Предмет микробиологии. История развития науки, роль отечественных ученых icon

Предмет микробиологии. История развития науки, роль отечественных ученых




НазваПредмет микробиологии. История развития науки, роль отечественных ученых
Сторінка1/4
Дата конвертації03.01.2013
Розмір0.64 Mb.
ТипДокументи
  1   2   3   4

Введение


  1. Предмет микробиологии. История развития науки, роль отечественных ученых.

  2. Положение микроорганизмов в системе живого мира.


Micros - малый

Bios - жизнь

Logos – учение

Микробиология – наука о жизни мельчайших живых организмов, об их строении, биологической функции, роли в биологических процессах, об использовании их в различных областях жизнедеятельности человека, а также об устранении их негативных воздействий. Предметом изучения являются микроорганизмы. К ним относятся: бактерии, грибы, дрожжи, вирусы, риккетсии. Их объединяют малые размеры, относительная простота строения, общность методов выращивания и исследования. Элементы генетической связи, а также те изменения в живых телах или субстратах на которых они размножаются и которые они вызывают.

Микробиология включает: морфологию, цитологию, систематику, генетику, физиологию, биохимию.

Основные этапы развития науки:

  • морфологический: А.Ван Левенгук (1632-1723) в этот период достаточно достоверно описал форму, подвижность, размеры различных микроорганизмов.

  • физиологический: Луи Пастер (середина 19в) доказал, что микроорганизмы отличаются не только внешне, но и особенностями обмена веществ;

- создал физиологическую теорию брожений

- открыл анаэробиоз

- создал вакцины против ряда заболеваний, предложил пастеризацию как метод сохранения быстро портящихся продуктов

Параллельно в Германии работала школа Р.Коха: предложили методы окраски микробов, выделения и получения чистых культур. В 1905г Кох получил Нобелевскую премию за открытие палочки Коха (возбудителя туберкулеза).

В России И.И. Мечников в 1909г получил Нобелевскую премию за разработку фагоцитарной теории иммунитета.

Гамалея ввел в практику прививки от бешенства, получил вакцину против холеры.

Заболотный основоположник санитарно-гигиенических, профилактических и лечебных мероприятий по борьбе с возбудителями заболеваний

Ценковский описал 43 новых вида микроорганизмов, открыл возбудителя болезни сахарной свеклы.

  • Виноградский - основоположник почвенной микробиологии, с его именем и именем Бейеринка связывают 3 этап развития микробиологии (нач. XX в.) Было установлено многообразие форм жизни в микромире.

  • Вторая половина 20 в. и по нынешний день. Было установлено биохимическое единство всего многообразия микробов. В этот период микробиология способствовала промышленному использования микроорганизмов. Костычев и Буткевич разработали технологию получения лимонной кислоты. Королев и Войткевич разработали микробиологию молока и молочных продуктов.

До второй половины 19 в. мир живых организмов делился на растения и животных, причем микроорганизмы относили к животным. Немецкий ученый Э.Гегель установил, что они существенно отличаются от обоих царств и предложил выделить их в отдельную группу Protista (протисты) – это все живые организмы малых размеров, у которых отсутствует дифференцировка на органы и ткани и которые занимают промежуточное положение между растениями и животными. Изучение мира протистов показало их неоднородность. По своему клеточному строению, уровню высокоорганизованности клетки они различаются, что послужило причиной деления протистов на высшие и низшие.

Высшие – грибы, дрожжи (строение их клетки эукариотное, подобно клеткам растений и животных).

Низшие – бактерии (они имеют прокариотное строение).

Основные химические вещества, входящие в состав живой материи тождественны для тех и других, но специфические структуры различаются (строение генетического аппарата и его функционирование).


Морфология бактерий


  1. Величина и форма бактерий

  2. Строение прокариотной клетки

  3. Таксономические признаки бактерий

  4. Классификация бактерий, характеристика отдельных таксонов.


1. Размеры бактерий измеряются микрометрами.

1мкм = 10-3мм

Более тонкие внутриклеточные структуры измеряются в нанометрах

1нм = 10-3мкм = 10-6мм

В среднем размеры бактерий колеблются от 0,3-1,5мкм (в поперечнике) и 0,5-3мкм (в длину).

По форме все бактерии делятся условно на 3 группы

1) Сферические (кокки)


- диплококки


- тетракокки


- монококки


- стрептококки




- стафилококки




2) Палочки (цилиндрические) d



l

бактерии - не бациллы -

образующие образующие

спор споры

Если (коккобактерии, коккобациллы.)

3) Изогнутые палочки

3-5 витков - спириллы

›5 витков - спирохеты

Вибрион - в форме запятой

Другие формы, например

бифидобактерии – раздвоенные палочки

актиномицеты – разветвленные, образуют подобие мицелия и т.д.


2. Клеточная стенка окружает клетку, придает форму, защищает. Составляет 5-50% сухих веществ клетки. Клеточная стенка бактерий ответственна за отношение микроорганизмов к окраске по Граму. Это сложный метод окрашивания, в результате которого одни бактерии окрашиваются в темно-фиолетовый цвет и называются грамположительные (Г+), а другие - в розовый и называются грамотрицательные (Г-). Это пожизненный признак, постоянный для определенного вида, связан с химическим составом и строением клеточной стенки.

Отношение к окраске по Граму - таксономический признак, который используется для классификации и распознавания микроорганизмов и с которым взаимосвязаны другие свойства бактерий. Клеточная стенка Г+ бактерий имеют опорный каркас, состоящий из полигетероциклического соединения - муреина (N-ацетилглюкозаамина, соединенного гликозидной связью с N-ацетилмурановой кислотой).

Через пептидные хвосты молекулы соединяются и образуют трехмерную структуру (муреиновый мешок). Этот мешок пропитан ионами Ca2+, не имеет разрывов, плотно прилегает к ЦПМ. Доля муреина в КС от 30 до 70% сухих веществ.

У Г-бактерий доля муреина от 1 до 10%. КС имеет более сложное строение. Муреин неплотно прилегает к ЦПМ, располагаясь между двумя воздушными пространствами - перипластами.

Наружная мембрана состоит из белков, фосфолипидов и липополисахаридов, имеет мозаичное строение.

^ Цитоплазматическая мембрана (ЦПМ)

Это обязательная структура клетки, представляющая собой белково-липидный комплекс, нарушение ее приводит к гибели.

Составляет 8-15% сухих веществ клетки.

Содержание белка 50-75%

Липидов 15-45%

Толщина 7,5-8нм

Главный липидный компонент - фосфолипиды, набор которых родо- и видо - специфичен. Функции липидов - поддержание механической стабильности мембраны и придание ей гидрофобных свойств. Мембранные белки это в основном ферменты.

Структура ЦПМ для растительных, животных и микробных клеток сходна. Представляет собой как бы слоеный пирог. Два слоя белков и между ними двойной фосфолипидный слой.

Консистенция мембраны пластичная, почти жидкая, прочная связь с КС отсутствует. ЦПМ – это важный центр метаболитической активности. Она ответственна за поступление питательных веществ в клетку и вывод продуктов обмена. ЦПМ прокариот может впячиваться (инвагинировать) образуя мезосомы – это энергетические депо клетки, где происходит синтез АТФ.

Цитоплазма – внутренние содержимое клетки. Содержание цитоплазмы определяет тургор, который характеризуется осмотическим давлением (ОД). В норме ОД клетки эквивалентно давлению раствора сахарозы с массовой долей 10-20%. Если соотношение ОД клетки и среды нарушается, клетка может погибнуть.

Плазмолиз – это обезвоживание клетки, происходит в гипертоническом растворе, т.е. ОД клетки < ОД среды.

Плазмоптиз – обратное явление, если ОД клетки > ОД среды.

Используются в пищевой промышленности для консервирования, pH цитоплазмы слабокислый.

^ Генетический аппарат у бактерий – нуклеоид (генофор) – молекула ДНК (бактериальная хромосома) сильно спирализованная, замкнутая в кольцо. Каких-либо оболочек отделяющих содержимое цитоплазмы от ядра нет. У прокариот могут быть внехромосомные молекулы ДНК – плазмиды. Они более короткие, необязательные структуры, могут утрачиваться или приобретаться при делении.

^ Деление прокариот.

Бактерии размножаются равновеликим поперечным бинарным делением, которое приводит к образованию двух дочерних одинаковых клеток, идентичных материнской.

^ Капсулы и слизи

Бактерии способны синтезировать органические полимеры и откладывать их вокруг клетки (капсулы) или выделять в питательную среду (слизи), как правило, это полисахариды: Декстран синтезируют бактерии рода Lenconostoc на среде с высоким содержанием сахарозы,

3. Таксономические признаки бактерий

К ним относятся: форма бактериальной клетки, окраска по Граму, подвижность, расположение жгутиков и ряд других.

Подвижность

Кокки, как правило, неподвижны. Скользящие бактерии и спирохеты движутся за счет сокращения тела. Большинство палочек движутся с помощью жгутиков.

Жгутик на 98% состоит из белка – флагеллина. Крепится с помощью «крюка» к базальному тельцу, которое располагается в клетке на уровне КС и ЦПМ. Вращательное движение жгутика способствует перемещению бактерий (3000 об/мин).

Расположение жгутиков:

  1. монотрихальное расположение (1 жгутик)

  2. политрихальное расположение (несколько жгутиков), может быть лофотрихальное, амфитрихальное, перитрихальное.

Подвижные бактерии способны к таксисам – направленное перемещение в ответ на внешний стимул.

Фототаксис – движение к свету или от него

Аэротаксис – движение к кислороду или от него

Хемотаксис – к химическим раздражителям и от них

Спорообразование

Способность образовывать споры имеют Г+ палочки. Кокки и Г-бактерии спор не образуют. Наиболее хорошо изучен процесс спорообразования у палочек рода Bacillus, Clostridium.

Споры бактерий (эндоспоры) образуются внутри клетки: 1 клетка=1спора

Спорообразование не процесс размножения, а способ выживания. Спора образуется в неблагоприятных условиях, при нехватке питательных веществ.

Большое количество оболочек, низкое содержание воды (18-20%), специфические вещества, например кальциевые соли дипикалиновой кислоты позволяют споре сохранять жизнеспособность 300 и более лет, находясь в состояние анабиоза (скрытой жизни). При попадании в благоприятные условия спора может прорасти и дать начало новой вегетативной клетки. Спора может не изменить форму клетки, а может придать форму барабанной палочки (плектридий) или веретена (клостридий)

Спорообразующие бактерии одна из главных причин микробной порчи продуктов при хранении.

4. Систематика бактерий

Систематика – это наука о разнообразии и сходстве объектов органического мира, основанном на общности происхождения и генетических связей различных групп живых существ.

Основные разделы систематики: классификация и номенклатура. Классификация – закономерность распределения микроорганизмов по систематическим группам (таксонам). Известны такие таксоны как: категория, ранг, вид, уровень, и т.д. Классификация предполагает распределение единиц по группам более крупного порядка, образующим иерархическую систему: вид – род – семейство – порядок – классы – отдел – царство.

Изучив микроорганизм, ему присваивают название, этим занимается номенклатура. Она обуславливает принципы определения названия для установленных таксонов. В микробиологии бинарная номенклатура. Каждый микроорганизм имеет название из 2-х латинских слов.

Основная таксономическая единица – вид. Это совокупность особей микроорганизмов, сходных по биологическим свойствам, имеющих единое происхождение и генотип, обладающих наследственно закрепленной способностью вызывать в среде естественного обитания определенные специфические процессы (изменения).

Штамм – более узкое понятие, чем вид. Это культуры одного вида, выделенные из разных природных сред или из одной и той же среды, но в разное время.

Чистая культура – потомство одной клетки.

Накопительная культура – преобладает один вид.

Для прокариот (бактерий) имеют место 2 систематики:

- естественная, разработана Красильниковым. Ее задача определить родственные формы исходя из общности происхождения

- искусственная, разработана Берги. Объединение особей на основе их сходства с целью идентификации и распознавания. Основана на учете признаков, удобных с точки зрения практики.

К таксономическим признакам относятся, прежде всего:

1) Форма бактериальной клетки:

- кокки

- палочки

- извитые

- др. группы

2) Отношение к окраске по Граму:

- Г+

- Г-

3) Отношение к молекулярному кислороду:

- строгие аэробы

- строгие анаэробы

- факультативные анаэробы

Для палочек еще один признак:

4) Спорообразование

С целью дифференциации, а не классификации бактерии делят на 4 категории:

1) есть КС, она содержит муреин, Г- (группа 7-8 по «Определителю бактерий Берги») -грациликутные

2) есть КС содержит муреин Г+ (группа 14,15,16,17)- фирмикутные

3) нет КС- тенерикутные

4) есть КС, но она не содержит муреин - мендозикутные


Эукариотные микроорганизмы


  1. Строение эукариотной клетки

  2. Характеристика отдельных представителей высших и низших грибов

  3. Дрожжи, строение, размножение, классификация

  4. Вирусы и бактериофаги




  1. Эукариотное строение клеток имеют растительные организмы, животные, протисты. Прокариотное строение - бактерии.

- Основное и главное отличие одних от других это строение и функционирование генетического аппарата. В эукариотной клетке от представлен ядром. Ядро эукариот окружено ядерной оболочкой (двухслойная мембрана), отделяющей ядерное содержимое от цитоплазмы. ДНК распределена в хромосомах, которые видны только при делении ядра. Деление ядра при бесполом размножении (митоз) обеспечивает редупликацию генетического материала, и передачу полного набора хромосом дочерней клетке. Дочерние клетки одинаковы, идентичны материнской. Неделимое ядро (интерфазное) содержит ядрышко, богатое РНК, здесь происходит синтез РНК. При половом размножении имеет место мейоз: образуются гаплоидные половые клетки (гаметы) в процессе редукционного деления, т.е. происходит уменьшение числа хромосом и перекомбинирование генов. При оплодотворении половые клетки, сливаясь, образуют зиготу, в результате чего восстанавливается диплоидный набор хромосом. Хромосомы эукариот состоят из ДНК и белков гистонов.

-Эукариоты не синтезируют муреин, их клеточная стенка содержит хитин.

-Для осморегуляции в клетке имеется сократительная вакуоль, она собирает воду в клетку и периодически выталкивает (как насос).

-Цитоплазматическая мембрана инвагинирует (впячивается) и формирует эндоплазматический ретикулум (ЭР), он делит клетку на ряд обособленных пространств, пузырьков и цистерн, в каждом из них происходит свой биохимический процесс. Часть ЭР окружает ядро, образуя наружную мембрану, через поры которой осуществляется транспорт нуклеиновых кислот, белков и метаболитов между ядерным пространством и цитоплазмой. Вторая часть ЭР усыпана рибосомами называется «шероховатый» или гранулярный, на нем происходит синтез белка. ЭР формирует аппарат Гольджи – это основной мембранный аппарат. Он обеспечивает секрецию ферментов.

-Вместо мезосом в эукариотной клетке есть митохондрии – это органеллы, окруженные двумя мембранами, наружной и внутренней, сильно складчатой, на которой содержатся компоненты электрон-транспортной цепи и АТФ – синтеза. Функция митохондрий это синтез АТФ.

-Двигательные органеллы, жгутики или реснички, имеют более сложное строение.


2. Грибы. Царство Mycota, ранее их относили к растениям по ряду признаков: относительно большие размеры, наличие КС, вакуоли с клеточным соком, многоядерной движущейся цитоплазмы, апикальному росту, способности только к дыханию (строгие аэробы), но по типу питания они хемоорганогетеротрофы, неспособные к фотосинтезу. В пищевой промышленности - вредители, вызывающие процесс плесневения. Грибы образуются на поверхности питательного субстрата. Тело (таллом=мицелий) – состоит из сильно вытянутых, нитеподобных клеток – гиф. Толщина гиф =5мкм. Они сильно разветвляются и разрастаются. Рост грибов происходит из-за роста кончиков гиф (апикальный рост). Грибы широко распространены в природе, есть во всех естественных субстратах, им достаточно небольшой влажности особенно в местах плохо проветриваемых. Они разлагают целлюлозу, пектин, белки, жиры, крахмал, инулин и т.д., синтезируя большое количество ферментов. Некоторые - возбудители болезней, например фузариум, вызывает фузариозы (крупяная пища), они синтезируют токсины, или яды (микотоксины или афлотоксины). Размножаются бесполым и половым путем.

Бесполое

А) могут размножаться при помощи спор:

- эндоспоры (спорангиеспоры)

- экзоспоры (конидееспоры)

- зооспоры (подвижные, снабжены жгутиками)

Б) почкование. На поверхности клетки появляется почка. В основном размножаются культурные дрожжи.

В) Фрагментация, или разлом гиф

При классификации грибов учитывают способ размножения и строение мицелия. Все грибы делятся на низшие и высшие. У низших мицелий это одна сильно ветвящаяся, неподеленная на участки, клетка, т.е. мицелии одноклеточный (несептированный).

- Hitridiomycetes в основном водные формы, нет мицелия, паразитируют на водных растениях.

- Oomycetes водные и наземные формы. Это строгие паразиты весь цикл их развития происходит в организме растения

- Zygomycetes подвижные стадии в их цикле развития полностью отсутствуют. Споры образуются в спорангиях.

Высшие грибы, мицелий септирован, т.е. поделен перегородкой на отдельные септы.

- Ascomycetes при половом размножении образуют аск (сумку), плодовое тело, в котором образуются аскоспоры.

- Basidimycetes-шляпочные грибы

- Deuteromycetes-несовершенные грибы, у которых либо отсутствует, либо не обнаружена, либо разорвана в стадиях половая фаза развития.

3. Дрожжи. Одноклеточные немицелиальные грибы. Основной способ размножения - почкование. Эукариоты, хемоорганогетеротрофы, факультативные анаэробы, прототрофы, мезофилы и психрофилы, оптимальное рН =4,5-5,5. Если после почкования клетки не расходятся, то образуются псевдомицелий. Как правило, гаплоидны, но встречаются диплоидные и полиплоидные, которые физиологически более активные. Гаплоидные клетки могут копулировать (сливаться), происходит плазмогамия с образованием двуядерной зиготы, вслед за этим формируется плодовое тело – аск, затем происходит кариогамия – слияние ядер и, наконец, мейоз с образованием аскоспор. Дрожжи могут размножаться делением, более упрощенные, несовершенные дрожжи (дикие) размножаются только бесполым путем. Культурные дрожжи Sacchoromyces cerevisiaе используются для производства пищевых продуктов. Дикие дрожжи Torulopsis – для производства напитков, Hansenula, Candida – для получения белка одноклеточных.

4. Вирусы. Вирус – яд. От всех других микроорганизмов отличаются:

  1. малыми размерами (от десятков до сотен нм)

  2. невидны в световой микроскоп

  3. осаждаются только в ультрацентрифуге

  4. проходят через бактериальные фильтры

  5. содержат нуклеиновую кислоту одного типа (ДНК или РНК)

  6. строгие паразиты

  7. неспособны к росту и размножению вне клетки хозяина

  8. неспособны к размножению, делению, для их воспроизводства нужна только нуклеиновая кислота.

Вирусы бактерий называют бактериофагами.

^ Строение вирусов. Частица вируса – вирион, содержит нуклеиновую кислоту, окруженную белковой оболочкой – капсид, который состоит из капсомеров. Капсомер состоит из одной полипептидной цепи или из белковых мономеров, состоящих из нескольких полипептидных цепей. Капсид, как правило, симметричен.

Строение фага кишечной палочки






  1. Фаги неподвижны, но при столкновении с клеткой происходит адсорбция – это специфичный процесс, вирусы адсорбируются только на определенную клетку.

  2. Потом происходит инъекция, сократительный чехол сокращается и нуклеиновая кислота впрыскивается в клетку. Попав в клетку хозяина, она перестраивает у бактерии обмен веществ, (т.е. клетка, начинает работать на фаг): синтезируются белки, необходимые для построения вирусных частиц.

  3. Созревание: происходит образование новых вирусных частиц, после чего под действием фагового лизоцима КС растворяется, бактерия погибает, а вирусные частицы выходят в среду. Такие фаги называются вирулентными Умеренные бактериофаги не убивают клетку, а размножаются синхронно с ней.

  1   2   3   4



Схожі:

Предмет микробиологии. История развития науки, роль отечественных ученых iconЗадача и методы изучения гидрогазодинамики. Вклад отечественных ученых в резвитие науки
Экзаменационные вопросы по курсу «Гидрогазодинамика» для студентов машиностроительного факультета
Предмет микробиологии. История развития науки, роль отечественных ученых iconРоссийская академия наук институт микробиологии им. С. Н. Виноградского Российский Фонд Фундаментальных Исследований Научный совет по микробиологии ран моо «Микробиологическое общество»
Институт микробиологии им. С. Н. Виноградского ран приглашает вас принять участие в мероприятиях, посвященных празднованию юбилея...
Предмет микробиологии. История развития науки, роль отечественных ученых iconДокументи
1. /История развития олимпийских игр/referat-online.at.ua.doc
2. /История...

Предмет микробиологии. История развития науки, роль отечественных ученых iconК сведению авторов в «Вестнике Харьковского национального университета имени В. Н. Каразина. Экономическая серия»
В. Н. Каразина. Экономическая серия публикуются научные работы отечественных и зарубежных ученых-экономистов, аспирантов, соискателей,...
Предмет микробиологии. История развития науки, роль отечественных ученых iconIii международная научно-практическая конференция молодых ученых и студентов
Украины на базе Днепропетровского националь­ного университета имени Олеся Гончара 17–18 февраля 2012 года проводится III международная...
Предмет микробиологии. История развития науки, роль отечественных ученых iconПрактикум №1 Тема: История развития политических идей
Политологический практикум предполагает подготовку студентами сообщения, в котором анализируются политические идеи и концепции, предшествовавшие...
Предмет микробиологии. История развития науки, роль отечественных ученых iconМеждународная научно-практическая конференция «филологические науки: история, современное состояние и перспективы исследования»
Цель конференции: Конференция проводится с целью осуществления комплексного научного рассмотрения современного состояния филологических...
Предмет микробиологии. История развития науки, роль отечественных ученых iconВнеклассное мероприятие по физике для учеников 8 11 классов» Тема «Прав ли был Прометей, давший людям огонь» Агитпредставление для учеников 11 класса
Цель: формировать у учеников интерес к науке физика, показать роль и значение достижений ученых на научно-технический прогресс и...
Предмет микробиологии. История развития науки, роль отечественных ученых iconХимкинский филиал автономной некомерческой организации высшего профессионального образования центросоюза российской федерации «российский университет кооперации»
Приглашаем Вас принять участие в Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Актуальные...
Предмет микробиологии. История развития науки, роль отечественных ученых iconВсеукраинская научно-практическая конференция молодых ученых, аспирантов и студентов «организационно-экономические проблемы регионального развития в современных условиях»
«организационно-экономические проблемы регионального развития в современных условиях»
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©te.zavantag.com 2000-2017
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи