Материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления пользователям Интернета и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
© 2018 - 2024
План.
1. Исторический очерк развития микробиологии
2. Предмет, объект, задачи микробиологии ее место среди естественных наук
3. Заключение
1. Исторический очерк развития микробиологии
Человечество познакомилось с микроорганизмами косвенным путем, даже не догадываясь о их существовании. С давних времен люди наблюдали брожение теста, приготовляли спиртные напитки, сквашивали молоко, делали сыры. Процессы брожения поражали человека своей таинственностью и связывали с божественной силой. Так возник у римлян бог плодородия и виноделия Бахус. Кроме того, люди постоянно соприкасались с различными заболеваниями, в том числе эпидемическими. Но до середины прошлого века никто не мог себе представить, что разного рода бродильные процессы и заболевания могут быть следствием деятельности ничтожно малых существ.
До XY в. предполагали, что болезни вызываются “миазмами” - особыми болезнетворными испарениями, имеющимся в воздухе. Эта точка зрения была высказана великим врачом древности Гиппократом.
А началось с того, что в 1610 г. сорокашестилетний профессор математики Падуанского университета Галилео Галилей сконструировал микроскоп. Естественно, мысль сделать микроскоп пришла ему в голову не просто. Это было подготовлено ходом развития научной мысли. Еще в CIII веке, накануне изобретения очков, известный философ Роджер Бэкон предсказал: "Прозрачные тела могут быть обработаны так, что отдельные предметы покажутся близкими и наоборот..." Идею оптического прибора, способного сделать видимыми и далекие и мельчайшие объекты, обсуждал в начале CUI века великий Леонардо да Винчи. А за ним и Джироламо Фракасторо, врач - первый, кто предположил невероятное, что существует невидимое начало, нечто живое - наподобие как бы крохотнейших существ,– которое передает заразные болезни. Оптика бурно развивалась в то время и Галилео Галилей прекрасно зная ее законы и самостоятельно изготавливая телескопы, естественно предположил, что правильно подобрав линзы можно не только рассматривать звезды, но и посмотреть, что творится под ногами. Первый микроскоп Галилея, названный им "трубой-малышкой", - высотой более трех с половиной метров был подарен польскому королю в надежде на вознаграждение, а вот второй - более совершенный, в котором уже можно было менять наводку, он подарил Академии наук Италии, президентом которой был Федерико Чези, который занимался исследованием размножения папоротников, но Чези был первым, кто в 1628 году видел отдельные живые клетки. Он их рассмотрел, зарисовал, угадал их конкретную функцию.
Открыл клетку Роберт Гук - замечательный физик. В свой микроскоп Гук увидел клетки растения и зарисовал их. Впервые этот рисунок был явлен миру в 1665 году. Если говорить о Роберте Гуке, то стоит сказать, что он был всесторонне интересующимся ученым. Это он собрал тот воздушный насос, который помог открыть закон, названный именем Бойля и Мариотта, и который по словам самого Бойля, первым открыл не он, а Гук! Это он сконструировал гигрометр и барометр с циферблатом, это он изобрел ареометр для определения удельного веса воды, водолазный колокол, спиральную пружину для часов и минимальный термометр - мы просто окружены его изобретениями. Пружину он сделал как модель для изучения механических свойств металлов, тем самым заложив основы математической теории упругости. А минимальный термометр был создан, когда он изучал температуры плавления льда и кипения воды и доказал, что эти температуры постоянны, и предложил считать температуру замерзания воды нулевой.
За срез пробки Гук взялся тоже совсем не случайно. Когда он изучал цвета тонких пластинок и пленок жидкостей, заключенных меж стеклышками, пробка служила ему подсобным материалом. Но ведь и она сама была материалом, чьи свойства мог раскрыть микроскоп. Гук задался вопросом:
- чем обусловлены легкость вещества пробки, ее эластичность и ее неспособность впитывать воду?
Он сделал тонкие срезы пробки и стал их исследовать при увеличении в сто раз. И на продольном и на поперечных срезах пробки оказались видны почти правильно расположенные замкнутые пустоты - поры. Строение, которое Гук увидел, было однородным, регулярным: поры-стенки, поры-стенки, точно у пчелиных сот. Он назвал эти поры “cells” - “ячейки” или “клетки”. Установив, что пробка имеет ячеистое строение, Гук поставил новый вопрос: не является ли такая структура общей схемой строения всех растений? Он делал срезы сердцевины бузины, ивы, камыша, укропа, моркови, репейника, стеблей различных трав. И клетки были видны везде, и везде они были не пустыми. Они заполнены, как решил Гук, “питательным соком”. Смотрел он пристально и зарисовывал искусно и тщательно. В его рисунках среза сердцевины растения в каждой клеточке повторяются крапинки - не клеточные ли это ядра, которые Гук приметил? Гук увидел нечто и понял, что именно он увидел. И дал увиденному имя “cell” - “клетка”, введя тем самым в науку новое понятие. И поставил гениальный вопрос: не является ли клетка универсальным элементом живой ткани всех растений? И добыл первые доказательства этой универсальности!
Наиболее обстоятельные сведения о мире микроорганизмов были получены голландским ученым Антони ван Лёвенгуком, которого справедливо считают отцом микрографии, т.е. описательной микробиологии.
Антони ван Лёвенгук родился в семье пивовара, однако по стопам отца не пошел, а стал суконщиком, причем преуспевающим. Вначале он купил лупу, чтобы рассматривать с ее помощью сукно и нет ничего удивительного в том, что в линзу он стал рассматривать и другие попадавшие под руку вещи. Но вот в чем дело: суконщик ван Лёвенгук, обнаружив, что купленные им лупы недостаточно хороши для рассматривания не сукон, а вот именно всяких этих посторонних предметов, решился отшлифовать для себя своими руками линзы, да еще так, чтобы обставить при том настоящих очковых дел мастеров. В конце концов им было изготовлено двести “микроcкопиумов”, которые представляли собой простые лупы: каждый всего с одной линзой, но дающих увеличение до 275 раз и обладавших поразительной разрешающей способностью: в них были различимы объекты размером до 1,4 микрона!, тогда как у Гука увеличение составляло около 100 раз. У Антони ван Лёвенгука был свой личный технологический секрет, который умер вместе с удивительным голландцем. Таких линз не удалось более сделать до сих пор. Заслуга Лёвенгука состоит в том, что вслед за Гуком он утвердил микроскопию как метод научного исследования и доказал, что этот метод может быть применен и в биологии, и в кристаллографии, и в химии, и в других областях знания. Ему пришлось сделать для себя так много микроскопов не только ради того, чтобы добиться все лучшей и лучшей разрешающей способности, - видоизменял каждый микроскоп специально для исследования определенных объектов: новый объект - новый микроскоп. Один из приборов так и назвал: “угрескоп”, поскольку приспособил его для наблюдения за кровообращением в хвосте личинки угря. И он знал, чем произвести впечатление на любознательного гостя - Петра I, когда тот приплыл из Гааги только ради того, чтобы встретиться с Лёвенгуком. Старик (ему было тогда уже за 60) - по просьбе царя принес на яхту целый ящик своих микроскопов и двое одержимых любовью к познанию два часа рассматривали, как по капиллярам двигаются темные кружочки кровяных телец и любовались другими открытыми Лёвенгуком диковинами. В результате Петр I выразил желание приобрести увеличительные инструменты для русской Кунсткамеры. Один микроскоп Петр получил в подарок. В 1725 г. и в мастерских Академии наук в Петербурге стали делать отечественные микроскопы.
В целом же Антони ван Лёвенгук открыл капиллярное кровообращение и открыл, что кровь не просто красная однородная жижа, а взвесь особых округлых телец. И сообщил миру, что семенная жидкость, сперма, тоже состоит из элементов - из хвостатых сперматозоидов. Он срезал кожу с собственного пальца и зарисовал ее клетки. Он исследовал ткани мышцы кита и мышцы лягушечьего сердца и обозначил поперечную исчерченность их волокон. И наконец, это он обнаружил “крохотных зверюшек”- сначала в настое черного перца, затем - в каплях стоялой воды, в кишечнике лягушки, в лошадином навозе, в соскобе собственного зуба! Он зарисовывал их и скрупулезно их описывал. То были одноклеточные простейшие - инфузории и жгутиковые. А главное - бактерии! Микробиологи ХХ века просто понять не могли, как он сумел их различить: ведь они были на его рисунках - спириллы, спирохеты, палочки, кокки! Сейчас их можно изучать с помощью фиксации, после окраски, через просветленную оптику, т.е. со всем, что было придумано в следующем столетии! Но без всего этого?.. В 1931 г. сотрудники Утрехтского музея отважились взять в руки экспонат - однолинзовый микроскоп Лёвенгука и употребили его по назначению - и различили в капле силуэты живых бактерий! И только спустя много лет американский бактериолог Коэн разгадал этот особый способ наблюдений, который Лёвенгук держал в секрете для себя - способ наблюдения в темном поле, которым бактериологи пользуются в настоящее время. Благодаря этому способу Антон ван Лёвенгук проник в мир микробов и увидел там столько, что наука потратила десятилетия на усвоение его открытий.
Дальнейшее систематическое изучение окружающей природы с помощью совершенствовавшихся микроскопов подтверждало обнаруженное А.ван Лёвенгуком повсеместное распространение в ней микроорганизмов. Три основные проблемы, волновавшие умы ученых на протяжении длительного времени, послужили могучим стимулом для развития исследований, приведших к возникновению и последующему интенсивному развитию микробиологии: природа процессов брожения и гниения, причины возникновения инфекционных заболеваний и проблема самозарождения организмов.
И вот микробов увидели. Все больше людей убеждалось своими глазами в их существовании. Микробы оказались вездесущими, их находили в любом месте, всякий, кто хотел, мог вырастить их в настое гниющего сена. Интересно, а как они туда попадали?
С этого вопроса и начался длительный спор о размножении и самозарождении микроорганизмов. Мысль с самозарождении живых существ была не нова. С незапамятных времен считалось само собой разумеющимся, что некоторые животные могут возникать из неживой природы. Думали, что лягушки могут зарождаться в иле, мыши - в старом зерне и т.д. В отношении крупных животных проблема самозарождения была решена быстро. Проверить способность к самозарождению у мелких насекомых - мух, вшей и т.д. - оказалось труднее, но к середине CUIII века справились и с этим. Остались микроорганизмы.
Первым ученым, который сделал успешную попытку в этом направлении был итальянский ученый, профессор университета в Павии Лаццаро Спалланцани, который кипятил бульоны в колбах, закрытых пробками в течение 30-60 мин. В таких сосудах после выдерживания в течение нескольких дней не было обнаружено никаких микроорганизмов. Кроме того Спалланцани поставил простой опыт. Он сумел отсадить в отдельную капельку воды одного микроба и стал наблюдать за ним в микроскоп. Микроб сначала плавал как ни в чем не бывало, зател стал увеличиваться в длину, истончаться посредине и разделился пополам, половинки ничем не отличались от своего родителя: они также плавали, а через некоторое время и сами разделились. Эти опыты позволили Спалланцани утверждать, что микроорганизмы возникают не в результате самозарождения, а происходят от себе подобных. Выводы Спалланцани, однако, не поколебали веры у сторонников о самозарождении микроорганизмов. Они объясняли результаты, полученные Спалланцани тем, что тот подвергал свои настои слишком жесткой обработке, в результате которой разрушалась их “жизненная сила”, которая находится в воздухе над жидкостью. Французская Академия наук решила разобраться с этим явлением до конца и назначила специальную премию тому, кто докажет истину.
И окончательный конец спору о самозарождении микрорганизмов положил Луи Пастер, который повторил опыты Спалланцани, с тем небольшим отличием, что расплавив горлышки своих колб, он изогнул их в виде лебединой шеи. Такие колбы заполняли бульоном, кипятили и после этого не затыкали пробкой и не запаивали. В них мог свободно входить свежий воздух, но пыль (а с ней и микроорганизмы) оседала на коленцах изогнутого горлышка, не проникая в колбу. Бульон оставался прозрачным. После удаления S-образной части горла микроорганизмы прямо попадают в колбу, начинается их быстрый рост. Этим простым опытом Л. Пастер опроверг возражение о разрушении при нагревании таинственной “жизненной силы”, содержащейся в питательной среде и в обычном воздухе. Он неопровержимо доказал, что “самозарождение” в большинстве опытов происходит в результате попадания в стерилизованные питательные среды микроорганизмов из воздуха.
Следующая проблема, успешно решенная Луи Пастером, касалась разрешения истинной природы процессов гниения и брожения. В то время господствовала теория физико-химической природы брожения, которую поддерживали многие известные ученые, в том числе, Я. ван Гельмонт, введший в обиход термин “брожение”, крупнейший химик Ю. Либих, И. Берцелиус. Они полагали, основываясь на сходстве между газом, образующимся при сбраживании виноградного сока (CO2), газом, выделяющимся при сжигании угля, и газом, который появляется при взаимодействии щелочи с кислотой, что они имеют одинаковую природу. Правда, все же некоторые исследователи, на основании микроскопических исследований подошли близко к разрешению этой проблемы (француз А. Лавуазье, не закончил свои исследования, т. к. стал жертвой террора французской буржуазной революции; немец Т. Шванн и др.). Но их идеи не получили признания.
Поводом для начала изучения процессов брожения послужило обращение к Л. Пастеру одного фабриканта с просьбой помочь выяснить причины систематических неудач в сбраживании свекловичного сока для получения спирта. Результаты исследований Л. Пастера с несомненностью доказывали, что процесс спиртового брожения является результатом жизнедеятельности определенной группы микроорганизмов - дрожжей и происходит в условиях без доступа воздуха. Почти одновременно с изучением спиртового брожения Л. Пастер приступил к изучению молочнокислого брожения и также показал, что этот вид брожения вызывается микроорганизмами, названными им “молочнокислыми дрожжами”.
Изучение маслянокислого брожения привело Л. Пастера к выводу, что жизнь некоторых микроорганизмов не только может протекать в отсутствие свободного кислорода, но последний вреден для них. Они могут жить только в отсутствие кислорода. Таким образом были открыты строгие анаэробы.
Открытие Пастером бескислородной жизни вызвало взрыв протестов, т.к. считалось, что кислород – “жизненный газ”, без которого существование организмов невозможно. Однако Пастер оказался прав, и открытое им явление анаэробиоза имело большое значение для создания теории брожений. По мнению Л. Пастера, брожение есть не что иное, как жизнь без свободного кислорода. При анаэробиозе бактерии получают необходимую для жизни энергию, вызывая распад органических соединений, т.е. брожение. За эти работы Л. Пастер получил премию французской Академии наук и медаль Лондонского Королевского общества.
Итог двадцатилетним исследованиям в области брожений был подведен Л. Пастером в “Исследовании о пиве, его болезнях, их причинах, способах сделать его устойчивым, с приложением новой теории брожения” (1876). В этой работе была четко сформулирована в законченном виде физиологическая теория брожений, являющаяся результатом “жизни без воздуха, жизни без свободного кислорода”.
Гораздо позже, исследуя бродильные процессы, Пастер не мог пройти мимо такого распространенного и важного процесса, как гниение белковых веществ, обычно сопровождавшегося образованием продуктов с резким и неприятным запахом. Гниение также, как и брожение рассматривали как химический процесс, но Пастер убедился в его биологической природе. Он установил также, что распад мочевины вызывается деятельностью бактерий, некоторые их которых описал.
Эти открытия Луи Пастера дали возможность знаменитому английскому хирургу Д. Листеру применять обезвреживание ран дезинфицирующими средствами и предпринимать меры к уничтожению микробов в окружающей среде. А если представить себе, сколько раненых умирало от заражения крови, например во время Крымской войны, сколько гибло от столбняка и гангрены, то станет понятно, как велико значение такого открытия.
Второй период своей научной деятельности Пастер посвятил изучению возбудителей заболеваний. Но прежде следует упомянуть еще одно имя - первого победителя заразной болезни. Он был скромным сельским врачом. Его имя Эдуард Дженнер.
Оспа была широко распространена. Дженнер заметил, что доярки, которые ухаживали за коровами, больными оспой, впоследствии не заболевали натуральной оспой. В 1876 г. Э. Дженнер в присутствии свидетелей и врачей привил коровью оспу восьмилетнему мальчику, а через полтора месяца натуральную оспу. Ребенок не заболел: его организм стал невосприимчив к оспе. С тех пор практически во всех странах прививка против оспы стала обязательной и медицина может сказать, что оспа побеждена.
Первое заболевание, которое начал изучать Пастер, была сибирская язва. От нее иногда погибало до половины овечьих стад; немало страданий приносила сибирская язва и людям. И вот ученый доказывает, что бациллы, обнаруживаемые в организме погибших от сибирской язвы животных, и есть возбудители этой болезни. Но этого было мало мало, надо было найти способы борьбы с болезнью. И тут помогла случайность.
Летом сотрудники лаборатории разъехались на отдых, и пробирка с возбудителями холеры кур простояла в термостате почти месяц. Когда же работу начали вновь, то оказалось, что старая культура перестала быть смертельной. Птицы заболевали, но не погибали.
Когда курам ввели свежих возбудителей болезни, в живых остались только те, которых предварительно заразили старой культурой. Пастер знал о прививках Дженнера и он понял, каким путем следует идти. Он приготовил материал для прививок из искусственно ослабленной культуры сибиреязвенных палочек. В честь открытия Дженнера такой материал был назван вакциной (“вакка” - по-латыни корова). В целом же Луи Пастер открыл возбудителей болезней, кроме выше указанных, остеомиелита, гнойных абсцессов, одного из возбудителей газовой гангрены, бешенства, и нашел способы борьбы с ними. Поэтому с полным правом можно считать, что он положил начало развитию медицинской микробиологии. Заслуги Пастера были по достоинству оценены. В 1873 г. он был избран во Французскую медицинскую академию, а в 1882 г. - в Академию наук Франции. В 1884 г. Санкт-Петербургская академия избрала Пастера членом-корреспондентом по разряду биологических наук, позже - почетным членом.
В Париже в 1888 г. на средства, собранные по подписке, был открыт Пастеровский институт. Большой вклад на строительство института внесло русское правительство. В этом институте работали многие выдающиеся микробиологи, в том числе русские. Среди них был И.И. Мечников - автор классических работ в области сравнительной патологии, эволюционной морфологии, микробиологии и иммунологии, некоторое время проработавший в должности вице-директора института. И.И. Мечников - автор фагоцитарной теории, это он открыл лейкоциты и показал, что именно лейкоциты захватывают и пожирают микробов. Эти подвижные клетки назвали фагоцитами. В 1909 г. за исследования по фагоцитозу И.И. Мечникову была присуждена Нобелевская премия.
Одним из основоположников медицинской микробиологии наряду с Л. Пастером явился немецкий микробиолог Роберт Кох, занимавшийся изучением возбудителей инфекционных заболеваний. Его заслуги заключаются не только в том, что он открыл возбудителей холеры (холерный вибрион), туберкулеза (палочка Коха) и предложил методы борьбы с ними, но Р. Кох внес большой вклад в развитие микробиологических методов исследования. Он сконструировал осветитель для микроскопа, предложил метод микрофотографирования бактерий, разработал приемы окрашивания микроорганизмов анилиновыми красителями и предложил способ выращивания микробов на твердых питательных средах, что открыло новые подходы для более углубленного изучения свойств микроорганизмов.
Родоначальником русской микробиологии является Л.С. Ценковский - член-корреспондент Петербурской АН. Исследовал простейших, водоросли и грибы, открыл и описал большое количество простейших, изучал их морфологию и циклы развития. Это позволило ему сделать вывод об отсутствии резкой границы между миром растений и животных. Одним из первых в России предложил вакцину против сибирской язвы.
Большой вклад в развитие общей микробиологии внес русский микробиолог академик Российской АН (1923 г.) Сер.Ник. Виноградский, работавший в Пастеровском институте руководителем Агробактериологического отделения. Открыл микроорганизмы в почве, способные усваивать молекулярный азот атмосферы, который является инертной формой азота по отношению ко всем животным и растениям, т.е. недоступным. В 1893 г. выделил из почвы анаэробный азотфиксатор, названный им в честь Л. Пастера Clostridium pasteurianum. Кроме того, именно С.Н. Виноградский открыл явление хемосинтеза и хемосинтезирующие бактерии, которые в качестве единственного источника углерода используют углекислоту, а энергию получают в результате естественного окисления неорганических соединений серы, азота, железа и др.
Работы С.Виноградского успешно продолжал нидерландский ученый Мартин Бейеринк - почетный член АН СССР (1929 г). М. Бейеринк первым выделил и описал чистые культуры азотфиксирующих клубеньковых бактерий и обнаружил в почве еще один вид бактерий, способных к росту и азотфиксации в аэробных условиях,- Azotobacter chroococcum.
С.Н. Виноградский и М. Бейеринк являются основоположниками экологического направления микробиологии, связанного с изучением роли микроорганизмов в природных условиях и участием их в круговороте веществ в природе.
Конец CIC в. ознаменовался еще одним важным открытием в области микробиологии. В 1892 г. Д.И. Ивановский обнаружил вирус табачной мозаики - представителя новой группы микроскопических существ и предложил методы борьбы с этим вирусом на посевах табака.
К концу CIC в. намечается дифференциация микробиологии на ряд направлений: общая микробиология, медицинская и почвенная.
Успехи микробиологии во второй половине CIC в. привели к обнаружению чрезвычайного разнообразия типов жизни в микромире. Естественно, что следующий вопрос, который встал перед исследователями,- как объяснить такое многообразие, определить его границы, выявить, на чем оно основано. Изучением этой проблемы, имеющей общебиологического значение, занимались два крупнейших микробиолога нашего времени голландцы А. Клюйвер и его ученик К.ван Ниль - биохимики по образованию. Они провели сравнительные биохимические исследования в относительно далеко отстоящих друг от друга физиологических группах микроорганизмов. Было изучено много разных форм микроорганизмов и примерно к середине 50-х гг. нашего века сформулировано то, что теперь называется теорией биохимического единства жизни. А. Клюйвер и К. ван Ниль на огромном экспериментальном материале показали, что “все биохимические процессы, совершенно независимо от рода изучаемыз организмов, могут быть сведены к цепям элементарных реакций, принадлежащих к небольшому числу типов”, т.е. несмотря на огромное разнообразие форм жизни покоится на поразительном единообразии биохимических процессов.
В чем же конкретно состоит биохимическое единство жизни, сочетающееся с большим физиологическим разнообразием и разными типами жизни в мире микроорганизмов? Общее основано на единстве трех групп процессов:
- единстве механизмов передачи информации;
- единстве энергетически процессов;
- единстве конструктивных процессов.
С начала XX в. продолжается дальнейшая дифференциация микробиологии. От нее отпочковываются новые научные дисциплины (вирусология, микология) со своими объектами исследования, выделяются направления, различающиеся задачами исследования (общая микробиология, техническая, сельскохозяйственная, медицинская, генетика микроорганизмов). Последние достижения микробиологии мы будем отмечать в процессе изучения тем предмета, как на лекциях, так и на лабораторно-практических занятиях.
2. Предмет, объект, задачи микробиологии ее место среди естественных наук
Итак, микробиология - наука о весьма малых по размерам, не видимых невооруженным глазом организмах (греч. “микрос” - малый, “биос” - жизнь, “логос” - наука), наука об их систематике, морфологии, физиологии, биохимии, генетике, распространении и их роли в круговороте веществ в природе. Эти объекты называются микроорганизмами, или микробами, и могут быть отнесены к примитивным живым существам. Вместе с тем микроорганизмы имеют огромное значение, как в природе, так и в жизни человека, т.к. они являются возбудителями разнообразных превращений минеральных и органических веществ, заболеваний человека, животных и растений.
Накопленный к настоящему времени материал показывает, что мир микроскопических существ очень широко и разнообразно представлен в природе. Объединение микробов в одну группу весьма условно, т.к. размер организма мало связан с его систематическим положением.
Значительная часть микробов представляет собой одноклеточные, примитивные организмы. Характеризуются высокой скоростью роста и размножения, которое происходит часто путем митоза. Сложный половой процесс у многих микроорганизмов отсутствует. Микробы чрезвычайно разнообразны по физиологическим и биохимическим свойствам. Некоторые микроорганизмы живут в условиях, которые непригодны для жизни других организмов.
Таким образом, объектом исследования микробиологии являются микроскопические существа: бактерии, микроскопические грибы и водоросли, простейшие, а также вирусы. Хотя изучением вирусов занимается вирусология, выделившаяся в самостоятельную дисциплину. Термин “бактериология” применяется преимущественно в медицине.
Современная микробиология распадается на ряд самостоятельных дисциплин, методология которых различна. В медицинской и ветеринарной микробиологии преимущественное внимание уделяется эпидемиологии возбудителей болезней, токсинам. антимикробным препаратам. Сходные задачи имеет и фитопатология. Общая микробиология изучает морфологию, биохимию, физиологию, генетику, систематику микроорганизмов, их роль в природе. По средам обитания микроорганизмов общая микробиология разделяется на почвенную, водную, геологическую, которые составляют часть экологии микроорганизмов.
Сельскохозяйственная микробиология прежде всего решает вопросы, связанные с плодородием почвы, поскольку деятельностью микроорганизмов определяются многие факторы, влияющие на формирование урожайности.
Одной из центральных задач сельскохозяйственной микробиологии является разработка методов эффективного использования “биологического азота” в земледелии. Ее решение не только ведет к дешевому обогащению почвы азотом и органическим веществом, но и позволяет получать богатый белком корм.
В задачу сельскохозяйственной микробиологии входят также изучение микрорганизмов, вызывающих заболевания растений, и борьба с ними, разработка микробиологических препаратов для борьбы с насекомыми, вредящими растениям, методов консервирования кормов, предохранение сельскохозяйственной продукции от порчи, вызываемой микроорганизмами.
С микробиологией тесно связана современная биотехнология, которая зародилась как техническая микробиология и получила дальнейшее развитие с разработкой генетических и молекулярно-генетических методов получения физиологически активных веществ. Достижения технической микробиологии привели к развитию микробиологической промышленности, производящей кормовой белок, некоторые витамины, кормовые антибиотики и т.д. Большие перспективы открывает клеточная и генная инженерия, которые могут внести большой вклад при создании эффективных форм симбиоза высших растений и микроорганизмов и позволят получить высокопродуктивные культуры микроорганизмов для микробиологической промышленности.
3. Заключение
Итак, мы коротко остановились на истории микробиологии, особо подчеркнув роль исследователей, работы которых имели этапное значение не только для развития микробиологии, но и биологии в целом: А.ван Лёвенгук - и открытие микромира, Луи Пастер - и выяснение роли микрорганизмов в природе, С.Н. Виноградский и М. Бейеринк - и утверждение многообразия форм жизни в микромире, А. Клюйвер и К.ван Ниль - и доказательство биохимического единства жизни.
Кроме этого, выяснили цели и задачи микробиологии как практической, так и теоретической науки.
Литература:
1. Мишустин Е.Н., Емцев В.Т. Микробиология.- М.: Агропромиздат, 1987.- С.3-17.
2. Гусев М.В., Минеева Л.А. Микробиология.- М.: Изд-во Моск. ун-та,1978.- С.5-21.
ЛЕКЦИЯ 3
1: ФИЗИОЛОГИЯ И БИОХИМИЯ РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ
Тема: Природа и функции основных химических компонентов растительной клетки
1. Белки и их функции в клетке
2. Ферменты растительной клетки
3. Нуклеиновые кислоты и их функции
4. Углеводы и липиды растительной клетки
5. Вода как компонент растительной клетки
Белки и их функции в клетке
Структурными и функциональными элементами живого материала их органических веществ являются – белки, нуклеиновые кислоты, липиды, углеводы.
Белки – построены из аминокислот, имеющих одновременно аминогруппу и карбоксильную группу. Поэтому белки могут диссоциировать и как кислоты, и как основания, приобретая форму аниона, или катиона.
Величина рН при которой наблюдается равенство кислотной и основной диссоциации белка называется изоэлектрической точкой (ИЭТ). В этом состоянии белок является электронейтральным. Вследствие чего обладает наименьшей устойчивостью и легко выпадает в осадок. Заряд белка (т.е. + или-) определяется соотношением аминных и карбоксильных групп. Об этом вы будете судить сами выполнив лабораторную работу по определению ИЭТ
Мир растений очень богат. Существует много тысяч разных белков, однако все это разнообразие достигается комбинациями последовательного соединения 20 аминокислот. Из растительных белков выделяют 20 аминокислот:
1. аланин
2. аргинин
3. аспарагиновая к-та
4. аспарагин
5. валин
6. гистидин
7. глицин
8. глутаминовая кислота
9. глутамин
10. изолейцин
11. лейцил
12. лизин
13. клетионин
14. пролин
15. серин
16. тирозин
17. треонин
18. трептофан
19. фенилаланин
20. цистеин
Число возможных сочетаний достигает 2х1018. Этим и определяется разнообразие растительного мира. Состав и последовательность расположения аминокислот образуют первичную структуру белка. Все существующие в природе белки различаются по первичной структуре. Эта структура сохраняется в поколениях.
Вторичная структура создается благодаря возникновению дополнительных связей:"водородных мостиков". Способ свертывания полипептидной цепи характеризует цепь белка.
Третичная: под третичной структурой понимают характер свертывания (длинной) полипептидной цепи. В модели по ходу пептидной цепи протягивают структуру, которая служит ориентиром. Модель третичной структуры белка может быть представлена в виде схемы.
В зависимости от укладки полипептидных цепей форма молекул белка может варьировать от фибриллярной (вытянутой) до глобулярной. Третичная структура определяет конформацию белка. Конформация белков – конформация от лат. Форма, построение, расположение) молекулы, геометрические формы которых могут принимать молекулы органических соединений, при сохранении неизменными - порядка хим. связи атомов (химического строения), длины связей и ****
Например: простая конформация молекул пентона.
Четвертичная. Многие белки образуют комплексы их нескольких молекул. Например, молекула гемоглобина имеющая молекулярную массу 68000 состоит из четырех скрученных в клубки полипептидных цепей, которые образуют строго упорядоченную систему, функционирующую как единое целое. такие комплексы или ассоциации называются четвертичной структурой. На уровне четвертичной структуры происходит своеобразная гибридизация молекул разных типов.
Функции белков. Белки составляют материальную основу жизненных процессов. Жизнь – это способ существования белковых тел, писал Энгельс. Белки входят в состав цитоплазмы и различных органоидов клетки. Вместе с липидами белки участвуют в построении клеточных стенок, регулирующих проницаемость клетки и её органоидов.
Основные функции белков таковы:
1. Структурная функция – они являются основным строительным материалом клетки.
2. Транспортная – транспортную функцию выполняют белки, обнаруживающие АТФазную активность и сократительные свойства, принимающие участие в энергозависимом процессе перемещения веществ через мембрану.
3. Двигательная – эта функция белков обеспечивает все виды движений, на которые способны биологические объекты, разных уровней организации, начиная с цитоплазмы, органелл. *
4. Энергетическая – наиболее характерна для растительных организмов, в семенах которых накапливаются от 15-25 (злаки) до 45% (бобовые) белковых веществ. При расщеплении 1 гр. белка высвобождается 17.2 кДж *
5. * - молекулы белка способны реагировать на разнообразные воздействия среды, конформационными изменениями.
6. Ферментативная – эта функция белков реализуется в осуществлении и регуляции практически всех биологических реакций происходящих в организме при участии специфических ферментов.
Дата: 2019-02-19, просмотров: 251.