В древности в Японии считалось, что болезни вызываются крохотными вредоносными существами, живущими в человеческом теле. "Харикикигаки", медицинский трактат, написанный в 1568 году неизвестным нам жителем Осаки, описывает 63 таких зловредных жучка ("муси") и приводит способы борьбы с ними при помощи акупунктуры и трав. Специалисты Национального музея Кюсю, где хранится оригинал "Харикикигаки", утверждают, что трактат сыграл важную роль в распространении по Японии традиционной китайской медицины. Вот некоторые создания из этой книги.
Кансяку Кансяку, злобного вида жучок, обитающий в печени, вредит человеку, прорываясь вверх, к грудной клетке. Заражённые склонны к яростной ругани или к активной деятельности, позволяющей сорвать злость; кроме того, они едят очень много кислого и избегают жирной пищи. Кансяку можно остановить акупунктурой.
Хидзо-нокессяку,Канмуси Хидзо-но кессяку вызывает проблемы селезёнки, для лечения чего следует принимать сядзендзи (семена подорожника). Канмуси - вредоносный паразит, поражающий позвоночник, который в результате изгибается назад. Кроме того, заражённые отличаются любовью к острой пище. Для борьбы с канмуси эффективны растения мокко (Saussureae radix, корень соссюреи) и бякудзуцу (Atractylodes macrocephala Koidz, атрактилодес крупнокорзинковая).
Гётю,Хаймуси Гётю - смертоносная тварь, вызывающая проказу, - выступает посланником загробного мира. В ночь косин-но хи (важная дата, выпадающая раз в 60 дней по китайскому календарю) гётю оставляет тело человека, чтобы поведать о его грехах Эмма-дайо (повелителю загробного мира). Считается, что Эмма-дайо наказывает людей за проступки, сокращая время их жизни на земле. Хаймуси, любитель риса, вызывает заболевания лёгких. Если хаймуси выходит из лёгких и не может вернуться, он превращается в жгучий блуждающий огонёк хитодама, и больной умирает. Для изгнания хаймуси эффективно растение бякудзицу.
Кагемуси Мужской и женский виды кагемуси появляются при сексуальном контакте. Когда два насекомых встречаются, их тонкие лапки переплетаются, кагемуси-самка выплёвывает красную жидкость, а самец - белую.
Хидзо-нокасамуси,Акути Червь хидзо-но касамуси обитает в селезёнке; из-за него человек набирает или теряет вес, в зависимости от объёма съеденной пищи. Управиться с хидзо-но касамуси можно растениями аги (смолоносица aka ферула) и гадзицу (имбирь пурпурный). Акути, также обитающий в селезёнке, питается рисом, который съедает заражённый человек. Эффективным лечением является настой мокко.
Хайсяку,Какуран-номуси Нос хайсякку, обитающего в верхних долях лёгких, находится у него прямо в груди. Заражённые хайсяку люди ненавидят приятные и неприятные запахи, но очень любят запахи сильные, рыбные. В числе других симптомов - глубокая печаль и любовь к острой пище. Эффективным лечением является лёгкая поверхностная акупунктура. Какуран-но муси, червь с чёрной головой и красным телом, проникает в желудок и вызывает рвоту и диарею. Известен за обыкновение подниматься в ротовую полость больного и выглядывать наружу. Если вы его схватите, высок риск задохнуться, но отпущенный он спокойно вернётся в желудок. Для борьбы с какуран-но муси полезны растения госю (Euodia rutaecarpa, эводия, она же Tetradium ruticarpum), сядзенси и мокко.
Умакан Умакан, вызывающий болезни сердца, поражает людей на улице, под палящим солнцем или вблизи огня. Эффективным лечением является акупунктура.
Косё Косё - змееподобное существо с неряшливой белой бородой, - носит шляпу, которая защищает его от действия лекарства. Любит пить сладкое сакэ и умеет разговаривать.
Камесяку Камесяку ест рис и носит шляпу-зонтик, которая блокирует действие лекарств. От него можно избавиться, поедая дикие бобы.
Коси-номуси Коси-но муси прилетает в организм человека и перемещается в район таза, откуда вызывает понос, потливость и боль в груди. Успешно лечится мокко и кандзо (лакричным корнем).
Тисяку,Хидзо-номуси Тисяку (тайбё-но кессяку) появляется в желудке после серьёзных болезней. Управиться с ним можно с помощью сюкуся (дикий сиамский кардамон). Хидзо-но муси обитает в селезёнке. Он вызывает головокружение и жар, хватая мышцы человека своими длинными лапами и клыками. Остановить его можно, принимая мокко и дайо (ревень).
Кюкан и Кисяку Кюкан (Гюкан) живёт в грудной клетке, активен во время еды. От этого создания сложно избавиться, но акупунктура действует эффективно. Кисяку - тёмно-красное существо, вызывающее у человека нездоровую любовь к жирной пище. Остановить его можно, съев тигровый желудок.
Дзинсяку Дзинсяку (Хонтон) напоминает кабанчика, который беспорядочно носится по организму. Заражённым дзинсяку свойственен слабый пульс, тёмный цвет лица, любовь к солёному и неприятный запах изо рта. Эффективно лечится акупунктурой.
Хисяку,Хиносю Хисяку живёт в селезёнке, чаще всего у женщин. В числе симптомов чрезмерная любовь к сладостям, желтоватый цвет лица и привычка напевать себе под нос. Лечится акупунктурой в области пупка. Хиносю, тоже живущий в селезёнке, внешне похож на камень и спит внутри организма, пока человек не оказывается в толпе возле популярного туристического объекта, и тогда хиносю начинает метаться в разные стороне, создавая ощущение бьющихся друг о друга камней, и вызывает головокружение. Эффективно лечится акупунктурой.
Историю развития микробиологии можно разделить на пять этапов:
1) эвристический
2) морфологический
3) физиологический
4) иммунологический
5) молекулярно-генетический
Эвристический период (4-3 тысячелетия до н.э.) связан скорее с логическими и методическими приемами нахождения истины, т.е. эвристикой, или с какими либо экспериментами и доказательствами. Гиппократ высказывал предположения о природе заразных болезней.
Ибн Сина (Авиценна) (980-1037) писал в Каноне врачебной науки о том, что причиной чумы, оспы и других болезней являются невидимые простым глазом мельчайшие живые существа, передаю-щиеся через воздух и воду.
2) морфологический
В открытии микроорганизмов приоритет принадлежит голландскому натуралисту – любителю Антонию Левенгуку (1632-1723). Торговец полотном А.Левенгук увлекался шлифованием стекол и довел это искусство до совершенства, сконструировав микроскоп, который увеличивал в 300 раз. В книге «Тайны природы, открытые Антонием Левенгуком» (1695 г.) он не только описал, но и дал зарисовки многих микроорганизмов, обнаруженных им с помощью своего «микроскопа» в различных настоях, дождевой воде, на мясе и других объектах. Открытия Левенгука вызвали живейший интерес ученых. Однако слабое развитие в XVII и XVIII вв. промышленности и сельского хозяйства, господствующее в науке схоластическое направление препятствовали развитию естественных наук, в том числе и зарождающейся микробиологии. Долгое время наука о микробах носила в основном описательный характер. Этот так называемый морфологический период развития микробиологии был мало плодотворным.
3) физиологический
Луи Пастер (1822 – 1895)
1857 – открыл биологическую природу брожения.
1860 – опроверг самопроиз-вольное зарождение жизни.
1865 – открыл биологические причины порчи вина и пива.
1881 – разработал основы вакцинации (аттенуация штаммов) и пастеризации.
1885 – создал различные вакцины, в т.ч. против бешенства.
Луи Пастер за работой
Роберт Кох (1843 – 1910)
Установил причины возникновения сибирской язвы.
Палочка Коха
Кох открыл возбудителей холеры и туберкулеза. Возбудитель туберкулеза был назван палочкой Коха. Из него Кох получил препарат туберкулин, который хотел использовать для лечения больных туберкулезом. Однако на практике туберкулин себя не оправдал, зато оказался хорошим диагностическим средством и помог в создании ценных противотуберкулезных препаратов.
Одним из таких препаратов явилась вакцина BCG, полученная французским микробиологом, учеником Пастера, Альбертом Капьметтом совместно с Шарлем Гереном (название вакцины по заглавным буквам фамилий — Callmett и Geren).
4) иммунологический
И.И.Мечников (1845-1916)
Исследования патогенеза холеры человека, сифилиса, туберкулеза, возвратного тифа.
Создана фагоцитарная теория иммунитета, раскрыта сущность воспаления как защтной реакции организма.
Занимался вопросами медицинской микробиологии. Изучал взаимоотношения бактерии и «хозяина» и установил, что воспали-тельный процесс — реакция организма на внедрившиеся микро-бы; разработал фагоцитарную теорию иммунитета. Мечников сформулировал общую теорию воспаления как защитную реак-цию организма и создал новое направление в иммунологии — учение об антигенной специфичности. В настоящее время оно приобретает все большее значение в связи с разработкой пробле-мы пересадки органов и тканей, изучения иммунологии рака.
П. Эрлих
(1854 – 1915)
Гуморальный иммунитет
Л.С.Ценковский (1822-1887)
Опубликовал работу «О низших водорослях и инфузориях», в которой установил близость бактерий и сине-зеленых водорослей. Он также создал вакцину против сибирской язвы, до настоящего времени успешно применяемую в ветеринарии. Обосновал классификацию микробов, отнеся бактерии к растительным организмам.
Д.И.Ивановский (1864-1920)
С.Н.Виноградский (1856-1953)
Николай Федорович Гамалея
(1859— 1949)
Всю жизнь посвятил изучению инфекционных болезней и разработке мер борьбы с их возбудителями. Открыл возбудителя холероподобного заболевания птиц, разработал вакцину против холеры человека и метод получения оспенной вакцины. Первым описал лизис бактерий под влиянием бактериофага.
Организовал первую в России станцию по прививкам против бешенства, принимал участие в ликвидации оспы. Является одним из основоположни-ков медицинской микробиологии, иммунологии и вирусологии.
Шапошников Владимир Николаевич
Большой вклад в область технической микро-биологии внесли Шапошников В.Н. и Никитинс-кий Я.Я. (1878—1941). Шапошников написал первый учебник по технической микробиологии, а труды Никитинского и его учеников положили начало развитию микробиологии консервного производства и холодильного хранения скоро-портящихся пищевых продуктов.
НАДСОН
Георгий Адамович
(1867—1940)
Ведущая роль в изучении изменчивости микроорганизмов принадлежит работам Надсона Г.А. (1867—1940). Он впервые изучил взаимоотношения между микроорганизмами (антагонизм, симбиоз). Научный интерес представляют работы ученого об участии микроорганизмов в круговоротах железа, серы и кальция. Он впервые указал на перспективы развития геологической микробиологии. Надсон допускал возможность сохранения жизнеспособности микроорганизмов в космосе, подчеркивая значение лучей короткой волны в изменении их наследственности и таким образом заложил основу космической микробиологии.
5.Заключение
Успехи микробиологии во второй половине XIX в. привели к обнаружению чрезвычайного разнообразия типов жизни в микромире. Было изучено много форм микроорганизмов и примерно к середине 50-х гг. нашего века сформулировано то, что теперь называют теорией биохимического единства жизни. С начала XX в. продолжается дальнейшая дифференциация микробиологии. От нее отпочковываются новые научные дисциплины (вирусология, микология) со своими объектами исследования, выделяются направления, различающиеся задачами исследования (общая микробиология, техническая, сельскохозяйственная, медицинская, генетика микроорганизмов). Перечисление достижений микробиологии XX в. в кратком очерке представляется необычайно сложным, что и привело нас к заключению не делать этого. Фактически все последующее изложение материала (и то достаточно краткое и не затрагивающее всех направлений современной микробиологии) есть попытка охарактеризовать достижения в некоторых областях микробиологии на современном этапе. Вклад отдельных исследователей в решение определенных микробиологических проблем старался отмечать по мере изложения материала.
В Российской Федерации существует разветвленная сеть научно-исследовательских институтов и предприятий по производству диагностических, профилактических и лечебных препаратов. В системе РАМН и других ведомств функционируют крупные научно-исследовательские институты: эпидемиологии и микробиологии им. Н. Ф. Гамалеи, вирусологии им. Д. И. Ивановского, полиомиелита и вирусных энцефалитов им. М. П. Чумакова, вакцин и сывороток им. И. И. Мечникова, вирусных препаратов и др.
Заключая изложенный материал, необходимо отметить теоретическое значение современной микробиологии, вирусологии и иммунологии. Достижения этих наук позволили изучить фундаментальные процессы жизнедеятельности на молекулярно-генетическом уровне. Они обусловливают современное понимание сущности механизмов развития многих заболеваний и направления их более эффективного предупреждения и лечения.
Микробиология развивалась, развивается и будет продолжать развиваться т. к. многое уже изучено, но ещё больше нет, и чем дальше она будет изучаться тем больше будет появляться вопросов……… .
referat911.ru
Грибы́ (лат. Fungi или Mycota) — царство живой природы, объединяющее эукариотические организмы, сочетающие в себе некоторые признаки как растений, так и животных.
Грибы присутствуют во всех биологических нишах — в воде, на суше и в воздухе. Они играют важную роль в биосфере, разлагая всевозможные органические материалы, поэтому же многие грибы являются опасными вредителями, наносящими серьёзный экономический ущерб. Многие грибы являются паразитами растений и животных (в том числе и человека), вызывая возникновение ряда опасных заболеваний. Некоторые виды грибов активно используются человеком в хозяйственных и медицинских целях.
Во́доросли (лат. Algae) — группа автотрофных, обычно водных, организмов; содержат хлорофилл и другие пигменты и вырабатывают органические вещества в процессе фотосинтеза.
Размеры водорослей колеблются от долей микрона (кокколитофориды и некоторые диатомовые) до 40 м (макроцистис). Многие водоросли одноклеточные; среди них есть подвижные, совершающие скользящие движения (диатомовые, десмидиевые, синезелёные), механизм передвижения которых окончательно не выяснен, и водоросли, снабжённые жгутиками, во многом подобные простейшим — жгутиковым, но отличающиеся от них наличием хлорофилла и хроматофоров. Они могут утрачивать хлорофилл (в темноте), становиться бесцветными и существовать за счёт поглощения органических веществ, растворённых в воде; есть также виды одноклеточных водорослей, способные, подобно простейшим, захватывать органические частицы (некоторые пиррофитовые). Одноклеточные водоросли часто при помощи слизи или выростов объединяются в колонии. Среди многоклеточных водорослей наряду с крупными есть микроскопические; наиболее просто организованные из них имеют вид разветвлённых нитей, состоящих из одного ряда клеток; другие имеют слоевища: корковидные, шнуровидные, шаровидные, пластинчатые или кустистые с «листьями», снабжёнными жилками (саргассум). У части синезелёных, зелёных и красных водорослей в слоевище откладываются соединения кальция, и оно становится твёрдым. Водоросли лишены корней и поглощают нужные им вещества из воды всей поверхностью. Крупные донные водоросли имеют органы прикрепления — подошву (уплощённое расширение в основании) или ризоиды (разветвлённые выросты). У некоторых водорослей побеги стелются по дну и дают новые слоевища.
Протисты (лат. Protista, простейшие, лат. Protozoa) — гетерогенная группа живых организмов, включающая эукариот, которые не относятся ни к животным, ни к растениям, ни к грибам. Протисты — парафилетическая группа. Для организмов, относящихся к данной группе, невозможно указать никаких положительных общих характеристик. Единственная объединяющая их особенность формулируется как отсутствие сложной структуры, что характерно для многих групп, формируемых «по остаточному принципу» (см., например, беспозвоночные). Все простейшие — одноклеточные или многоклеточные, не имеющие высокоорганизованных тканей.
Простейшие обладают тончайшими морфофизиологическими приспособлениями к обитанию в различных экологических условиях. Как правило, микроскопических размеров, обитают в воде, влажной почве или в теле различных животных и человека. Форма их тела весьма разнообразна — от неопределенной (как у амебы) до удлиненной, обтекаемой, веретеновидной (трипаносома), некоторые имеют наружную раковину (фораминиферы), а живущие в толще воды — причудливые выросты.
Тело большинства простейших состоит из одной клетки, содержащей одно или несколько ядер. У одних тело одето лишь тончайшей мембраной, у других помимо клеточной мембраны развит ряд структур, образующих вместе с мембраной более или менее толстую оболочку, обычно эластичную — пелликулу. Они способны передвигаться с помощью ложноножек, жгутиков или ресничек, реагируют на различные раздражения (фототаксис, хемотаксис, термотаксис и др.). Питаются простейшие мельчайшими животными, растительными организмами и гниющими органическими веществами, паразитические формы обитают на поверхности тела, в полостях тела или тканях организмов своих хозяев. Пути поступления пищи в организм клетки также различны: пиноцитоз, фагоцитоз, осмотический путь, активный перенос веществ через мембрану. Поступившую пищу они переваривают в пищеварительных вакуолях, заполненных пищеварительными ферментами. Некоторые из них, имеющие фотосинтезирующих внутриклеточных симбионтов — хлорелл или хлоропласты (например, эвглены) способны синтезировать органическое вещество из неорганических веществ с помощью фотосинтеза.
Газообмен у простейших осуществляется всей поверхностью тела осмотическим путем; выделение продуктов обмена веществ и избытка воды происходит через поверхность тела, а также с помощью специальных периодически образующихся сократительных (или пульсирующих) вакуолей. Вакуолей бывает одна или несколько.
Размножение простейших происходит бесполым и половым путем в зависимости от условий существования. При бесполом размножении сначала ядро делится на две или несколько частей, а затем делится цитоплазма на две (равные или неравные) или много частей (соответственно числу вновь образовавшихся ядер). В результате из одного организма образуется два (одинаковых или неравных по величине) или несколько новых организмов. При половом размножении две равные или различные по величине и строению (мужская и женская) особи сливаются друг с другом, образуя зиготу, которая затем начинает размножаться бесполым путем. Иногда между двумя особями происходит обмен частью ядер при соприкосновении особей (образования зиготы не наблюдается).
При неблагоприятных условиях простейшие способны образовывать цисты: их тело округляется и покрывается толстой оболочкой. В таком состоянии они могут находиться долгое время. При благоприятных условиях животное освобождается от оболочки и начинает вести подвижный образ жизни.
Ви́рус (от лат. virus — яд) — микроскопическая частица, способная инфицировать клетки живых организмов. Вирусы являются облигатными паразитами — они не способны размножаться вне клетки. В настоящее время известны вирусы, размножающиеся в клетках растений, животных, грибов и бактерий (последних обычно называют бактериофагами). Вирусы представляют собой молекулы нуклеиновых кислот (ДНК или РНК), заключённые в защитную белковую оболочку (капсид). Наличие капсида отличает вирусы от других инфекционных агентов, вироидов. Вирусы содержат только один тип нуклеиновой кислоты: либо ДНК , либо РНК. Ранее к вирусам также ошибочно относили прионы, однако впоследствии оказалось, что эти возбудители представляют собой особые белки и не содержат нуклеиновых кислот.
Происхождение вирусов
Вирусы — сборная группа, не имеющая общего предка. В настоящее время существует несколько гипотез, объясняющих происхождение вирусов.
Считается, что крупные ядерно-цитоплазматические ДНК-содержащие вирусы происходят от более сложных (и, возможно, клеточных, таких как современные микоплазмы и риккетсии), внутриклеточных паразитов, утративших значительную часть своего генома. И действительно, некоторые крупные ДНК-содержащие вирусы (мимивирус, вирус оспы) кодируют функционально избыточные на первый взгляд ферменты, по-видимому, оставшиеся им в наследство от более сложных форм существования. Следует также отметить, что некоторые вирусные белки не обнаруживают никакой гомологии с белками бактерий, архей и эукариот, что свидетельствует о сравнительно давнем обособлении этой группы.
ДНК-содержащие бактериофаги и некоторые ДНК-содержащие вирусы эукариот, возможно происходят от мобильных элементов, участков ДНК способных к самостоятельной репликации в клетке.
Происхождение некоторых РНК-содержащих вирусов связывают с вироидами. Вироиды представляют собой высокоструктурированные кольцевые фрагменты РНК, реплицируемые клеточной РНК-полимеразой. Считается, что вироиды представляют собой «сбежавшие интроны» — вырезанные в ходе сплайсинга незначащие участки мРНК, которые случайно приобрели способность к репликации. Белков вироиды не кодируют. Считается, что приобретение вироидами кодирующих участков (открытой рамки считывания) и привело к появлению первых РНК-содержащих вирусов. И действительно, известны примеры вирусов, содержащих выраженные вироид-подобные участки (вирус гепатита Дельта).
Структура
Вирусные частицы (вирио́ны) представляют собой белковую капсулу — капсид, содержащую геном вируса, представленный одной или несколькими молекулами ДНК или РНК. Капсид построен из капсомеров — белковых комплексов, состоящих в свою очередь из протомеров. Нуклеиновая кислота в комплексе с белками обозначается термином нуклеокапсид. Некоторые вирусы имеют также внешнюю липидную оболочку. Размеры различных вирусов колеблются от 20 (пикорнавирусы) до 500 (мимивирусы) и более нанометров. Вирионы часто имеют правильную геометрическую форму (икосаэдр, цилиндр). Такая структура капсида предусматривает идентичность связей между составляющими её белками, и, следовательно, может быть построена из стандартных белков одного или нескольких видов, что позволяет вирусу экономить место в геноме.
3.1.Зарождение микробиологии как науки
Люди издревле имели представление о множестве микробиологических процессов, однако не знали вызывающих их истинных причин. Это не мешало делать наблюдения и даже использовать ряд этих процессов в быту. Ряд философов и естествоиспытателей делали умозрительные заключения о причинах тех или иных явлений. При этом наиболее близко к открытию микромира подошел Джироламо Фракасторо (1478—1553), предположивший что инфекции вызывают маленькие тельца, передающиеся при контакте и сохраняющиеся на вещах больного. Однако в то время невозможно было удостовериться в правильности его идей и распространение получили совершенно иные гипотезы. Бактериальную природу инфекционных заболеваний многие учёные продолжали отвергать и после революционных открытий Пастера и Коха (см. ниже): так, в 1892 Макс Петтенкофер, уверенный в том что холеру вызывают миазмы, выделяемые окружающей средой, и пытаясь доказать свою правоту, проглотил при свидетелях-медиках культуру холерных вибрионов.
3.2.Первые открытия
Антони ван Левенгук.
Возможность изучения микроорганизмов возникла лишь с развитием оптических приборов. Первый микроскоп был создан ещё в 1610 году Галилеем. В 1665 Роберт Гук впервые увидел растительные клетки. Однако 30 кратного увеличения его микроскопа не хватило чтобы увидеть простейших и тем более бактерии. По мнению В. Л. Омельянского «первым исследователем, перед изумлённым взором которого открылся ... мир микроорганизмов, был учёный иезуит Афанасий Кирхер (1601–1680), автор ряда сочинений астрологического характера», однако обычно первооткрывателем микромира называют Антони ван Левенгука. В своём письме Лондонскому Королевскому обществу он сообщает как 24 апреля 1676 года микроскопировал каплю воды и даёт описание увиденных там существ, в том числе бактерий. Левенгук считал обнаруженных им микроскопических существ «очень маленькими животными» и приписывал им те же особенности строения и поведения, что и обычным животным. Повсеместное распространение этих «животных» стало сенсацией не только в научном мире. Левенгук демонстрировал свои опыты всем желающим, в 1698 году его даже посетил Пётр I. Между тем, наука в целом ещё не была готова к пониманию роли микроорганизмов в природе. Система теорий возникла тогда лишь в физике. Во времена Левенгука отсутствовали представления о ключевых процессах живой природы, так, незадолго до него в 1648 году Ван Гельмонт, не имея никакого понятия о фотосинтезе, заключил из своего опыта с ивой, что растение берёт питание только из дистиллированной воды, которой он его поливал. Более того, даже неживая материя ещё не была достаточно изучена, состав атмосферы, необходимый для понимания того же фотосинтеза, будет определён лишь в 1766 – 1776. Поэтому неудивительно что «животным» Левенгука не нашлось место нигде, кроме как в коллекции курьёзов. В течение следующих 100–150 лет развитие микробиологии проходило лишь с описанием новых видов. Видную роль в изучении многообразия микроорганизмов сыграл Отто Фридрих Мюллер, который к 1789 описал и назвал по линнеевской биномиальной номенклатуре 379 различных видов. В это время было сделано и несколько интересных открытий. Так, в 1823 была определена причина «кровоточения» просфор – бактерия, названная Serratia marcescens (другое название Monas prodigiosa). Также следует отметить Христиана Готтфрида Эренберга, описавшего множество пигментированных бактерий, первые железобактерии, а также скелеты простейших и диатомовых водорослей в морских и лиманных отложениях, чем положил начало микропалеонтологии. Именно он впервые объяснил окраску воды Красного моря развитием в ней цианобактерий Trichodesmium erythraeum. Он, однако, причислял бактерий к простейшим и рассматривал их вслед за Левенгуком как полноценных животных с желудком, кишечником и конечностями. В России одним из первых микробиологов был [[Ценковский Лев Семенович|Л. С. Ценковский]] (1822-1887), описавший большое число простейших, водорослей и грибов и сделавший вывод об отсутствии резкой границы между растениями и животными. Им также была организована одна из первых Пастеровских станций и предложена вакцина против сибирской язвы. Высказывались в это время и смелые гипотезы, например врач-эпидемиолог Д. С. Самойлович (1744–1801) был убеждён в том что болезни вызываются именно микроорганизмами, однако тщетно пытался увидеть в микроскоп возбудитель чумы – возможности оптики тогда ещё не позволяли это сделать. В 1827 итальянец А. Басси обнаружил передачу болезни шелковичного червя при переносе микроскопического гриба. Ж. Л. Л. Бюффон и А. Л. Лавуазье связывали брожение с дрожжами, однако общепринятой оставалась чисто химическая теория этого процесса, сформулированная в 1697 Г. Э. Шталем. Для спиртового брожения, как для любой реакции, Лавуазье и [[Гей-Люссак, Жозеф Луи|Л. Ж. Гей-Люссаком]] были посчитаны стехиометрические соотношения. В 1830-х Ш. Каньяр де Латур, Ф. Кютцинг и Т. Шванн независимо друг от друга наблюдали обилие микроорганизмов в осадке и плёнке на поверхности бродящей жидкости и связали брожение с их развитием. Эти представление наткнулись, однако, на резкую критику со стороны таких видных химиков как Фридрих Вёлер, Йёнс Якоб Берцелиус и Юстус Либих. Последний даже написал анонимную статью «О разгаданной тайне спиртового брожения» (1839) – саркастическую пародию на микробиологические исследования тех лет. Тем не менее, вопрос о причинах брожения, тесно связанный с вопросом о спонтанном самозарождении жизни, стал первым успешно решённым вопросом о роли микроорганизмов в природе.
3.3Установление прцессов самозарождения и брожения
Средние века были временем господства идей Аристотеля, что означало также и признание его теорий зарождения двоякодышащих рыб из ила, насекомых из экскрементов или капель росы на листьях. Первые эксперименты, опровергающие представления Аристотеля поставил тосканский придворный медик Франческо Реди (1626–1697). Общий его принцип – наблюдение за питательным веществом в открытом, куда возможно попадание живых организмов, и в каким-либо образом закрытом от них, но не от воздуха, сосуде – использовался во всех подобных опытах. Тогда было опровергнуто самозарождение насекомых, но уже в XVIII веке католический священник Джон Турбервилл Нидхем выдвинул гипотезу «жизненной силы», существующей в живых телах и вызывающей при их распаде возникновение микроорганизмов. Против него выступил Лаццаро Спалланцани, показав что нагревание препятствует появлению живых существ в настое растительных и животных волокон, закрытом в сосуде. Тогда Нидхем возразил что воздух, в котором имеют потребность живые существа, теряет свою «жизненную силу» при нагревании.
Луи Пастер
Франц Шульц после стерилизации сосуда с настоем пускал туда воздух, пропущенный через карболовую кислоту и не наблюдал развития там микроорганизмов. Чтобы избежать возражений что кислота тоже лишает воздух жизненной силы, Шрёдер и фон Душ в 1854 году пропускали воздух через хлопковый фильтр, а в 1860 Гофман и независимо от него в 1861 Шевре и Пастер показали что нет необходимости и в фильтре – достаточно изогнуть соединяющие сосуд с атмосферой трубки, чтобы в нём после стерилизации не «зарождалась» жизнь. Так принцип omne vivum ex vivo (всё живое из живого) окончательно победил в биологии. Используя представления о невозможности самозарождения жизни, Луи Пастер в 1860-х показал что стерилизация делает брожение невозможным, таким образом было доказано участие в нём микроорганизмов. Кроме того, это стало открытием новой формы жизни – анаэробной, не требующей кислорода, а иногда даже гибнущей под его воздействием. Постепенно складывалось и осознание особого положения микромира в живой природе. В начале XIX века микроорганизмы причислялись к червям. В 1866 Эрнст Геккель впервые выделил их в отдельное царство Protista. Затем Ф. Кон в 1875, изучая синезелёные водоросли, отграничил их от раст ений и объединил их с бактериями как наиболее простых из существующих организмов. К концу XIX века стало ясно, что протисты, объединяемые по своим микроскопическим размерам, существенно различаются между собой. Они были разделены на «высшие» (простейшие, микроскопические грибы и водоросли, дрожжи) и «низшие» (бактерии и [[синезелёные водоросли]]). Лишь в 1930-х после новых открытий в строении клетки Э. Шаттон предложил термины эукариоты и прокариоты. Отсекаются и приписываемые микроорганизмам «уникальные» свойства, одним из которых была способность самозарождаться. Другим был их плеоморфизм, то есть нераспространение на бактерий закона Линнея о постоянстве видов. Её появление было вызвано бедностью внешних форм бактерий при богатстве физиологических и биохимических свойств, отчего и казалось что одна та же бактерия проявляет себя по-разному. Особую роль в опровержении этой теории также сыграл Кон.
referat911.ru
Микробиология (от греч. micros . малый, bios . жизнь, logos . учение) -.наука, изучающая строение, жизнедеятельность и экологию микроорганизмов мельчайших форм жизни растительного или животного происхождения, не видимых невооруженным глазом.
Микробиология прошла длительный путь развития, исчисляющийся многими тысячелетиями. Уже в V.VI тысячелетии до н.э. человек пользовался плодами деятельности микроорганизмов, не зная об их существовании. Виноделие, хлебопечение, сыроделие, выделка кож . не что иное, как процессы, проходящие с участием микроорганизмов. Тогда же, в древности, ученые и мыслители предполагали, что многие болезни вызываются какими-то посторонними невидимыми причинами, имеющими живую природу.
Следовательно, микробиология зародилась задолго до нашей эры. В своем развитии она прошла несколько этапов, не столько связанных хронологически, сколько обусловленных основными достижениями и открытиями.
2. Микробиология как наука
Микробиология — наука в составе биологии, занимающаяся изучением микроорганизмов (бактерии, архебактерии, микроскопические грибы и водоросли, часто этот список продляют простейшими и вирусами). В область интересов микробиологии входит их систематика, морфология, физиология, биохимия, эволюция, роль в экосистемах а также возможности практического использования. Разделом микробиологии является бактериология
Бакте́рии (др.-греч. βακτήριον — палочка) — группа (царство) прокариотных микроорганизмов, чаще всего одноклеточных. К настоящему времени описано около десяти тысяч видов бактерий и предполагается, что их существует свыше миллиона, однако само применение понятия вида к бактериям сопряжено с рядом трудностей.
В экологических и микробоценотических исследованиях под бактериями часто понимают лишь нефотосинтезирующие немицелиальные прокариоты, противопоставляя их по функциям актиномицетам и цианобактериям.
Микроскоп 1751 года
Впервые бактерий увидел в оптический микроскоп и описал голландский натуралист Антони ван Левенгук в 1676 году. Как и всех микроскопических существ он назвал их «анималькули». Название «бактерии» ввёл в употребление Христиан Эренберг в 1828.
Луи Пастер в 1850-е положил начало изучению физиологии и метаболизма бактерий, а также открыл их болезнетворные свойства. Дальнейшее развитие медицинская микробиология получила в трудах Роберта Коха, которым были сформулированы общие принципы определения возбудителя болезни (постулаты Коха). В 1905 он был удостоен Нобелевской премии за исследования туберкулёза. Основы общей микробиологии и изучения роли бактерий в природе заложили М. В. Бейеринк и С. Н. Виноградский.
Изучение строения бактериальной клетки началось с изобретением электронного микроскопа в 1930-е. В 1937 Э. Чаттон предложил делить все организмы по типу клеточного строения на прокариот и эукариот, и в 1961 Стейниер и Ван Ниль окончательно оформили это разделение. Развитие молекулярной биологии привело к открытию в 1977 К. Вёзе коренных различий и среди самих прокариот: между бактериями и археями.
Схема строения грамположительной бактерии: A-пили, B-рибосомы, C-капсула, D-слой пептидогликана, E-жгутик, F-цитозоль, G-запасные вещества, H-плазмида, I-нуклеоид, J-цитоплазматическая мембрана.
Подавляющее большинство бактерий (за исключением актиномицетов и нитчатых цианобактерий) одноклеточны. По форме клеток они могут быть шаровидными (кокки), палочковидными (бациллы, клостридии, псевдомонады), извитыми (вибрионы, спириллы, спирохеты), реже — звездчатыми, тетраэдрическими, кубическими, C- или O-образными. Формой определяются такие способности бактерий, как прикрепление к поверхности, подвижность, поглощение питательных веществ. Отмечено, например, что олиготрофы, то есть бактерии, живущие при низком содержании питательных веществ в среде, стремятся увеличить отношение поверхности к объёму, например, с помошью образования выростов (т. н. простек).
Из обязательных клеточных структур выделяют три:
С внешней стороны от ЦПМ находятся несколько слоёв (клеточная стенка, капсула, слизистый чехол), называемых клеточной оболочкой, а также поверхностные структуры (жгутики, ворсинки). ЦПМ и цитоплазму объединяют вместе в понятие протопласт.
ЦПМ ограничивает содержимое клетки (цитоплазму) от внешней среды. Гомогенная фракция цитоплазмы, содержащая набор растворимых РНК, белков, продуктов и субстратов метаболических реакций названа цитозолем. Другая часть цитоплазмы представлена различными структурными элементами.
Одним из основных отличий клетки бактерий от клетки эукариот является отсутствие ядерной мембраны и, строго говоря, отсутствие вообще внутрицитоплазматических мембран, не являющихся производными ЦПМ. Однако у разных групп прокариот (особенно часто у грамположительных бактерий) имеются локальные впячивания ЦПМ — мезосомы, выполняющие в клетке разнообразные функции и разделяющие её на функционально различные части. У многих фотосинтезирующих бактерий существует развитая сеть производных от ЦПМ фотоситетических мембран. У пурпурных бактерий они сохранили связь с ЦПМ, легко обнаруживаемую на срезах под электронным микроскопом, у цианобактерий эта связь либо трудно обнаруживается, либо утрачена в процессе эволюции. В зависимости от условий и возраста культуры фотосинтетические мембраны образуют различные структуры — везикулы, хроматофоры, тилакоиды.
Вся необходимая для жизнедеятельности бактерий генетическая информация содержится в одной ДНК (бактериальная хромосома), чаще всего имеющей форму ковалентно замкнутого кольца (линейные хромосомы обнаружены у Streptomyces и Borrelia). Она в одной точке прикреплена к ЦПМ и помещается в структуре, обособленной, но не отделённой мембраной от цитоплазмы, и называемой нуклеоид. ДНК в развёрнутом состоянии имеет длину более 1 мм. Бактериальная хромосома представлена обычно в единственном экземпляре, то есть практически все прокариоты гаплоидны, хотя в определённых условиях одна клетка может содержать несколько копий своей хромосомы, а Burkholderia cepacia имеет три разных кольцевых хромосомы (длиной 3,6; 3,2 и 1,1 млн. пар нуклеотидов). Рибосомы прокариот также отличны от таковых у эукариот и имеют константу седиментации 70 S (80 S у эукариот).
Помимо этих структур в цитоплазме также могут находиться включения запасных веществ.
Бактерии наряду с археями были одними из первых живых организмов на Земле, появившись около 3,9-3,5 млрд лет назад. Эволюционные взаимоотношения между этими группами ещё до конца не изучены, есть как минимум три основные гипотезы: Н. Пэйс предполагает наличие у них общего предка протобактерии, Заварзин считает архей тупиковой ветвью эволюции эубактерий, освоившей экстремальные местообитания; наконец, по третьей гипотезе археи — первые живые организмы, от которых произошли бактерии.
Эукариоты возникли в результате симбиогенеза из бактериальных клеток намного позже: около 1,9-1,3 млрд лет назад. Для эволюции бактерий характерен ярко выраженный физиолого-биохимический уклон: при относительной бедности жизненных форм и примитивном строении, они освоили практически все известные сейчас биохимические процессы. Прокариотная биосфера имела уже все существующие сейчас пути трансформации вещества. Эукариоты, внедрившись в неё, изменили лишь количественные аспекты их функционирования, но не качественные, на многих этапах циклов элементов бактерии по-прежнему сохраняют монопольное положение.
Одними из древнейших бактерий являются цианобактерии. В породах, образованных 3,5 млрд лет назад, обнаружены продукты их жизнедеятельности — строматолиты, бесспорные свидетельства существования цианобактерий относятся ко времени 2,2-2,0 млрд лет назад. Благодаря ним в атмосфере начал накапливаться кислород, который 2 млрд лет назад достиг концентраций, достаточных для начала аэробного дыхания. К этому времени относятся образования, свойственные облигатно аэробной Metallogenium.
Появление кислорода в атмосфере нанесло серьёзный удар по анаэробным бактериям. Они либо вымирают, либо уходят в локально сохранившиеся бескислородные зоны. Общее видовое разноообразие бактерий в это время сокращается.
Способы же получения энергии у бактерий отличаются своеобразием. Существует три вида получения энергии (и все три известны у бактерий): брожение, дыхание и фотосинтез.
Брожение — серия окислительно-восстановительных реакций, в ходе которых образуются нестабильные молекулы, с которых остаток фосфорной кислоты переносится на АДФ с образованием АТФ (субстратное фосфорилирование). При этом возможно внутримолекулярное окисление и восстановление.
Дыхание — окисление восстановленных соединений с переносом электрона через локализованную в мембране дыхательную электронтранспортную цепь, создающую трансмембранный градиент протонов, при использовании которого синтезируется АТФ (окислительное фосфорилирование). В то время как эукариоты в конечном итоге сбрасывают электрон на кислород, бактерии могут использовать вместо него окисленные органические и минеральные соединения (фумарат, углекислый газ, сульфат анион, нитрат анион и др.; см. анаэробное дыхание), а вместо окисляемого органического субстрата использовать минеральный (водород, аммиак, сероводород и др.), что часто бывает сопряжено с автотрофной фиксацией CO2 (см. хемосинтез).
Фотосинтез бактерий может быть двух типов — бескислородный, с использованием бактериохлорофилла (зелёные, пурпурные и гелиобактерии) и кислородный с использованием хлорофилла (цианобактерии (хлорофилл a), прохлорофиты (a и b)). Цианобактерии, красные и криптофитовые водоросли — единственные фотосинтезирующие организмы, содержащие фикобилипротеины.
Бактерии, осуществляющие только бескислородный фотосинтез, не имеют фотосистемы II. Во-первых, это пурпурные и зелёные нитчатые бактерий, у которых функционирует только циклический путь переноса электронов, направленный на создание трансмембранного протонного градиента, за счёт которого синтезируется АТФ (фотофосфорилирование), а также восстанавливается НАД(Ф) +, использующийся для ассимиляции CO2. Во-вторых, это зелёные серные и гелиобактерии, имеющие и циклический, и нециклический транспорт электронов, что делает возможным прямое восстановление НАД(Ф) +. В качестве донора электрона, заполняющего «вакансию» в молекуле пигмента в бескислородном фотосинтезе используются восстановленные соединения серы (молекулярная, сероводород, сульфит) или молекулярный водород.
Архе́и (Archaea, старое название — архебактерии, Archaebacteria) — особый домен (по трёх-доменной системе Карла Вёзе наряду с эубактериями и эукариотами). Одноклеточные прокариоты, отличающиеся от остальных бактерий в компонентах синтеза белка, структуре клеточной стенки, биохимии (только среди архей есть метаногены) и устойчивости к факторам внешней среды (большая часть — экстремофилы). Архебактерии не способны к паразитизму[источник?], большая их часть автотрофы.
Различия архебактерий и остальных бактерий были открыты в 1977 году группой американских учёных во главе с Карлом Вёзе при сравнительном анализе 16s рРНК. Однако при обычном микроскопировании невозможно выделить какие-либо отличительные признаки архей по отношению к эубактериям, они близки к их грамположительнм формам, многие имеют жгутики, размножаются как и эубактерии бинарным делением, почкованием и фрагментацией.
Архебактерии не способны производить сложные гидролитические ферменты, поэтому в большинстве могут усваивать лишь простейшие органические вещества, однако они способны существовать в более широком диапазоне свойств окружающей среды и меньше от нее зависят.
Уникальные особенности архебактерий помимо строения 16s рРНК:
referat911.ru
