Što je mikrobiologija. Što studira mikrobiologiju? Osnove mikrobiologije

Znanost biologije uključuje veliki broj pododjeljaka i pomoćnih znanosti. Međutim, mikrobiologija je jedna od najmlađih i najzahtjevnijih, korisnija za osobu i njegovu aktivnost. Relativno nedavno pojavio, ali brzo dobiva zamah u razvoju, ta je znanost danas sama postala pretka takvih odjeljaka kao što su biotehnologija i genetsko inženjerstvo.

Što je mikrobiologija?

Prije svega, mikrobiologija je znanost. Volumetrijska, zanimljiva, mlada, ali dinamički razvija znanost. Etimologija riječi potječe od grčkog jezika. Dakle, "mikros" znači "mali", drugi dio riječi dolazi od "biosa", što znači "život", a konačni dio od grčkog. "logos", što znači "učenje". Sada možete dati glagolski odgovor na pitanje, što je mikrobiologija. Ovo je doktrina mikro-života.

Drugim riječima, to je proučavanje najmanjih živih bića koja nisu vidljiva golim okom. Takvi jednostanični organizmi uključuju:

1. Prokarioti (organizmi bez nuklearne energije, ili bez jezgre):

• bakterija;
• Archaea.

2. Eukarioti (organizmi koji imaju razvijenu jezgru):

• jednostanične alge;
• protozoa.

3. Virusi.

Međutim, prioritet u mikrobiologiji daje se proučavanju bakterija vrlo različitih vrsta, oblika i metoda dobivanja energije. To je temelj mikrobiologije.

Predmet znanosti

Pitanje koje studira mikrobiologiju, odgovor može biti: ona proučava vanjsku raznolikost bakterija u obliku i veličini, njihov utjecaj na okoliš i živih organizama, metode hranjenja, razvoj i razmnožavanje mikroorganizama, kao i njihov utjecaj na gospodarski i ljudski praksi.

Mikroorganizmi su bića koja mogu živjeti u različitim uvjetima. Za njih, praktički nema ograničenja na temperaturu, kiselost i lužnatost medija, tlak i vlažnost. Pod bilo kojim uvjetima, postoji barem jedna (i najčešće mnoštvo) skupina bakterija koje mogu preživjeti. Danas poznata mikrobne zajednice koje nastanjuju potpuno anaerobnih uvjeta unutar vulkana donji termoistochnikov, nose dubine oceana i otežanim uvjetima vrućim stijenama i tako dalje.

Stotine mikroorganizama poznato je znanosti, koja se konačno razvija u tisućama. Međutim, utvrđeno je da je to samo mali dio raznolikosti koja postoji u prirodi. Stoga je rad mikrobiologa vrlo velik dio.

Jedan od najpoznatijih centara u kojima je detaljno proučavanje mikroorganizama i svih procesa povezanih s njima bio Institut Pasteur u Francuskoj. Zahvaljujući slavljenom utemeljitelju mikrobiologije kao znanosti Louis Pasteura, ovaj institut za mikrobiologiju proizveo je sa svojih zidova mnoštvo izvanrednih stručnjaka koji nisu donijeli manje značajne i značajne otkrića.

U Rusiji do danas, Institut za mikrobiologiju im. SN Vinogradsky RAS, koji je najveći istraživački centar na području mikrobiologije u našoj zemlji.

Povijesna digresija u mikrobiološku znanost

Povijest razvoja mikrobiologije kao znanosti sastoji se od tri osnovne uvjetne faze:

• morfološki ili deskriptivni;
• fiziološki ili kumulativni;
• moderno.

Općenito, povijest mikrobiologije broji oko 400 godina. To je, početak nastanka je oko XVII stoljeća. Stoga se smatra da je relativno mlada znanost u usporedbi s drugim dijelovima biologije.

Morfološka ili deskriptivna pozornica

Upravo ime sugerira da je u ovoj fazi, strogo govoreći, bilo jednostavno akumulacija znanja o morfologiji bakterijskih stanica. Sve je počelo otkrićem prokariota. Ova zasluga pripada preci mikrobiološke znanosti, talijanskom Antoniu van Leuvenguqu, koji je imao akutni um, strog izgled i dobru sposobnost razmišljanja i generalizacije. Budući da je i dobar tehničar, uspio je izrezati leće, dajući povećanje od 300 puta. I ponoviti njeno postignuće moglo bi biti samo sredinom XX. Stoljeća ruski znanstvenici. I onda ne okretanjem, nego otapanjem leća od optičkih staklenih vlakana.

Ove leće poslužile su kao materijal kroz koji je Leuvenook otkrio mikroorganizme. U početku je postao zadatak vrlo prozaične prirode: znanstvenik se pitao zašto je hren bio tako gorak. Rasterevove dijelove biljke i pregledavajući ih pod mikroskopom vlastite proizvodnje, vidio je čitav životni svijet sitnih bića. Bilo je to 1695. godine. Otada Antonio započinje aktivno proučavati i opisati različite tipove bakterijskih stanica. On ih razlikuje samo u obliku, ali to je već dosta.

Levenguk posjeduje oko 20 rukopisnih svezaka, koje detaljno opisuju kuglice, štapiće, spirale i druge vrste bakterija. Napisao je prvi rad na mikrobiologiji, koji se zove "Otajstva prirode, koje je otkrio Anthony van Leeuwenhoek." Prvi pokušaj sistematizacije i generalizacije akumuliranog znanja o morfologiji bakterija pripada znanstveniku O. Mulleru, koji ga je preuzeo 1785. godine. Od ovog trenutka povijest razvoja mikrobiologije počinje dobivati ​​zamah.

Fiziološki ili akumulativni stupanj

U ovoj fazi razvoja znanosti proučavani su mehanizmi temeljne vitalne aktivnosti bakterija. Razmatraju se procesi u kojima sudjeluju i koji su nemoguće u prirodi. Dokazano je nemogućnost spontane generacije života bez sudjelovanja živih organizama. Sva ta otkrića napravljena su kao rezultat eksperimenata velikog znanstvenika-kemičara, ali nakon tih otkrića također je mikrobiolog Louis Pasteur. Teško je nadcijeniti njegovu važnost u razvoju ove znanosti. Povijest mikrobiologije teško se mogla razvijati tako brzo i potpuno, da nije bilo za ovog genijalnog čovjeka.

Pasteurova otkrića mogu se prikazati na nekoliko glavnih točaka:

• pokazali su da je proces fermentacije šećernih supstanci poznat ljudima od davnina uzrokovan prisutnošću određene vrste mikroorganizama. A za svaku vrstu fermentacije (mlijeko-kiselina, alkohol, ulje itd.) Prisutnost specifične skupine bakterija je karakteristična, što ona čini;
• unijeli u prehrambenu industriju proces pasterizacije kako bi se oslobodili proizvodi mikroflore, uzrokujući njihovo truljenje i kvarenje;
• zaslužuje zasluge za povećanje otpornosti na bolesti uvođenjem cjepiva u tijelo. To jest, Pasteur je predak cijepljenja, on je dokazao da su bolesti uzrokovane prisutnošću patogenih bakterija;
• uništili su ideju aerobnih svih živinih stvari i dokazali da za život mnogih bakterija (na primjer oleaginaste kiseline) kisik uopće nije potreban, čak i štetan.

Glavna neosporna zasluga Louis Pasteura bila je da je eksperimentalno dokazala sva njegova otkrića. Tako da nitko nije mogao sumnjati u valjanost rezultata. Ali povijest mikrobiologije ne završava tamo.

Još jedan znanstvenik, koji je radio u XIX stoljeću i napravio neprocjenjivi doprinos proučavanju mikroorganizama, Robert Koch - Njemački znanstvenik, koji zaslužuje odbitak čistih linija bakterijskih stanica. To je, u prirodi, svi mikroorganizmi usko su međusobno povezani. Jedna grupa u procesu života stvara medij za rast za drugu, druga radi isto za treću i tako dalje. To jest, oni su isti lanci hrane kao i viši organizmi, samo unutar bakterijskih zajednica. Zbog toga je vrlo teško proučiti određenu zajednicu, skupinu mikroorganizama, jer su njihove dimenzije iznimno male (1^-6 m ili 1 μm) i, budući da su u stalnoj međusobnoj međusobnoj interakciji, ne posuđuju samu pažljivu studiju. Idealno je bila prilika da rastu mnoge identične bakterijske stanice iz iste zajednice pod umjetnim uvjetima. To jest, dobivanje mase identičnih stanica koje će biti vidljive golim okom i proučavanje procesa u kojima postaje mnogo lakše.

To je upravo ono što je Koch otkrio. Uveo je uzgoj čistih kultura bakterija u hranjivom mediju, koji za svaku zajednicu ima svoje. Također zaslužuje zasluge za bojanje kolonija mikroorganizama i pojedinih sudionika. Robert Koch je prvi otkrio tuberkulozu štapić (Kochov štapić), parazitski kod životinja i čovjeka. Ovaj je znanstvenik primijenio metodu infekcije pokusnih životinja s patogenim bakterijama s ciljem uzgoja čistih kultura takvih mikroorganizama i razvijanje metode dezinfekcije i boriti se protiv njih.

Stoga su prikupljene mnoge vrijedne informacije o vitalnoj aktivnosti bakterija, njihovim prednostima i šteti ljudima. Razvoj mikrobiologije otišao je još intenzivnije.

Moderna pozornica

Moderna mikrobiologija - je skup pododjeljke, i mini-znanost koja se bavi proučavanjem ne samo bakterije, ali i virusi, gljivice, arheje i sve poznate i novootkrivenih mikroorganizama. Na pitanje, što je mikrobiologija, danas možemo dati vrlo pun i detaljan odgovor. To je složena znanost koja se bavi proučavanjem mikroorganizama i njihova primjena u praktičnom životu u različitim područjima i područjima, kao i utjecaj mikroorganizama na svaki drugi, na okoliš i živih organizama.

U vezi s takvim širokim konceptom mikrobiologije potrebno je modernu gradaciju ove znanosti dovesti u dijelove.

1. Ukupno.
2. Tla.
3. Voda.
4. Poljoprivreda.
5. Medicinska.
6. Veterinarski.
7. Prostor.
8. Geološki institut.
9. Virologiju.
10. Hrana.
11. Industrijska (tehnička).

Svaki od ovih odjeljaka bavi se detaljnom studijom mikroorganizama, njihovim utjecajima na život i zdravlje ljudi i životinja, kao i mogućnost korištenja bakterija u praktične svrhe poboljšanja kvalitete života čovječanstva. Sve ovo u kompleksu je ono što mikrobiologija proučava.

Najveći doprinos razvoju suvremenih metoda mikrobiologije, metode uzgoja i uzgoja mikroorganizama od strane takvih znanstvenika kao Wolfram Tsillig i Karl Stetter, Carl Woese, Norman Pace, Watson, Crick, Pauling Zuckerkandl. Domaćih znanstvenika su imena poput Mechnikov, LS Tsenkovsky, DI Ivanovsky Vinogradskii VL Omelyanskii, SP Kostychev, Ya Ya i Nikitinsky F. M. Chistyakov, A. I. Lebedev, V. N. Shaposhnikov. Kroz rad tih znanstvenika su uspostavili načine da se bave ozbiljnim bolestima životinja i ljudi (antraksa, dijabetesa krpelja, slinavke i šapa, velikih boginja, i tako dalje). Uspostavljeni su na način poboljšala otpornost na bakterijske i virusne bolesti, sojevi dobiveni mikroorganizama sposobna za obradu ulje stvoriti masu u toku roka trajanja raznih organskih tvari, pročistiti i tako štiti okoliš, ne-raspadajuće raspadaju kemijskih spojeva, i više.

Doprinos tih ljudi zaista je neprocjenjiv, pa su neki od njih (Mechnikov II) dobivali Nobelovu nagradu za svoj rad. Do danas postoje znanstveni katedri, osnovani na temelju mikrobiologije, koji su najsuvremenija u biologiji - to je biotehnologija, bioinženjering i genetski inženjering. Rad svake od njih ima za cilj dobivanje organizama ili skupina organizama s predodređenim svojstvima, pogodnim za ljude. Razviti nove metode rada s mikroorganizmima, kako bi se maksimizirale prednosti korištenja bakterija.

Dakle, faze razvoja mikrobiologije, iako ne brojne, ipak su vrlo informativne i pune događaja.

Metode proučavanja mikroorganizama

Suvremene metode mikrobiologije temelje se na radu s čistim kulturama, kao i korištenju najnovijih dostignuća u tehnologiji (optički, elektronički, laseri i tako dalje). Evo glavnih.

1. Upotreba mikroskopskih tehničkih sredstava. U pravilu, samo svjetlosni mikroskopi ne daju puni rezultat, pa se tako i luminescentni, laseri i elektronički koriste.
2. Uzgoj bakterija na posebnim nutrijentnim medijima za izlučivanje i uzgoj apsolutno čistih kolonija kultura.
3. Fiziološke i biokemijske metode analize kulture mikroorganizama.
4. Molekularno-biološke metode analize.
5. Genetske metode analize. Do danas je postalo moguće pratiti genealoško stablo gotovo svih otvorenih skupina mikroorganizama. To je omogućilo djelo Karl Veza, koji je mogao dešifrirati dio genoma kolonije bakterija. Ovim otkrićem postalo je moguće izgraditi filogenetski sustav prokariota.

Skup navedenih metoda omogućuje primanje potpune i detaljne informacije o bilo kojem od novootkrivenih ili već otvorenih mikroorganizama i pronalaženju ispravne primjene.

Faze mikrobiologije, koje je provela u njenoj formaciji kao znanosti, nisu uvijek sadržavale takav velikodušan i precizan set metoda. Međutim, valja napomenuti da je najučinkovitija u svakom trenutku eksperimentalna metoda, on je bio onaj koji je služio kao temelj za akumuliranje znanja i vještina u radu s mikrokozmosom.

Mikrobiologija u medicini

Jedno od najvažnijih i najvažnijih područja mikrobiologije za ljudsko zdravlje je medicinska mikrobiologija. Predmet svoje studije postali su virusi i patogene bakterije koje uzrokuju teške bolesti. Stoga je izazov za liječnike, mikrobiologa: identificirati patogen, njegovati svoje čiste linije, proučiti karakteristike života i razloge za koje su štetne za ljudski organizam, i pronaći način kako bi se uklonili ovu aktivnost.

Nakon što se dobije čista kultura patogenog organizma, potrebno je provesti temeljitu molekularno-biološku analizu. Na temelju rezultata, test otpora organizama na antibiotike, utvrditi načine širenja bolesti i odabrati najučinkovitiju metodu liječenja protiv ovog mikroorganizma.

Bila je medicinska mikrobiologija, uključujući veterinarsku medicinu, koja je pomogla riješiti niz aktualnih problema čovječanstva: stvorena cjepiva protiv antraksa, bjesnoća, konjski lica, ovce boginja, anaerobne infekcije, tularemija i paratifus groznica, bilo je moguće da biste dobili osloboditi od kuge i parapnevmonii i tako dalje.

Mikrobiologija hrane

Osnove mikrobiologije, sanitacije i higijene usko su međusobno povezane i općenito ujedinjene. Uostalom, patogeni organizmi mogu se širiti mnogo brže i u većem volumenu, kada uvjeti sanitarne i higijenske zaštite ostavljaju mnogo na želji. I prije svega to se odražava u prehrambenoj industriji, s masovnom proizvodnjom prehrambenih proizvoda.

Aktualni podaci o morfologiji i fiziologiji mikroorganizama, biokemijski procesi uzrokovani njima, kao i utjecaj čimbenika okoliša na mikroflore u razvoju u hrani tijekom prijevoza, skladištenja, prodaje i prerade sirovina, pomoći da se izbjegne mnoge probleme. Uloga mikroorganizama u procesu stvaranja i promjene u kvaliteti hrane i pojave brojnih bolesti uzrokovane patogenim i oportunističkih vrsta, vrlo je značajna, i stoga je zadatak mikrobiologiju namirnica, sanitarne i higijenske je uloga prepoznati i okrenuti u korist čovjeka.

Također, mikrobiologija hrane kultivira bakterije koje mogu pretvoriti proteine ​​iz ulja, koristi mikroorganizme za raspadanje prehrambenih proizvoda, za preradu mnogih prehrambenih proizvoda. Procesi fermentacije na osnovi bakterija mliječno kiselih i uljnih kiselina daju čovječanstvu mnoge potrebne proizvode.

virusologija

Potpuno odvojena i vrlo velika skupina mikroorganizama, koja je danas najmanje istražena - su virusi. Mikrobiologija i virologija - dva usko međusobno povezane kategorije mikrobioloških znanosti koje proučavaju patogenih bakterija i virusa koji mogu izazvati ozbiljnu štetu za zdravlje živih organizama.

Virologija je vrlo opsežna i složena pa zaslužuje posebnu studiju.