Kaj je mikrobiologija. Kaj študija mikrobiologije? Osnove mikrobiologije

Biologija znanosti vključuje veliko število podsektorjev in podrejenih znanosti. Vendar je mikrobiologija ena najmlajših in najbolj obetavnih, koristna za človeka in njegovo dejavnost. Relativno nedavno se je pojavila, a je hitro pridobila zagon razvoja, ta znanost je danes postala prednik takšnih odsekov, kot so biotehnologija in genetski inženiring.

Kaj je mikrobiologija?

Najprej je mikrobiologija znanost. Volumetrična, zanimiva, mlada, a dinamično razvija znanost. Etimologija besede izhaja iz grškega jezika. Torej, "mikros" pomeni "majhen", drugi del besede prihaja iz "bios", kar pomeni "življenje", in zadnji del iz grške. "logotipi", ki se prevajajo kot poučevanje. Zdaj lahko dobesedno odgovorite na vprašanje, kaj je mikrobiologija. To je doktrina mikroživljenja.

Z drugimi besedami, preučevanje najmanjših živih bitij, ki niso vidne golim očesom. Takšni enocelični organizmi vključujejo:

1. Prokarionti (brez jedrskih organizmov ali brez jedra):

• bakterije;
• arhea.

2. Eukarioti (organizmi z razvitim jedrom):

• enocelične alge;
• protozoa.

3. Virusi.

Prednost mikrobiologije pa je preučevanje bakterij zelo različnih vrst, oblik in načinov pridobivanja energije. To je osnova mikrobiologije.

Predmet znanosti

Vprašanje, ki študira mikrobiologijo, lahko odgovor: da proučuje zunanji raznolikost bakterij po obliki in velikosti, njihov vpliv na okolje in živa bitja, metode hranjenja, razvoj in razmnoževanje mikroorganizmov, kot tudi njihov vpliv na gospodarski in človeški praksi.

Mikroorganizmi so bitja, ki lahko živijo v različnih pogojih. Za njih praktično ni omejitev temperature, kislosti in alkalnosti medija, tlaka in vlažnosti. V vsakem primeru je vsaj ena (in najpogostejša množica) skupina bakterij, ki lahko preživijo. Danes je znano skupnosti mikrobiološke da zapolnijo povsem anaerobnih pogojih v notranjosti vulkanov spodnji termoistochnikov, ki nosijo globine oceanov in ostre pogoje vročih skalah in tako naprej.

Na stotine mikroorganizmov znanost, ki se sčasoma razvije v tisoče. Vendar pa se ugotovi, da je to le majhen del raznolikosti, ki obstaja v naravi. Zato je delo mikrobiologov zelo veliko.

Eden od najbolj znanih centrov, v katerem je podrobno preučevanje mikroorganizmov in vseh procesov, povezanih z njimi, je bil Inštitut Pasteur v Franciji. Dobil ime po slavnem ustanovitelja znanosti mikrobiologije, Louis Pasteur, Inštitut za mikrobiologijo, ki je izšla iz njegovih stenah veliko čudovitih strokovnjakov, ki so storila nič manj izjemen in pomembnih odkritij.

V Rusiji do danes je Inštitut za mikrobiologijo im. SN Vinogradsky RAS, ki je največji raziskovalni center na področju mikrobiologije v naši državi.

Zgodovinski odmik v mikrobiološko znanost

Zgodovina razvoja mikrobiologije kot znanosti sestavljajo tri osnovne pogojne faze:

• morfološki ali opisni;
• fiziološke ali kumulativne;
• moderno.

Na splošno zgodovina mikrobiologije šteje v svojem razvoju okoli 400 let. To pomeni, da je začetek nastanka okoli XVII. Stoletja. Zato se šteje, da je v primerjavi z drugimi odseki biologije precej mlada znanost.

Morfološka ali opisna faza

Samo ime nakazuje, da je bila na tej stopnji, strogo gledano, zgolj kopičenje znanja o morfologiji bakterijskih celic. Vse se je začelo z odkritjem prokariontov. Ta zasluga pripada ustanovitelju mikrobiološki znanosti italijanske Antonio van Leeuwenhoek, ki je imel oster um, Uporan pogled in dobro sposobnost za logično razmišljanje in posploševati. Ker je bil tudi dober tehnik, je uspel izrezati leče, kar je 300-krat večje. In ponoviti svoj dosežek bi lahko šele sredi 20. stoletja ruski znanstveniki. In nato ne z obračanjem, ampak s topljenjem leč iz optičnega stekla.

Te leče so služile kot material, skozi katerega je Leuvenook odkril mikroorganizme. In sprva je postavil nalogo zelo prozaične narave: znanstvenik se je spraševal, zakaj je bil hren tako grenak. Rasterev deli rastline in jih pregledujejo pod mikroskopom svoje lastne proizvodnje, je videl ves živi svet drobnih bitij. Bilo je leta 1695. Od takrat začne Antonio aktivno proučevati in opisati različne vrste bakterijskih celic. Razlikuje jih le v obliki, vendar je to že precej veliko.

Levenguk ima v lasti okoli 20 rokopisov, ki podrobno opisujejo kroglaste, paličaste, spiralne in druge vrste bakterij. Napisal je prvo delo na mikrobiologiji, ki se imenuje "Misterije narave, ki jih je odkril Anthony van Leeuwenhoek." Prvi poskus sistematizacije in posploševanja zbranih znanj o morfologiji bakterij spada v znanstvenika O. Mullerja, ki ga je vzel leta 1785. Od tega trenutka se začenja razvoj mikrobiologije.

Fiziološka ali akumulacijska stopnja

Na tej stopnji razvoja znanosti so bili proučevani mehanizmi, ki so temelj vitalne aktivnosti bakterij. Upoštevajo se procesi, v katerih sodelujejo in ki so po naravi nemogoči. Dokazano je bilo, da ni mogoče spontano ustvarjati življenja brez sodelovanja živih organizmov. Vsa ta odkritja so bile zaradi poskusov, velikega znanstvenika-kemik, ampak po teh odkritij tudi mikrobiolog Louis Pasteur. Težko je preceniti njen pomen pri razvoju te znanosti. Zgodovina mikrobiologije se je komajda hitro in popolnoma razvila, če ne bi bil ta genialen človek.

Pasteurova odkritja so lahko prikazana v več glavnih točkah:

• dokazali, da je proces fermentacije sladkih snovi, poznanih osebam iz nekdaj, posledica prisotnosti določene vrste mikroorganizmov. Za vsako vrsto fermentacije (mlečna kislina, alkohol, olje itd.) Je značilnost prisotnosti določene skupine bakterij, kar počne;
• v živilsko industrijo je bil uveden postopek pasterizacije, da bi se znebili izdelkov mikroflora, kar je povzročilo njihovo gnilobe in pokvarjanje;
• si zasluži zasluge za povečanje imunosti na bolezni z uvedbo cepiva v telo. To pomeni, da je Pasteur prednik cepljenj, ker je dokazal, da so bolezni posledica prisotnosti patogenih bakterij;
• uničila idejo o aerobnih živih bitjih in dokazala, da v življenju mnogih bakterij (na primer oljnih kislin) kisik sploh ni potreben in celo škodljiv.

Glavna nesporna zasluga Luisa Pasteurja je bila, da je eksperimentalno dokazal vsa njegova odkritja. Da nihče ne bi mogel ostati v dvomu glede veljavnosti rezultatov. Toda zgodovina mikrobiologije se ne konča.

Drugi znanstvenik, ki je delal v XIX stoletju in je imel neprecenljiv prispevek k študiju mikroorganizmov, Robert Koch - Nemški znanstvenik, ki si zasluži odbitje čistih linij bakterijskih celic. To je v naravi vsi mikroorganizmi tesno povezani. Ustvarja ena skupina v procesu življenja rastni medij za drugo, drugi pa enako za tretje in tako naprej. To pomeni, da so iste prehrambene verige kot višji organizmi, le v bakterijskih skupnostih. Zaradi tega je zelo težko preučiti določeno skupnost, skupino mikroorganizmov, ker so njihove dimenzije izredno majhne (1^-6 m ali 1 μm) in se med seboj neprestano tesno medsebojno ne ujemajo sami. Idealna je bila priložnost za rast številnih identičnih bakterijskih celic iz iste skupnosti pod umetnimi pogoji. To pomeni, da dobimo množico enakih celic, ki bodo vidne golim očesom in preučevati procese, v katerih postane veliko lažje.

To je točno tisto, kar je odkril Koch. Predstavil je razmnoževanje čistih kultur bakterij v hranilnem mediju, ki ima za vsako skupnost svojo lastno. Prav tako zasluži zasluge za barvanje kolonij mikroorganizmov in posameznih udeležencev. Robert Koch je bil prvi, ki je odkril tuberkulozo palico (Kochova palica), parazitski pri živalih in človeku. Ta znanstvenik je uporabil metodo okužbe poskusnih živali s patogeno bakterijo z namenom vzreje čistih kultur takšnih mikroorganizmov in razvitih metode dezinfekcije in boj proti njim.

Tako se je veliko pomembnih informacij nakopičilo na vitalno aktivnost bakterij, njihove koristi in škode za ljudi. Razvoj mikrobiologije je šel še intenzivneje.

Moderna faza

Sodobna mikrobiologija - je niz pododdelkov, in mini-znanost, ki se ukvarja s preučevanjem ne le bakterij, ampak tudi viruse, glivice, arheje in vseh znanih in na novo odkritih mikroorganizmov. Na vprašanje, kaj je mikrobiologija, danes lahko podamo zelo popoln in natančen odgovor. To je kompleksna znanost, ki se ukvarjajo s preučevanjem mikroorganizmov, in njihovi uporabi v praktičnem življenju na različnih področjih in območjih, kakor tudi vpliv mikroorganizmov na drug drugega, na okolje in živa bitja.

V povezavi s tako širokim konceptom mikrobiologije je treba sodobne gradacije te znanosti prenesti v odseke.

1. Skupaj.
2. Tla.
3. Voda.
4. Kmetijski.
5. Medicinski.
6. Veterinarsko.
7. Vesolje.
8. Geološko.
9. Virologija.
10. Hranilna.
11. Industrijsko (tehnično).

Vsak od teh oddelkov obravnava podrobno študijo mikroorganizmov, njihove učinke na življenje in zdravje ljudi in živali ter možnost uporabe bakterij v praktične namene za izboljšanje kakovosti življenja človeštva. Vse to v kompleksu je tisto, kar mikrobiologija proučuje.

Največji prispevek k razvoju sodobnih metod mikrobiologije, metode vzreje in gojenja mikroorganizmov, ki jih taka učenjaki, kot Wolfram Tsillig in Karl Stetter, Carl Woese, Norman Pace, Watson, Crick, Pauling, Zuckerkandl. Domačih znanstvenikov so taka imena, kot Mechnikov, LS Tsenkovsky, DI Ivanovsky Vinogradskii VL Omelyanskii, SP Kostychev, Ya Ya in Nikitinsky F. M. Chistyakov, A. I. Lebedev, V. N. Shaposhnikov. Z delom teh znanstvenikov so bile določene načine za spopadanje z resnimi boleznimi živali in ljudi (antraksa, diabetes klopi, slinavke in parkljevke, črne koze, in tako naprej). So bile določene načine za povečanje odpornosti na bakterijskih in virusnih bolezni, seve mikroorganizmov pridobljeni sposoben predelavo olja, ustvariti mase v času trajanja različnih organskih snovi, očisti in izboljšanje okolja, ali ne razpadajo razpadajoče kemične spojine, in več.

Prispevek teh ljudi je resnično neprecenljiv, zato so nekateri izmed njih (Mechnikov II) prejeli Nobelovo nagrado za svoje delo. Do danes so na področju mikrobiologije najsodobnejše znanosti, ki so najsodobnejše v biologiji - to je biotehnologija, bioinženjering in genetski inženiring. Delo vsakega od njih je namenjeno pridobivanju organizmov ali skupin organizmov z vnaprej določenimi lastnostmi, primernimi za ljudi. Razviti nove metode dela z mikroorganizmi, da bi povečali koristi uporabe bakterij.

Tako so stopnje razvoja mikrobiologije, čeprav niso številne, vendarle zelo informativne in polne dogodkov.

Metode proučevanja mikroorganizmov

Sodobne metode mikrobiologije temeljijo na delu s čistimi kulturami in uporabi najnovejšega napredka v tehnologiji (optični, elektronski, laserski in podobno). Tu so glavni.

1. Uporaba mikroskopskih tehničnih sredstev. Praviloma le svetlobni mikroskopi ne dajejo popolnega rezultata, zato se uporabljajo tudi luminescentni, laserski in elektronski.
2. Pridelki bakterij na posebnih hranilnih medijih za izločanje in gojenje popolnoma čistih kolonij kultur.
3. Fiziološke in biokemijske metode analize kulture mikroorganizmov.
4. Molekularno-biološke metode analize.
5. Genske metode analize. Do danes je bilo mogoče slediti genealoškemu drevesu skoraj vsake odprte skupine mikroorganizmov. To je omogočila dela Karla Veze, ki je lahko razbrala del genom bakterije kolonije. S tem odkritjem je postalo možno zgraditi filogenetski sistem prokariontov.

Nabor navedenih metod omogoča, da dobite popolne in podrobne informacije o katerem koli od na novo odkritih ali že odprte mikroorganizme in jih najdejo pravilno.

Faze mikrobiologije, ki jih je opravila v svoji formaciji kot znanost, niso vedno vključevale tako velikodušnega in natančnega sklopa metod. Vendar je treba omeniti, da je najučinkovitejša v vsakem trenutku eksperimentalna metoda, ki je služil kot podlaga za kopičenje znanja in veščin pri delu z mikrokosmosom.

Mikrobiologija v medicini

Eno najpomembnejših in pomembnih področij mikrobiologije za zdravje ljudi je medicinska mikrobiologija. Predmet študije so postali virusi in patogene bakterije, ki povzročajo hude bolezni. Zato se mikrobiologi soočajo z nalogo identificiranja patogenega organizma, negovanja čiste linije, preučevanja značilnosti življenja in razlogov, zaradi katerih škodujejo človeškemu telesu, in najdejo sredstvo za odpravo tega delovanja.

Ko dobimo čisto kulturo patogenega organizma, je treba opraviti temeljito molekularno-biološko analizo. Na podlagi rezultatov preskus odpornosti organizmov na antibiotike, določi načine širjenja bolezni in izbere najučinkovitejšo metodo zdravljenja proti tem mikroorganizmu.

Bila je medicinska mikrobiologija, vključno z veterinarsko medicino, ki je pripomogla k rešitvi številnih aktualnih problemov človeštva: ustvarjenih cepiva proti antraksu, steklina, erizipel, ovčja okužba, anaerobne okužbe, tularemija in paratyphoid, se je mogoče znebiti kuge in parapneumonije in tako naprej.

Mikrobiologija hrane

Osnove mikrobiologije, sanitarij in higiene so tesno medsebojno povezani in na splošno enotni. Navsezadnje se lahko patogeni organizmi razširijo veliko hitreje in v večjem obsegu, ko pogoji sanitarij in higiene puščajo veliko želenega. In najprej se odraža v prehrambeni industriji, z masovno proizvodnjo prehrambenih izdelkov.

Tekoči podatki o morfologije in fiziologije mikroorganizmov, biokemične procese, ki jih povzroča, pa tudi vpliv okoljskih dejavnikov na mikrofloro v razvoju v živilih Pri transportu, skladiščenju, prodajo in predelavo surovin, pomaga, da se prepreči veliko težav. Vloga mikroorganizmov v procesu nastajanja in sprememb v kakovosti hrane in nastanek številnih bolezni, ki jih patogenih in oportunističnih vrste povzročajo, je zelo pomembna, zato je naloga živilske mikrobiologije, sanitarij in higiene je vloga prepoznati in obrniti v korist človeka.

Tudi mikrobiologija živil neguje bakterije, ki lahko pretvorijo beljakovine iz olja, uporablja mikroorganizme za razgradnjo živil, za predelavo številnih živilskih izdelkov. Proces fermentacije na osnovi mlečno kislih in oljno-kiselih bakterij daje človeštvu veliko potrebnih izdelkov.

Virologija

Povsem ločena in zelo velika skupina mikroorganizmov, ki so danes najmanj raziskana - so virusi. Mikrobiologija in virologija sta dve tesno povezani kategoriji mikrobioloških znanosti, ki proučujejo patogene bakterije in viruse, ki lahko povzročijo resno škodo zdravju živih organizmov.

Virologija je zelo obsežna in zapletena, zato si zasluži ločeno študijo.