Исторический этап развития микробиологии

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Южно-Уральский государственный  университет

Кафедра «Прикладная биотехнология»

 

 

 

 

 

Контрольная работа

По дисциплине «Микробиология»

На тему: Исторический этап развития микробиологии.

 

 

 

 

 

 

Выполнил (а):

 

Группа ПТ-399з

Проверил (а):

 

 

 

 

 

 

 

Челябинск, 2011 г.

 

 

 

Содержание:

1. Введение……………………………………………………………2
2. История развития микробиологии…………………………………………….4
3. Основные этапы развития микробиологии, вирусологии и иммунологии…6
4. Заключение. Перспективы развития. ………………………………………...13
5. Список используемой литературы………………………………………........16
6. Приложение……………………………………………………………………18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Микробиология как наука

Микроорганизмы представляют собой, по определению, невидимые человеческому  глазу без увеличения существа, которые  вездесущи и проводят в природе  колоссальную работу, заключающуюся  прежде всего в минерализации  отмершего биологического материала (микробный цикл углерода и связанный  с ним цикл кислорода). Без микробов было бы невозможно существование глобальных циклов азота и серы. Микроорганизмы, несмотря на их малые размеры и  массу, составляют в целом биомассу, больше ем вся остальная биомасса на земле (растения и животные вместе взятые).

Основными объектами изучения микробиологии являются прокариоты, которые на основании определения  последовательностей генов, кодирующих 16S рРНК, отнесены к двум жоменам живого на Земле, а третий домен помещены все растения, животные и все эукариотические микроорганизмы – водоросли, грибы и простейшие.

Микроорганизмы населяют все экологические ниши и живут  там, где развиваются животные и  растения, а также во многих других ареалах, в которых не могут развиваться  другие живые организмы – при  высоких (до 113⁰С) и низких( до -36 ⁰С) температурах, высоких (до 1400 атм.) давлениях, при полном отсутствии кислорода, в условиях высокой солености (в насщенных растворах NaCl), при высокой кислотности (рН 0-1) и щелочности (рН до 11). Микроорганизмы- прокариоты  могут развиваться в скальных породах на глубине до 6 км., на вершинах высоких гор (6-7 км), в безводных пустынях, на поверхности зданий, сооружений, памятников. Споры микробов чрезвычайно устойчивы, они могут выдерживать условия космического пространства и выживать в течение 20-30 мл. лет (например, в кишечнике пчелы, замурованной в куске янтаря).

 

 

 

 

История развития микробиологии

 

Микробиология (от греч. micros- малый, bios- жизнь, logos- учение, т.е. учение о малых формах жизни) - наука, изучающая  организмы, неразличимые (невидимые) невооруженным  какой- либо оптикой глазом, которые  за свои микроскопические размеры называют микроорганизмы (микробы).

Предметом изучения микробиологии  является их морфология, физиология, генетика, систематика, экология и взаимоотношения  с другими формами жизни.

В таксономическом отношении  микроорганизмы очень разнообразны. Они включают прионы, вирусы, бактерии, водоросли, грибы, простейшие и даже микроскопические многоклеточные животные.

По наличию и строению клеток вся живая природа может  быть разделена на прокариоты (не имеющие  истинного ядра), эукариоты (имеющие  ядро) и не имеющие клеточного строения формы жизни. Последние для своего существования нуждаются в клетках, т.е. являются внутриклеточными формами жизни. (См. приложение 1,2)

По уровню организации  геномов, наличию и составу белоксинтезирующих систем и клеточной стенки все  живое делят на 4 царства жизни: эукариоты, эубактерии, архебактерии, вирусы и плазмиды.

К прокариотам, объединяющим эубактерии и архебактерии, относят  бактерии, низшие (сине- зеленые) водоросли, спирохеты, актиномицеты, архебактерии, риккетсии, хламидии, микоплазмы. Простейшие, дрожжи и нитчатые грибы-эукариоты.

Микроорганизмы-это невидимые простым глазом представители всех царств жизни. Они занимают низшие (наиболее древние) ступени эволюции, но играют важнейшую роль в экономике, круговороте веществ в природе, в нормальном существовании и патологии растений, животных, человека.

Микроорганизмы заселяли Землю еще 3- 4 млрд. лет назад, задолго  до появления высших растений и животных. Микробы представляют самую многочисленную и разнообразную группу живых  существ. Микроорганизмы чрезвычайно  широко распространены в природе  и являются единственными формами живой материи, заселяющими любые, самые разнообразные субстраты (среды обитания), включая и более высокоорганизованные организмы животного и растительного мира.

Можно сказать, что без  микроорганизмов жизнь в ее современных  формах была бы просто невозможна.

Микроорганизмы создали  атмосферу, осуществляют круговорот веществ и энергии в природе, расщепление органических соединений и синтез белка, способствуют плодородию почв, образованию нефти и каменного угля, выветриванию горных пород, многим другим природным явлениям.

С помощью микроорганизмов  осуществляются важные производственные процессы - хлебопечение, виноделие  и пивоварение, производство органических кислот, ферментов, пищевых белков, гормонов, антибиотиков и других лекарственных  препаратов.

Микроорганизмы как никакая  другая форма жизни испытывает воздействие  разнообразных природных и антропических (связанных с деятельностю людей) факторов, что, с учетом их короткого  срока жизни и высокой скорости размножения, способствует их быстрому эволюционированию.

Наибольшую печальную  известность имеют патогенные микроорганизмы (микробы-патогены) - возбудители заболеваний  человека, животных, растений, насекомых. Микроорганизмы, приобретающие в  процессе эволюции патогенность для  человека (способность вызывать заболевания), вызывают эпидемии, уносящие миллионы жизней. До настоящего времени вызываемые микроорганизмами инфекционные заболевания  остаются одной из основных причин смертности, причиняют существенный ущерб экономике.

Изменчивость патогенных микроорганизмов составляет основную движущую силу в развитии и совершенствовании  систем защиты высших животных и человека от всего чужеродного (чужеродной генетической информации). Более того, микроорганизмы являлись до недавнего времени важным фактором естественного отбора в  человеческой популяции (пример - чума и современное распространение  групп крови). В настоящее время  вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) посягнул на святое святых человека - его иммунную систему.

 

Основные этапы  развития микробиологии, вирусологии  и иммунологии

К ним можно отнести  следующие: эмпирический, морфологический, физиологический, иммунологический, открытие антибиотиков.

1.Эмпирических знаний (до изобретения микроскопов и их применения для изучения микромира).

Дж.Фракасторо (1546г.) предположил  живую природу агентов инфекционных заболеваний- contagium vivum. Эвристический этап связан с неожиданными находками и догадками о существовании на Земле невидимых живых существ, вызывающих болезни.  
Микробы существовали на нашей планете задолго до появления животных и человека, о чем догадывались уже древние мыслители и ученые. Еще в III — IУ вв. до н.э. основоположник античной медицины Гиппократ считал, что болезни человека вызываются какими-то невидимыми частицами, которые он называл миазмами, выделяемыми в болотистых и других местностях. 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, передающиеся через воздух и воду. 

2.Морфологический период  занял около двухсот лет.

История микробиологии исчисляется примерно с 1661 г, когда голландский торговец сукном  Антони ван Левенгук (1632-1723) впервые описал микроскопические существа, наблюдаемые им в микроскоп собственного изготовления. В своих микроскопах Левенгук использовал одну короткофокусную линзу, закрепленную в металлическую оправу. Перед линзой находилась толстая игла, к кончику которой прикреплялся исследуемый объект. Иглу можно было передвигать относительно линзы с помощью двух фокусирующих винтов. Линзу следовало приложить к глазу и через нее рассматривать объект на кончике иглы. Будучи по складу характера любознательным и наблюдательным человеком, Левенгук изучил различные субстраты естественного и искусственного происхождения, рассмотрел под микроскопом огромное количество объектов и сделал очень точные рисунки. Он исследовал микроструктуру растительных и животных клеток, сперматозоиды и эритроциты, строение сосудов растений и животных, особенности развития мелких насекомых. Достигнутое увеличение (50-300 раз) позволило Левенгуку увидеть микроскопические существа, названные им «зверушками», описать их основные группы, а также сделать вывод о том, что они вездесущи. Свои заметки о представителях мира микробов (простейших, плесневых грибах и дрожжах, различных формах бактерий – палочковидных, сферических, извитых), о характере их движения и устойчивых сочетаниях клеток Левенгук сопровождал тщательными зарисовками и в виде писем направлял в Английское Королевское общество, которое имело целью поддерживать обмен информацией среди научной общественности. После смерти Левенгука изучение микроорганизмов долго сдерживалось несовершенством увеличительных приборов. Только к середине XIX века были созданы модели световых микроскопов, позволившие другим исследователям детально описать основные группы микроорганизмов. Этот период истории микробиологии можно условно назвать описательным.

3.Физиологический этап развития микробиологии начался приблизительно с середины 19-го века и связан он с работами французского химика-кристаллографа Луи Пастера (1822-1895) и немецкого сельского врача Роберта Коха (1843-1910). Эти ученые положили начало экспериментальной микробиологии и существенно обогатили методологический арсенал этой науки.

При исследовании причин прокисания вина Л.Пастер установил, что  сбраживание виноградного сока и  образование спирта осуществляют дрожжи, а порчу вина (появление посторонних  запахов, вкусов и ослизнение напитка) вызывают другие микробы. Для предохранения  вина от порчи Пастер предложил способ тепловой обработки (нагревание до 70^оС) сразу после брожения, чтобы уничтожить посторонние бактерии. Такой прием, применяемый и сегодня для предохранения молока, вина и пива, получил название «пастеризация».

Исследуя другие виды брожения, Пастер показал, что  каждое брожение имеет главный конечный продукт и вызывается микроорганизмами определенного типа. Эти исследования привели к открытию неизвестного ранее образа жизни -анаэробного (бескислородного) метаболизма, при котором кислород не только не нужен, но и часто вреден для микроорганизмов. В то же время для значительного числа аэробных микроорганизмов кислород является необходимым условием их существования. Изучая на примере дрожжей возможность переключения с одного типа обмена веществ на другой, Л.Пастер показал, что анаэробный метаболизм энергетически менее выгоден. Микроорганизмы, способные к такому переключению, он назвал факультативными анаэробами.

Пастер окончательно опроверг возможность самозарождения живых существ из неживой материи  в обычных условиях. К тому времени  вопрос о самозарождении животных и  растений из неживого материала был  уже решен отрицательно, а относительно микроорганизмов спор продолжался. Опыты итальянского ученого Ладзаро  Спалланцани и французского исследователя  Франсуа Аппера по длительному прогреванию  питательных субстратов в герметичных  сосудах для предотвращения развития микробов подвергались критике сторонников  теории самозарождения: они считали, что именно укупорка сосудов препятствует проникновению внутрь некой «жизненной силы». Пастером был проведен изящный  эксперимент, поставивший точку  в этой дискуссии. Прогретый питательный  бульон был помещен в открытый стеклянный сосуд, горлышко которого было вытянуто трубкой и S-образно изогнуто. Воздух мог беспрепятственно проникать  внутрь колбы, а клетки микроорганизмов  оседали в нижнем изгибе горлышка и не попадали в бульон. В этом случае бульон оставался стерильным неопределенно долго. Если же колбу  наклоняли так, что жидкость заполняла  нижний изгиб, а затем бульон возвращали обратно в сосуд, то внутри быстро начинали развиваться микроорганизмы.

Работы по изучению «болезней» вина позволили ученому  предположить, что возбудителями  инфекционных заболеваний животных и человека также могут быть микроорганизмы. Пастер выделил возбудителей ряда болезней и изучил их свойства. Опыты с  патогенными микроорганизмами показали, что при определенных условиях они  становились менее агрессивными и не убивали зараженный организм. Пастер сделал вывод о возможности  прививать ослабленных возбудителей здоровым и зараженным людям и животным, чтобы стимулировать защитные силы организма в борьбе с инфекцией. Ученый назвал материал для прививок вакциной, а сам процесс – вакцинацией. Пастер разработал способы прививок против ряда опасных заболеваний животных и человека, в том от бешенства.