методів лежить одержання чистих культур, вирощених з однієї клітини. (Способи культивування клітин багатоклітинних організмів теж запозичені з бактеріології.) В курси медичної мікробіології включають також імунологію та вивчення більш великих паразитів, таких, як хробаки і комахи.

Мікробіологія -- галузь науки, яка займається дослідженням морфології, фізіології, біохімії, молекулярної біології, генетики, екології мікроорганізмів, їх ролі і значення в кругообігу речовин, у патології людини, тварин і рослин.

Основні напрямки досліджень:

- Дослідження загальних закономірностей життєдіяльності всіх класів мікроорганізмів, їх систематики, генетики, молекулярної біології та фізіолого-біохімічних властивостей. Визначення ролі і значення мікроорганізмів у кругообігу речовин.

- Вивчення фундаментальних основ біологічної активності мікроорганізмів з метою її регуляції.

- Вивчення екології, систематики мікроорганізмів та виявлення видів і штамів для розроблення біотехнологічних процесів.

- Розроблення теоретичних основ одержання нових антибіотиків та інших біологічно активних речовин для боротьби з бактеріальними, грибковими й вірусними захворюваннями людини, тварин і рослин.

- Дослідження фізіології та систематики грибів, токсино- і антибіотикоутворення у ґрунтових, фітопатогенних та інших грибів.

- Вивчення ролі і значення мікроорганізмів у формуванні структури ґрунту, його родючості, в живленні рослин.

Більш ніж за трьохсотлітню історію вивчення мікроорганізмів (з моменту першого описання мікроорганізмів А. Левенгуком) мікробіологія зібрала велику кількість наукових даних і розділилася на галузі (загальна, технічна, сільськогосподарська, ветеринарна, медична, санітарна, морська, космічна та ін.).

У медичній мікробіології залежно від об'єкту дослідження виділяють:

- бактеріологію - науку про бактерії;

- мікологію - науку про гриби;

- протозоологію - науку про найпростіші;

- вірусологію - науку про віруси.

Як окрема дисципліна сформувалась імунологія, набула розвитку генна інженерія.

Медична мікробіологія вивчає хвороботворні (патогенні) мікроорганізми, їх морфологію, фізіологію, екологію, резистентність, антигенну структуру, фактори патогенності, розробляє методи діагностики, профілактики та лікування інфекційних хвороб.

Мікробіологи створюють препарати для їх специфічної профілактики та лікування.

Методи і досягнення мікробіології збагатили багато розділів біології і сприяли їхньому розвиткові. Можливість швидко виростити величезні популяції мікробів і виявити серед них рідкісні варіанти (наприклад, мутантні й рекомбінантні форми) дозволила найдокладнішим образом досліджувати природу спадковості мікроорганізмів, аж до молекулярного рівня. Отримані дані про механізми спадкування були поширені на усі форми живого лягли в основу генної інженерії.

2. Історія виникнення мікробіології

Мікробіологія, як і будь-яка інша наука, має свою історію. Мікробіологія є порівняно молодою наукою. Вона налічує трохи більше 100 років. Однак ще за довго до відкриття мікробного світу людям були відомі процеси, що викликали мікроорганізми (скисання молока, випікання хліба, виготовлення вина, спирту і т.п.). Пізніше стали запідозрювати, що і заразні хвороби також спричиняють невидимі живі агенти.

В наукових працях знаменитих лікарів рабовласницької епохи - Гіпократа, Варрона, Цельсія і Галена - була висловлена гіпотеза про існування живого контагія. У середньовіччі цю ідею значно розвинув італійський лікар, поет і філософ Джіроламо Фракасторо (1478-1553). Він описав кілька способів передачі заразних хвороб: через безпосередній контакт, через заражені предмети, через повітря. Але все це були лише припущення, вірогідні здогадки, хоча й геніальні. Адже в ті часи живих мікроорганізмів ще ніхто не бачив.

Розвиток мікробіології як науки тісно пов'язаний з мистецтвом шліфування скла й алмазів та виготовленням перших мікроскопів.

Першим дивовижним мисливцем за мікробами, який заглянув у цей таємничий невидимий світ живих істот, був голландський торговець полотном, сторож судової палати Антоній Левенгук (1632-1723). У вільний від роботи час він шліфував лінзи, виготовляв з них лупи, які давали збільшення в 300 разів. Годинами просиджуючи зі своїми лупами та розглядаючи все, що потрапляло під руки, Левенгук на 41 році життя почав робити дивовижні відкриття. Він вперше описав еритроцити, сперматозоїди, будову м'язів, замалював справжніх живих мікробів, їх основні форми. І досить швидко науковий світ з великим подивом дізнався про відкриття голландця. Свої спостереження Левенгук описував у спеціальних листах, які регулярно протягом 50 років відсилав до Лондонського наукового товариства, на чолі якого стояв тоді знаменитий Роберт Гук. Всього було відправлено 120 таких листів. Здивування, яке викликали листи Левенгука, було дійсно величезним. Вони відкривали новий, фантастичний, ніким не бачений і незнаний світ живих істот. Сам Левенгук називав їх “живими звірятами” і писав, що в роті людини їх більше, ніж людей у всьому англійському королівстві. Ці чудові відкриття неука-природознавця послужили тим зародком, з якого пізніше виросла й сформувалася наука про бактерії. Саме з того часу і починається перший, морфологічний, період в історії розвитку мікробіології.

Однак, користуючись примітивними мікроскопами тих часів, важко було встановити різницю між окремими видами бактерій. Основоположник наукової систематики живих організмів Карл Лінней навіть взагалі відмовився їх класифікувати і дав їм загальну назву “хаос”. Значний вклад у вивчення мікроорганізмів і їх систематику вніс Мартин Тереховський, який вперше застосував експериментальний метод для вивчення умов розмноження мікробів і впливу на них різноманітних факторів. Серйозна спроба провести суто наукову систематику бактерій належить датському натуралісту Отто Мюллеру. Він описав 379 видів інфузорій та мікробів. Ще більш чітку й повну класифікацію створив Філіп Еренберг, який вперше ввів такі терміни як “бактерія”, “спірила”, “спірохета”. В наш час всі мікробіологи світу користуються класифікацією Дейвіда Берлі.

Луї Пастер (27.12.1822-28.09.1895) - видатний французький мікробіолог та хімік, засновник сучасної мікробіології та імунології. Член Паризької АН (1862), Французької академії (1873). Французької академії (“безсмертних” 1881), Член кореспонденції (1884). Перший директор мікробіологічного інституту (Пастерівського), створеного у 1888 р. на кошти, зібрані по міжнародній підписці. У цьому інституті поряд з Пастером працювали видатні українські та російські вчені: Мєчников, Виноградський, Гамалія, Хавкін та інші. Для дослідів Пастера характерний органічний зв'язок теорії та практики.

У 25 років успішно закінчивши курс фізики та хімії у Вищій нормальній школі у Парижі, Пастер розпочав свою першу роботу, яка пов'язана з оптичною активністю хімічних речовин та призвела до утворення стереохімії. Пастер показав, що різниця в оптичній активності кришталів винної кислоти визначаються присутністю серед них двох асиметричних форм. Він встановив можливість розділення оптичних ізомерів за допомогою мікроорганізмів, засвоюючи один з них. Всупереч володівшої в ті часи “хімічної теорії” німецького хіміка Лібиха довів, що бродіння викликається діяльністю різних видів мікроорганізмів, відкривши при цьому явище анаеробіоза (здатність до життя в відсутності вільного О2) та існування облігатно анаеробних бактерій.

У 27 років він став професором Страсбурзького університету, а в 32 роки - деканом природно-історичного факультету Лільського університету.

У той час на півдні Франції, де виробляють найвідоміші у світі французькі вина, раптом з'явились “хвороби вина та пива”, тобто їх скисання. Пастер вже був відомий своїми працями з проблем бродіння. Природно, що винороби звернулися до нього за допомогою. І Пастер блискуче вирішив цю проблему. Він встановив, що псування вина відбувається від проникнення в чани для бродіння сторонніх мікробів-збудників ацтово-кислого бродіння. Вчений запропонував прогрівати вина при 70^о С, щоб убити мікробів. Цей спосіб дістав назву пастеризації, який і сьогодні широко використовується у виноробній та харчовій промисловості. Крім того, вчений швидко ввів у практику метод обробки молока по принципу пастеризації.

Пастера цікавило питання про виникнення мікроорганізмів. У ті часи рахувалося, що багато живих істот виникали шляхом самозародження за участю деякої “життєвої сили”. Без кінцеві дискусії та прирікання з засновниками теорії самозародження Пастер вирішив наступним та простим засобом. Простерилізував живильні середовища для мікроорганізмів у двох скляних посудинах. У одному з них горлище він залишив відкритим, та мікроорганізми легко змогли проходити крізь нього у посуд. Другий був закритий, і живильне середовище залишалося закритим для бактерій. У другій посудині впродовж 4 років не з'явилося ні одної бактерії. Так була відкрита теорія самозародження мікроорганізмів. Вивчаючи природу захворювання шовковичного черва (1870), Пастер встановив заразність хвороби, час її максимального проявлення та рекомендував міри боротьби з нею. Він також встановив, що заразні хвороби викликають мікроорганізми та що кожне захворювання має свого специфічного збудника.

У 1868 році Пастер серйозно захворів, але продовжував інтенсивно трудитися, і слідуючі важливіші відкриття зробив, будучи напівпаралізованим. Він відкрив багато хвороботворних мікроорганізмів, які викликають такі важкі захворювання, як сибірська виразка, пологова гарячка, сказ, куряча холера, краснуха у свиней. Наприклад - збудник сибірської виразки - смертоносного захворювання багатьох тварин, небезпечного і для людини. Пастер винайшов вакцину для прививши (щеплення), яка попереджає цю хворобу.

Останнє найвеличніше відкриття Пастера - вакцина проти сказу. Геніальність вченого заключалася у тому, що не знаючи нічого конкретного про причини сказу, крім неоспореного факту його інфекційної природи, він використовував при розробці вакцини принцип ослаблення збудника. 6 липня 1885 р. - видатний день в історії медицини. До Пастера звернулася мати дев'ятирічного хлопчика, покусаного скаженою собакою та приреченого на смерть. Пастер вперше застосував свій метод вакцинації. 20 днів очікування результату були найбільш тяжкими в житті вченого. І хлопчик, і вчений витримали іспит. Пастерівський метод широко застосовується у багатьох країнах і врятував багато життів людей. Принцип вакцинації у тому, що при введені таких ослаблений культур в організм, вони викликають не захворювання, а тільки легку реакцію, в результаті якої виробляється імунітет. Саме завдяки його відкриттям виникло і успішно розвивається вчення про антисептику й асептику, без яких немислима сучасна хірургія. Заслуги Пастера перед людством величезні. Можна без перебільшення стверджувати, що найважливіші етапи розвитку мікробіології тісно пов'язані з його іменем.

3. Досягнення мікробіології у XX ст.

Досягнення мікробіології у XX ст. значною мірою зумовлені з розвитком біохімічного напряму. Саме вивчення біохімічної діяльності мікроорганізмів привело до виникнення біохімії і генетики мікробів. Першочергове значення для розвитку цього напряму мали класичні дослідження В.І. Палладіна (1859-1922), С.П. Костичева (1877-1931), В.С. Буткевича (1872-1942), пов'язані з дослідженням процесів дихання та бродіння мікроорганізмів. Глибоке вивчення фізіології і біохімії мікроорганізмів стало підґрунтям для виникнення мікробіологічної промисловості. Вагомий внесок у розвиток цього сучасного напряму мікробіологічної науки зробили російські й українські мікробіологи В.М. Шапошников, М.Д. Ієрусалимський, Г.К. Скрябін, Є.І. Квасников, С.І. Кузнецов, Г.І. Каравайко та інші.

Велике значення для розвитку мікробіології мали праці Г.А. Надсона, який вивчав роль мікроорганізмів у кругообігу речовин у природі. В 1925 р. він разом з Г.С. Філіпповим під дією рентгенівських променів вперше одержав стійкі мутанти дріжджів і цвільових грибів. Дослідження Г.А. Надсона започаткували нову галузь природничої науки -- радіаційну біологію.

Фундаментальні дослідження з морської, геологічної і сільськогосподарської мікробіології було проведено відомими вченими Б.Л. Ісаченком, А.О. Криссом, В.О. Таусоном, С.І. Кузнецовим, Є.М. Мішустіним та іншими. Б.Л. Ісаченко заклав підвалини вчення про роль мікроорганізмів у кругообігу речовин у водоймах, яке успішно розвинув А.О. Крисс, а В.О. Таусон, С.І. Кузнецов та інші вчені одержали важливі результати, досліджуючи геологічну діяльність мікроорганізмів. Велика заслуга у вивченні процесів перетворення азоту в природі, зокрема біологічної фіксації атмосферного азоту, належить академіку Є.М. Мішустіну та його колегам.

У першій половині XX ст. у дослідах О. Ейвері, К. Мак-Леода, М. Мак-Карті, Дж. Ледерберга, Е. Татума, Н. Ціндера. Ф. Жакоба та інших науковців започатковано новий напрям мікробіології -- генетику мікроорганізмів, успіхи якого зумовили виникнення нового розділу біології -- молекулярної генетики. Вона є основою сучасної генної інженерії, що має завданням конструювання нових організмів із заданими властивостями.

Досягнення медичної мікробіології, вірусології та імунології у другій половині XX ст. нерозривно пов'язані з іменами Л.О. Зільбера, З.В. Єрмольєвої, О.О. Смородинцева, М.П. Чумакова, П.Ф. Здоровського, В.Д. Тімакова, В.М. Жданова та інших вчених.

У XX ст. перед мікробіологічною наукою постали такі питання: як пояснити різноманітність типів життя в мікросвіті, визначити її межі, виявити, на чому вона ґрунтується. Розв'язували цю загально-біологічну проблему видатні голландські мікробіологи А. Клюйвер і К. ван Ніль. Вони провели порівняльні біохімічні дослідження систематично віддалених фізіологічних груп мікроорганізмів і сформулювали теорію біохімічної єдності життя, яка базується на спільних закономірностях конструктивного і енергетичного обміну всіх живих організмів. У чому ж конкретно виявляється біохімічна єдність життя, поряд з великою фізіологічною різноманітністю і різними типами життя в світі мікроорганізмів? Спільне виявляється в єдності трьох груп процесів: передачі генетичної інформації, енергетичних і конструктивних процесів. Два останні положення сформулював А. Клюйвер, а єдність системи передачі генетичної інформації у всіх типів життя було встановлено пізніше.

мікробіологія наука мікроорганізм патологія

4. Розвиток мікробіології в Україні

Започаткування інтенсивного розвитку мікробіологічних досліджень в Україні належить всесвітньо відомому вченому-мікробіологу Д.К. Заболотному, який в 1928 р. у складі ВУАН заснував Інститут мікробіології і епідеміології. В Інституті тоді об'єдналися три різні школи мікробіологів України: київська (засновник В.К. Високович), одеська (засновник В.В. Підвисоцький) і харківська (засновник Л.С. Ценковський).

У 1930 р. в Інституті було тільки два відділи: медичної мікробіології та епідеміології, загальної і ґрунтової мікробіології. Через 36 років, незважаючи на важкі воєнні і повоєнні труднощі, Інститут розвивався і в 1966 р. у ньому вже функціонувало 16 відділів, організаторами і керівниками яких були відомі вчені Г.О. Ручко, В.Г. Дроботько, М.М. Підоплічко, Л.Й. Рубенчик, М.М. Сиротинін, Є.І. Квасников, В.Й. Білай, К.Г. Бельтюкова, Б.Ю. Айзенман, О.Я. Рашба, С.М. Московець та інші.

Тепер Інститут мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного ПАН України є провідним науковим і координаційним центром мікробіологічної науки в Україні. В ньому, а також у НДІ епідеміології та інфекційних хвороб (Київ), НДІ мікробіології, вакцин і сироваток ім. Мечникова (Харків), Інституті молекулярної біології і генетики НАН України (Київ), Інституті сільськогосподарської мікробіології (Чернігів) та інших науково-дослідних установах, а також на кафедрах мікробіології університетів і медичних інститутів плідно працюють учні та послідовники Д.К. Заболотного.

Українські мікробіологи продовжують успішно вивчати біологію, біохімію, фізіологію й генетику мікроорганізмів і вірусів, закономірності їх мінливості та спадковості з метою одержання високопродуктивних мікробів-продуцентів біологічно активних речовин (антибіотиків, білків, ферментів, вітамінів, гормонів, стимуляторів, інгібіторів, токсинів тощо) та розробки теоретичних основ боротьби з бактеріальними, грибковими і вірусними інфекціями. Свої здобутки вони завжди намагалися впроваджувати в різні галузі народного господарства і охорону здоров'я.

Теоретичні дослідження мінливості мікроорганізмів і бактеріофагів (В.Г. Дроботько, Г.О. Ручко, К.Г. Бельтюкова, Г.М. Френкель та ін.) знайшли практичне застосування в профілактиці лікування дизентерії, стафілококових хвороб, в боротьбі з бактеріальною рябухою махорки, а також у селекції високопродуктивних культур оцтовокислих бактерій, необхідних для промислового виробництва оцту.

За відкриття збудника дуже небезпечного захворювання коней -- стахіботріотоксикозу і розробку заходів ефективної боротьби з цією хворобою В.Г. Дроботька, П.Є. Марусенка, Б.Ю. Айзенман, Д.Г. Кудлай, П.Д. Ятеля та інших дослідників було нагороджено високими урядовими нагородами.

Особливо інтенсивного розвитку набули мікробіологічні дослідження в Україні у повоєнний період. Ґрунтовне вивчення мікробів-продуцентів біологічно активних речовин дозволило одержати глюкозооксидазу та інші важливі ферменти. З мікроорганізмів і вищих рослин було виділено мікроцид, аренарин, новоіманін, сальвій, фенілгептатрин, Ал-87, біоспорин та інші антибіотики, і рекомендовано для використання у медицині та народному господарстві (праці В.Г. Дроботька, В.Й. Білай, М.М. Підоплічка, Б.Ю. Айзенман, С.І. Залеггухи, Д. Г. Затули, С. С. Смірнова та ін.).

Дослідження О.І. Бершової, Л.Й. Рубенчика, К.І. Андріюк із загальної і ґрунтової мікробіології, зокрема вільноживучих і симбіотичних азотфіксаторів, взаємовідносин між мікроорганізмами ризосфери і вищими рослинами та рекомендації щодо впровадження здобутих результатів у практику були відзначені премією імені Д.К. Заболотного.

Встановлення біогенної природи корозії підземних металічних і бетонних споруд та розробка методів її запобігання, створення лікувально-профілактичних препаратів на основі живих культур і організація промислового виробництва їх дістали високу оцінку, а їхні автори -- К.І. Андріюк, В.Й. Білай, Л.Й. Рубенчик, С.Р. Резнік, В.В. Смірнов та інші -- нагороджені Державною премією. За розробку наукових основ біосинтезу білка і дослідження біології та систематики промислове важливих груп мікроорганізмів Державну премію одержали також Є.І. Квасников, Ю.Р. Малашенко, О.А. Нестеренко та інші.

У галузі медичної мікробіології тривають інтенсивні дослідження з фундаментальних питань онкології й ведуться пошуки речовин природного походження, що були б ефективними для лікування злоякісних пухлин (Д.Г. Затула, С.Р. Резнік та ін.), розробляються проблеми ешерихіозів (А.М. Касьяненко, Л.В. Григор'єва, А.Ю. Вершигора та ін.), вивчаються питання складу популяцій холерних вібріонів (А.Г. Сомова), систематики та ідентифікації бактерій роду Рзеи-сіотопаз (О.А. Кіпріанова та ін.) тощо.

Слід відзначити також довготривалу і плідну роботу з вивчення вірусів рослин, тварин та мікроорганізмів. Вперше в Україні вивчено морфологічні та фізіологічні властивості низки вірусів, проведено їх ідентифікацію; з'ясовано антигенні властивості вірусів жовтухи цукрових буряків, зморшкуватої мозаїки і готики картоплі, мозаїки квасолі, кормових бобів, сої та інших культур; розроблено і рекомендовано для впровадження у виробництво заходи боротьби з ними (А.Д. Бобир, С.М. Московець, В.Г. Краєв та ін.). Успішно досліджуються також патогенні віруси людини (С.С. Дяченко, К.М. Синяк, Н.С. Дяченко та ін.). Ґрунтовні дослідження вірусів мікроорганізмів в Україні проводилися під керівництвом Я.Г. Кішка. Успішні дослідження стійкості рослин до бактеріальної інфекції проводяться під керівництвом І.Р. Гвоздяка.

Сучасний період, незважаючи на кризову ситуацію в економіці, характеризується помітним розширенням досліджень у царині технічної мікробіології, вірусології, генетики і генної інженерії, біотехнології та намаганням широко впроваджувати досягнення мікробіологічної науки в практику. Прикладом цього може бути виготовлення таких цінних харчових продуктів, як геролакт та нові антибіотики (В.В. Смірнов та співавтори, 2000 р.).

Список використаної літератури

1. Борисов Л.Б. Медицинская микробиология, вирусология и иммунология: Учебник. - М.: ООО "Медицинское информационное агентство", 2001. 736 с.

2. Волина Е.Г, Саруханова Л.Е. Основы общей микробиологии, иммунологии и вирусологии: Учебное пособие. - М.: Медицина, 2004. - 256 с.

3. Воробьев А.В., Быков А.С., Пашков Е.П.., Рыбакова А.М. Микробиология: Учебник. - М.: Медицина, 1998. - 336 с.

4. Микробиология, вирусология, иммунология / Под ред. А.А. Воробьева. - М.: Медицинское информационное агенство, 2008. - 704 с.

5. Поздеев О.К. Медицинская микробиология: Учебное пособие/ Под ред В.И. Покровского. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008. - 768 с.

6. Прохоров А.М. Енциклопедія юного біолога. - М.: Освіта, 1995. -598 с.

7. Смірнов В.І. Біологи: Біографічний довідник. - К.: Наукова думка, 1984. - 815 с.

Размещено на Allbest.ru