Бактерии: места обитания, строение, процессы жизнедеятельности, значение

1. Предмет и задачи микробиологии

Микробиология (от греч. mikros – малый, bios – жизнь, logos– учение) изучает строение, жизнедеятельность, закономерности и условия развития мельчайших организмов, использование их полезных свойств и устранение вредных. Различают : общую (изучает основные закономерности развития и жизнедеятельности микробов и их роль в природе; является основой для других направлений), медицинскую (изучает патогенные для человека микробы, разрабатывает методы профилактики, диагностики и лечения болезней), ветеринарную, сельскохозяйственную (изучает роль микробов в почвообразовательных процессах, увеличение плодородия почвы и т.д.), техническую (изучает научные основы использования действия микробов в промышленности с целью создания полезных продуктов, разрабатывание методов предохранения различного сырья от порчи), водную (изучает микрофлору различных водоемов, питьевой воды, роль микробов при очистке сточных вод), экологическую и др. микробиологии. Объектами исследования являются бактерии (бактериология), вирусы (вирусология), грибы (микология), водоросли (альгология) и т.д. Задачи : 1) получение высокоактивных штаммов; 2) изучение закономерностей смешанного культивирования (Z.B. получение биотоплива, очистка сточных вод, получение антибиотиков и витаминов); 3) защита высокоактивных штаммов от бактериофагов; 4) разработка методов сохранения высокопродуктивных штаммов микроорганизмов (морозильная (-270^о ), сушка, пересев).

2. Основные этапы развития микробиологии

1) Открытие в 1676 г. Антонием ван Левенгуком ; изготовление линз, увеличивающих в 200–300 раз. В книге «Тайны природы, открытые Антонием Левенгуком» описал и зарисовал многие микроорганизмы, обнаруженные в различных настоях, в колодезной воде, на мясе и др. объектах. Открытие Левенгука вызвали интерес ученых, но слабое развитие в XVII и XVIII вв. промышленности и с/х, господствующее в науке схоластическое направление препятствовали развитию естественных наук Þ долгое время наука о микробах носила описательный характер . Важное принципиальное значение имеют малоизвестные работы М.М. Тереховского (диссертация 1775 г.), он изучал влияние на микробы охлаждения и нагревания, действия различных хим. веществ; он считал, что микробы представляют собой особую группу живых существ, которые не способны самопроизвольно зарождаться.

2) Прогресс промышленности в XIX в., вызвавший развитие техники и различных отраслей естествознания, обусловил развитие микробиологии, возросло ее практическое значение. Микробиология стала опытной наукой , изучающей роль «загадочных» организмов в природе и жизни человека. Появились более совершенные микроскопы. Луи Пастер (1822–1895) показал, что микробы различаются не только внешним видом, но и характером жизнедеятельности; они вызывают разнообразные химические превращения в субстратах, на которых развиваются; он изучал различные виды брожения (спиртовое, маслянокислое), доказал существование анаэробных организмов, доказал, что жизнь может произойти только от другой жизни.

Значительным вкладом в микробиологию явились исследования немецкого ученого Роберта Коха (1843–1910). Им были введены в практику плотные питательные среды для выращивания микробов; это позволило разработать методы выделения (изолирования) микробов в «чистые культуры», т.е. культуры каждого вида в отдельности, развившиеся в одной клетке. Изучал возбудителей сибирской язвы, туберкулеза, холеры и др. заразных болезней; ввел методы окраски микробов анилиновыми красителями. В 1905 – нобелевская премия.

Л.С. Ценковский (1822–1877) изучал генетические связи протистов, низших водорослей, слизистых грибов и бактерий с животными и растениями. Он впервые в России изготовил и применил на практике вакцину против сибирской язвы овец.

И.И. Мечников (1845–1916) разработал фагоцитарную теорию иммунитета – невосприимчивости организма к заразным болезням. Ему принадлежит идея использования антагонистических отношений между микробами, что легло в основу современного учения об антибиотиках; с ним связано развитие микробиологии в России; он организовал первую в России бактериологическую лабораторию (в Одессе). В 1903 – нобелевская премия.

Н.Ф. Гамалея (1859–1949) изучал вопросы медицинской микробиологии; открыл станцию по прививкам против бешенства; описал явление бактериофагов.

3) Эколого-физиологическое направление . С.Н. Виноградский (1856–1953) открыл процесс нитрификации – окисление аммонийного азота до азотной кислоты при участии особой группы бактерий, эти бактерии не нуждаются для своего роста в готовых органических соединениях; они ассимилируют CO₂ без участия хлорофилла и солнечной энергии (хемосинтез). Открыл явление фиксации атмосферного азота анаэробными бактериями; найдены бактерии анаэробного разложения пектиновых веществ. Открыл новый вид жизни хемолитоавтотрофный: СО₂ -источник углерода; Fe, S, H₂ - источник энергии. Вместе с Мартином Бейеринком (1851–1931) открыли метод элективных сред (среды подходят только для одного вида микробов, а для др. нет). Бейеринк открыл клубеньковые бактерии. Они изучали микробы в природных условиях, в основном в почве. Д.И. Ивановский в 1892 г. открыл вирусы (вирус табачной мозаики).

4) Биохимическое направлен