Предмет и задачи, история развития микробиологии

Механизмы питания бактерий

1. Наиболее простой механизм поступления веществ в клетку - простая (пассивная) диффузия, при которой перемещение веществ происходит вследствие разницы их концентрации по обе стороны цитоплазматической мембраны. Когда концентрация веществ по ту и другую сторону уравнивается, то диффузия прекращается. Скорость зависит от величины градиента, но она имеет предел. Пассивная диффузия осуществляется без затраты энергии по градиенту концентрации. Характерно отсутствие субстратной специфичности. Вещества проходят через липидную часть цитоплазматической мембраны: вода, мелкие молекулы.

2. Облегченная диффузия  этот процесс осуществляется с помощью молекул-переносчиков, локализующихся в цитоплазматической мембране и обладающих специфичностью. Каждый переносчик транспортирует через мембрану соответствующее вещество. Белками-переносчиками могут быть пермеазы, место синтеза которых - цитоплазматическая мембрана. Облегченная диффузия протекает без затраты энергии по градиенту концентрации (вещества перемещаются из области с более высокой концентрацией в область с более низкой).

3. Активный транспорт происходит с помощью связывающих белков и направлен на перенос веществ меньшей концентрации в сторону большей, то есть против градиента концентрации, поэтому данный процесс сопровождается затратами энергии (АТФ). Связывают и переносят аминокислоты, углеводы, неорганические ионы.

 

III. Дыхание бактерий

Дыхание, или биологическое окисление, основано на окислительно-восстановительных реакциях.

ü Аэробное дыхание – окисление веществ происходит за счёт кислорода. При аэробном дыхании происходит полное окисление веществ до углекислого газа и воды с выделением большого количества энергии.

 

С₆Н₁₂О₆ + 6О₂ = 6СО₂ + 6Н₂О + 688ккал

 

ü Анаэробное дыхание – окисление веществ происходит за счёт ферментов. При аэробном дыхании происходит неполное окисление веществ с выделением небольшого количества энергии

 

С₆Н₁₂О₆ = 2С₂Н₅ОН + 2СО₂ + 31 ккал

 

По типу дыхания бактерии делятся на:

v Облигатные аэробы - это прокариоты, для роста которых необходим свободный кислород (не менее 21%). К ним относится большинство организмов (нейссерии, синегнойная палочка).

v Облигатные анаэробы  растут только без кислорода, который для них токсичен. (клостридии ботулизма, газовой гангрены, столбняка)

v Факультативные анаэробы могут расти как при наличии, так и при отсутствии кислорода, поскольку они способны переключаться с дыхания в присутствии молекулярного кислорода на брожение в его отсутствие (палочка брюшного тифа, дрожжи, сибиреязвенные бактерии)

v Микроаэрофилы нуждаются в уменьшенной концентрации свободного кислорода (до 10%) – стрептококки, актиномицеты, хеликобактер пилори

v Капнофилы – нуждаются в избыточном количестве СО₂ (бруцеллы)

IV. Ферменты бактерий

Ферменты распознают соответствующие субстраты, вступают с ними во взаимодействие и ускоряют химические реакции. Являются белками, участвуют в процессах анаболизма (синтеза) и катаболизма (распада), то есть метаболизма (обмен веществ).

эндоферменты катализируют метаболизм, проходящий внутри клетки.

  экзоферменты выделяются клеткой в окружающую среду, расщепляя макромолекулы питательных субстратов до простых соединений.

Различают конститутивные и индуцибельные ферменты.

Конститутивные (постоянные) ферменты синтезируются клеткой непрерывно, вне зависимости от наличия субстратов в питательной среде.

Индуцибельные (адаптивные) ферменты синтезируются только при наличии в среде субстрата данного фермента.

6 классов ферментов:

Ø оксидоредуктазы - окислительно-восстановительные ферменты (к ним относятся дегидрогеназы, оксидазы и др.);

Ø трансферазы, переносящие отдельные радикалы и атомы от одних соединений к другим;

Ø гидролазы, ускоряющие реакции гидролиза, то есть расщепления веществ на более простые с присоединением молекул воды (эстеразы, фосфатазы, глюкозидазы и др.);

Ø лиазы, отщепляющие от субстратов химические группы негидролитическим путем (карбоксилазы и др.);

Ø изомеразы, превращающие органические соединения в их изомеры (фосфогексоизомераза и др.);

Ø лигазы, или синтетазы, ускоряющие синтез сложных соединений из более простых (аспарагинсинтетаза, глютаминсинтетаза и др.).

Некоторые ферменты (так называемые ферменты агрессии) разрушают ткань и клетки, обусловливая широкое распространение в инфицированной ткани микроорганизмов и их токсинов. К таким ферментам относят:

¨ гиалуронидаза,

¨ коллагеназа,

¨ дезоксирибонуклеаза,

¨  нейраминидазу,

¨  лецитиназа.

Так, гиалуронидаза стрептококков, расщепляя гиалуроновую кислоту соединительной ткани, способствует распространению стрептококков и их токсинов.

 

V. Гемолитические свойства

В результате жизнедеятельности микроорганизмы выделяют экзотоксины (гемолизины), которые вызывают лизис эритроцитов.

Гемолиз – разрушение эритроцитов с выделением в окружающую среду гемоглобина (расщепление гемоглобина)

Определяют на питательных средах, содержащих кровь или эритроциты:

Ø Альфа-гемолиз – неполное расщепление гемоглобина и других компонентов (среда зеленеет в месте роста колоний – гемоглобин превращается в метгемоглобин).

Ø Бета-гемолиз – полное расщепление гемоглобина (среда обесцвечивается в зоне роста), характерно для многих видов стафилококка, стрептококка группы А и В, листерий, клостридии.

Ø Гамма – гемолиз – обозначение отсутствия гемолиза (цвет кровяного агара не изменяется).

Тип гемолиза может меняться под действием факторов окружающей среды. Например, пневмококк на кровяном агаре образует альфа-гемолиз, но при попадании в живой организм может поменять альфа-гемолиз на бета-гемолиз в случае применения антибактериальной терапии. Что говорит об изменчивости пневмококка и увеличении агрессивных свойств, связанных с защитной реакцией микроорганизма.

 

 

VI. Рост и размножение

Жизнедеятельность бактерий характеризуется ростом - формированием структурно-функциональных компонентов клетки и увеличением самой бактериальной клетки, а также размножением - самовоспроизведением, приводящим к увеличению количества бактериальных клеток в популяции.

Основной способ размножения – поперечным делением.

Скорость деления в среднем 1 раз в 30 минут.

Фазы роста:

1. Лаг-фаза (от англ. lag - запаздывание) - период между посевом бактерий и началом размножения. Продолжительность лаг-фазы в среднем 4 - 5 ч. Бактерии при этом увеличиваются в размерах и готовятся к делению.

2. Фаза логарифмического (экспоненциального) роста является периодом интенсивного деления бактерий. Продолжительность ее около 5 - 6 ч. При оптимальных условиях роста бактерии могут делиться каждые 20 - 40 мин.

3. Фаза стационарного роста - скорость размножения бактерий уменьшается, количество жизнеспособных клеток остается без изменений.. В стационарной фазе наступает период некоторого равновесия - количество вновь образующихся клеток становится сопоставимым с числом погибающих клеток.

4. Фаза отмирания, характеризующаяся отмиранием бактерий в условиях истощения источников питательной среды и накопления в ней продуктов метаболизма бактерий. Продолжительность ее колеблется от 10 ч до нескольких недель.

 

 

Медицинская микробиология. Влияние факторов окружающей среды на микроорганизмы.

Жизнь микроорганизмов в природе протекает в непрерывном взаимодействии с внешней средой, факторы которой оказывают то или иное действие на их жизнедеятельность.

Действие может быть:

Ø Бактериостатическим – задержка роста микроорганизмов

Ø Бактерицидным – полная гибель микроорганизмов

 

Факторы вирулентности

Экзотоксины - вещества белковой природы, секретируемые вирулентными штаммами микроорганизмов и оказывающие токсическое действие на клетки и ткани организма хозяина.

К факторам вирулентности относятся и ферменты, продуцируемые бактериальной клеткой. Ферменты вирулентности образно называют ферментами «защиты и агрессии».

Ферменты защиты обеспечивают устойчивость возбудителя к иммунитету хозяина: фермент коагулаза свертывает плазму крови, вследствие чего вокруг бактериальной клетки образуется защитная капсула.

Ферменты агрессии обеспечивают распространение возбудителя по организму, они разрушают структуры клеток и тканей организма: гиалуронидаза разрушает соединительную ткань (S. аureus, S. рyogenes).

Ферменты метаболизма бактерий, вызывающие образование токсичных веществ при расщеплении субстратов организма, также рассматривают в качестве ферментов вирулентности.:

Секретируемые факторы персистенции бактерий подавляют специфические и неспецифические механизмы защиты хозяина, обеспечивая бактериям выживание при инфекции.

Введение в иммунологию

Иммунитет - это способ защиты организма от генетически чужеродных веществ экзогенного и эндогенного происхождения, направленный на поддержание и сохранение гомеостаза, структурной и функциональной целостности организма и генетической индивидуальности каждого организма и вида в целом.

В иммунологии выделяют три направления:

v медицинскую иммунологию

v зооиммунологию

v фитоиммунологию.

Виды иммунитета

В зависимости от уровня эволюционного развития, особенностей и сложности сформировавшейся иммунной системы, способностей последней отвечать теми или иными реакциями на антигены в иммунологии принято выделять отдельные виды иммунитета.

Так, введено понятие о врожденном и приобретенном иммунитете (рис. 9.1). Врожденный, или видовой, иммунитет, он же наследственный, генетический, конституциональный - это выработанная в процессе филогенеза генетически закрепленная, передающаяся по наследству невосприимчивость особей данного вида к какому-либо чужеродному агенту.

Приобретенный иммунитет - это невосприимчивость к чужеродному агенту чувствительного к нему организма человека, животных, приобретаемая в процессе индивидуального развития, т.е. развития каждой особи в отдельности. Приобретенный иммунитет, точнее его конечный результат, сам по себе не наследуется - это индивидуальный прижизненный опыт.

Рис. 9.1. Классификация видов иммунитета

Различают естественный и искусственный приобретенный иммунитет.

¨ Примером естественного приобретенного иммунитета у человека может служить невосприимчивость к инфекции, возникающая после перенесенного инфекционного заболевания (так называемый постинфекционный иммунитет), например после скарлатины.

¨ Искусственный приобретенный иммунитет создается преднамеренно для формирования невосприимчивости организма к определенному агенту путем введения специальных иммунобиологических препаратов, например вакцин, иммунных сывороток, иммунокомпетентных клеток.

Приобретенный иммунитет может быть активным и пассивным.

¨ Активный иммунитет обусловлен непосредственным вовлечением системы иммунитета в процесс его формирования (например, поствакцинальный, постинфекционный иммунитет).

¨ Пассивный иммунитет образуется за счет введения в организм уже готовых иммунореагентов, способных обеспечить необходимую защиту. К таким препаратам относятся антитела (препараты иммуноглобулинов и иммунные сыворотки) и лимфоциты. Пассивный иммунитет формируется у плода в эмбриональном периоде за счет проникновения материнских антител через плаценту, а в период грудного вскармливания - при поглощении ребенком антител, содержащихся в молоке.

В связи с этим различают гуморальный, клеточный иммунитет. Примером клеточного иммунитета может служить трансплантационный иммунитет, когда ведущую роль в иммунитете играют цитотоксические Т-киллеры. Иммунитет при токсинемических инфекциях (дифтерия) и интоксикациях (столбняк, ботулизм) обусловлен в основном антителами (антитоксинами).

В зависимости от направленности иммунитета, т.е. природы чужеродного агента, выделяют антитоксический, противовирусный, противогрибковый, антибактериальный, антипротозойный, трансплантационный, противоопухолевый и другие виды иммунитета.

Иммунитет может поддерживаться, сохраняться либо в отсутствие -  агент играет роль пускового фактора, а иммунитет называют стерильным или только в присутствии чужеродного агента в организме - нестерильный. Примером стерильного иммунитета является поствакцинальный иммунитет при введении убитых вакцин, а нестерильного - иммунитет при туберкулезе, который поддерживается постоянным присутствием в организме микобактерий туберкулеза.

Врожденный иммунитет

Врожденный (видовой, генетический, конституциональный, естественный, неспецифический) иммунитет - это выработанная в процессе филогенеза, передающаяся по наследству, присущая всем особям одного вида устойчивость к инфекционным агентам (или антигенам).

Клеточные факторы

Нейтрофилы и макрофаги. В процессе эволюции в организме многоклеточных сформировались специализированные клетки. Такими клетками являются полиморфно-ядерные лейкоциты (в основном нейтрофилы) и мононуклеарные фагоциты (эти клетки иногда называют профессиональными фагоцитами).

Нейтрофилы и мононуклеарные фагоциты имеют общее миелоидное происхождение из стволовой кроветворной клетки. Однако эти клетки различаются рядом свойств.

Нейтрофилы - наиболее многочисленная и подвижная популяция фагоцитов, созревание которых начинается и заканчивается в костном мозге.

Нейтрофилы - короткоживущие клетки, продолжительность их жизни около 15 сут. Из костного мозга они выходят в кровоток уже зрелыми клетками.. Из крови нейтрофилы перемещаются в ткани, в которых они либо гибнут, либо выходят на поверхность слизистых оболочек, где и заканчивают свой жизненный цикл.

Моноциты- незрелые клетки, которые, попадая в кровяное русло и далее в ткани, созревают в тканевые макрофаги:

ü плевральные и альвеолярные

ü перитонеальные

ü Купферовские клетки печени  - эндотелиальные клетки, выстилающие синусоиды печёночной дольки

ü интердигитальные клетки лимфатических узлов, костного мозга,

ü остеокласты - отросчатые молодые костные клетки многоугольной, кубической формы

ü микроглиоциты – мелкие отросчатые, пукообразной формы клетки, способные к амёбоидному движению

ü мезангиальные клетки почек (между капилляров клубочковой сети)

ü сертолиевы клетки яичек – соматические клетки, расположенные в извитых канальцах семенников

ü клетки Лангерганса и Гринстейна кожи – в базальном слое кожи

Продолжительность жизни мононуклеарных фагоцитов от 40 до 60 суток

Нейтрофилы и макрофаги чутко реагируют на любые изменения гомеостаза. Основной функцией нейтрофилов и макрофагов является фагоцитоз.

    Фагоцитоз - это процесс поглощения клеткой частиц или крупных макромолекулярных комплексов. Он складывается из нескольких последовательно протекающих этапов:

Ø активация и хемотаксис - целенаправленное движение клетки к объекту фагоцитоза в сторону повышающейся концентрации хемоаттрактантов, роль которых играют хемокины, компоненты комплемента и микробной клетки, продукты деградации тканей организма;

Ø адгезия (прикрепление) частиц к поверхности фагоцита. В адгезии важную роль играют рецепторы. Иммуноглобулины, компоненты комплемента усиливают адгезию (являются опсонинами), служат мостиком между микробной клеткой и фагоцитом;

Ø поглощение частиц, их погружение в цитоплазму и образование вакуоли (фагосомы);

Ø  внутриклеточный киллинг (убийство) и переваривание. После поглощения частицы фагосомы сливаются с лизосомами - образуется фаголизосома, в которой бактерии гибнут под действием бактерицидных продуктов гранул (кислороднезависимая система бактерицидности). Одновременно в клетке усиливается потребление кислорода и глюкозы - развивается так называемый респираторный (окислительный) взрыв, что приводит к образованию токсичных метаболитов кислорода и азота (Н₂О₂, супероксиданиона О₂, гипохлорной кислоты, пироксинитрита), обладающих высокой бактерицидностью (кислородзависимая система бактерицидности). Не все микроорганизмы чувствительны к бактерицидным системам фагоцитов. Гонококки, стрептококки, микобактерии и другие выживают после контакта с фагоцитами, такой фагоцитоз называется незавершенным.

Эозинофилы относятся к полиморфно-ядерным лейкоцитам, обладают слабой фагоцитарной активностью. Эозинофилы поглощают некоторые бактерии. Основная функция эозинофилов заключается в защите от крупных паразитов.

Естественные киллеры. Естественные киллеры - большие лимфоцитоподобные клетки, которые происходят из лимфоидных предшественников. Они содержатся в крови, тканях, особенно их много в печени, селезенке. Естественные киллеры содержат лизосомы, но фагоцитарной активностью не обладают.

Естественные киллеры распознают и элиминируют клетки мишени, на которых изменены или отсутствуют маркеры, характерные для здоровых клеток.

Гуморальные факторы

Система комплемента. Система комплемента - это многокомпонентная полиферментная самособирающаяся система сывороточных белков, которые в норме находятся в неактивном состоянии. При появлении во внутренней среде микробных продуктов запускается процесс, который называют активацией комплемента. В процессе самосборки системы образуются активные продукты распада белков, которые выполняют три важнейшие функции:

¨ вызывают перфорацию мембран и лизис клеток

¨ обеспечивают опсонизацию (иммунный фагоцитоз) микроорганизмов для их дальнейшего фагоцитоза

¨  инициируют развитие сосудистых реакций воспаления.

В систему комплемента входит 9 основных белков (обозначаемых как С1, С2-С9), а также субкомпоненты - продукты расщепления этих белков (Clg, С3в, С3а и т.д.), ингибиторы.

Ключевым событием для системы комплемента является его активация. Она может происходить тремя путями: классическим и альтернативным.

Классический путь. При классическом пути активирующим фактором являются комплексы антиген-антитело. Присоединение комплемента к комплексу АГ-АТ запускает ряд реакций. В итоге клетка набухает и лизируется.

Альтернативный путь. Он идет без участия антител и минуя первые 3 компонента С1-С4-С2. Инициируют альтернативный путь компоненты клеточной стенки Грам- бактерий (липополисахариды, пептидогликаны), вирусы, которые связываются последовательно с белками Р (пропердин), В и D. Эти комплексы напрямую конвертируют С3-компонент.

Сложная каскадная реакция комплемента протекает только в присутствии ионов Са и Mg.

Антигены

Общие сведения

«Антиген» - это биополимер органической природы, генетически чужеродный для макроорганизма, который при попадании в последний распознается его иммунной системой и вызывает иммунные реакции, направленные на его устранение.

Свойства антигенов

Характерными свойствами антигенов являются антигенность, иммуногенность и специфичность.

Антигенность - это потенциальная способность молекулы антигена активировать компоненты иммунной системы и специфически взаимодействовать с факторами иммунитета (антитела).

Чужеродность является обязательным условием для реализации антигенности. Понятие «чужеродность» относительное, так как иммунокомпетентные клетки не способны напрямую анализировать чужеродный генетический код.

Иммуногенность - потенциальная способность антигена вызывать по отношению к себе в макроорганизме специфический продуктивный ответ.

Иммуногенность в определенной мере зависит от химического состава молекулы антигена. Для белковых антигенов важно разнообразие их аминокислотного состава.

Специфичностью называют способность антигена индуцировать иммунный ответ к строго определенному антителу.

Классификация антигенов

Основываясь на отдельных характерных свойствах, все многообразие антигенов можно классифицировать по происхождению, природе, молекулярной структуре, степени иммуногенности, степени чужеродности, направленности активации и обеспеченности иммунного реагирования.

¨ По происхождению различают:

· экзогенные (возникшие вне организма)  

· эндогенные (возникшие внутри организма) антигены.

 Аутогенные антигены (аутоантигены) - это структурно неизмененные антигены собственного организма, синтезируемые в организме в физиологических условиях.

Неоантигены  возникают в организме в результате генетических мутаций или модификаций и всегда чужеродны.

¨ По природе:

· биополимеры белковой (протеиды)

· небелковой (полисахариды, липиды, липополисахариды, нуклеиновые кислоты и др.) природы.

¨ По молекулярной структуре:

· глобулярные (молекула имеет шаровидную форму)

·  фибриллярные (форма нити).

¨ По степени иммуногенности:

· полноценные антигены обладают выраженной антигенностью и иммуногенностью - иммунная система чувствительного организма реагирует на их введение выработкой факторов иммунитета.

¨  неполноценныеантигены, или гаптены обладают антигенностью - способны специфически взаимодействовать с уже готовыми факторами иммунитета (антителами, лимфоцитами), но не способны при введении в нормальных условиях индуцировать в организме иммунный ответ.

¨ По степени чужеродности: ксено-, алло- и изоантигены.

· Ксеногенные антигены (или гетерологичные) - общие для организмов, стоящих на разных ступенях эволюционного развития, например, относящиеся к разным родам и видам.

· Аллогенные антигены (или групповые) - общие для генетически неродственных организмов, но относящихся к одному виду. На основании аллоантигенов общую популяцию организмов можно подразделить на отдельные группы. Примером таких антигенов у людей являются антигены групп крови (системы АВ0 и др.).

· Изогенные антигены (или индивидуальные) - общие только для генетически идентичных организмов, например для однояйцовых близнецов, инбредных линий животных.

В зависимости от физико-химических свойств антигена различают иммуногены, толерогены и аллергены.

· Иммуногены способны индуцировать нормальную продуктивную реакцию иммунной системы - выработку факторов иммунитета (антитела, антигенореактивные клоны лимфоцитов). В клинической практике иммуногены используют для иммунодиагностики, иммунотерапии и иммунопрофилактики многих патологических состояний.

· Толероген является полной противоположностью иммуногену. Он формирует иммунологическую толерантность или неотвечаемость. Толерогены используют для профилактики и лечения иммунологических конфликтов и аллергии путем наведения искусственной неотвечаемости на отдельные антигены.

· Аллерген  формирует патологическую реакцию организма в виде гиперчувствительности немедленного или замедленного типа. По своим свойствам аллерген не отличается от иммуногена. В клинической практике аллергены применяют для диагностики инфекционных и аллергических заболеваний.

¨ По направленности активации и обеспеченности иммунного реагирования выделяют Т-зависимые и Т-независимые антигены.

 

Антигены микробов

Антигены бактерий

В структуре бактериальной клетки различают жгутиковые, соматические, капсульные и некоторые другие антигены.

¨ Жгутиковые, или Н-антигены, локализуются в их жгутиках и представляют собой эпитопы сократительного белка флагеллина.

¨ Соматический, или О-антиген, связан с клеточной стенкой бактерий. Его основу составляют липополисахариды. О-антиген термостабилен и не разрушается при длительном кипячении.

¨ Капсульные, или К-антигены, встречаются у бактерий, образующих капсулу. 

o На поверхности возбудителя брюшного тифа и других энтеробактерий, которые обладают высокой вирулентностью, можно обнаружить особый вариант капсульного антигена. Он получил название антигена вирулентности, или Vi-антигена. Обнаружение этого антигена или специфичных к нему антител имеет большое диагностическое значение.

¨ Антигенными свойствами обладают также бактериальные белковые токсины, ферменты и некоторые другие вещества, которые секретируются бактериями в окружающую среду (например, туберкулин).

 

Природа антител

Антитела синтезируются В-лимфоцитами в циркулирующей форме Циркулирующие антитела подразделяются на сывороточные и секреторные.

Иммунологическая память

При повторной встрече с антигеном организм в норме формирует вторичный иммунный ответ - более активную и быструю иммунную реакцию. Этот феномен получил название иммунологической памяти. Иммунологическая память имеет высокую специфичность для конкретного антигена,

Феномен иммунологической памяти широко используется в практике вакцинации людей для создания напряженного иммунитета и поддержания его длительное время на защитном уровне. Осуществляют это 2-3-кратными прививками при первичной вакцинации и периодическими повторными введениями вакцинного препарата - ревакцинациями.

Однако феномен иммунологической памяти имеет и отрицательные стороны. Например, повторная попытка трансплантировать уже однажды отторгнутую ткань вызывает быструю и бурную реакцию - криз отторжения.

Иммунная система человека

Специфическую функцию надзора за генетическим постоянством внутренней среды организма, сохранения его биологической и видовой индивидуальности осуществляет иммунная система.

Предмет и задачи, история развития микробиологии

Микроорганизмы - это невидимые невооружённым глазом мельчайшие организмы.

 Микробиология (греч. Micros-малый, bios-жизнь logos-наука) – наука о микроорганизмах, изучающая их систематику, строение, физиологию, биохимию, генетику и изменчивость, распространение и роль в природе, в жизни человека, а так же разрабатывающая способы управления их жизнедеятельностью, методы их выявления и распознавания.

Микробиология подразделяется на общую и частную.

Общая микробиология изучает закономерности строения и жизнедеятельности микроорганизмов на всех уровнях (молекулярном, клеточном, популяционном), генетику и взаимоотношения их с окружающей средой.

Частная микробиология изучает отдельных представителей микромира в зависимости от проявления и влияния их на окружающую среду, живую природу, в том числе человека. К частным разделам микробиологии относятся: медицинская, ветеринарная, сельскохозяйственная, техническая (раздел биотехнологии), морская, космическая микробиология.

· Медицинская микробиология - наука, изучающая патогенные для человека микроорганизмы и взаимоотношения, которые возникают между ними и человеческим организмом в условиях внешней среды. В зависимости от природы изучаемых патогенных микроорганизмов медицинская микробиология делится на:

v бактериологию (изучает патогенные бактерии)

v вирусологию (учение о вирусах)

v микологию (изучает патогенные для человека грибы)

v протозоологию (изучает патогенные одноклеточные организмы)

v иммунологию (науку о механизмах защиты организма от патогенных и непатогенных агентов)

· санитарную микробиологию (изучает микрофлору окружающей среды и её влияние на человека)

· клиническую микробиологию (изучает роль условно-патогенных микробов в патологии человека)

· фармацевтическую микробиологию (изучает порчу лекарственного сырья и растений под действием микробов, обсеменённость лекарственных форм и т.п.)

· космическую микробиологию (изучает микрофлору космического пространства и других планет)

· Техническая микробиология является частью биотехнологии; разнообразных продуктов для народного хозяйства и медицины (антибиотики, вакцины, ферменты, белки, витамины). Основой современной биотехнологии является генетическая инженерия.

Задачи медицинской микробиологии:

1. Изучает свойства (морфологию и физиологию) патогенных и условно-патогенных микроорганизмов.

2. Изучает роль патогенных и условно-патогенных микроорганизмов в развитии инфекционного процесса и иммунного ответа макроорганизма.

3. Разрабатывает методы лабораторной диагностики инфекционных заболеваний.

4. Разрабатывает средства специфической профилактики и терапии инфекционных заболеваний для их предупреждения и лечения.

5. Изучает экологию патогенных микроорганизмов, основные клинические проявления и распространённость инфекционных заболеваний.

Основные этапы в истории развития микробиологии

Историю развития микробиологии можно разделить на пять этапов: эвристический, морфологический, физиологический, иммунологический и молекулярно-генетический.

ЭВРИСТИЧЕСКИЙ ПЕРИОД (IV-III вв. до н.э. - XVI в.) Связан скорее с логическими и методическими приемами нахождения истины, то есть эвристикой, чем с какими-либо экспериментами и доказательствами. Мыслители этого периода (Гиппократ, римский писатель Варрон, Авиценна и др.) высказывали предположения о природе заразных болезней, мелких невидимых животных. Эти представления были сформулированы в стройную гипотезу спустя многие столетия в сочинениях итальянского врача Д. Фракасторо (1478 1553 гг.), высказавшего идею о живом контагии (contagiumvivum), который вызывает болезни. При этом каждая болезнь вызывается своим контагием. Для предохранения от болезней им были рекомендованы изоляция больного, карантин, ношение масок, обработка предметов уксусом, т.е. на современном языке он разработал меры поведения медицинского работника в очаге инфекции и меры профилактики изоляции очага инфекции.

Современное представление о микроорганизмах и их биологических особенностях предшествовало длительное развитие микробиологии как науки. Это стало возможным после изобретения микроскопа. Первым и описал микроорганизмы был голландский натуралист Антони Ван Левенгук. Работы Антони Ван Левенгука послужили началом морфологического периода, который был малорезультативным, однако продолжался 100 лет, пока не изменилось качество микроскопов.

МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ ПЕРИОД (XVII ПЕРВАЯ ПОЛОВИНА XIX вв.) Начинается с открытия микроорганизмов Антони Ван Левенгуком (1632--1723) сконструировал микроскоп с увеличением в ЗОО раз. Рассматривая под ним капли воды, зубной налет, различные настои, он всюду находил мельчайших «зверюшек» -- animalcula. Первые наблюдения Левенгук опубликовал в трудах Лондонского королевского общества. В 1647 г. он обнаружил и описал эритроциты человека, лягушек и рыб, в 1677 г. – сперматозоиды. В 1683 г. – впервые увидел бактерии, описал и зарисовал их основные формы. (шаровидные, палочковидные, извитые) В 1695 г. была издана его книга «Тайны природы, открытые Антонием Левенгуком», где были описаны микроорганизмы с точки зрения их формы, подвижности, окраски.

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЙ ПЕРИОД (ВТОРАЯ ПОЛОВИНА XIX в.)

Бурное развитие микробиологии в XIX в. привело к открытию многих микроорганизмов. Открытие новых микроорганизмов сопровождалось изучением не только их строения, но и их жизнедеятельности, то есть на смену морфолого-систематическому изучению первой половины XIX в. пришло физиологическое изучение микроорганизмов, основанное на точном эксперименте.

Поэтому вторую половину XIX в. принято называть физиологическим периодом в развитии микробиологии. Этот период характеризуется выдающимися открытиями в области микробиологии французским ученым Луи Пастером-Пастеровским, потому что научная деятельность этого ученого охватывала все основные проблемы, связанные с жизнедеятельностью микроорганизмов.

1. Опровержение теории самозарождения жизни (раньше считалось, что многие живые существа возникают путём самозарождения с участием «некой жизненной силы»). Споры и дискуссии Пастер разрешил необычным способом: простерилизовал питательные среды для микроорганизмов в двух стеклянных сосудах. В одном оставил горлышко открытым, и микроорганизмы свободно проникали через него в сосуд. Второй был закрыт, и питательная среда для микроорганизмов оставалась недоступной, таким образом, на протяжении 4-х лет не появилось ни одного микроорганизма. Так опроверг теорию самозарождения микроорганизмов.

2. Объяснение сущности брожения

3. Установление анаэробного типа дыхания

4. Введение в практику быстро привившегося метода обработки молока нагреванием до t° 60°-70°С с целью уничтожения микроорганизмов, получивший название – пастеризация

5. Разработка теории создания вакцин – созданы вакцины против бешенства и сибирской язвы.

Первым из современников Л. Пастера, кто оценил значение его открытий, был английский хирург Дж. Листер (1827-1912 гг.), который, основываясь на достижениях Л. Пастера, впервые ввел в медицинскую практику обработку всех хирургических инструментов карболовой кислотой, обеззараживание операционных и добился снижения числа смертельных исходов после операций.

Одним из основоположников медицинской микробиологии является немецкий ученый Роберт Кох (1843-1910 гг.), которому принадлежит:

v разработка методов получения чистых культур бактерий,

v окраска бактерий при микроскопии, микрофотографии анилиновыми красителями (бриллиантовый зелёный, метиленовый синий, фуксин)

v введение иммерсионной системы для микроскопии препаратов.

Известна также сформулированная Р. Кохом триада Коха, которой до сих пор пользуются при установлении возбудителя болезни. В 1877 г. Р. Кох выделил возбудителя сибирской язвы, в 1882 г. возбудителя туберкулеза, а в 1905 г. ему была присуждена Нобелевская премия за открытие возбудителя холеры. Последователями Р.Коха были такие известные ученые как Гамалея, Тарасевич, Безредко.

 

ИММУНОЛОГИЧЕСКИЙ ПЕРИОД (НАЧАЛО ХХ в.) С наступлением ХХ в. начинается новый период в микробиологии, к которому привели открытия XIX в. Работы Л. Пастера по вакцинации, И.И. Мечникова по фагоцитозу, П.Эрлиха по теории гуморального иммунитета составили основное содержание этого этапа в развитии микробиологии, по праву получившего название иммунологического.

Пауль Эрлих (1854-1915 гг.) немецкий врач, бактериолог и биохимик, один из основоположников иммунологии и х