Общая микробиология. История развития микробиологии Что изучает микробиология в биологии

Микробиология — область науки, которая занимается исследованием морфологии, физиологии, биохимии, молекулярной биологии, генетики, экологии микроорганизмов, их роли и значения в круговороте веществ, в патологии человека, животных и растений.

Направления исследований

Основные направления исследований:

• Исследование общих закономерностей жизнедеятельности всех классов микроорганизмов, их систематики, генетики, молекулярной биологии и физиолого-биохимических свойств. Определение роли и значения микроорганизмов в круговороте веществ.
• Изучение фундаментальных основ биологической активности микроорганизмов с целью ее регуляции.
• Изучение экологии, систематики микроорганизмов и выявление видов и штаммов для разработки биотехнологических процессов.
• Разработка теоретических основ получения новых антибиотиков и других биологически активных веществ для борьбы с бактериальными, грибковыми и вирусными заболеваниями человека, животных и растений.
• Исследования физиологии и систематики грибов, токсино- и антибиотикоутворення в грунтовых, фитопатогенных и других грибов.
• Изучение роли и значения микроорганизмов в формировании структуры почвы, ее плодородия, в питании растений.

Методы и достижения микробиологии обогатили многие разделы биологии и способствовали их развитию. Возможность быстро вырастить огромные популяции микробов и выявить среди них редкие варианты (например, мутантные и рекомбинантные формы) позволила подробнейшим образом исследовать природу наследственности микроорганизмов, до молекулярного уровня. Полученные данные о механизмах наследования были распространены на все формы живого и легли в основу генной инженерии.

История науки

За несколько тысяч лет до возникновения микробиологии как науки человек не зная о существовании микроорганизмов, широко применял природные процессы, связанные с брожением, для приготовления кумыса и других кисломолочных продуктов, получения алкоголя, уксуса, при мочке льна.

Донауковий этап развития

Люди издавна знали о многих процессах, вызываемых микроорганизмами, однако не знали истинных причин вызывающих эти явления. Отсутствие сведений о природе таких явлений не мешало делать наблюдения и даже использовать ряд этих процессов в быту. Ряд философов и естествоиспытателей делали умозрительные выводы о причинах тех или иных явлений. При этом наиболее близко к открытию микромира подошел Джироламо Фракасторо (1478-1553), который предположил что инфекции вызывают маленькие тельца, которые передаются при контакте и хранятся на вещах больного. Однако в то время невозможно было убедиться в правильности его идей и распространение получили совсем другие гипотезы.

Бактериальную природу инфекционных заболеваний многие ученые продолжали отвергать и после революционных открытий Пастера и Коха. Так, в 1892 году Макс Петтенкофер, уверен в том, что холеру вызывают миазмы, выделяемых окружающей средой, и пытаясь доказать свою правоту, проглотил при свидетелях-медиков культуру холерных вибрионов и не заболел.

Описательный этап

Левенгук. Возможность изучения микроорганизмов возникла лишь с развитием оптических приборов. Первый микроскоп был создан еще в 1610 году Галилеем. В 1665 Роберт Гук впервые увидел растительные клетки. Однако 30 кратного увеличения его микроскопа не хватило чтобы увидеть простейших и тем более бактерии. По мнению В. Л. Омельянского «первым исследователем, перед изумленным взором которого открылся … мир микроорганизмов, был ученый иезуит Афанасий Кирхер (1601-1680), автор ряда произведений астрологического характера», однако обычно первооткрывателем микромира называют Антони ван Левенгука.

В своем письме Лондонском Королевском обществу он сообщает как 24 апреля 1676 микроскопиював каплю воды и дает описание увиденных там существ, в том числе бактерий. Левенгук считал обнаруженных им микроскопических существ «очень маленькими животными» и приписывал им те же особенности строения и поведения, и обычным животным. Повсеместное распространение этих «животных» стало сенсацией не только в научном мире. Левенгук демонстрировал свои опыты всем желающим, в 1698 его даже посетил Петр I.

Между тем, наука в целом не была готова к пониманию роли микроорганизмов в природе. Система теорий возникла тогда только в физике. Во времена Левенгука отсутствовали представления о ключевых процессах живой природы, так, незадолго до него в 1648 году Ван Гельмонт, не имея никакого понятия о фотосинтезе, заключил из своего опыта с ивой, что растение берет питание только с дистиллированной воды, которой он его поливал. Более того, даже неживая материя не была достаточно изучена, состав атмосферы, необходимый для понимания того же фотосинтеза, будет определено только в 1766-1776 годах. Поэтому неудивительно, что «животным» Левенгука не нашлось место нигде, кроме как в коллекции курьезов.

В течение следующих 100-150 лет развитие микробиологии проходило лишь с описанием новых видов. Значительную роль в изучении многообразия микроорганизмов сыграл Отто Фридрих Мюллер [кто? ], Который до 1789 описал и назвал по линнеевского биномиальной номенклатуре 379 различных видов. В это время было сделано и несколько интересных открытий. Так, в 1823 была определена причина «кровоточения» просфор — бактерия, названная Serratia marcescens (другое название Monas prodigiosa). Также следует отметить Христиана Готфрида Эренберга [кто? ], Описал множество пигментированных бактерий, первые железобактерии, а также скелеты простейших и диатомовых водорослей в морских и лиманных отложениях, чем положил начало микропалеонтология. Именно он впервые объяснил окраску воды Красного моря развитием в ней цианобактерий Trichodesmium erythraeum. Он, однако, причислял бактерий к простейшим и рассматривал их вслед за Левенгуком как полноценных животных с желудком, кишечником и конечностями.

В России одним из первых микробиологов был Л. С. Ценковский (1822-1887), описавший большое количество простейших, водорослей и грибов и сделал вывод об отсутствии резкой границы между растениями и животными. Он также организовал одну из первых Пастеровское станций и предложил вакцину против сибирской язвы.

Высказывались в это время и смелые гипотезы, например врач-эпидемиолог Д. С. Самойлович (1744-1801) был убежден в том, что болезни вызывают именно микроорганизмы, однако тщетно пытался увидеть в микроскоп возбудитель чумы — возможности оптики тогда еще не позволяли это сделать. В 1827 году итальянец А. Басси обнаружил передачу болезни тутового червя при переносе микроскопического гриба. Ж. Л. Л. Бюффон и А. Л. Лавуазье связывали брожения с дрожжами, однако общепринятой оставалась чисто химическая теория этого процесса, сформулированная в 1697 Г. Е. Шталем. Для спиртового брожения, как для любой реакции, Лавуазье и Л. Ж. Гей-Люссак посчитали стехиометрические соотношения. В 1830-х Ш. Каньяр де Латур, Ф. Кютцинг и Т. Шванн независимо друг от друга наблюдали большое количество микроорганизмов в осадке и пленке на поверхности жидкости, бродит, и связали брожения с их развитием. Эти представления натолкнулись, однако, на резкую критику со стороны таких крупных химиков как Фридрих Велер, Йенс Якоб Берцелиус и Юстус Либих. Последний даже написал анонимную статью «О разгаданную тайну спиртового брожения» (1839) — саркастическую пародию на микробиологические исследования тех лет.

Однако, вопрос о причинах брожения, тесно связан с вопросом о спонтанном самозарождения жизни, стал первым успешно решенным вопросом о роли микроорганизмов в природе.

Золотой век микробиологии

1880-е и 1890-е ознаменовались для микробиологии всплеском числа открытий. Во многом это было связано с подробной разработкой методологии. Прежде всего здесь следует отметить вклад Роберта Коха, который создал в конце 1870-х — начале 1880-х ряд новых методов и общих принципов ведения исследовательской работы. Пастер использовал для выращивания микроорганизмов жидкие среды, содержащие все элементы, находящиеся в живых организмах. Жидкие среды, однако, были недостаточно удобны. Да, сложно было выделить колонию, которая происходит от одной живой клетки («чистая культура»), в связи с чем можно было изучать только обогащенные самой природой культуры. Только в 1883 Э. Христианом Гансеном была получена первая чистая культура дрожжей, полученная методом висячей капли. Твердые среды впервые использовались для изучения грибов, где необходимость чистых культур также была обоснована. Для бактерий твердые среды применял Кон во Вроцлаве зимой 1868/69 лет, однако только в 1881 Роберт Кох положил начало широкому применению желатиновых и агаровых пластинок. В 1887 году введены в практику чашки Петри. Коху принадлежат также знаменитые постулаты:

• возбудитель заболевания должен регулярно проявляться у пациента;
• он должен быть выделен в чистую культуру;
• выделенный организм должен вызывать у подопытных животных те же симптомы, что и у больного человека.

Эти принципы были приняты не только в медицине, но и в экологии для определения вызывают те или иные процессы организмов. Также Кох ввел в применение методы окраски бактерий (ранее использованные в ботанике) и микрофотографии. Публикации Коха содержали в себе методики, принятые микробиологами всего мира. Вслед за ним началось развитие и обогащение методологии, так в 1884 Ганс Христиан Грамм использовал метод дифференцирующего окрашивания бактерий (метод Грама), С. Н. Виноградский в 1891 применен первый элективных среду. За последующие годы было описано более видов чем за все предыдущее время, выделенные возбудители опасных заболеваний, выявлены новые процессы, производимые бактериями и неизвестные в других царствах природы.

Инфекционные болезни

В изучении жизнедеятельности микроорганизмов следует отметить вклад Луи Пастера (1822-1895). Он же вместе с Робертом Кохом (1843-1910) стоят у истоков учения о микроорганизмах как возбудителей заболеваний.

Экология микроорганизмов

Экологическую роль и многообразие микробиологических процессов показали Бейеринк (1851-1931) и С. Н. Виноградский (1856-1953).

Техническая, или промышленная, микробиология

Техническая микробиология изучает микроорганизмы, используемые в производственных процессах с целью получения различных практически важных веществ: пищевых продуктов, этанола, глицерина, ацетона, органических кислот и др.

Огромный вклад в развитие микробиологии внесли российские и советские ученые: И. И. Мечников (1845-1916), Д. И. Ивановский (1863-1920), Н. Ф. Гамалея (1859-1949), Л. С. Ценковский, С. Н. Виноградский, В. Л. Омелянский, Д. К. Заболотный (1866-1929), В. С. Буткевич, С. П. Костычева, Н. Г. Холодный, В. Н. Шапошников, Н. А. Красильников, А. А. Ишменецкий и др.

Большая роль в развитии технической микробиологии принадлежит С. П. Костычева, С. Л. Иванова и А. И. Лебедеву, которые изучили химизм процесса спиртового брожения, вызывается дрожжами. На основании исследований химизма образования органических кислот мицелиальными грибами, проведенным В. Н. Костычева и В. С. Буткевичем, в 1930 году в Ленинграде было организовано производство лимонной кислоты. На основе изучения закономерностей развития молочнокислых бактерий, осуществленного В. Н. Шапошниковым и А. Я. Мантейфель, в начале 1920-х годов в СССР было организовано производство молочной кислоты, необходимой в медицине для лечения ослабленных и рахитичных детей. В. Н. Шапошников и его ученики разработали технологию получения ацетона и бутилового спирта с помощью бактерий, и в 1934 году в Грозном был пущен первый в СССР завод по выпуску этих растворителей. Труда Я. Я. Никитинского Ф. М. Чистякова положили начало развитию микробиологии консервного производства и холодильного хранения скоропортящихся пищевых продуктов. Благодаря работам А. С. Королева, А. Ф. Войткевич и их учеников значительное развитие получила микробиология молока и молочных продуктов.

Частью технической микробиологии является пищевая микробиология, изучающая способы получения пищевых продуктов с использованием микроорганизмов. Например, дрожжи применяют в виноделии, пивоварении, хлебопечении, спиртовом производстве; молочнокислые бактерии — в производстве кисломолочных продуктов, сыров, при квашении овощей; уксусно-кислые бактерии — в производстве уксуса; мицелиальные грибы используют для получения лимонной и других пищевых органических кислот и др. К настоящему времени выделились специальные разделы пищевой микробиологии: микробиология дрожжевого и хлебопекарного производства, пивоваренного производства, консервного производства, молока и молочных продуктов, уксуса, мясных и рыбных продуктов, маргарина и тому подобное.

Методы и цели микробиологии

К методам исследования любых микроорганизмов относят:

• микроскопический метод: световая, фазово-контрастная, темнопольная, флуоресцентная, электронная;
• культуральный метод (бактериологический, вирусологический)
• биологический метод (заражение лабораторных животных с воспроизведением инфекционного процесса на чувствительных моделях;
• молекулярно-генетический метод [ПЦР — полимеразная цепная реакция, ДНК и РНК-зонды и др];
• серологический метод — выявление антигенов микроорганизмов или антител к ним;

Цель медицинской микробиологии — глубокое изучение структуры и важнейших биологических свойств патогенных микробов, взаимоотношения их с организмом человека в определенных условиях природной и социальной среды, совершенствование методов микробиологической диагностики, разработка новых, более эффективных лечебных и профилактических препаратов, решение такой важной проблемы, как ликвидация и предупреждение инфекционных болезней.

Связь с другими науками

За время существования микробиологии сформировались общая, техническая, сельскохозяйственная, ветеринарная, медицинская, санитарная ветви.

Общая изучает наиболее общие закономерности, свойственные каждой группе перечисленных микроорганизмов: структуру, метаболизм, генетику, экологию и тому подобное. Техническая занимается разработкой биотехнологии синтеза микроорганизмами биологически активных веществ: белков, нуклеиновых кислот, антибиотиков, спиртов, ферментов, а также редких неорганических соединений. Сельскохозяйственная исследует роль микроорганизмов в круговороте веществ, использует их для синтеза удобрений, борьбы с вредителями. Ветеринарная изучает возбудителей заболеваний животных, методы диагностики, специфической профилактики и этиотропного лечения, направленного на уничтожение возбудителя инфекции в организме больного животного. Медицинская микробиология изучает болезнетворные (патогенные) и условно-патогенные для человека микроорганизмы, а также разрабатывает методы микробиологической диагностики, специфической профилактики и лечения етиотопного вызываемых ими инфекционных заболеваний. Санитарная микробиология изучает санитарно-микробиологическое состояние объектов окружающей среды, пищевых продуктов и напитков, и разрабатывает санитарно-микробиологические нормативы и методы индикации патогенных микроорганизмов в различных объектах и ​​продуктах.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЛФ, ФИУ, ПФ. Занятие № 1

1А. Основные положения

Определение терминов «микробиология» и «микроорганизм».

Микробиология - это наука, изучающая микроорганизмы - биологические объекты, которые из-за своих малых размеров видны лишь в микроскоп.

Классификация микробиологических наук.

В комплекс микробиологических наук входят общая микробиология, бактериология, микология, протозоология и вирусология, а также медицинская, санитарная, ветеринарная и промышленная микробиология.

Задачи медицинской микробиологии.

Медицинская микробиология изучает те микроорганизмы, которые могут вызывать у человека патологические процессы, а также патогенез, микробиологическую диагностику, этиотропное лечение и профилактику микробных заболеваний.

Микробиологические методы исследования (диагностики).

К микробиологическим методам исследования (диагностики) относятся: микроскопический (обнаружение микроба-возбудителя в патологическом материале с помощью микроскопии), культуральный (выделение микроба-возбудителя из патологического материала в чистой культуре и его идентификация), биологический (заражение патологическим материалом лабораторного животного), иммунологический (обнаружение специфических антител или микробных антигенов).

История развития микробиологии: описательный период, физиологический (пастеровский) период, иммунологический период, современный период.

В описательный период был , в физиологический (пастеровский) - , в иммунологический - открыт иммунитет, в современный - .

Заслуги Пастера.

Пастер открыл стафилококк, пневмококк, клостридии, разработал первые живые вакцины, а также метод стерилизации пищевых продуктов - пастеризацию.

Заслуги Коха.

Кох открыл возбудителей сибирской язвы, холеры, туберкулёза, ввёл использование плотных питательных сред, методов окраски мазков, оснастил микроскоп иммерсионным объективом.

Развитие микробиологии в Беларуси.

Первую на территории Беларуси попытку использовать микроскоп с медицинской целью предпринял основатель Медицинской академии в Гродно Жилибер, становление микробиологической науки в Беларуси связано с именем Эльберта, основоположником белорусской вирусологии является Вотяков. микроорганизм микробиология вирусология таксон

Типы таксономии биологических объектов.

Филогенетическая систематика в один таксон объединяет объекты, имеющие общий корень происхождения, практическая систематика в один таксон объединяет объекты, схожие по своим признакам.

Признаки, лежащие в основе современной таксономии микроорганизмов.

Иерархическая система таксонов, применяемых в бактериологии и в вирусологии.

У прокариот (бактерий) основной таксономической единицей является вид, включающий в себя подвидовые категории (вариант, штамм, клон), виды объединяются в роды, роды - в семейства, семейства - в порядки; у вирусов таксоны располагаются в восходящем порядке: варианты вируса, название вируса, род (основная таксономическая единица в вирусологии), семейство, подцарство, царство.

Методы микроскопии.

В микробиологии используют электронную и световую микроскопию; световая микроскопия может быть обычной, иммерсионной (наиболее часто используется в бактериологии), тёмнопольной, фазово-контрастной, люминесцентной (флуоресцентной).

Методы окраски мазков.

При простых методах окраски мазков используется одна краска (метиленовый синий, водный фуксин), при сложных - ряд красок в определённой последовательности (окраски по Граму, по Цилю-Нильсену, по Нейссеру, по Бурри-Гинсу).

1Б. Лекционный курс

1В. Теоретический материал

1. Микробиология как наука
1.1. Определение
1.2. Классификация микробиологических наук
1.3. Задачи медицинской микробиологии
1.4. Микробиологические методы исследования
1.5. История развития микробиологии
1.6. Основоположники научной микробиологии Пастер и Кох
1.7. Развитие микробиологии в Беларуси
2. Систематика микроорганизмов
2.1. Типы таксономии биологических объектов
2.2. Признаки, лежащие в основе современной таксономии микроорганизмов
2.3. Иерархическая система таксонов, применяемых в бактериологии и вирусологии
6. Методы изучения морфологии бактерий.
6.1. Методы микроскопии
6.2. Методы окраски мазков

1. МИКРОБИОЛОГИЯ КАК НАУКА

1.1 Определение

Микробиология - это наука, изучающая микроорганизмы (или, как их ещё называют, микробы - микроскопические объекты). Микроорганизмы - это такие биологические объекты, которые из-за своих малых размеров видны лишь в микроскоп.

1.2 Классификация микробиологических наук

Микробиология представляет собой целый комплекс биологических наук, которые можно классифицировать или по объекту изучения или по прикладным целям.

А. В зависимости от объекта изучения различают общую микробиологию и так называемые частные микробиологические науки (бактериология, микология, протозоология и вирусология).

1. Общая микробиология изучает общие закономерности структуры и функционирования микробной клетки.

2. Бактериология изучает прокариотические микроорганизмы - бактерии.

3. Микология изучает микроскопические грибки (эти микроорганизмы являются эукариотами).

4. Протозоология изучает простейшие (клетки которых, как и у грибков, имеют эукариотический тип строения).

5. Вирусология изучает микроорганизмы, представляющие собой неклеточную форму жизни - вирусы.

Б. По прикладным целям изучения различают медицинскую, санитарную, ветеринарную, промышленную, почвенную, морскую и космическую микробиологию.

1. Медицинская микробиология изучает микроорганизмы, имеющие медицинское значение. Её задачи более подробно будут изложены ниже.

2. Санитарная микробиология изучает микробиологические аспекты безопасности человека. Её изучают на медико-профилактических (санитарно-гигиенических) факультетах медицинских высших учебных заведений. Выпускники этих факультетов составляет костяк сотрудников Центров гигиены и эпидемиологии (санитарно-гигиенических станций).

3. Ветеринарная микробиология изучает микроорганизмы, вызывающие патологические процессы у животных.

4. Промышленная микробиология занимается вопросами использования микроорганизмов как источников получения необходимых веществ в промышленных масштабах. На предприятиях микробиологической промышленности производят антибиотики, витамины, аминокислоты и другие биологически активные вещества. Кроме этого, специалисты промышленной микробиологии работают в пищевой, химической и других отраслях производства.

5. Почвенная микробиология изучает микроорганизмы, обитающие в почве. Эти микробы играют большую роль в жизни растений.

6. Морская микробиология изучает микроорганизмы мирового океана.

7. Космическая микробиология изучает взаимодействие человеческого организма с микробами в условиях космического полёта, а также занимается поисками микроорганизмов внеземного происхождения.

1.3 Задачи медицинской микробиологии

Медицинская микробиология изучает патогенные, условно-патогенные и синантропные микроорганизмы , т.е. такие микробы которые вызывают в человеческом организме патологические процессы или могут их вызывать в определённых условиях, а также микробы, населяющие человеческий организм и сосуществующие с ним на условиях, преимущественно, комменсализма. Кроме этого, медицинская микробиология изучает процессы взаимоотношения этих ми к робов с человеческим организмом .

А. Таким образом, медицинская микробиология изучает, прежде всего, структуру и биологические свойства патогенных, условно-патогенных и синантропных микроорганизмов.

Б. Однако этим ни в коей мере не исчерпывается список задач, стоящих перед медицинской микробиологией. Исключительно большое значение играет изучение особенностей протекания того процесса, который называется инфекционным. Под этим термином понимают совокупность всех тех событий, которыми сопровождается сосуществования микроба и человеческого организма. Часто этот процесс обозначается термином «и н фекция ».

1. Медицинская микробиология изучает патогенез инфекций. Под этим термином понимают те особенности взаимоотношений микроба и макроорганизма, которые приводят к развитию в человеческом организме патологического процесса.

2. Задачей медицинской микробиологии является также разработка специфических методов диагностики микробных заболеваний.

3. Медицинская микробиология разрабатывается также методы лечения микробных заболеваний. Причем приоритет отдаётся тем препаратам, которые действуют на причину (этиологию ) данного микробного заболевания, то есть на сам микроорганизм. Такая терапия называется этиотропной .

4. И, наконец, медицинская микробиология занимается разработкой методов профилактики микробных заболеваний. Особое внимание при этом уделяется опять же тем методам, которые направлены не на профилактику определённой группы схожих инфекций, а на предупреждения конкретного заболевания. Такая профилактика называется специфич е ской .

1.4 Микробиологические методы исследования

Медицинская микробиология оперирует четырьмя основными методами исследования (диагностики): микроскопическим, культуральным, экспериментальным (биологическим) и иммунологическим (иммунобиологическим).

А. Микроскопический метод диагностики основан на микроскопии мазка, приготовленного из патологического материала с целью обнаружения в нём микроорганизмов. Под патологическим материалом понимают любой материал (кровь, моча, кал, раневое отделяемое, пункта, образец объекта внешней среды и т.д.), в котором может находиться возбудитель микробного патологического процесса или другой микроорганизма, представляющий интерес для медицинской микробиологии. В зависимости от объекта исследования, данный метод носит так же названия бактериоскопический, микоскоп и ческий, вирусоскопический .

Б. Культуральный метод диагностики основан на выделении из патологического материала чистой культуры микроорганизма (т.е. такой культуры, которая содержит особи только одного вида) и дальнейшей её идентификации.

В. Экспериментальный (или биологический) метод диагностики основан на введении патологического материала в организм лабораторного животного и дальнейшей регистрации изменений его состояния: если в патологическом материале присутствовал патогенный микроб, то лабораторное животное заболевает или даже погибает. При этом учитываются специфические клинические симптомы, проявляющиеся во время болезни животного, а также специфические изменения внутренних органов, выявляемые при вскрытии его трупа. Из органов животного можно приготовить мазки или выделить чистую культуру. В этом случае этот метод диагностики сочетается с микроскопическим и, при нужде, с культуральным.

Г. Иммунологический (или иммунобиологический) метод диагностики на самом деле представляет собой совокупность методов, общим для которых служит использование в диагностических целях иммунологических реакций. Более детально эти методы рассматриваются в курсе иммунологии.

1. Наиболее широко при иммунологическом методе диагностики используются серологические реакции - так называются реакции между антигеном и антителом, проводимые in vitro.

а. С помощью серологических реакций можно выявлять антиг е ны микробов . В этом случае смешивают взвесь исследуемых микроорганизмов и специальные диагностические сыворотки, содержащие известные антитела.

1 . При этом микробные антигены можно выявлять непосредственно в патологическом материале , без предварительного выделения из него чистой культуры. Такой метод позволяет сделать вывод о наличии, например, в организме больного возбудителя инфекционного заболевания в считанные часы. Поэтому он носит название экспресс-диагностика .

2 . Микробные антигены идентифицируют так же в чистой культуре микроорганизма, предварительно выделенной из патологического материала. В этом случае говорят о серологической идентификации выделенной культуры. Такую идентификацию осуществляют на последнем этапе культурального метода исследования.

б. Серологические реакции можно так же использовать для выявления антител против микробных антигенов. В этом случае смешивают диагностикум (взвесь известного антигена) и сыворотку крови больного. Такой способ диагностики микробных заболеваний называется сер о диагностика .

2. Кожно-аллергические пробы используются для выявления специфической гиперчувствительности (аллергии) к аллергенам, в том числе микробным. Из взвесь вводят больному внутри- или накожно.

3. В настоящее время в диагностике всё шире применяются методы оценки иммунного статуса , позволяющие выявить нарушения иммунологического реагирования организма человека, в том числе на микробные, антигены.

1.5 История развития микробиологии

Истории микробиологии выделяют четыре периода.

А. Первый период называется описательный .

1. Он длился с конца XVII до середины ХХ в .

2. В этот период произошло открытие мира микроорганизмов и описание внешнего вида большинства бактерий.

3. Ключевой фигурой этого периода является изобретатель микроскопа и первый человек, увидевший удивительный и таинственный мир микроорганизмов - Левенгук (Рис. 1-1).

Рис.1-1 Левенгук

Б. Второй период развития микробиологии носит название физиол о гический (или, как его ещё называют по имени, пожалуй, самого выдающегося микробиолога всех времён и народов - паст е ровский) .

1. Второй период охватывает время с середины XIX до начала ХХ в .

2. Этот период развития микробиологии характеризуется началом изучения жизнедеятельности (физиологии) бактериальной клетки, открытием болезнетворных бактерий, началом научной микробиологии.

3. Развитие микробиологии в этот период практически полностью определяли два великих учёных, ставших основоположниками научной микробиологии - Пастер (Рис. 1-2) и Кох (Рис. 1-3). Их заслуги настолько значительны, что будет справедливым рассмотреть их чуть ниже, выделив в самостоятельный раздел.

Рис. 1-2. Пастер

Рис.1-3 Кох

В. Третий период развития микробиологии называется иммунолог и ческий .

1. Он продолжался с начала до середины ХХ века .

2. Как следует из названия, третий период развития микробиологии характеризуется прежде всего открытием иммунитета и началом развития иммунологии.

3. Из наиболее заслуженных учёных, работавших в этот период, необходимо упомянуть Мечникова, Эрлиха, Флеминга, Домагка иИвановского.

а. Мечников (Рис. 1-4) разработал клеточную теорию иммун и тета .

Рис. 1-4. Мечников

Рис. 1-5. Эрлих

б. Эрлих (Рис. 1-5) разработал гуморальную теорию иммунит е та , он же является основоположником химиотерапии инфекционных заболеваний .

в. Флеминг (Рис. 1-6) открыл пенициллин .

г. Домагк положил начало применению сульфаниламидов в медицинской практике.

д. Ивановский (рис. 1-7) открыл вирусы .

Рис. 1-6. Флеминг

Рис. 1-7. Ивановский

Г. Последний период развития микробиологии называется, что понятно, современным .

1. Начался он с середины ХХ в .

2. Характеризуется современный период развития микробиологии разработкой молекулярных методов исследования .

3. Из учёных этого периода необходимо упомянуть Львова, Портера, Эдельмана, Бернета, Галло, Монтанье, Пруссинера.

Рис. 1-8. Львов

Рис. 1-9. Бернет

Рис. 1-10. Прусинер

а. Львов (Рис. 1-8) открыл способность вирусов сохраняться в виде интегрированных в хромосому клетки-хозяина нуклеотидных последовательностей, которые были названы провирусом . Это открытие революционным образом изменило представление о молекулярных механизмах взаимодействия вируса с инфицированной клеткой.

б. Работы Портера и Эдельмана позволили понять строение и м муноглобулинов (антител) .

в. Бернет (Рис. 1-9) сформулировал клонально-селекционную теорию иммунитета , лежащую в основе современных взглядов на функционирование иммунной системы.

г. Галло и Монтанье открыли вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) - самый страшный из инфекционных агентов, с которыми когда-либо сталкивалось человечество. В настоящее время пандемия ВИЧ-инфекции не контролируется всемирным здравоохранением и несёт реальную угрозу существования вида Homo sapiens.

д. Прусинер (Рис. 1-10) открыл прионы - инфекционные белки, по всей видимости, не содержащие нуклеиновых кислот. Прионовые инфекции - губчатые энцефалопатии - абсолютно смертельные заболевания, не поддающиеся лечению.

1.6 Основоположники научной микробиологии Пастер и Кох

Пастер и Кох - два величайших учёных, подобно двум атлантам, держат на своих плечах всё грандиозное здание современной научной микробиологии. Именно они - и прежде всего Пастер - превратили интересное времяпрепровождение, которым было до середины ХІХ века рассматривание в «трубу Левенгука» забавных микроскопических существ, в настоящую науку, буквально перевернувшую всю систему взглядов на саму сущность жизни.

А. Пастер был по своему образованию химиком, в микробиологию его привела логика научного поиска. Как химик, он занялся изучением брожения - как тогда полагали, химического процесса - и открыл его биологическую сущность: брожение, как оказалось, осуществляли микроорганизмы. Пастер занялся дальнейшим изучением живых микроскопических объектов, создав новую науку - микробиологию и превратившись в этой новой науке в непререкаемого авторитета.

1. Пастер доказал патогенность для человека стафилококка, пневмококка . В медицинской микробиологии принято считать первооткрывателем микроба не того, кто первым описал его, а того, кто доказал его роль как этиологического агента того или иного заболевания. Поэтому Пастера считают первооткрывателем этих бактерий. Кроме них Пастер открыл клостридии .

2. Пастер первым разработал алгоритм приготовления живых (ослабленных) вакцин , назвав эти препараты в честь эмпирического открытия Дженнера, разработавшего оспопрививание (лат. vacca = корова). Пастер приготовил вакцины протии куриной холеры, сибирской язвы и бешенства. Последнюю вакцину он создал, даже не зная возбудителя болезни (вирусы были открыты позднее). Таким образом, Пастера смело можно назвать основоположником имм у нологии .

3. Пастеру принадлежит и множество других открытий.

а. Как уже упоминалось выше, Пастер открыл микробную прир о ду брожения .

б. Кроме этого им была открыта микробная же природа болезней шелковичных червей , а так же природа порчи (скисания) вина и пива . Эти открытия великого учёного принесли Франции огромную материальную выгоду.

в. Пастер доказал невозможность самозарождения микроорг а низмов .

г. Пастер изобрёл такие широко ныне применяемые способы стерилизации, как стерилизация сухим жаром и пастериз а ция .

Б. Кох , в отличие от Пастера, был врачом. После окончания университета он работал в глухом уголке Восточной Пруссии. Чтобы развеять скуку мужа, жена подарила ему на день рождения микроскоп, который рассматривался в то время как полуигрушка. Так получилось, что этот подарок положил начало научной карьере Коха, будущего лауреата Нобелевской премии за открытие возбудителя самого страшного в то время заболевания - туберкулёза.

1. Кох открыл возбудителей сибирской язвы , холеры («запятая Коха») и туберкулёза («палочка Коха»).

2. Кох усовершенствовал правила, предложенные Генле, для доказательства этиологической роли данного микроба в развитии данного заболевания. Триада Генле-Коха гласит: чтобы данный микроб считался возбудителем данного заболевания необходимо:

Выделить данный микроб от больного (при этом от здорового он выделять не должен),

Получить чистую культуру данного микроба,

При заражении ею лабораторного животного, у последнего должно развиться заболевание со схожей клинической картиной.

В настоящее время все три положения триады Генле-Коха уже устарели, но в своё время (конец ХІХ - начало ХХ в.) это были чёткие правила, следуя которым, микробиологи один за другим открывали возбудителей инфекционных заболеваний. Это было время информационного взрыва в микробиологии.

3. Кох очень много сделал в области практической бактериологии.

а. Им были введены в бактериологическую практику плотные п и тательные среды .

б. Кох предложил окрашивать микроорганизмы анилиновыми красителями.

в. Кох оснастил микроскоп иммерсионным объективом , положив начало использованию иммерсионной микроскопии, самого распространённого метода микроскопии в бактериологических лабораториях.

г. Кох первым стал применять микрофотографию .

д. Кох разработал метод стерилизации текущим паром . Прибор, применяемый для этой цели до сих пор, называется «аппаратом Коха».

1.7. Развитие микробиологии в Беларуси

На территории Беларуси и научные учреждения, в которых развивалась микробиологическая наука и учебные заведения, где микробиология преподавалась как предмет, возникли в первой трети ХХ века, но впервые микроскоп как научный прибор применили здесь в конце XVIII века.

А. В конце XVIII века в Гродно Жилибером (Рис. 1-11) была основана медицинская академия. В одной из своих статей Жилибер описывает свою попытку в отделяемом язвы найти в микроскоп мельчайших животных, которые могли бы быть причиной заболевания. По описанию клинических симптомов можно сделать предположение, что у больного была сибирская язва - Жилибер вполне мог увидеть в микроскоп возбудителя. И хотя сибиреязвенная бацилла была открыта значительно позже, именно попытку Жилибера можно назвать первым в истории Беларуси случаем использования микроскопа в диагностике инфекционной болезни.

Б. Становление микробиологической науки в Беларуси связано с именем Эльберта (Рис. 1-12). Эльберт, чья научная деятельность продолжалась с 20-х по 60-е годы ХХ в., основал в Минске санитарно-бактериологический институт и первую кафедру микробиологии. Эльберт много сделал для изучения клебсиелл, он является соавтором создания вакцины для профилактики туляремии (вакцина Гайского-Эльберта).

В. Его ученик и соратник Гельберг (Рис. 1-13) основал кафедру микробиологии в Гродненском медицинском институте. Гельберг, чья научная деятельность протекала с 20-х по 90-е гг. ХХ в., заслужил мировое признание своими работами по изучению микобактерий. Кафедра микробиологии, вирусологии и иммунологии Гродненского государственного медицинского университета носит имя С.И.Гельберга.

Рис.1-11. Жилибер

Рис.1-12. Эльберт

Рис. 1-13. Гельберг

Рис. 1-14. Красильников

Рис. 1-15. Титов

Рис. 1-16. Вотяков

Г. Красильников (Рис. 1-14), время деятельности которого выпадает на 40-е - 90-е гг. ХХ в. является ведущим белорусским бактериологом конца ХХ века, его работы по изучению клебсиелл, лептоспир, не потеряли своего значения и по сей день. Именно Красильников, по желанию Эльберта, принял из его рук кафедру микробиологии Минского медицинского института и возглавлял её не одно десятилетие. Как в своё время Эльберт, так и Красильников, передал заведование кафедрой своему самому достойному ученику - Титову (рис. 1-15), ведущему белорусскому иммунологу, который сейчас, являясь членом Национальной академии наук Беларуси, возглавляет не только кафедру микробиологии Белорусского медицинского университета, но и Научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии - центральное научное учреждение в области медицинской микробиологии нашей страны.

Д. Основоположником белорусской вирусологии является Вотяков (Рис. 1-16), работающий в Беларуси с 1950 г. Он внес значительный вклад в решение многих проблем общей и прикладной вирусологии и эпидемиологии, в выяснение механизмов развития вирусных инфекций, их лечение химиопрепаратами. За 50 с лишним лет своей работы Вотяков создал белорусскую школу вирусологов.

2. СИСТЕМАТИКА МИКРООРГАНИЗМОВ

2.1 Типы таксономии биологических объектов

Существует два основных типа таксономии (т.е. систематики или классификации) биологических объектов - филогенетический и практический. В последние годы в систематику микроорганизмов пришли молекулярные генетики и своими исследованиями смешали два этих принципа. Как результат, современная классификация микробов стала, несомненно, более научной, но, к сожалению, более путанной. Кроме этого, она менее удобна для применения в практической работе - даже в научных журналах многие авторы продолжают пользоваться устаревшей классификацией или совмещать обе системы; тем более, что более новые системы таксономии еще не устоялись и меняются с калейдоскопической быстротой. Ниже будут, как правило, приводится традиционные варианты таксономии микроорганизмов, любители «передового рубежа науки» могут почерпнуть нужную информацию в научной периодике и монографической литературе.

А. Филогенетическая естественной систематикой.

1. При этом типе таксономии биологических объектов в один та к сон (группу классификации) объединяются объекты, имеющие общий корень происхождения. Т.е. общий принцип такой классификации можно сформулировать как «кто от кого произошёл ».

2. Филогенетическая (естественная) систематика является основным типом таксономии, применяемой в общей биологии .

Б. Практическая систематика биологических объектов называется также искусственной систематикой.

1. При этом в один таксон объединяются биологические объекты, схожие по своим признакам. Общий принцип такой классификации можно сформулировать как «кто на кого похож» .

2. Практическая (искусственная) систематика является основным типом таксономии, применяемой в микробиологии .

2.2 Признаки, лежащие в основе современной таксономии ми к роорганизмов

Микроорганизмы классифицируются на основе морфологических, биохимических, физиологических (культуральных), серологических и молекулярно-биологических признаков.

А. Морфологические признаки выявляются с помощью микроскопического метода исследования. Можно сказать, что описывая морфологию микроорганизмов, описывают все те признаки, которые видны в микроскоп.

1. Морфологические признаки включают в себя форму , размер и строение бактериальной клетки или вирусной частицы.

2. Морфологические признаки используются и в классификации бактерий и в классификации вирусов .

Б. Биохимические признаки микроорганизмов изучаются в ходе культурального метода исследования.

1. Под биохимическими признаками понимают биохимическую активность бактерий (так как вирусы не имеют собственного метаболизма, то об их биохимической активности говорить не приходится). Т.е. какие субстраты разлагает бактериальная клетка и какие продукты её метаболизма при этом образуются.

2. Биохимические признаки используются в классификации бакт е рий , но не вирусов.

В. Культуральные (или физиологические) признаки так же изучаются в ходе культурального метода исследования.

1. Под культуральными признаками понимают характер роста микроорганизмов на иску с ственных питательных средах .

Г. Серологические признаки изучаются с помощью иммунологического метода исследования (а именно, с помощью серологических реакций). Эта группа признаков микробов изучается в курсе иммунологии.

1. Под серологическими признаками микроорганизма понимают его антигенный состав .

2. Серологические признаки используются в классификации как бактерий , так и вирусов .

Д. Молекулярно-биологические признаки микроорганизмов выявляются при генетическом исследовании.

1. К молекулярно-биологическим признакам относят особенности строения нуклеиновых кислот микроорганизмов.

а. С помощью специальных методов, о которых речь пойдёт ниже, в разделе, рассказывающем о генетике бактерий, изучают строение ДНК .

б. Используют в таксономии микроорганизмов и особенности строения их РНК .

1 . Структура иРНК используется для классификации РНК-геномных вирусов.

2 . У бактерий с таксономической целью используют особенности 16 S рРНК . рРНК находится вне сферы действия отбора, и эволюционируют только в ходе спонтанных мутаций, скорость которых постоянна. Поэтому количество нуклеотидных замен в молекулах сравниваемых рРНК может служить мерой эволюционного расстояния между организмами.

2. Включение молекулярно-биологических признаков в систематику сближает оба типа таксономии, так как сходство на уровне нуклеиновых кислот отражает не только простое сходство признаков, но и эволюционную близость сравниваемых микроорганизмов. Молекулярно-биологические признаки использую (с вышеуказанными особенностями) в классификации как бактерий , так и вирусов .

2.3 Иерархическая система таксонов, применяемых в бактери о логии и вирусологии

Из-за принципиального отличия в строении и функционировании прокариот (бактерий) и вирусов, система таксонов, применяемых в их классификации, так же различна.

А. У бактерий таксоны располагаются в следующем нисходящем порядке: царство, отдел, порядок, семейство, род, вид, подвидовые категории.

1. Царство - самый крупный таксон, все бактерии объединены в царство Procaryota , названное так вследствие особенности строения бактериальной клетки. Среди эукариот также есть микроорганизмы - это микроскопические грибки и простейшие.

2. По особенностям строения клеточной стенки прокариоты классифицируются на четыре о т дела , три из которых (Firmicutes, Gracilicutes и Tenericutes) объединяют эу (истинные)бактерии , а один (Mendosicutes) - так называемые архебактерии (малоизученные прокариоты, обитающие в экстремальных условиях). Медицинская микробиология не изучает архебактерии, поскольку они не имеют медицинского значения.

3. Название порядка у бактерий всегда заканчивается на -ales . На порядки классифицируется большинство прокариот.

4. Название семейства у прокариот заканчивается на -ceae . Практически все прокариоты классифицированы на семейства.

5. Семейства подразделяются на роды . Из их числа лишь немногие, так называемые роды с неясным таксономическим положением, не классифицированы как относящиеся к тому или иному семейству.

6. Роды подразделяются на виды. Вид является основной таксономической единицей у всех форм клеточной жизни (т.е. не только у про-, но и у эукариот).

7. Вследствие выраженной способности к изменчивости, виды бактерий отличаются крайней степенью гетерогенности. Поэтому в систематике прокариот используются так называемые подвидовые категории : вариант, штамм, клон.

а. Особи одного вида, отличающиеся друг от друга каким-либо признаком, классифицируются как различные варианты («-вары») этого вида. Раньше эти таксономические единицы назывались «-типами» и этот термин до сих пор встречается в научной литературе.

1 . Морфовары отличаются друг от друга своими морфологическими признаками.

2 . Биовары - биологическими признаками (например, культуральными).

3 . Ферментовары отличаются друг от друга набором ферментов и, как следствие, биохимической активностью. Часто для их обозначения также используется термин «биовар».

4 . Резистенсвары отличаются устойчивостью к антимикробным веществам, прежде всего к антибиотикам.

5 . Фаговары отличаются чувствительностью к типовым фагам (вирусам бактерий),

6 . Серовары отличаются друг от друга своим антигенным составом.

7 . Эковары различны по среде своего обитания, т.е. тем экологическим нишам, которые занимают эти варианты.

8 . Патовары отличаются друг от друга уровнем своей болезнетворности (патогенностью, вирулентностью)

б. Термин штамм используется для обозначения бактериальной культуры, выделенной из конкретного источника. Например, две культуры кишечной палочки, выделенные из кишечника разных людей, могут быть абсолютно идентичны друг другу по всем своим свойствам, однако, тем не менее, они будут считаться двумя различными штаммами.

в. Потомство одной бактериальной клетки называется клоном . В генетике этот термин используется для обозначения двух особей, идентичных по своему геному. В практической бактериологии клональной называется культура, выросшая из одной клетки, хотя уже после 5 - 7 делений, вследствие выраженной изменчивости, бактериальные клетки теряют генетическую идентичность.

Б. У вирусов таксоны располагаются в следующем нисходящем порядке: царство, подцарство, семейство, подсемейство, род, название вируса, варианты вируса.

1. Вирусы, как неклеточная форма жизни выделяются в отдельное царство Vira.

2. В зависимости от типа нуклеиновой кислоты, а вирусная частица, в отличие от клетки содержит или ДНК или РНК, царство Vira подразделяется на два подцарства - ДНК- и РНК-геномных вирусов.

3. Подцарства содержат семейства . Это наиболее часто употребляемое название вирусных таксонов. Когда говорят «герпесвирус» или «аденовирус» имеют в виду именно семейство. Название семейства в латинском написании обязательно имеет окончание -viridae .

4. Некоторые семейства подразделяются на подсемейства . Название этого таксона заканчивается на -virinae .

5. Основной таксономической единицей в систематике вирусов является род (понятие «вид» в вирусологии не определено).

6. В роды входят отдельные вирусы . Например, в род Orthoparamyxovirus входят вирусы парагриппа, эпидемического паротита, ньюкаслской болезни.

7. Вирусы так же, как и бактерии, классифицируются на различные варианты . Чаще всего речь идёт об антигенных вариантах - в этом случае, как и у бактерий, употребляется термин «серовар» или «серотип».

3 . Методы изучения морфологии микроорганизмов

3 .1 Методы микроскопии

Для изучения морфологии микроорганизмов необходим микроскоп. В микробиологии используют два вида микроскопии - электронную и световую.

А. Электронная микроскопия используется специализированными лабораториями.

1. Для ее осуществления необходим электронный микроскоп (Рис. 6-1).

Рис. 6-1. Электронный микроскоп (лаборатория Нижегородского университета, Россия)

2. Принцип его действия заключается в том, что вместо световой волны используется пучок электронов, что позволяет увеличить чувствительность метода на несколько порядков.

3. Электронная микроскопия используется для обнаружения и изучения вирусов, а также для изучения ультраструктуры бактериальной клетки.

Б. Световая микроскопия может использоваться и обычными лабораториями.

1. Обычная световая микроскопия используется в микробиологической практике сравнительно редко. В обиходе микробиологов этот метод часто называется «сухим», в противоположность иммерсионному методу микроскопии.

а. Для этого вида микроскопии используется обычный биологич е ский микроскоп (Рис. 6-2).

б. Принцип действия этого микроскопа рассматривается в курсе физики.

в. «Сухой» объектив может использоваться , например, для микроскопирования препарата «придавленная капля» при определении подвижности бактерий.

2. При иммерсионной микроскопии используется специальное иммерсионное масло.

а. В качестве иммерсионного микроскопа служит обычный биологический микроскоп, но оснащенный специальным объективом (маркированным черной полосой).

б. Принцип метода заключается в том, что иммерсионное масло, обладая коэффициентом преломления чрезвычайно близким к коэффициенту преломления стекла, делает потерю световых лучей на границе сред стекло предметного стекла/масло и масло/стекло объектива минимальной, что улучшает качество микроскопической картины и увеличивает разрешающую способность микроскопа.

в. Именно иммерсионная микроскопия используется в бактериологии наиболее часто.

3. Более редко в бактериологии используется темнопольная ми к роскопия .

а. С этой целью обычный биологический микроскоп оснащается специальным темнопольным конденсором .

б. Принцип его действия заключается в том, что все прямые лучи минуют объектив, куда попадают лишь те из них, которые преломились на объекте микроскопирования. Поэтому микроорганизмы видны как светящиеся объекты на темном фоне.

в. Темнопольная микроскопия наиболее часто используется для обнаружения спирохет, так как позволяет визуализировать очень тонкие объекты.

4. В ряде случаев в бактериологических лабораториях используется фазово-контрастная микроскопия.

а. Для этого обычный биологический микроскоп оснащается специальной приставкой с особым набором линз (Рис. 6-3).

б. Принцип её действия заключается в том, что смещение фазы световой волны, происходящее при её прохождении через прозрачные для нашего глаза объекты и не воспринимаемое человеческим глазом (собственно именно поэтому такие объекты и выглядят прозрачными), преобразовывается в изменение амплитуды световой волны. А изменение этого параметра воспринимается нашим глазом - объект становится видимым.

в. Фазово-контрастная микроскопия используется , как правило, для обнаружения очень тонких (например, спирохеты, жгутики бактериальной клетки) или высоко прозрачных (например, микоплазмы) объектов.

5. И бактериологические и иммунологические и вирусологические лаборатории не могут считаться современными без возможности использования люминесцентной микроскопии .

а. Для этой цели служит особый люминесцентный микроскоп (Рис.6-4).

Рис. 6-2. Биологический микроскоп (БИОЛАМ Р-11)

Рис. 6-3. Микроскоп с фазово-контрастным набором

Рис. 6-4. Люминесцентный микроскоп (Олимпус ВХ 41)

б. Принцип её действия заключается в том, что используемые при обработке мазка для этого вида микроскопии особые, люминесцентные, красители вызывают свечение микроскопируемого объекта под воздействием коротковолнового (чаще всего - синего) света, которым он освещается (явление наведённой люминесценции).

в. Люминесцентная микроскопия широко используется в современной микробиологии.

1 . Для выявления в мазке некоторых видов бактерий используются специальные флюоресцентные красители , обуславливающие специфическое свечение изучаемых микроорганизмов.

а . Для выявления возбудителя сибирской язвы используется родамин .

б . Красное свечение зёрнам волютина, наличие которых позволяет идентифицировать коринебактерии, обуславливает корефосфин .

в . Аурамин используется для выявления микобактерий туберкулёза, которые, при обработке мазка этим флюорохромом и микрокопировании его в люминесцентном микроскопе, выглядят как жёлтые палочки на зелёном фоне.

2 . Люминесцентная микроскопия используется также для оценки реакции иммунофлю о ресценции . Если антитела диагностической сыворотки адсорбируются на поверхности клетки, содержащий выявляемый антиген, то в люминесцентном микроскопе такая клетка будет окружена жёлто-зелёным ободком, так как антитела флюоресцирующей сыворотки метятся специальным флюорохромом - флюоресцеинизотиоционатом натрия (ФИТЦ).

3 .2 Методы окраски мазков

В основном для окраски микроорганизмов используются анилиновые красители. В зависимости от их количества и, соответственно, цели исследования все методы окраски подразделяются на две группы.

А. При простых методах окраски используется лишь одна краска.

1. С этой целью в бактериологии используются, как правило, или водный фуксин или метил е новая синька .

2. Простые методы окраски используются для ориентировочной, предварительной, микроскопии - наличия в патологическом материале бактерий, определение их формы и расположения в мазке.

Б. При сложных методах окраски используются ряд красок в определенной последовательности. Такие методы используются для выявления в патологическом материале определённых микроорганизмов, а также особенностей их ультраструктуры.

1. Окраска по Граму используется для определения типа строения клеточной стенки. Это основной метод в бактериологии. В зависимости от окраски по Грамму все бактерии подразделяются на грамположительные и грамотрицательные.

2. Окраска по Цилю-Нильсену используется для выявления кислотоустойчивых бактерий (а именно - микобактерий), а также для обнаружения спор.

3. Окраска по Нейссеру используется для выявления цитоплазматических включений волютина и идентификации по их наличию коринебактерий (в частности - возбудителей дифтерии).

4. Окраска по Бури-Гинсу используется для выявления макрокапсул.

5. Окраска по Морозову используется для выявления жгутиков. Этот метод окраски используется также для выявления трепонем. Кроме того, окраску по Морозову используют в вирусологии - для выявления в оспенных пузырьках вирусов натуральной и ветряной оспы.

6. Окраска по Здрадовскому используется для выявления риккетсий и хламидий.

7. Окраска по Романовскому-Гимзе также, наряду с окраской по Здрадовскому, используется для выявления риккетсий и хламидий; кроме того, этот метод окраски используется для выявления спирохет (с их идентификацией до рода в зависимости от цвета окрашивания), а также для выявления простейших.

1Г. Тестовые вопросы по теме занятия

Микроскопический метод диагностики:

Обнаружение микроба-возбудителя в патологическом материале с помощью микроскопии

Культуральный метод диагностики:

Выделение микроба-возбудителя из патологического материала в чистой культуре и его идентификация

Заражение патологическим материалом лабораторного животного

Обнаружение специфических антител или микробных антигенов

Биологический метод диагностики:

Обнаружение микроба-возбудителя в патологическом материале с помощью микроскопии

Выделение микроба-возбудителя из патологического материала в чистой культуре и его идентификация

Заражение патологическим материалом лабораторного животного

Обнаружение специфических антител или микробных антигенов

Иммунологический метод диагностики:

Обнаружение микроба-возбудителя в патологическом материале с помощью микроскопии

Выделение микроба-возбудителя из патологического материала в чистой культуре и его идентификация

Заражение патологическим материалом лабораторного животного

Обнаружение специфических антител или микробных антигенов

Описательный период развития микробиологии:

Изобретен микроскоп и открыты микроорганизмы

Разработаны методы культивирования микроорганизмов и открыты первые возбудители микробных заболеваний человека

открыт иммунитет

разработаны молекулярные методы исследования

Физиологический период развития микробиологии:

изобретен микроскоп и открыты микроорганизмы

Разработаны методы культивирования микроорганизмов и открыты первые возбудители микробных заболеваний человека

открыт иммунитет

разработаны молекулярные методы исследования

Иммунологический период развития микробиологии:

изобретен микроскоп и открыты микроорганизмы

разработаны методы культивирования микроорганизмов и открыты первые возбудители микробных заболеваний человека

Открыт иммунитет

разработаны молекулярные методы исследования

Современный период развития микробиологии:

изобретен микроскоп и открыты микроорганизмы

разработаны методы культивирования микроорганизмов и открыты первые возбудители микробных заболеваний человека

открыт иммунитет

Разработаны молекулярные методы исследования

Пастеровский период развития микробиологии:

описательный период развития микробиологии

Физиологический период развития микробиологии

иммунологический период развития микробиологии

современный период развития микробиологии

Пастером открыты:

Стафилококк

Пневмококк

Клостридии

палочка сибирской язвы

холерный вибрион

туберкулёзная палочка

Кохом открыты:

стафилококк

пневмококк

клостридии

Палочка сибирской язвы

Холерный вибрион

Туберкулёзная палочка

Разработал первые живые вакцины

Разработал метод стерилизации пищевых продуктов - пастеризацию

ввёл использование плотных питательных сред

первым стал использовать методы окраски мазков

оснастил микроскоп иммерсионным объективом

разработал первые живые вакцины

разработал метод стерилизации пищевых продуктов - пастеризацию

Ввёл использование плотных питательных сред

Первым стал использовать методы окраски мазков

Оснастил микроскоп иммерсионным объективом

Учёный, с чьим именем связано становление микробиологической науки в Беларуси:

Основоположник белорусской вирусологии:

В один таксон объединяет объекты, имеющие общий корень происхождения:

Филогенетическая систематика

практическая систематика

В один таксон объединяет объекты, схожие по своим признакам:

филогенетическая систематика

Практическая систематика

Основная таксономическая единица в бактериологии:

семейство

семейство

Основная таксономическая единица в вирусологии:

семейство

Какой вид микроскопии наиболее часто используется в бактериологии:

электронная

обычная световая

Иммерсионная

тёмнопольная

фазово-контрастная

люминесцентная

Простые методы окраски мазков:

Метиленовым синим

Водным фуксином

по Цилю-Нильсену

по Нейссеру

по Бурри-Гинсу

Сложные методы окраски мазков:

метиленовым синим

водным фуксином

По Граму

По Цилю-Нильсену

По Нейссеру

По Бурри-Гинсу

1Д. Практические навыки, приобретаемые на занятии

1. Приготовление мазка из культуры, выросшей на плотной питательной среде.

2. Приготовление мазка из культуры, выросшей на жидкой питательной среде.

3. Окраска мазка метиленовым синим.

4. Окраска мазка водным фуксином.

5. Микроскопия мазка с использованием иммерсионной системы.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Задачи медицинской микробиологии, вирусологии, иммунологии и бактериологии. История развития микробиологии на мировом уровне. Изобретение микроскопа А. Левенгуком. Зарождение отечественной бактериологии и иммунологии. Работы отечественных микробиологов.

реферат , добавлен 16.04.2017


История развития микробиологии. Эвристический, морфологический, физиологический, иммунологический и молекулярно-генетический этапы развития микробиологии. Диссертация Луи Пастера. Работы в области химии, брожения. Изучение инфекционных заболеваний.

презентация , добавлен 21.12.2016


История развития микробиологии как науки о строении, биологии, экологии микробов. Науки, входящие в комплекс микробиологии, классификация бактерий как живых организмов. Принцип вакцинации, методы, повышающие резистентность человека к микроорганизмам.

презентация , добавлен 18.04.2019


Микроорганизмы как важный фактор естественного отбора в человеческой популяции. Их влияние на круговорот веществ в природе, нормальное существование и патологии растений, животных, человека. Основные этапы развития микробиологии, вирусологии, иммунологии.

реферат , добавлен 21.01.2010


Понятие, цель и задачи клинической микробиологии. Клинико-лабораторная диагностика, специфическая профилактика и химиотерапия инфекционных болезней, часто встречающихся в широкой медицинской практике в неинфекционных клиниках. Дезинфекция. Стерилизация.

презентация , добавлен 22.11.2016


Понятие микробиологии как науки, ее сущность, предмет и методы исследования, основные цели и задачи, история зарождения и развития. Общая характеристика микроорганизмов, их классификация и разновидности, особенности строения и практическое использование.

реферат , добавлен 04.05.2009


шпаргалка , добавлен 13.01.2012


Питательные среды в микробиологии, их классификация и разновидности, сферы и особенности использования. Культивирование аэробных и анаэробных микроорганизмов. Методы количественного учета микроорганизмов, основные правила и условия хранения их культур.

реферат , добавлен 25.03.2013


Микробиологические стандарты питьевой воды и методы её очистки. Характеристика кишечных бактериофагов, их значение как санитарно-показательных микроорганизмов. Основные пищевые инфекции. Влияние сушки и замораживания рыбных продуктов на микроорганизмы.

контрольная работа , добавлен 06.08.2015


Предмет, задачи и этапы развития микробиологии, ее значение для врача. Систематика и номенклатура микроорганизма. Механизмы резистентности бактерий к антибиотикам. Генетика бактерий, учение об инфекции и иммунитете. Общая характеристика антигенов.

Наука биология включает в себя большое количество подразделов и дочерних наук. Однако одной из самых молодых и перспективных, полезных для человека и его деятельности является микробиология. Сравнительно недавно возникшая, но стремительно набравшая обороты в развитии, эта наука на сегодняшний день сама стала родоначальницей таких разделов, как биотехнология и Что такое микробиология и как проходили этапы ее становления и развития? Разберемся в этом вопросе подробнее.

Что такое микробиология?

В первую очередь, микробиология - это наука. Объемная, интересная, молодая, но динамично развивающаяся наука. Этимология слова ведет свое происхождение от греческого языка. Так, "mikros" означает "малый", вторая часть слова происходит от "bios", что значит "жизнь", и заключительная часть от греч. "logos", что переводится как учение. Теперь можно дать дословный ответ на вопрос, что такое микробиология. Это учение о микро-жизни.

Другими словами, это изучение самых мелких живых существ, которые не видимы невооруженным глазом. К таким одноклеточным организмам относятся:

1. Прокариоты (безъядерные организмы, или не имеющие оформленного ядра):

• бактерии;
• археи.

2. Эукариоты (организмы, имеющие оформленное ядро):

• одноклеточные водоросли;
• простейшие.

3. Вирусы.

Однако приоритетное значение в микробиологии отводится изучению именно бактерий самых разных видов, форм и способов получения энергии. Именно в этом состоят основы микробиологии.

Предмет изучения науки

На вопрос, что изучает микробиология, можно ответить так: она изучает внешнее многообразие бактерий по форме и размерам, их влияние на окружающую среду и на живые организмы, способы питания, развития и размножения микроорганизмов, а также их влияние на хозяйственную и практическую деятельность человека.

Микроорганизмы - это существа, способные обитать в самых разнообразных условиях. Для них практически нет пределов по температуре, по кислотности и щелочности среды, давлению и влажности. При любых условиях существует хотя бы одна (а чаще всего множество) группа бактерий, способная выживать. Сегодня известны сообщества микроорганизмов, которые заселяют совершенно анаэробные условия внутри вулканов, на дне термоисточников, в темных глубинах океанов, суровых условиях гор и скал и так далее.

Науке известны сотни видов микроорганизмов, которые со временем складываются в тысячи. Однако установлено, что это только малая толика того разнообразия, что есть в природе. Поэтому работы у микробиологов очень много.

Одним из самых знаменитых центров, в котором происходило подробное изучение микроорганизмов и всех процессов, с ними связанных, являлся Пастеровский институт во Франции. Названный в честь знаменитого основателя микробиологии как науки Луи Пастера, этот институт микробиологии выпустил из своих стен массу замечательных специалистов, которыми были совершены не менее замечательные и значительные открытия.

В России на сегодняшний день действует институт микробиологии им. С. Н. Виноградского РАН, который является самым крупным исследовательским центром в области микробиологии в нашей стране.

Исторический экскурс в микробиологическую науку

История развития микробиологии как науки складывается из трех основных условных этапов:

• морфологический или описательный;
• физиологический или накопительный;
• современный.

В целом, история микробиологии насчитывает в своем развитии около 400 лет. То есть начало возникновения приходится примерно на XVII век. Поэтому и считается, что она достаточно молодая наука в сравнении с другими разделами биологии.

Морфологический или описательный этап

Само название говорит о том, что на данном этапе проходило, строго говоря, просто накопление знаний о морфологии бактериальных клеток. Началось все с открытия прокариот. Данная заслуга принадлежит родоначальнику микробиологической науки итальянцу Антонио ван Левенгуку, который обладал острым умом, цепким взглядом и хорошим умением логически мыслить и обобщать. Будучи также неплохим техником, он сумел выточить линзы, дающие увеличение в 300 раз. Причем повторить его достижение смогли только в середине XX века русские ученые. И то не вытачиванием, а выплавкой линз из оптического стекловолокна.

Вот эти линзы и послужили материалом, через который Левенгук обнаружил микроорганизмы. Причем изначально он ставил перед собой задачу весьма прозаичного характера: ученого интересовало, почему хрен такой горький. Растерев части растения и рассмотрев их под микроскопом собственного производства, он и увидел целый живой мир крошечных созданий. Было это в 1695 году. С этих пор Антонио начинает активно изучать и описывать различные виды бактериальных клеток. Он различает их только по форме, однако и это уже немало.

Левенгуку принадлежит около 20 рукописных томов, которые описывают подробно шаровидные, палочковидные, спиральные и другие виды бактерий. Им написан первый труд по микробиологии, который называется "Тайны природы, открытые Антони ван Левенгуком". Первая попытка систематизировать и обобщить накопленные знания по морфологии бактерий принадлежит ученому О. Мюллеру, который предпринял ее в 1785 году. С этого момента история развития микробиологии начинает набирать свои обороты.

Физиологический или накопительный этап

На данном этапе развития науки были изучены механизмы, лежащие в основе жизнедеятельности бактерий. Рассмотрены процессы, в которых они принимают участие и которые без них невозможны в природе. Была доказана невозможность самозарождения жизни без участия живых организмов. Все эти открытия были совершены в результате экспериментов великого ученого-химика, но после этих открытий еще и микробиолога, Луи Пастера. Сложно переоценить его значение в развитии этой науки. История микробиологии вряд ли сумела бы развиться так быстро и полно, если бы не этот гениальный человек.

Открытия Пастера можно отобразить несколькими основными пунктами:

• доказал, что знакомый людям издревле процесс брожения сахаристых веществ обусловлен наличием определенного вида микроорганизмов. Причем для каждого вида брожения (молочно-кислое, спиртовое, масляное и так далее) характерно наличие специфической группы бактерий, которые его и осуществляют;
• ввел в пищевую отрасль процесс пастеризации для избавления продуктов от микрофлоры, вызывающей их гниение и порчу;
• ему принадлежит заслуга повышения иммунитета к болезням путем введения вакцины в организм. То есть Пастер - родоначальник прививок, именно он доказал, что болезни вызываются наличием болезнетворных бактерий;
• разрушил представления об аэробности всего живого и доказал, что для жизни многих бактерий (маслянокислых, например) кислород вообще не нужен, и даже вреден.

Главной неоспоримой заслугой Луи Пастера стало то, что все свои открытия он доказывал экспериментально. Так, что ни у кого не могло оставаться сомнений в справедливости полученных результатов. Но на этом история микробиологии, конечно, не заканчивается.

Еще одним ученым, работавшим в XIX веке и внесшим неоценимый вклад в изучение микроорганизмов, стал - немецкий ученый, которому принадлежит заслуга выведения чистых линий бактериальных клеток. То есть в природе все микроорганизмы тесно взаимосвязаны между собой. Одна группа в процессе жизнедеятельности создает для другой, другая делает тоже самое для третьей и так далее. То есть это те же цепи питания, что и у высших организмов, только внутри бактериальных сообществ. Вследствие этого очень сложно изучить какое-то отдельное сообщество, группу микроорганизмов, ведь их размеры чрезвычайно малы (1 -6 м или 1 мкм) и, находясь в постоянном тесном взаимодействии между собой, они не поддаются тщательному изучению поодиночке. Идеальной представлялась возможность вырастить множество идентичных клеток бактерий одного сообщества в искусственных условиях. То есть получить массу одинаковых клеток, которые будут видны невооруженным глазом и изучить процессы у которых станет значительно легче.

Таким образом было накоплено множество ценных сведений о жизнедеятельности бактерий, их пользе и вреде для человека. Развитие микробиологии пошло еще более интенсивным путем.

Современный этап

Современная микробиология - это целый комплекс подразделов и мини-наук, которые занимаются изучением не только самих бактерий, но и вирусов, грибков, архей и всех известных и вновь открываемых микроорганизмов. На вопрос, что такое микробиология, сегодня можно дать очень полный и развернутый ответ. Это комплекс наук, занимающихся изучением жизнедеятельности микроорганизмов, их применения в практической жизни человека в разных областях и сферах, а также влияния микроорганизмов друг на друга, на окружающую среду и живые организмы.

В связи с таким обширным понятием микробиологии следует привести современную градацию данной науки на разделы.

1. Общая.
2. Почвенная.
3. Водная.
4. Сельскохозяйственная.
5. Медицинская.
6. Ветеринарная.
7. Космическая.
8. Геологическая.
9. Вирусология.
10. Пищевая.
11. Промышленная (техническая).

Каждый из приведенных разделов занимается подробным изучением микроорганизмов, их влияния на жизнь и здоровье людей и животных, а также возможности использования бактерий в практических целях для улучшения качества жизни человечества. Все это в комплексе и есть то, что изучает микробиология.

Наибольший вклад в развитие современных методов микробиологии, способов выведения и возделывания штаммов микроорганизмов внесли такие ученые, как Вольфрам Циллиг и Карл Штеттер, Карл Везе, Норман Пейс, Уотсон Крик, Полинг, Цукеркандль. Из отечественных ученых это такие имена, как И. И. Мечников, Л. С. Ценковский, Д. И. Ивановский, С. Н. Виноградский, В. Л. Омелянский, С. П. Костычев, Я. Я. Никитинский и Ф. М. Чистяков, А. И. Лебедев, В. Н. Шапошников. Благодаря работам перечисленных ученых, были созданы способы борьбы с серьезными болезнями животных и людей (сибирская язва, сахарный клещ, ящур, оспа и так далее). Были созданы способы повышения иммунитета к бактериологическим и вирусным заболеваниям, получены штаммы микроорганизмов, способных перерабатывать нефть, создавать в процессе жизнедеятельности массу различных органических веществ, очищать и улучшать экологическую обстановку, разлагать нераспадающиеся химические соединения и многое другое.

Вклад этих людей поистине неоценим, поэтому некоторые из них (Мечников И. И.) получили Нобелевскую премию за свои работы. На сегодняшний день существуют дочерние науки, образовавшиеся на основе микробиологии, которые являются самыми передовыми в биологии - это биотехнология, биоинженерия и генная инженерия. Работа каждой из них направлена на получение организмов или группы организмов с заранее заданными свойствами, удобными человеку. На выведение новых методов работы с микроорганизмами, на получение максимальной выгоды от использования бактерий.

Таким образом, этапы развития микробиологии хотя и немногочисленны, однако очень содержательны и полны событиями.

Методы изучения микроорганизмов

Современные методы микробиологии основаны на работе с чистыми культурами, а также использовании новейших достижений техники (оптической, электронной, лазерной и так далее). Вот основные из них.

1. Использование микроскопических технических средств. Как правило, только световые микроскопы полного результата не дают, поэтому применяются также люминесцентные, лазерные и электронные.
2. Посевы бактерий на специальных питательных средах для выведения и культивирования абсолютно чистых колоний культур.
3. Физиолого-биохимические методы анализа культуры микроорганизмов.
4. Молекулярно-биологические методы анализа.
5. Генетические методы анализа. На сегодняшний день стало возможным проследить генеалогическое древо практически каждой открытой группы микроорганизмов. Это стало возможным благодаря работам Карла Везе, который сумел расшифровать участок генома колонии бактерий. С этим открытием стало возможным построение филогенетической системы прокариот.

Совокупность перечисленных методов позволяет получать полную и подробную информацию о любом из вновь открывающихся или уже открытых микроорганизмов и находить им правильное применение.

Этапы микробиологии, которые она прошла в своем становлении как наука, не всегда включали такой щедрый и точный набор методов. Однако примечательно, что самым действенным в любые времена является метод экспериментальный, именно он послужил основой для накопления знаний и умений в работе с микромиром.

Микробиология в медицине

Один из наиболее важных и значимых именно для человеческого здоровья разделов микробиологии является медицинская микробиология. Предметом ее изучения стали вирусы и патогенные бактерии, которые вызывают тяжелые заболевания. Поэтому перед медиками-микробиологами стоит задача: выявить патогенный организм, культивировать его чистую линию, изучить особенности жизнедеятельности и причины, по которым наносится вред организму человека, и найти средство для устранения данного действия.

После того как чистая культура патогенного организма будет получена, необходимо провести тщательный молекулярно-биологический анализ. На основе результатов провести испытание устойчивости организмов к антибиотикам, выявить пути распространения заболевания и выбрать наиболее эффективный метод лечения против данного микроорганизма.

Именно медицинская микробиология, в том числе ветеринарная, помогла решить ряд злободневных проблем человечества: созданы бешенства, рожи непарнокопытных, оспы овец, анаэробных инфекций, туляремии и паратифа, стало возможным избавление от чумы и парапневмонии и так далее.

Пищевая микробиология

Основы микробиологии, санитарии и гигиены тесно взаимосвязаны между собой и вообще едины. Ведь патогенные организмы способны распространяться гораздо быстрее и в большем объеме, когда условия санитарии и гигиены оставляют желать лучшего. И в первую очередь это находит отражение в пищевой промышленности, при массовых производствах продуктов питания.

Современные данные о морфологии и физиологии микроорганизмов, биохимических процессах, вызываемых ими, а также влияние экологических факторов на микрофлору, развивающуюся в продуктах питания при транспортировании, хранении, реализации и переработке сырья, позволяют избежать многих проблем. Роль микроорганизмов в процессе формирования и изменения качества пищевых продуктов и возникновения ряда заболеваний, вызываемых патогенными и условно-патогенными видами, весьма значительна, и поэтому задачей пищевой микробиологии, санитарии и гигиены является эту роль выявить и повернуть на благо человеку.

Также пищевая микробиология культивирует бактерии, способные преобразовывать из нефти белки, использует микроорганизмы для разложения пищевых продуктов, для обработки многих товаров питания. Процессы брожения на основе молочно-кислых и масляно-кислых бактерий дают человечеству множество необходимых продуктов.

Вирусология

Совершенно отдельная и очень большая группа микроорганизмов, которая на сегодняшний день является самой малоизученной - это вирусы. Микробиология и вирусология - две тесно взаимосвязанные категории микробиологической науки, которые изучают патогенные бактерии и вирусы, способные нанести тяжкий вред здоровью живых организмов.

Вирусология раздел очень обширный и сложный, поэтому заслуживает отдельного изучения.

Белова Алена, 12 группа

Самостоятельная работа 1

Предмет микробиологии

Микробиология – наука, предметом изучения которой являются микроскопические существа, называемые микроорганизмами, их биологические признаки, систематика, экология, взаимоотношения с другими организмами.

Микроорганизмы – наиболее древняя форма организации жизни на Земле. По количеству они представляют собой самую значительную и самую разнообразную часть организмов, населяющих биосферу.

К микроорганизмам относят:

1) бактерии;

2) вирусы;

4) простейшие;

5) микроводоросли.

Общий признак микроорганизмов – микроскопические размеры; отличаются они строением, происхождением, физиологией.

Бактерии – одноклеточные микроорганизмы растительного происхождения, лишённые хлорофилла и не имеющие ядра.

Грибы – одноклеточные и многоклеточные микроорганизмы растительного происхождения, лишённые хлорофилла, но имеющие черты животной клетки, эукариоты.

Вирусы – это уникальные микроорганизмы, не имеющие клеточной структурной организации.

Основные разделы микробиологии: общая, техническая, сельскохозяйственная, ветеринарная, медицинская, санитарная.

Общая микробиология изучает наиболее общие закономерности, свойственные каждой группе перечисленных микроорганизмов: структуру, метаболизм, генетику, экологию и т. д.

Основной задачей технической микробиологии является разработка биотехнологии синтеза микроорганизмами биологически активных веществ: белков, ферментов, витаминов, спиртов, органических веществ, антибиотиков и др.

Сельскохозяйственная микробиология занимается изучением микроорганизмов, которые участвуют в круговороте веществ, используются для приготовления удобрений, вызывают заболевания растений и др.

Ветеринарная микробиология изучает возбудителей заболеваний животных, разрабатывает методы их биологической диагностики, специфической профилактики и этиотропного лечения, направленного на уничтожение микробов-возбудителей в организме больного животного.

Предметом изучения медицинской микробиологии являются болезнетворные (патогенные) и условно-патогенные для человека микроорганизмы, а также разработка методов микробиологической диагностики, специфической профилактики и этиотропного лечения вызываемых ими инфекционных заболеваний.

Разделом медицинской микробиологии является иммунология, которая занимается изучением специфических механизмов защиты организмов людей и животных от болезнетворных микроорганизмов.

Предметом изучения санитарной микробиологии являются санитарно-микробиологическое состояние объектов окружающей среды и пищевых продуктов, разработка санитарных нормативов.

Самостоятельная работа 2.

История развития микробиологии

Микробиология (от греч. micros- малый, bios- жизнь, logos- учение, т.е. учение о малых формах жизни) - наука, изучающая организмы, неразличимые (невидимые) невооружённым какой- либо оптикой глазом, которые за свои микроскопические размеры называют микроорганизмы (микробы).

Предметом изучения микробиологии является их морфология, физиология, генетика, систематика, экология и взаимоотношения с другими формами жизни.

В таксономическом отношении микроорганизмы очень разнообразны. Они включают прионы, вирусы, бактерии, водоросли, грибы, простейшие и даже микроскопические многоклеточные животные.

По наличию и строению клеток вся живая природа может быть разделена на прокариоты (не имеющие истинного ядра), эукариоты (имеющие ядро) и не имеющие клеточного строения формы жизни. Последние для своего существования нуждаются в клетках, т.е. являются внутриклеточными формами жизни (рис. 1).

По уровню организации геномов, наличию и составу белоксинтезирующих систем и клеточной стенки все живое делят на 4 царства жизни: эукариоты, эубактерии, архебактерии, вирусы и плазмодии.

К прокариотам, объединяющим эубактерии и архебактерии, относят бактерии, низшие (сине- зелёные) водоросли, спирохеты, актиномицеты, архебактерии, риккетсии, хламидии, микоплазмы. Простейшие, дрожжи и нитчатые грибы-эукариоты.

Микроорганизмы-это невидимые простым глазом представители всех царств жизни. Они занимают низшие (наиболее древние) ступени эволюции, но играют важнейшую роль в экономике, круговороте веществ в природе, в нормальном существовании и патологии растений, животных, человека.

Микроорганизмы заселяли Землю ещё 3- 4 млрд. лет назад, задолго до появления высших растений и животных. Микробы представляют самую многочисленную и разнообразную группу живых существ. Микроорганизмы чрезвычайно широко распространены в природе и являются единственными формами живой материи, заселяющими любые, самые разнообразные субстраты (среды обитания), включая и более высокоорганизованные организмы животного и растительного мира.

Можно сказать, что без микроорганизмов жизнь в ее современных формах была бы просто невозможна.

Микроорганизмы создали атмосферу, осуществляют кругооборот веществ и энергии в природе, расщепление органических соединений и синтез белка, способствуют плодородию почв, образованию нефти и каменного угля, выветриванию горных пород, многим другим природным явлениям.

С помощью микроорганизмов осуществляются важные производственные процессы - хлебопечение, виноделие и пивоварение, производство органических кислот, ферментов, пищевых белков, гормонов, антибиотиков и других лекарственных препаратов.

Микроорганизмы как никакая другая форма жизни испытывает воздействие разнообразных природных и антропических (связанных с деятельностью людей) факторов, что, с учётом их короткого срока жизни и высокой скорости размножения, способствует их быстрому эволюционированию.

Наибольшую печальную известность имеют патогенные микроорганизмы (микробы-патогены) - возбудители заболеваний человека, животных, растений, насекомых. Микроорганизмы, приобретающие в процессе эволюции патогенность для человека (способность вызывать заболевания), вызывают эпидемии, уносящие миллионы жизней. До настоящего времени вызываемые микроорганизмами инфекционные заболевания остаются одной из основных причин смертности, причиняют существенный ущерб экономике.

Изменчивость патогенных микроорганизмов составляет основную движущую силу в развитии и совершенствовании систем защиты высших животных и человека от всего чужеродного (чужеродной генетической информации). Более того, микроорганизмы являлись до недавнего времени важным фактором естественного отбора в человеческой популяции (пример - чума и современное распространение групп крови). В настоящее время вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) посягнул на святое святых человека - его иммунную систему.

Основные этапы развития микробиологии, вирусологии и иммунологии

К ним можно отнести следующие:

1 Эмпирических знаний (до изобретения микроскопов и их применения для изучения микромира).

Дж.Фракасторо (1546г.) предположил живую природу агентов инфекционных заболеваний- contagium vivum.

2 Морфологический период занял около двухсот лет.

Антони ван Левенгук в 1675г. впервые описал простейших, в 1683г.- основные формы бактерий. Несовершенство приборов (максимальное увеличение микроскопов X300) и методов изучения микромира не способствовало быстрому накоплению научных знаний о микроорганизмах.

3.Физиологический период (с 1875г.)- эпоха Л.Пастера и Р. Коха.

Л. Пастер - изучение микробиологических основ процессов брожения и гниения, развитие промышленной микробиологии, выяснение роли микроорганизмов в кругообороте веществ в природе, открытие анаэробных микроорганизмов, разработка принципов асептики, методов стерилизации, ослабления (аттенуации) вирулентности и получения вакцин (вакцинных штаммов).

Р. Кох - метод выделения чистых культур на твердых питательных средах, способы окраски бактерий анилиновыми красителями, открытие возбудителей сибирской язвы, холеры (запятой Коха), туберкулёза (палочки Коха), совершенствование техники микроскопии. Экспериментальное обоснование критериев Хенле, известные как постулаты (триада) Хенле- Коха.

4 Иммунологический период.

И.И. Мечников - “поэт микробиологии” по образному определению Эмиля Ру. Он создал новую эпоху в микробиологии - учение о невосприимчивости (иммунитете), разработав теорию фагоцитоза и обосновав клеточную теорию иммунитета.

Одновременно накапливались данные о выработке в организме антител против бактерий и их токсинов, позволившие П.Эрлиху разработать гуморальную теорию иммунитета. В последующей многолетней и плодотворной дискуссии между сторонниками фагоцитарной и гуморальной теорий были раскрыты многие механизмы иммунитета, и родилась наука иммунология.

В дальнейшем было установлено, что наследственный и приобретенный иммунитет зависит от согласованной деятельности пяти основных систем: макрофагов, комплемента, Т- и В- лимфоцитов, интерферонов, главной системы гистосовместимости, обеспечивающих различные формы иммунного ответа. И.И.Мечникову и П.Эрлиху в 1908г. была присуждена Нобелевская премия.

12 февраля 1892г. на заседании Российской академии наук Д.И.Ивановский сообщил, что возбудителем мозаичной болезни табака является фильтрующийся вирус. Эту дату можно считать днем рождения вирусологии, а Д.И. Ивановского - ее основоположником. Впоследствии оказалось, что вирусы вызывают заболевания не только растений, но и человека, животных и даже бактерий. Однако только после установления природы гена и генетического кода вирусы были отнесены к живой природе.

5. Следующим важным этапом в развитии микробиологии стало открытие антибиотиков. В 1929г. А.Флеминг открыл пенициллин, и началась эра антибиотикотерапии, приведшая к революционному прогрессу медицины. В дальнейшем выяснилось, что микробы приспосабливаются к антибиотикам, а изучение механизмов лекарственной устойчивости привело к открытию второго - вне хромосомного (плазмидного) генома бактерий.

Изучение плазмид показало, что они представляют собой еще более просто устроенные организмы, чем вирусы, и в отличии от бактериофагов не вредят бактериям, а наделяют их дополнительными биологическими свойствами. Открытие плазмид существенно дополнило представления о формах существования жизни и возможных путях ее эволюции.

6. Современный молекулярно-генетический этап развития микробиологии, вирусологии и иммунологии начался во второй половине 20 века в связи с достижениями генетики и молекулярной биологии, созданием электронного микроскопа.

В опытах на бактериях была доказана роль ДНК в передаче наследственных признаков. Использование бактерий, вирусов, а затем и плазмид в качестве объектов молекулярно-биологических и генетических исследований привело к более глубокому пониманию фундаментальных процессов, лежащих в основе жизни. Выяснение принципов кодирования генетической информации в ДНК бактерий и установление универсальности генетического кода позволило лучше понимать молекулярно-генетические закономерности, свойственные более высоко организованным организмам.

Расшифровка генома кишечной палочки сделало возможным конструирование и пересадку генов. К настоящему времени генная инженерия создала новые направления биотехнологии.

Расшифрованы молекулярно-генетическая организация многих вирусов и механизмы их взаимодействия с клетками, установлены способность вирусной ДНК встраиваться в геном чувствительной клетки и основные механизмы вирусного канцерогенеза.

Подлинную революцию претерпела иммунология, далеко вышедшая за рамки инфекционной иммунологии и ставшая одной из наиболее важных фундаментальных медико-биологических дисциплин. К настоящему времени иммунология - это наука, изучающая не только защиту от инфекций. В современном понимании иммунология - это наука, изучающая механизмы самозащиты организма от всего генетически чужеродного, поддержании структурной и функциональной целостности организма.

Иммунология в настоящее время включает ряд специализированных направлений, среди которых, наряду с инфекционной иммунологией, к наиболее значимым относятся иммуногенетика, иммуноморфология, трансплантационная иммунология, иммунопатология, иммуногематология, онкоиммунология, иммунология онтогенеза, вакцинология и прикладная иммунодиагностика.

Микробиология и вирусология как фундаментальные биологические науки также включают ряд самостоятельных научных дисциплин со своими целями и задачами: общую, техническую (промышленную), сельскохозяйственную, ветеринарную и имеющую наибольшее значение для человечества медицинскую микробиологию и вирусологию.

Медицинская микробиология и вирусология изучает возбудителей инфекционных болезней человека (их морфологию, физиологию, экологию, биологические и генетические характеристики), разрабатывает методы их культивирования и идентификации, специфические методы их диагностики, лечения и профилактики.

7.Перспективы развития.

На пороге 21 века микробиология, вирусология и иммунология представляют одно из ведущих направлений биологии и медицины, интенсивно развивающееся и расширяющее границы человеческих знаний.

Иммунология вплотную подошла к регулированию механизмов самозащиты организма, коррекции иммунодефицитов, решению проблемы СПИДа, борьбе с онкозаболеваниями.

Создаются новые генно- инженерные вакцины, появляются новые данные об открытии инфекционных агентов - возбудителей “соматических” заболеваний (язвенная болезнь желудка, гастриты, гепатиты, инфаркт миокарда, склероз, отдельные формы бронхиальной астмы, шизофрения и др.).

Появилось понятие о новых и возвращающихся инфекциях (emerging and reemerging infections). Примеры реставрации старых патогенов- микобактерии туберкулеза, риккетсии группы клещевой пятнистой лихорадки и ряд других возбудителей природноочаговых инфекций. Среди новых патогенов- вирус иммунодефицита человека (ВИЧ), легионеллы, бартонеллы, эрлихии, хеликобактер, хламидии (Chlamydia pneumoniae). Наконец, открыты вироиды и прионы - новые классы инфекционных агентов.

Вироиды - инфекционные агенты, вызывающие у растений поражения, сходные с вирусными, однако эти возбудители отличаются от вирусов рядом признаков: отсутствием белковой оболочки (голая инфекционная РНК), антигенных свойств, одноцепочечной кольцевой структурой РНК (из вирусов - только у вируса гепатита D), малыми размерами РНК.

Прионы (proteinaceous infectious particle- белкоподобная инфекционная частица) представляют лишенные РНК белковые структуры, являющиеся возбудителями некоторых медленных инфекций человека и животных, характеризующихся летальными поражениями центральной нервной системы по типу губкообразных энцефалопатии й- куру, болезнь Крейтцфельдта - Якоба, синдром Герстманна- Страусслера- Шайнкера, амниотрофический лейкоспонгиоз, губкообразная энцефалопатия коров (коровье “бешенство”), скрепи у овец, энцефалопатия норок, хроническая изнуряющая болезнь оленей и лосей. Предполагается, что прионы могут иметь значение в этиологии шизофрении, миопатий. Существенные отличия от вирусов, прежде всего отсутствие собственного генома, не позволяют пока рассматривать прионы в качестве представителей живой природы.

3. Задачи медицинской микробиологии.

К ним можно отнести следующие:

Установление этиологической (причинной) роли микроорганизмов в норме и патологии.

Разработка методов диагностики, специфической профилактики и лечения инфекционных заболеваний, индикации (выявления) и идентификации (определения) возбудителей.

Бактериологический и вирусологический контроль окружающей среды, продуктов питания, соблюдения режима стерилизации и надзор за источниками инфекции в лечебных и детских учреждениях.

Контроль за чувствительностью микроорганизмов к антибиотикам и другим лечебным препаратам, состоянием микро биоценозов (микрофлорой) поверхностей и полостей тела человека.

4. Методы микробиологической диагностики.

Методы лабораторной диагностики инфекционных агентов многочисленны, к основным можно отнести следующие.

Микроскопический- с использованием приборов для микроскопии. Определяют форму, размеры, взаиморасположение микроорганизмов, их структуру, способность окрашиваться определёнными красителями.

К основным способам микроскопии можно отнести световую микроскопию (с разновидностями- иммерсионная, темнопольная, фазово - контрастная, люминесцентная и др.) и электронную микроскопию. К этим методам можно также отнести авторадиографию (изотопный метод выявления).

Микробиологический (бактериологический и вирусологический) - выделение чистой культуры и ее идентификация.

Биологический - заражение лабораторных животных с воспроизведением инфекционного процесса на чувствительных моделях (биопроба).

Иммунологический (варианты - серологический, аллергологический) - используется для выявления антигенов возбудителя или антител к ним.

Молекулярно-генетический - ДНК- и РНК- зонды, полимеразная цепная реакция (ПЦР) и многие другие.

Заключая изложенный материал, необходимо отметить теоретическое значение современной микробиологии, вирусологии и иммунологии. Достижения этих наук позволили изучить фундаментальные процессы жизнедеятельности на молекулярно-генетическом уровне. Они обусловливают современное понимание сущности механизмов развития многих заболеваний и направления их более эффективного предупреждения и лечения.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

1. Микрофлора сырья

Использованная литература

Введение

Человечество давно научилось использовать микробиологические процессы в практической деятельности. Многие микробиологические процессы применяются в пищевой промышленности. Например, в основе технологического приготовления хлеба лежат биохимические процессы спиртового и молочнокислого брожения, возбудителями которых являются дрожжи и молочнокислые бактерии. Эти микроорганизмы обуславливают необходимую степень разрыхления и кислотность полуфабрикатов, вкус и аромат хлеба, способствуют улучшению качества изделий, повышению их пищевой ценности.

Так как в хлебопечении и производстве мучных кондитерских изделий сырье не стерилизуют, получение и использование чистых культур имеет важное значение, поскольку они обеспечивают нормальное брожение полуфабрикатов и выпуск готовых изделий стандартного качества. Кроме того, тесто готовят в нестерильных условиях, и в полуфабрикатах кроме полезных микроорганизмов развиваются также и вредные. Для контроля микробиологического состояния производства хлебобулочных и мучных кондитерских изделий на предприятиях созданы микробиологические лаборатории, которые занимаются поддерживанием и возобновлением заквасок и чистых культур и микробиологическим контролем питательных сред, полуфабрикатов и готовой продукции.

Технически чистыми называют культуры, с незначительной примесью других видов микроорганизмов. В хлебопекарной промышленности к чистым культурам относятся прессованные и сушеные дрожжи. Смешанными называют культуры, состоящие из клеток микроорганизмов двух и более видов (например, микроорганизмы заквасок и теста, содержащие дрожжи и молочнокислые бактерии).

1. Микрофлора сырья

В хлебопекарном производстве и при производстве мучных кондитерских изделий в качестве сырья применяют муку, дрожжи, сахар, сахаристые вещества, жиры, яйца и яйцепродукты, молоко и молочные продукты, фрукты и ягоды, вкусовые ароматические и другие вещества. Сырье как растительного, так и животного происхождения содержит большое количество питательных веществ и, таким образом, является благоприятной средой для развития микроорганизмов. Поэтому на пищевых предприятиях следует уделять большое внимание микробиологическому контролю поступающего на производство сырья, а также соблюдать санитарные требования при его хранении, переработке и транспортировке.

Мука. При размоле в муку попадают все микроорганизмы, находящиеся на поверхности зерна, в результате их жизнедеятельности мука при хранении может подвергаться микробиологической порче.

Микробиологическая порча муки происходит при увеличении содержания в ней влаги свыше 15% в результате неправильного хранения. Мука прокисает в результате активизации жизнедеятельности молочнокислых бактерий, которые сбраживают сахара муки с образованием кислот. При хранении муки на складах при повышенной относительной влажности воздуха происходит плесневение под действием микроскопических грибов.

Прогоркание муки является результатом окисления жиров муки кислородом воздуха и ферментативного гидролиза жиров. При хранении муки влажностью более 20% происходит самосогревание муки, которое сопровождается размножением спорообразующих бактерий, вызывающих тягучую болезнь хлеба. Такая мука в хлебопечении и в производстве мучных кондитерских изделий не используется.

Крахмал. Сырой картофельный крахмал является скоропортящимся продуктом, так как имеет высокую влажность (около 50%). При неблагоприятных условиях хранения в крахмале интенсивно размножаются бактерии, что приводит к микробиологической порче крахмала - его закисанию, изменению цвета. Сухой крахмал, имеющий влажность 20%, не подвергается микробиологической порче. Если крахмал хранить при высокой относительной влажности воздуха, то вследствие высокой гигроскопичности (способности поглощать влагу) он может увлажняться; образуя комки, развиваются микроорганизмы и появляется гнилостный запах.

Дрожжи. В хлебопечении используются прессованные, сушеные, жидкие дрожжи и дрожжевое молоко. В прессованных дрожжах могут содержаться посторонние микроорганизмы, присутствие которых нежелательно, так как они снижают качество дрожжей. К ним относятся дикие дрожжи из рода Candida (Кандида), которые снижают подъемную силу дрожжей, а также гнилостные и другие бактерии, ухудшающие стойкость при хранении.

Поваренная соль. Соль может быть обсеменена споровыми формами микроорганизмов. Она имеет низкую влажность, которая меньше той, при которой могут жить микроорганизмы. Поэтому соль не подвергается микробиологической порче.

Сахар и сахаристые вещества. Сахар является основным сырьем, входящим в рецептуру мучных кондитерских изделий, а также в сдобные и многие хлебобулочные сорта. Влажность сахара не более 0,15%, поэтому при правильном хранении он не подвергается микробиологической порче.

При нарушении санитарных требований и правил хранения в сахаре могут развиваться дрожжи, споры бактерий и грибов, так как при хранении сахара во влажной среде на поверхности его кристаллов конденсируется влага, в которой растворяется сахар. В образовавшейся пленке сахарного раствора развиваются микроорганизмы, а выделяемые ими кислоты разлагают сахарозу, что резко ухудшает вкус сахара.

Микробиологической порче подвергаются иногда патока и мёд. Они содержат большое количество сухих веществ, в том числе сахара. Микроорганизмы развиваются в том случае, если в патоку и мёд попадает вода. В результате происходит брожение и закисание. Для прекращения брожения патоку и мёд рекомендуется нагреть до 75-85°С.

Молоко и молочные продукты. Молоко и сливки являются благоприятной средой для жизнедеятельности многих микроорганизмов. При неправильном хранении наблюдаются различные виды микробиологической порчи этих продуктов. К микроорганизмам вызывающим порчу молока, относятся молочнокислые, гнилостные, маслянокислые, слизеобразующие, пигментобразующие бактерии, дрожжи, бактерии кишечной группы.

Молочнокислые бактерии сбраживают молочный сахар с образованием молочной кислоты. Избыток молочной кислоты вызывает скисание молока; вкус молока при этом приятный, кисловатый. Маслянокислые бактерии вызывают в молоке брожение, в результате которого молоко скисает и приобретает неприятный прогорклый вкус и запах. Гнилостные бактерии, развиваясь в молоке, вызывают прогоркание и ухудшают вкус, запах становится неприятный, гнилостный. Слизеобразующие бактерии вызывают тягучесть молока. Пигментобразующие бактерии вызывают окрашивание молока (покраснение, посинение). Бактерии кишечной группы вызывают свертывание молока с образованием СО2.

Молоко и молочные продукты могут стать источником пищевых отравлений, если в них попадает золотистый стафилококк. Молоко загрязняется стафилококком при доении коров, особенно когда коровы больны маститом. При размножении стафилококка в молоке не наблюдается признаков порчи. Для предотвращения порчи молока его хранят в холодильнике при температуре не выше 8°С в течение 20 ч или пастеризуют. Для длительного хранения из молока готовят молочные консервы - это сгущённое молоко без сахара или с сахаром и сухое молоко.

Сгущённое молоко без сахара при правильном ведении технологического процесса приготовления и соответствующих условиях может храниться в течение нескольких месяцев. При нарушении этих требований возникает микробиологическая порча сгущённого молока. В результате жизнедеятельности кислотообразующих бактерий происходит его свертывании, а при развитии гнилостных и маслянокислых - вздутие консервных банок, под действием образующих газов (бомбаж)

В сгущённом молоке с сахаром концентрация сухого вещества повышенная. Сахар играет роль консервируемого вещества и препятствует развитию микроорганизмов. В сгущённое молоко микроорганизмы попадают из исходного сырья - молока и сахара. При хранении сгущённое молоко с сахаром иногда подвергается микробиологической порче. Оно может заплесневеть, загустеть в результате развития микрококков. Микроскопические грибы вызывают комкование, дрожжи - бомбаж.

Творог и сметана подвергаются микробиологической порче в результате жизнедеятельности различных микроорганизмов. Так, дрожжи вызывают их брожение, молочнокислые бактерии - прокисание, гнилостные бактерии - ослизнение, горький вкус. Творог и сметану необходимо хранить в холодильнике при температуре 2-4°С.

Жиры и масла. Сливочное масло и маргарин обсеменены большим количеством различных микроорганизмов. Главным образом, это молочнокислые бактерии: встречаются гнилостные, спорообразующие и флуоресцирующие бактерии, дрожжеподобные грибы. При неправильном хранении они вызывают различные виды порчи масла. Например, при размножении молочнокислых бактерий наблюдается прокисание, гнилостные бактерии придают горький вкус, спорообразующие - рыбный вкус и запах, дрожжеподобные грибы вызывают прогоркание, затхлый вкус и запах, микроскопические грибы - плесневение. Масло, подвергнутое микробиологической порче, в производство не допускается. Хранят масло в холодильнике при температуре минус 8-10°С.

Топленое масло имеет влажность не более 1%, растительное - 0,3%, поэтому они не подвергаются микробиологической порче. Но при длительном хранении растительного масла образуется осадок, который является хорошей питательной средой для ряда микроорганизмов, продукты жизнедеятельности которых ухудшают качество растительного масла..

Яйца и яйцепродукты. В хлебопекарном производстве и в производстве мучных кондитерских изделий применяют яйца куриные (реже - гусиные и утиные), меланж, яичный порошок. Яйца являются хорошей питательной средой для развития микроорганизмов, так как они имеют повышенную влажность (73%) и содержат много белков, жиров и других веществ. Внутри яйца условно стерильны, и микроорганизмы могут проникать в них только при повреждении скорлупы и оболочки. Скорлупа яиц чаще всего обсеменяется во время сбора, хранения и транспортирования. Заражение может произойти и при формировании яйца в организме птицы, если она больна, в этом случае в яйцах можно обнаружить сальмонеллы, стафилококки.

Гнилостные бактерии, микроскопические грибы, бактерии кишечной группы и др. Если микроорганизмы находятся на поверхности скорлупы, то при соблюдении условий хранения микрофлора не развивается. При повышении температуры и влажности воздуха микроорганизмы становятся, более активны, проникают внутрь яиц, размножаются и вызывают гнилостное разложение. Образующиеся при этом продукты придают яйцу лежалый или тухлый запах. Утиные и гусиные яйца могут быть заражены сальмонеллами, так как этих микроорганизмов много в кишечнике водоплавающей птицы. Утиные и гусиные яйца являются причиной пищевых отравлений, поэтому они проходят тщательную санитарную обработку. Их применяют только для изделий, приготовление которых включает длительную обработку при высокой температуре. Запрещается употребление этих яиц для приготовления кремов и сбивных кондитерских изделий.

Меланж - замороженная смесь яичных белков, желтков. Перед использованием его размораживают и хранят не более 4 ч, иначе в нем быстро размножаются микроорганизмы, что приведет к порче меланжа.

Яичный порошок - это содержимое яйца, высушенное до влажности не более 9%. Хранение в герметичной таре исключает микробиологическую порчу, но при повышенной влажности яичный порошок плесневеет или загнивает.

Кофе, какао, орехи. Эти продукты являются хорошей питательной средой для развития микроорганизмов. При длительном хранении в условиях повышенной влажности воздуха наблюдается их плесневение. Для предохранения от микробиологической порчи эти продукты хранят в сухих, хорошо проветриваемых помещениях.

Фрукты и ягоды. Свежие фрукты и ягоды содержат много влаги, сахаров, витаминов и других веществ, что делает среду благоприятной для развития многих микроорганизмов - микроскопических грибов, дрожжей и бактерий.

Во избежание микробиологической порчи, фрукты и ягоды следует хранить в холодильнике не более 2 суток при температуре 0-2°С. Для длительного хранения фрукты и ягоды консервируют путем замораживания, сушки, а также путем приготовления из них полуфабрикатов (пюре, повидло, варенья, подварок, джема).

Фрукты и ягоды замораживают при температуре минус 10-20°С, при этом количество микроорганизмов заметно уменьшается. Скорость их отмирания зависит от их вида и степени обсемененности сырья. Особенно устойчивы к низкой температуре споры бактерий Clostridium botulinum (Клостридиум ботулинум), кишечная палочка и сальмонеллы. После оттаивания на плодах снова начинают развиваться микроорганизмы - микроскопические грибы и дрожжи. Сушка - это способ консервирования фруктов и ягод, при котором из продукта выделяется влага. В результате создаются условия, при которых жизнедеятельность различных микроорганизмов подавлена. Но во время высушивания погибают не все микроорганизмы. Долго сохраняется жизнеспособность споры бактерии, микроскопических грибов, дрожжи, а также патогенные микробы кишечной группы. Сушеные фрукты и ягоды хранят при температуре 10°С и относительной влажности воздуха 65%. Несоблюдение условий хранения, в частности повышение влажности воздуха и увлажнение сушеных фруктов и ягод, ведет к их микробиологической порче.

Плодово-ягодные полуфабрикаты изготовляют с добавлением сахара при уваривании, поэтому они устойчивы при хранении. Но в них могут содержаться микроорганизмы, вызывающие порчу. Вредные микроорганизмы попадают из сырья или при нарушении правил приготовления. В плодово-ягодных полуфабрикатах могут размножаться дрожжи, вызывающие спиртовое брожение; микроскопические грибы придающие продуктам неприятный вкус и запах; молочнокислые и уксуснокислые бактерии, под действием которых продукт закисает. Во фруктовые пюре и повидло в качестве консервантов-антисептиков добавляют сернистую или сорбиновую кислоту.

2. Микробиология хлебобулочных и мучных кондитерских изделий

микрофлора хлебопекарный мучной порча

Технология хлеба и мучных кондитерских изделий из дрожжевого теста (крекеры, кексы, ромовая баба, кондитерская слойка, восточные сладости и другие мучные изделия) основана на процессах спиртового и молочнокислого брожения, возбудителями которых являются и молочнокислые бактерии.

Особенности технологии хлебобулочных и мучных кондитерских изделий.

Основные стадии технологического процесса производства хлеба следующие: подготовка сырья, замес теста и расстойка теста, выпечка готовых изделий.

В производстве мучных кондитерских изделий используется только пшеничная мука. Хлеб вырабатывают из пшеничной, ржаной муки, а также из их смеси. Технологии приготовления теста из муки ржаной и пшеничной различны, поскольку в этих процессах участвуют различные микроорганизмы.

Приготовление опары. Для приготовления пшеничного теста применяют два способа - опарный и безопарный. Целью приготовления опары является получение наибольшего количества дрожжей с наивысшей активностью. Это достигается тогда, когда начинает падать скорость образования газов СО2, т.е. когда дрожжи привыкают к мучной среде и переключаются с дыхания на брожение, в процессе последнего объем опары увеличивается. В первые 1 - 1,5 ч брожения дрожжевые клетки не размножаются, а происходит увеличение их размеров. Они приспосабливаются к новым условиям среды, т.е. переживают период задержки роста. Затем процесс брожения активизируется, и дрожжи начинают энергично почковаться, т.е. происходит их быстрый рост; он продолжается 4 - 4,5 ч и характеризуется наибольшей скоростью газообразования. Если в это время замесить тесто на готовой опаре, продолжительность его брожения будет минимальной, так как все бродильные ферменты дрожжей приобретут высокую активность за время брожения опары.

Замес и брожение теста. На выброженной опаре замешивают тесто. Оно бродит 1 - 1,5 ч при температуре 30 - 31°С. В бродящих полуфабрикатах происходит спиртовое и молочнокислое брожение, обусловливающие их разрыхление и созревание изменение состава белков и крахмала.

В тесте микроорганизмы снова приспосабливаться к новому составу среды, это приводит к задержке роста клеток, затем они начинают быстро размножаться, т.е. переходят в фазу быстрого роста. Из всех микроорганизмов муки молочнокислые бактерии наиболее приспособлены к развитию в тесте. Размножаясь, они образуют молочную кислоту, которая отрицательно действует на другие микроорганизмы и таким образом создаются условия для развития преимущественно молочнокислых бактерий. Сначала погибают микроорганизмы, живущие в щелочной среде, например, гнилостные бактерии, затем микроорганизмы, развивающиеся в нейтральной среде, - бактерии кишечной группы. При дальнейшем возрастании кислотности погибают уже кислотолюбивые бактерии - уксуснокислые, маслянокислые и другие. В муке имеются микроорганизмы, которые могут развивать и при высокой кислотности среды, но для них необходим кислород, т.е. доступ воздуха. Исключение составляют дрожжи вида Saccharomyces cerevisiae (Сахаромицес церевизия), которые могут жить и в кислородной, и в бескислородной среде, а так как тесто - среда бескислородная, то в нем размножаются только эти дрожжи. Следовательно, в образовании пшеничного теста участвуют дрожжи Saccharomyces cerevisiae и молочнокислые бактерии.

Микробиологические процессы в тесте. В тесте наблюдается симбиоз дрожжей и молочнокислых бактерий. Молочнокислые бактерии сбраживают сахара с образованием молочной кислоты, которая, подкисляя среду, создает благоприятные условия для развития дрожжей. Дрожжи в процессе жизнедеятельности обогащают среду азотистыми веществами и витаминами, необходимыми бактериями. Молочная кислота подавляет жизнедеятельность других микроорганизмов (гнилостных, бактерий кишечной группы, уксуснокислых, маслянокислых и др.), продукты, жизнедеятельности которых токсичны для дрожжей.

В спиртовом брожении теста из пшеничной и ржаной муки участвуют дрожжи, относящиеся к сахаромицетам (Saccharomyces cerevisiae и S. minor). Спиртовое брожение в тесте протекает в анаэробных условиях или при ограниченном доступе кислорода воздуха. В присутствии кислорода дрожжи получают энергию в результате процессов дыхания, т.е. ведут себя как аэробы. Оптимальная температура развития хлебопекарных дрожжей около 30°С. Дрожжи хорошо переносят кислотность среды до 10 - 12 рН. Отрицательное влияние на жизнедеятельность дрожжей указывает избыточное добавление сахара и соли. Молочнокислые бактерии сбраживают молочный сахар лактоза - с образованием молочной кислоты и ряда побочных продуктов. По характеру вызываемого брожения молочнокислые бактерии разделяют на гомоферментативные и гетероферментативные. К гомоферментативным относятся мезофильные молочнокислые бактерии Lactobacillus plantarum (Лактобациллус плантарум) и термофильная палочка Дельбрюка (L. delbrueckii) образующие при брожении только молочную кислоту. К гетероферментативным относятся Lactobacillus brevis (Лактобациллус бревис) и Lactobacillus fermentum (Лактобациллус ферментум), образующие наряду с молочной, уксусную кислоту, спирт, диоксид углерода, водород и другие продукты.

Молочная кислота определяет кислотность теста и этим способствует развитию дрожжей, задерживая размножение вредных, в данном процессе бактерий и является характеристикой полноты процесса, так как по конечной кислотности теста судят о его готовности. Молочная, уксусная, муравьиная кислоты и другие вещества, образующиеся в результате молочнокислого брожения, улучшают вкус и аромат хлеба.

Молочнокислые бактерии нуждаются в углеводах, аминокислотах, витаминах и других факторах роста. Они активны в слабокислых средах, устойчивы к наличию спирта. На развитие молочнокислых бактерий благоприятно влияет, высокая концентрация сахара, соли, накопление молочной и уксусной кислот.

Основными микроорганизмами, синтезирующими молочную кислоту в тесте, являются мезофильные бактерии, имеющий температурный оптимум развития около 35°С. Термофильные молочнокислые бактерии типа бактерий Дельбрюка имеют температурный оптимум 48 - 54°С. С увеличением температуры опары или теста нарастание в них кислотности ускоряется.

Присутствие диких дрожжей и микроскопических грибов в тесте нежелательно, поскольку дикие дрожжи ухудшают подъемную силу прессованных дрожжей, а микроскопические грибы вызывают значительные биохимические изменения. Однако они аэробны и развиваются только при доступе воздуха, поэтому основным препятствием развитию диких дрожжей и микроскопических грибов является недостаток воздуха в тесте.

3. Микроорганизмы, сохраняющиеся в изделиях во время выпечки

В процессе выпечки жизнедеятельность бродильной микрофлоры теста изменяется. При прогревании тестовой заготовки дрожжи и молочнокислые бактерии постепенно отмирают. При выпечке в мякише происходит испарение влаги, поэтому температура в центре мякиша не превышает 96 - 98°С. Некоторые устойчивые споры микроскопических грибов, а также споры сенной палочки не погибают.

После выпечки корка хлеба или выпеченного полуфабриката практически стерильна, но в процессе хранения, транспортировки и реализации в торговой сети может произойти заражения изделий микроорганизмами, в том числе и патогенными. Источниками заражения может быть загрязненный инвентарь (лотки, вагонетки и др.), руки у рабочих, т.е. чаще всего причиной является неудовлетворительное соблюдение санитарных условий. В результате хлеб, хлебобулочные и мучные кондитерские изделия подвергаются микробиологической порче.

4. Виды микробной порчи хлебобулочных и мучных кондитерских изделий

Тягучая болезнь хлеба. Возбудителями тягучей болезни являются спорообразующие бактерии - сенная палочка (Bacillus subtilis). Это мелкие подвижные палочки со слегка закругленными концами, расположенные одиночно или цепочками. Длина сенной палочки 1,5 - 3,5 мкм, толщина - 0,6 - 0,7. Она образует споры, которые легко переносят кипячение и высушивание и погибают мгновенно только при температуре 130°С. При выпечки споры сенной палочки не погибают, а при длительном остывании изделий прорастают и вызывают порчу.

Тягучая болезнь хлеба и мучных кондитерских изделий (например, бисквита) развивается в четыре стадии. Первоначально образуются отдельные тонкие нити, и развивается легкий посторонний запах. Затем запах усиливается, количество нитей увеличивается. Это слабая степень поражения хлеба тягучей болезнью. Далее - при средней степени заболевания - мякиш становится липким, а при сильном - темным и липким, с неприятным запахом.

Для предупреждения тягучей болезни - необходимо обеспечить быстрое охлаждение готовых изделий, т.е. снизить температуру в хлебохранилище и усилить в ней вентиляцию.

Меры борьбы с тягучей болезнью сводятся к созданию условий, препятствующих развитию спор сенной палочки в готовых изделиях, и к уничтожению спор этих бактерий путем дезинфекции. Способы подавления жизнедеятельности сенной палочки в хлебе основаны на её биологических особенностях, в основном на чувствительности к изменению кислотности среды. Для повышения кислотности тесто готовят на заквасках, жидких дрожжах, части спелого теста или опары, а также вносят сгущенную молочную сыворотку, уксусную кислоту и уксуснокислый глицерин в таких количествах, чтобы кислотность хлеба была выше нормы на 1 град.

Хлеб, пораженный тягучей болезнью, запрещается перерабатывать в сухарную муку и использовать в технологическом процессе. Хлеб, пораженный тягучей болезнью, в пищу не употребляют при слабой зараженности он идет на сушку сухарей для животных. Если хлеб не может быть использован для кормовых и технических целей, то его сжигают. Уничтожение спор сенной палочки достигается путем дезинфекции оборудования и помещений.

Складские и производственные помещения подвергают механической очистке, а затем дезинфицируют 3%-ным раствором хлорной извести, стены и полы моют 1%-ным раствором. Металлические, деревянные и тканевые поверхности оборудования обрабатывают 1%-ным раствором уксусной кислоты.

Плесневение. Плесневение хлеба и мучных кондитерских изделий происходит при хранении их в условиях благоприятных для развития микроскопических грибов.

Имеющиеся в муке споры полностью погибают при выпечке хлеба и хлебобулочных изделий, но могут попасть из окружающей среды уже после выпечки, во время охлаждения, транспортировки и хранения. Плесневение вызывается грибами родов Aspergillus, Mucor, Penicillium и др.

Грибы образуют на поверхности выпеченных изделий пушистые налеты белого, серого, зеленого, голубоватого, желтого и черного цветов. Под микроскопом этот налет представляет собой длинные переплетенные нити - мицелий.

При созревании каждого спорангия образуется около сотни спор, из каждой споры вырастает новый мицелий, поэтому грибы размножаются на продуктах очень быстро. Благоприятными условиями для развития микроскопических грибов являются температура 25 - 35°С, относительная влажность воздуха 70 - 80 % и рН от 4,5 до 5,5.

Микроскопические грибы поражают поверхность готовых изделий. Появляется неприятный запах. Заплесневевший хлеб может содержать ядовитые вещества - микотоксины - как в наружных слоях хлеба, так и в мякише. Из микотоксинов в таком хлебе были найдены афлатоксины, которые не только токсичны, но и канцерогенны для людей, и патумен, который не менее токсичен, чем афлатоксины. Поэтому хлеб, пораженный микроскопическими грибами, непригоден в пищу.

Использованная литература

1. Обзор российского рынка хлеба и хлебобулочных изделий [электронный ресурс]/ Система международных маркетинговых центров -- Режим доступа: http://www.marketcenter.ru/

2. В. Федюкин. О государственной промышленной политике в хлебопекарной отрасли [текст]: пром.журнал: Хлебопечение России / Изд. Пищевая промышленность - №8, 2008 - М. 2008 - с.4-5.

3. Молодых В. Российский Союз пекарей на служении отечественному хлебопечению [текст]: пром.журнал: Хлебопечение России / Изд. Пищевая промышленность - №3,2008 - М. 2008 - с. 6-7.

4. Ауэрман Л.Я. Технология хлебопекарного производства [текст]: Учебник. - 9-е изд., перераб и доп. / Под общ. Ред. Л.И. Пучковой. - СПб:Профессия, 2002 - 416с.

5. Сборник рецептур на хлеб и хлебобулочные изделия / Сост. Ершов П.С. - СПб.

6. Пучкова Л.И., Поландова Р.Д., Матвеева И.В. Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий. Часть 1. Технология хлеба. - СПб.:ГИОРД,2005- 559с.

7. Сборник технологических инструкций для производства хлеба и хлебобулочных изделий [текст] / под общ. Ред. А.С,Калмыкова Министерство хлебпродуктов СССР: НПО "ХЛЕБПРОМ" - М:. Прейскурант, 1989 - 493с.

8. Зверева Л.Ф. Технология и технохимический контроль хлебопекарного производства [текст]/ Зверева Л.Ф, Немцова З.С., Волкова Н.П., - 3-е изд. - М.Лекгая и пищевая промышленность, 1983 - 416с.

9. ГОСТ 27844-88 "Изделия булочные. Технические условия"

10. Шебершнева Н.Н., Хабибуллина И.С. Лабораторный практикум по дисциплине "Товароведение и экспертиза зерномучных товаров" [текст] / Шебершнева Н.Н., Хабибуллина И.С - М.: Издательский комплекс МГУПП, 2008. - 160с.

11. ГОСТ 10354-82 Пленка полиэтиленовая. Технические условия

12. ГОСТ 25951-83 Пленка полиэтиленовая термоусадочная. Технические условия

13. ГОСТ 5667-65 Хлеб и хлебобулочные изделия. Правила приемки, методы отбора образцов, методы определения органолептических показателей и массы изделий

14. ГОСТ 5670-96 Хлебобулочные изделия. Методы определения кислотности

15. ГОСТ 5669 - 96 "Хлебобулочные изделия. Метод определения пористости".

16. ГОСТ 21094 - 75 "Хлеб и хлебобулочные изделия. Метод определения влажности".

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Исследование истории финско-карельской кухни. Изучение сырья для приготовления хлебобулочных и мучных кондитерских изделий. Анализ ассортимента мучных и кондитерских изделий. Технология приготовления пирогов с начинкой. Составление технологических карт.

курсовая работа , добавлен 24.06.2015


Изучение ассортимента сдобных хлебобулочных и мучных кондитерских изделий кафе. Разработка плана–меню, технологической документации, составление технологических схем. Раскрытие организации производственных и трудовых процессов на данном предприятии.

курсовая работа , добавлен 15.06.2015


Ассортимент и показатели качества мучных кондитерских изделий. Пищевая ценность кондитерских изделий. Сырье для производства кондитерских изделий. Технология приготовления мучных кондитерских изделий. Десерты.

курсовая работа , добавлен 09.09.2007


Характеристика пищевой ценности мучных кондитерских изделий, их значение в питании человека. Роль воды, углеводов, белков и жиров в пищевых продуктах. Составляющие пищевой ценности: энергетическая, биологическая, физиологическая, органолептическая.

курсовая работа , добавлен 17.06.2011


Состояние и перспективы развития производства, торговли и потребления мучных кондитерских товаров. Классификация и характеристика ассортимента мучных изделий кондитерской промышленности. Анализ потребительских свойств печенья, пряников и карамели.

курсовая работа , добавлен 12.12.2011


Значение кондитерских изделий в питании. Предварительная подготовка продуктов. Технология приготовления изделий: "Чэк-чэк", торта "Тюбетейка", "Бармак". Требования к качеству мучных кондитерских изделий. Санитарные требования, предъявляемые к цеху.

контрольная работа , добавлен 28.01.2014


Подготовка сырья к производству мучных и кондитерских изделий. Технологический процесс приготовления кексов на дрожжах и без разрыхлителя. Технологический процесс приготовления полуфабрикатов для кондитерских изделий. Производство карамельного сиропа.

контрольная работа , добавлен 18.01.2012


Изучение влияния кондитерских изделий на организм человека. Характеристика полезных и вредных свойств сладостей. Описания шоколадных, мучных и сахаристых кондитерских изделий. Разработка рекомендаций по безопасному употреблению кондитерских изделий.

реферат , добавлен 12.03.2015


Способы замеса теста. Дрожжевое тесто и изделия из него. Дефекты изделий, вызванные нарушением рецептуры и режимом его приготовления. Технология изготовления изделий из дрожжевого слоеного теста. Подготовка кондитерских листов к выпечке и режимы выпечки.

контрольная работа , добавлен 28.03.2011


История возникновения хлеба и хлебобулочных изделий. Потребительские свойства хлебобулочных изделий. Классификация хлебобулочных изделий. Требования к качеству хлебобулочных изделий. Упаковка, маркировка и хранение хлеба и хлебобулочных изделий.