Этапы развития микробиологии
Микробиология зародилась задолго до нашей эры и прошла длительный путь развития, исчисляющийся многими тысячелетиями. Историю развития микробиологии можно разделить на 5 этапов.
Эмпирический (описательный) период — 6–5 тыс. л. до н. э. — XVI в. н. э. Человек пользовался плодами деятельности микроорганизмов (виноделие, хлебопечение, сыроделие, выделка кож), не зная об их существовании. В те времена верили, что болезни посылаются злыми духами или с помощью колдовства.
ПодходГиппократа (460 г. до н. э. – 370 г. до н. э.) к данному вопросу был новаторским: он полагал, что болезни людям посылают не боги, а возникают они по разным, вполне естественным, причинам. Он делил последние на два класса: общие (вредные влияния климата, почвы, наследственности) и личные (условия жизни и труда, питания, возраст). Наблюдая за течением болезней, он придавал серьезное значение периодам болезней, особенно лихорадочных, и предполагал, что многие болезни вызываются какими-то посторонними невидимыми причинами, имеющими живую природу («миазмы»). Автор обширного собрания из семи книг «Эпидемии».
Итальянский врач Дж. Фракасторо (1546) также предполагал живую природу агентов инфекционных заболеваний. Он считал, что каждая болезнь вызывается своим «контагием», для предохранения от болезней рекомендовал изоляцию больного, карантин, ношение масок, обработку предметов уксусом.
Морфологический период — конец XVII – середина XIX в.: открытие мира микроорганизмов, описание их внешнего вида, опыты по самозаражению с целью доказать инфекционную природу многих заболеваний.
Левенгук Антони Ван (1632–1723) — нидерландский натуралист, один из основоположников микроскопии. Торговал полотном в мануфактурной лавке в Амстердаме, в свободное время увлекался шлифованием линз. Изготовленные линзы он вставлял в металлические держатели с прикрепленной к ним иглой для насаживания объекта наблюдения (1675 г. — первый микроскоп Левенгука). Всего за свою жизнь Левенгук изготовил около 250 линз со 150–300-кратным увеличением. При помощи таких «микроскопов» Левенгук впервые наблюдал и зарисовал бактерии (1683), простейших (1675), отдельные растительные и животные клетки. В 1680 г. стал членом Королевского общества, в 1695 г. написал труд «Тайны природы, открытые А. Левенгуком». Несовершенство приборов и методов изучения микромира не способствовало быстрому накоплению научных знаний о микроорганизмах.
Прямые доказательства роли микроорганизмов в возникновении инфекционных заболеваний были найдены в опытах по самозаражению материалами или культурами соответствующих возбудителей, взятыми от больного чумой (Д. Самойлович, В. Смирнов), холерой (М. Петенкофер, И. Мечников, Д. Заболотный, И. Савченко, Н. Гамалея), сыпным тифом (Г. Минх, О. Мочутковский), полиомиелитом (М. Чумаков), гепатитом А (М. Балоян).
3. Физиологический (пастеровский) период — конец XVIII — начало ХХ в. Начало научной микробиологии: открыто большинство возбудителей инфекционных заболеваний, вирусы, разработана микробная концепция болезней, изучена жизнедеятельность микробной клетки.
Английский врач Эдвард Дженнер (1749–1823) 14 мая 1796 г. предложил метод вакцинации. В эксперименте он доказал, что прививки людям возбудителя коровьей оспы из содержимого пустул на вымени больных коров предохраняют от заражения натуральной оспой. Результаты исследования он обобщил в статье «Исследование причин и действий коровьей оспы» (1798). С эмпирического открытия Дженнером вакцины против оспы, задолго до открытия самих вирусов, началась борьба с вирусными инфекциями.
Французский ученый Луи Пастер (1822–1895) — член Парижской академии наук, Французской медицинской академии, основоположник современной микробиологии и иммунологии, биотехнологии. Опроверг теорию самозарождения микроорганизмов (1860). Доказал, что брожение не является химическим процессом, а его вызывают микроорганизмы (1861). Изобрел метод пастеризации, благодаря чему были побеждены болезни вина и пива, порча молочнокислых продуктов. Открыл возбудителей болезней шелковичных червей, вина и пива. Доказал формирование искусственного иммунитета (1870), открыл патогенные микроорганизмы (стафилококк, пневмококк, клостридии). Разработал принцип аттенуации, создал живые вакцины против куриной холеры (1879), сибирской язвы (1881), бешенства (1885). Открыл явление анаэробиоза. Ввел методы антисептики, стерилизации сухим жаром. В 1883 г. создал первый научно-исследовательский институт микробиологии — Институт Пастера.
Немецкий микробиолог Роберт Кох (1843–1910) — один из основоположников современной бактериологии и эпидемиологии, иностранный член-корреспондент Петербургской АН (1884). Ему принадлежат труды по выявлению возбудителей инфекционных болезней и разработке методов борьбы с ними. Кром еэтого, ученый Сформулировал критерии этиологической связи инфекционного заболевания с микроорганизмом (триада Генле—Коха: выделить микроорганизм от больного, получить чистую культуру, заразить ею лабораторное животное и наблюдать у него развитие схожей клинической картины). Впервые выделил чистую культуру возбудителя сибирской язвы, доказал ее способность к спорообразованию, открыл холерный вибрион (запятая Коха) и туберкулезную палочку (палочка Коха). Предложил способы дезинфекции и стерилизации текучим паром. Ввел в практику метод выделения чистых культур на твердых питательных средах (агар-агаре, желатине, свернутой сыворотке), способы окраски бактерий анилиновыми красителями, иммерсионный объектив, способ микрофотографии. Лауреат Нобелевской премии 1905 г.
Дмитрий Иосифович Ивановский (1864–1920). 12 февраля 1892 г. на заседании Российской академии наук он сообщил, что возбудителем мозаичной болезни табака является фильтрующийся вирус. Эту дату можно считать днем рождения вирусологии, а Д. И. Ивановского — ее основоположником. Вирусы мозаичной болезни табака удалось впервые увидеть только в 1939 г. в электронный микроскоп.
Иммунологический — начало — середина ХХ в.
Илья Ильич Мечников (1845–1916) — российский биолог и патолог, один из основоположников сравнительной патологии, эволюционной эмбриологии, иммунологии (автор клеточной теории иммунитета), создатель научной школы, член-корреспондент (1883), почетный член (1902) Петербургской АН. С 1888 г. работал в Пастеровском институте в Париже. Совместно с Н. Ф. Гамалеей основал первую в России бактериологическую станцию (1886). Открыл явление фагоцитоза (1882), изложил фагоцитарную теорию иммунитета в трудах «Невосприимчивость в инфекционных болезнях» (1901). Ему принадлежит цикл работ, посвященных микробиологии и эпидемиологии холеры, чумы, брюшного тифа, туберкулеза; совместно с Э. Ру впервые экспериментально вызвал сифилис у обезьян (1903). Создал теорию происхождения многоклеточных организмов. Разработал учение о микробном антагонизме. Много внимания в своих трудах уделял проблеме старения. Урна с прахом Мечникова, согласно его воле, хранится в библиотеке Пастеровского института.
Немецкий врач и бактериологПауль Эрлих (1854–1915) — почетный член Немецкого химического общества, автор гуморальной теории иммунитета. Открыл антитоксические антитела, разработал метод определения активности антитоксических сывороток. В 1896 г. основал и возглавил Институт по изучению и контролю сывороток. Открыл тучные клетки, разработал способ окрашивания туберкулезных бацилл. Является основоположником химиотерапии инфекционных заболеваний. Проводил эксперименты по лечению сифилиса органическими соединениями мышьяка, индукции злокачественных опухолей у животных.
В 1908 г. И. Мечникову и П. Эрлиху присуждена Нобелевская премия. В последующей многолетней и плодотворной дискуссии между сторонниками фагоцитарной и гуморальной теорий были раскрыты многие механизмы иммунитета.
Следующим важным этапом в развитии микробиологии стало открытие антибиотиков. В 1929 г. А. Флеминг открыл пенициллин и началась эра антибиотикотерапии, приведшая к революционному прогрессу медицины. В дальнейшем выяснилось, что бактерии приспосабливаются к антибиотикам, а изучение механизмов лекарственной устойчивости привело к открытию плазмид.
Г. Домагк обосновал антибактериальное действие сульфаниламидных препаратов и ввел их в лечебную практику (1932).
Борис Яковлевич Эльберт (1890–1963) — основатель первой в Беларуси кафедры микробиологии и гигиены МГМИ (1923), профессор и заведующий кафедрой, директор Белорусского государственного санитарно-бактериологического института, лауреат Государственной премии. Время деятельности — 20–е – 60–е гг. ХХ в. Организовал производство лечебно-диагностических сывороток, питательных сред. Ученому принадлежат работы по клебсиеллам, микобактериям, лептоспирам, возбудителям тифов и натуральной оспы. Исследовал туляремию и противотуляремийный иммунитет, в соавторстве с Гайским разработал вакцину против туляремии.
Кафедрой микробиологии, вирусологии, иммунологии БГМУ заведовали: в 1962–1988 г.г. — доктор медицинских наук, профессор Алексей Петрович Красильников, в 1988–2005 г.г. — доктор медицинских наук, профессор Леонид Петрович Титов, с 2005 г. — кандидат медицинских наук, доцент Татьяна Александровна Канашкова.
5. Молекулярно-генетический (современный) — с середины ХХ в.: широкое использование молекулярных методов исследования. Этому способствовали важнейшие открытия в области молекулярной биологии и генетики.
В опытах на бактериях была доказана роль ДНК в передаче наследственных признаков. Выяснение принципов кодирования генетической информации в ДНК бактерий и установление универсальности генетического кода позволило лучше понимать молекулярно-генетические закономерности, свойственные высоко организованным организмам.
Расшифровка генома кишечной палочки сделала возможным конструирование и пересадку генов. Генная инженерия создала новое направление — биотехнологию, с помощью которой получены рекомбинантные микроорганизмы, новые вакцины и диагностические препараты.
Расшифрована молекулярно-генетическая организация многих вирусов и механизмы их взаимодействия с клетками, механизмы вирусного канцерогенеза. Разработан метод культур клеток. Открыт провирус, вироиды и прионы.
В современном понимании иммунология — наука, изучающая механизмы защиты организма от всего генетически чужеродного, поддержание структурной и функциональной целостности организма. Иммунология включает ряд специализированных направлений: иммуноморфологию, иммуногенетику, иммунологию онтогенеза, трансплантационную иммунологию, иммунопатологию, иммуногематологию, онкоиммунологию, вакцинологию и прикладную иммунодиагностику. Открыты новые антигены (опухолевые, ГКГС). Расшифровано строение антител, разработана клонально-селекционная теория иммунитета. Созданы гибридомы и получены моноклональные антитела. Изучены многие виды иммунодефицитов, открыты иммуномодуляторы.
Разработаны новые способы диагностики инфекционных и неинфекционных заболеваний (ИФА, РИА, иммуноблоттинг, гибридизация нуклеиновых кислот, ПЦР).
Появляются новые данные об открытии инфекционных агентов — возбудителей «соматических» заболеваний (язвенная болезнь желудка, гастрит, инфаркт миокарда, отдельные формы бронхиальной астмы, шизофрения и др.).
Появилось понятие о новых и возвращающихся инфекциях. Пример реставрации старых патогенов — мультирезистентные микобактерии туберкулеза. Среди новых патогенов — вирусы геморрагических лихорадок, ВИЧ, легионеллы, бартонеллы, эрлихии, хеликобактер, хламидии.
Сегодня микробиология, вирусология и иммунология — одно из ведущих направлений биологии и медицины, интенсивно развивающееся и расширяющее границы человеческих знаний.
- Общая медицинская микробиология
- Общая медицинская микробиология
- Список сокращений
- Этапы развития микробиологии
- Особенности микроорганизмов
- Систематика бактерий
- 4. Смешанный подход.
- Отличия прокариотов и эукариротов
- Таксоны, применяемые в бактериологии:
- Подвидовые таксоны:
- Клон (греч. Klon — росток) — генетически однородная чистая культура микроорганизмов, полученная из одной материнской клетки.
- Номенклатура бактерий
- Морфология бактерий
- Мелкие и средние длиной 2–5 мкм, толщиной 0,4–0,8 мкм; — энтеробактерии;
- Длинные палочки длиной до 10 мкм, толщиной 0,5–2 мкм — бациллы;
- Бактерии — не образуют спор; необходимо иметь в виду, что термин «бактерия» часто используют для обозначения всех микроорганизмов-прокариот;
- Бациллы — спорообразующие аэробы; диаметр эндоспоры обычно не превышает ширины клетки;
- Клостридии — спорообразующие анаэробы; диаметр споры больше поперечника вегетативной клетки, в связи с этим клетка напоминает веретено или теннисную ракетку.
- Структура бактериальной клетки
- Обязательными органеллами бактериальной клетки являются нуклеоид, цпм, мезосомы, цп, рибосомы.
- Политрихи — много жгутиков:
- Клеточная стенка (кс)
- Формы бактерий с дефектом кс
- Запасные вещества прокариот
- 7.12. Эндоспоры
- Терморезистентность эндоспор обусловлена:
- Практически полным отсутствием свободной воды;
- Большим содержанием кальциевой соли дипиколиновой кислоты, которая не встречается у вегетативных клеток;
- Особым строением белка;
- Стадии спорообразования (споруляции):
- Стадии прорастания споры:
- Систематическое положение спирохет
- Морфология спирохет.
- Отличительные признаки патогенных спирохет
- Характеристика трепонематозов
- Боррелии
- Фиксированные препараты окрашивают по Романовскому-Гимзе или фуксином. Боррелии при окраске по Романовскому-Гимзе —фиолетовые, фуксином — розовые (рис. 45б).
- Лептоспиры
- Актиномицеты
- Систематическое положение актиномицетов
- 5) Актиномикоз цнс.
- Риккетсии
- Риккетсии названы в честь американского микробиолога х. Риккетса, открывшего возбудителя одного из риккетсиозов — пятнистой лихорадки скалистых гор и погибшего от этой инфекции (1909).
- Систематическое положение риккетсий
- Характеристика риккетсиозов
- Хламидии
- Систематическое положение хламидий
- Хламидии — мелкие коккобактерии, диаметром 250-300 нм, имеющие маленький геном — кольцевую днк, кодирующую синтез 500 белков.
- Хламидии сохраняют жизнеспособность во внешней среде при низких температурах, быстро погибают при воздействии высоких температур, при действии дезинфектантов.
- Тропны к цилиндрическому эпителию;
- Дифференциация родов семейства Chlamydiaceae
- Роль хламидий в патологии
- Микоплазмы
- Систематическое положение микоплазм
- Отличия микоплазм от других прокариот:
- Малый размер генома, наименьший у прокариотов (1/16 генома e. Coli, 1/10 генома риккетсий);
- Роль микоплазм в патологии
- Сравнительная характеристика спирохет, актиномицетов, риккетсий, хламидий, микоплазм
- Обмен веществ и энергии (метаболизм) у прокариотов
- Химическая структура и питательные потребности бактерий
- Питание микроорганизмов
- Конструктивный метаболизм
- Пути получения энергии у прокариотов
- Классификация бактерий по особенностям энергетического метаболизма
- Сравнительная эффективность различных способов получения энергии у гетеротрофов
- Энергетический метаболизм
- Классификация бактерий по отношению к кислороду воздуха
- Метаболическое направление эволюции микроорганизмов
- Рост и размножение микроорганизмов Рост микроорганизмов
- Размножение микроорганизмов
- Способы размножения микроорганизмов
- II. Бесполые способы размножения.
- Покоящиеся формы микроорганизмов
- Противомиробные мероприятия
- Стерилизация
- Резистентность эндоспор и вегетативных клеток
- Способы стерилизации
- Наиболее часто используемые режимы стерилизации паром под давлением
- Режимы стерилизации сухим жаром
- Стерилизации инструментов и изделий медицинского назначения
- Факторы, определяющие эффективность стерилизации
- Виды контроля стерилизации в лпу
- Максимальные сроки сохранения стерильности объектов в зависимости от вида упаковки
- Дезинфекция
- Способы дезинфекции
- Спектр антимикробной активности веществ, входящих в состав дезинфектантов
- Корреляция классификации медицинских инструментов с уровнем дезинфекции
- Характеристика дезинфектантов
- Условия химической инактивации некоторых микроорганизмов
- Антисептика
- Способы антисептики
- Препараты нпо «БелАсептика», зарегистрированные мз рб и рекомендованные к применению
- Асептика
- Методы асептики
- Противомикробный режим
- Генетика бактерий
- Наследственность бактерий
- Генетический аппарат бактерий
- Нуклеоид
- 3. Эволюция организмов происходит благодаря мутациям и генетическим рекомбинациям.
- Плазмиды
- Мобильные (мигрирующие) генетические элементы
- Сравнительная характеристика внехромосомных факторов наследственности
- Характеристики геномов некоторых бактерий
- Изменчивость бактерий
- Сравнительная характеристика изменчивости
- Мутации
- Классификации мутаций
- I. По происхождению.
- II. По проявлению мутации в фенотипе.
- 1. Проявленные (доминантные).
- III. По направленности действия.
- IV. По фенотипическим последствиям для мутировавшей клетки.
- V. По характеру изменений в первичной структуре днк.
- I. Репарации.
- Генетические рекомбинации
- Фенотипическая изменчивость
- Практическое использование изменчивости
- Медицинская биотехнология и генная инженерия
- Геномика
- Учение об инфекционном процессе Инфекционные заболевания в патологии человека
- Инфекционный процесс и факторы, влияющие на него
- III. Условия (факторы) внешней среды, в которых взаимодействуют макро- и микроорганизм.
- Классификации инфекционных заболеваний
- Кровяные инфекции: вирусные гепатиты в и с;
- Респираторные инфекции: дифтерия, корь, коклюш, менингококковая инфекция, скарлатина;
- Инфекции наружных покровов: сифилис, гонорея, хламидиоз;
- «Вертикальные» инфекции: вирусный гепатит в, вич–инфекция;
- Характеристика механизмов и путей передачи инфекции
- Генерализованная (общая) — микроорганизм распространяется (диссеминирует) из ворот инфекции лимфогенным, гематогенным путем или по отросткам нейронов:
- Спорадическая заболеваемость — отдельные случаи одной нозологической формы, эпидемически не связанные между собой;
- Эпидемии: лавинообразное нарастание заболеваемости, случаи эпидемически связаны между собой;
- Пандемии: эпидемия, охватывающая несколько стран, целый континент, всю человеческую популяцию;
- Периоды инфекционного заболевания
- Характеристика периодов инфекционного заболевания
- Патогенность
- Потенциальность — может реализоваться при определенных условиях:
- Вирулентность
- Определение вирулентности Качественное определение вирулентности проводится прямым (биопроба) или косвенным (наличие ферментов вирулентности) способами.
- Факторы патогенности
- Колонизацию — размножение бактерий на поверхности клеток макроорганизма;
- Инвазию — проникновение бактерий через слизистые и соединительнотканные барьеры макроорганизма в подлежащие ткани;
- Переход возбудителя к другому хозяину.
- У Грам- бактерий — пили I и общего типов;
- Капсульные полисахариды клебсиелл, поверхностные белки, липополисахариды;
- Гемагглютинины вирусов.
- Фибринолизины (стрептокиназа и стафилококкокиназа) растворяют сгусток фибрина, ограничивающий местный очаг воспаления, что позволяет бактериям быстро распространяться в органы и ткани;
- Ферменты агрессии микрорганизмов:
- ДнКаза — деполимеризует днк;
- 6. Другие:
- Характеристика бактериальных токсинов
- Сравнительная характеристика бактериальных экзотоксинов и эндотоксинов
- Активация комплемента по альтернативному пути;
- Поликлональная стимуляция и пролиферация в–лимфоцитов, синтез Ig m;
- Системы секреции факторов патогенности у Грам- бактерий
- Генетический контроль факторов патогенности
- Синдром системного воспалительного ответа
- Химиотерапия инфекционных заболеваний Этапы становления химиотерапии
- Классификация антимикробных средств
- Группы химиопрепаратов
- 1. По антимикробному спектру действия:
- 2. По происхождению:
- 3. По типу действия:
- 4. По направленности действия:
- 5. По химическому строению:
- Классификация и спектр активности пенициллинов
- Классификация и спектр активности цефалоспоринов
- Классификация и спектр активности аминогликозидов
- Классификация макролидов
- Классификация фторхинолонов
- Классификация антибиотиков по механизму действия
- Антибиотикорезистентность, ассоциированная с модификацией мишени
- 5. Снижение физиологической роли мишени и формирование метаболического «шунта».
- 7. Модификация структуры молекулы антибиотика, приводящая к утрате биологической активности.
- Наиболее частые механизмы резистентности бактерий к антибиотикам
- Побочные действия антибиотиков
- 5. Влияние на иммунный ответ.
- 6. Возникновение антибиотикорезистентных форм микроорганизмов:
- Операции и состояния, при которых целесообразна антибиотикопрофилактика
- Бактерии, проявляющие резистентность к антибиотикам
- Экологическая микробиология Экология микроорганизмов
- Время возникновения живых существ
- Экологическое направление эволюции микроорганизмов
- Экологические понятия
- Концепция микробной доминанты
- Роль микроорганизмов в круговороте веществ в природе
- Микробиологические аспекты охраны окружающей среды
- Экологические связи
- Экологические факторы абиотической среды
- Действие на микроорганизмы физических факторов внешней среды
- Действие на микроорганизмы химических факторов внешней среды
- Экологические среды микроорганизмов
- Бактериологические показатели, рекомендуемые для санитарно-гигиенической оценки воздуха лпу
- Эумикробиоз и дисбиоз
- Наличие/отсутствие микроорганизмов в биотопах тела человека
- Биотопы, имеющие постоянную микрофлору
- Значение нормальной микрофлоры
- Эубиоз различных биотопов организма человека
- Показатели, характеризующие эубиоз кишечника
- Показатели, характеризующие степень чистоты влагалища
- Дисбиоз (дисмикробиоз)
- Причины дисбиоза:
- Классификации дисбиозов:
- Дисбиоз полости рта
- Дисбиоз кишечника
- Принципы коррекции дисбиоза
- 1. Устранение причины, вызвавшей дисбиоз.
- Основные группы пробиотиков на основе компонентов микроорганизмных клеток или метаболитов
- Бактериофаги, используемые для коррекции дисбиоза кишечника
- Профилактика дисбиоза
- Методы изучения нормальной микрофлоры
- Литература
- Оглавление