Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Реферат - История развития микробиологии и достижения последних лет - файл 1.doc


Реферат - История развития микробиологии и достижения последних лет
скачать (3298 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc3298kb.03.12.2011 12:26скачать

содержание

1.doc

Реферат по микробиологии на тему:

История развития микробиологии и достижения современных лет

Выполнил студент группы.

Казань

2010г.

Микробиологпя (от греч. mikros — малый, bios — жизнь, logos — учение) — наука о малой жизни, объектом изучения которой являются микроорганизмы.
Микробиологию можно подразделить на общую и частную. Общая микробиология изучает строение, физиологию, биохимию, генетику, экологию и эволюцию микробов. Частная микробиология по объектам изучения делится на медицинскую, ветеринарную, сельскохозяйственную, морскую, космическую, техническую.

Исторический путь развития древнейшей науки микробиологии можно разбить на 5 этапов, в зависимости от уровня и методов познания мира микробов: эвристический, морфологический, физиологический, иммунологический, молекулярно-генетический.


Докембрий. Подобные бактерии в наше время встречаются вокруг горячих минеральных источников.
Эвристический этап связан с неожиданными находками и догадками о существовании на Земле невидимых живых существ, вызывающих болезни. Микробы существовали на нашей планете задолго до появления животных и человека, о чем догадывались уже древние мыслители и ученые. Еще в III — IV вв. до н.э. основоположник античной медицины Гиппократ считал, что болезни человека вызываются какими-то невидимыми частицами, которые он называл миазмами, выделяемыми в болотистых и других местностях. Ибн-Сина (Авиценна) (980-1037) писал в Каноне врачебной науки о том, что причиной чумы, оспы и других болезней являются невидимые простым глазом мельчайшие живые существа, передающиеся через воздух и воду.

Эти представления были сформулированы в стройную гипотезу спустя многие столетия в сочинениях итальянского врача Д. Фракасторо (1478.1553), высказавшего идею о живом контагии (contagium vivum), который вызывает болезни. При этом каждая болезнь вызывается своим контагием. Для предохранения от болезней им были рекомендованы изоляция больного, карантин, ношение масок, обработка предметов уксусом. Таким образом, Д. Фракасторо был одним из основоположников эпидемиологии, т. е. науки о причинах, условиях и механизмах формирования заболеваний и способах их профилактики.
Основоположник морфологического периода голландский натуралист Антоний ван Левенгук доказал существования невидимых возбудителей болезней, после изобретения микроскопа. Торговец полотном А. Левенгук увлекался шлифованием стекол и довел это искусство до совершенства, сконструировав микроскоп, позволивший увеличивать рассматриваемые предметы в 300 раз. Рассматривая под ним капли воды, зубной налет, различные настои, он всюду находил мельчайших «зверюшек» — amimalcula. Первые наблюдения Левенгук опубликовал в трудах Лондонского королевского общества. В 1695 г. была издана его книга «Тайны природы, открытые Антонием Левенгуком», где были описаны микроорганизмы с точки зрения их формы, подвижности, окраски.

Открытие микробов и доказательство их патогенности для человека связано с именами таких известных ученых и врачей, как д. С. Самойлович (1744-1805), Р. Кох (1843-1910), И. И. Мечников (1845- 1916), Н.Ф.Гамалея (1859-1949) и многих других.
Начало физиологического периода относится к 60-м годам ХIХ в. и связано с деятельностью выдающегося французского ученого Луи Пастера (1822—1895), который заложил основы изучения микроорганизмов с точки зрения их физиологии. Он установил биологическую природу спиртового, масляно-кислого и молочнокислого брожений. Изучил болезни вина и пива и разработал способы предохранения их от порчи. Общебиологическое значение имеют работы Пастера по самопроизвольному зарождению жизни. На простых и убедительных примерах он показал, что в стерильных бульонах, закрытых ватными пробками во избежание контакта с воздухом, самозарождение микроорганизмов из неживой природы в условиях развитой жизни невозможно. Занимаясь вопросами брожения и гниения, Пастер решал одновременно и практические задачи. Им предложен метод пастеризации.

Большое значение для развития микробиологии в этот период имели исследования немецкого ученого Роберта Коха (1813—1910). Он предложил методику получения чистых культур на питательных средах, стал применять в практике изучения микроорганизмов анилиновые красители.

К
^ Mycobacterium tuberculosis
ох открыл возбудителей холеры и туберкулеза. Возбудитель туберкулеза был назван палочкой Коха. Из него Кох получил препарат туберкулин, который хотел использовать для лечения больных туберкулезом. Однако на практике он себя не оправдал, зато оказался хорошим диагностическим средством и помог в создании ценных противотуберкулезных препаратов. Одним из таких препаратов явилась вакцина BCG, полученная французским микробиологом, учеником Пастера, Альбертом Капьметтом совместно с Шарлем Гереном. Кох и его ученики открыли также возбудителей дифтерии, столбняка, брюшного тифа, гонореи.

Развитие микробиологии тесно связано также с работами русских и советских ученых. Основоположником общей микробиологии в России следует назвать Льва Семеновича Ценковского (1822—1887), опубликовавшего свою работу "О низших водорослях и инфузориях», в которой установил близость бактерий и сине-зеленых водорослей. Он также создал вакцину против сибирской язвы, до настоящего времени успешно применяемую в ветеринарной практике.

Илья Ильич Мечников (1845—1916) занимался вопросами медицинской микробиологии. Изучал взаимоотношения бактерии и «хозяина» и установил, что воспалительный процесс — реакция организма на внедрившиеся микробы; разработал фагоцитарную теорию иммунитета. Мечников сформулировал общую теорию воспаления как защитную реакцию организма и создал новое направление в иммунологии — учение об антигенной специфичности. В настоящее время оно приобретает все большее значение в связи с разработкой проблемы пересадки органов и тканей, изучения иммунологии рака.

Развитие микробиологии тесно связано с именем крупнейшего ученого, друга и соратника И. И. Мечникова Н. Ф. Гамалея (1859— 1949). Всю жизнь он посвятил изучению инфекционных болезней и разработке мер борьбы с их возбудителями. Он открыл возбудителя холероподобного заболевания птиц, разработал вакцину против холеры человека и оригинальный метод получения оспенной вакцины. Гамалея первый описал лизис бактерий под влиянием бактериофага.

О
^ Холерный вибрион
н организовал первую в России станцию по прививкам против бешенства, принимал участие в ликвидации оспы. Н. Ф. Гамалея является не только одним из основоположников медицинской микробиологии, но и иммунологии и вирусологии.

Основоположником эпидемиологии считается д. К. Забологный (1866—1920). Он изучал чуму в Индии, Китае, Шотландии; холеру — на Кавказе, Украине, в Петербурге. В результате им получены научные доказательства о роли диких грызунов как хранителей возбудителя чумы в природе. Им установлены пути заноса холеры, роль бациллоносительства в распространении заболевания, изучена биология возбудителя в природе и разработаны эффективные методы диагностики холеры.

С. Н. Виноградский (1856—1953) внес большой вклад в исследование физиологии серобактерий, нитрифицирующих и железобактерий; открыл хемосинтез у бактерий — величайшее открытие ХIХ века. Виноградским изучены азотфиксирующие бактерии и открыт новый тип питания микроорганизмов — автотрофизм. Ученый опубликовал более ЗОО научных работ, посвященных экологии и физиологии почвенных микроорганизмов. Его по праву считают отцом почвенной микробиологии.

Большой вклад в область технической микробиологии внесли В. Н. Шапошников Я. Я. Никитинский (1878—1941). Шапошников написал первый учебник по технической микробиологии, а труды Никитинского и его учеников положили начало развитию микробиологии консервного производства и холодильного хранения скоропортящихся пищевых продуктов

Экологическое направление в микробиологии успешно развивалось Б. Л. Исаченко (1871—1948). Всеобщую известность приобрели его работы в области водной микробиологии. Он впервые исследовал распространение микроорганизмов в Северном Ледовитом океане и указал на их роль в экологических процессах и в круговоротах веществ в водоемах.

Ведущая роль в изучении изменчивостей микроорганизмов принадлежит работам Г. А. Надсона (1867—1940). Он впервые выделил в чистую культуру и исследовал зеленую бактерию, а также взаимоотношения между микроорганизмами (антагонизм, симбиоз). Научный интерес представляют работы ученого об участии микроорганизмов в круговоротах железа, серы и кальция. Он впервые указал на перспективы развития геологической микробиологии. Надсон допускал возможность сохранения жизнеспособности микроорганизмов в космосе, подчеркивая значение лучей короткой волны в изменении их наследственности и таким образом заложил основу космической микробиологии.

В иммунологический период развития микробиологии был создан ряд теорий иммунитета:

гуморальная теория П. Эрлиха, фагоцитарная теория И. И. Мечникова, теория идиотипических взаимодействий Н. Ерне гипофизарно-гипоталамо-адреналовая теория регуляции иммунитета П. Ф. Здродовского и др. Однако наиболее приемлемой для объяснения многих явлений и механизмов иммунитета остается клонально-селекционная теория, созданная австралийским иммунологом Ф. Бернетом (1899.1986). Американский ученый С. Танегава разработал генетические аспекты этой теории.

Особенно бурное развитие получили микробиология и иммунология в 50-60-е годы нашего столетия. Этому способствовали следующие причины:

. важнейшие открытия в области молекулярной биологии, генетики, биоорганической химии;

. появление таких новых наук, как генетическая инженерия, биотехнология, информатика;

. создание новых методов и научной аппаратуры, позволяющих глубже проникать в тайны живой природы.

Таким образом, с 50-х годов в развитии микробиологии и иммунологии начался молекулярно-генетический период, который характеризуется рядом принципиально важных научных достижений и открытий. К ним относятся:

- расшифровка молекулярной структуры и молекулярно-биоло-гической организации многих вирусов и бактерий; открытие простейших форм жизни «инфекционного белка» приона;

- расшифровка химического строения и химический синтез некоторых антигенов. Например, химический синтез лизоцима [Села'Д., 1971], пептидов вируса СПИДа (Р.В.Петров, В. Т. Иванов и др.);

- открытие новых антигенов, например опухолевых (Л. А. Зильбер и др.), антигенов гистосовместимости (HLA-система);

- расшифровка строения антител-иммуноглобулинов [ЭдельманД., Портер Р., 1959];

- разработка метода культур животных и растительных клеток и их выращивания в промышленных масштабах с целью получения вирусных антигенов;

- получение рекомбинантных бактерий и рекомбинантных вирусов. Синтез отдельных генов вирусов и бактерий. Получение рекомбинантных штаммов бактерий и вирусов, сочетающих свойства родительских особей или приобретающих новые свойства;

- создание гибридом путем слияния иммунных В-лимфоцитов. продуцентов антител и раковых клеток с целью получения моноклональных антител [Келлер Д., Милынтейн Ц., 1975];

- открытие иммуномодуляторов. иммуноцитокинов (интерлей-кины, интерфероны, миелопептиды и др.). эндогенных природных регуляторов иммунной системы и их использование для профилактики и лечения различных болезней;

- получение вакцин (вакцина гепатита В, малярии, антигенов ВИЧ и других антигенов), биологически активных пептидов (интерфероны, интерлейкины, ростовые факторы и др.) с помощью методов биотехнологии и приемов генетической инженерии;

- разработка синтетических вакцин на основе природных или синтетических антигенов и их фрагментов, а также искусственного носителя адъюванта (помощника) стимулятора иммунитета;

- изучение врожденных и приобретенных иммунодефицитов, их роли в иммунопатологии и разработка иммунокорригиру-ющей терапии. Открытие вирусов, вызывающих иммунодефициты;

- разработка принципиально новых способов диагностики инфекционных и неинфекционных болезней (иммуноферментный, радиоиммунный анализы, иммуноблоттинг, гибридизация нуклеиновых кислот). Создание на основе этих способов тест-систем для индикации, идентификации микроорганизмов, диагностики инфекционных и неинфекционных болезней (опухоли, сердечно-сосудистые, аутоиммунные, эндокринные и др.), а также выявления нарушений при некоторых состояниях (беременность, переливание крови, пересадка органов и т.д.)

Перечислены только наиболее крупные достижения молекулярно-генетического периода в развитии микробиологии и иммунологии. За это время был открыт ряд новых вирусов (возбудители геморрагических лихорадок Ласса, Мачупо; вирус, вызывающий СПИД) и бактерий (возбудитель болезни легионеров); созданы новые вакцинные и другие профилактические препараты (вакцины против кори, полиомиелита, паротита, клещевого энцефалита, вирусного гепатита В, полианатоксины против столбняка, газовой гангрены и ботулизма и др.), новые диагностические препараты.

В 1928 году Александр Флеминг проводил рядовой эксперимент в ходе многолетнего исследования, посвященного изучению борьбы человеческого организма с бактериальными инфекциями. Вырастив колонии культуры Staphylococcus, он обнаружил, что некоторые из чашек для культивирования заражены обыкновенной плесенью Penicillium — веществом, из-за которого хлеб при долгом лежании становится зеленым. Вокруг каждого пятна плесени Флеминг заметил область, в которой бактерий не было. Из этого он сделал вывод, что плесень вырабатывает вещество, убивающее бактерии. В последствии он выделил молекулу, ныне известную как «пенициллин». Это и был первый современный антибиотик.

Принцип работы антибиотика состоит в торможении или подавлении химической реакции, необходимой для существования бактерии. Пенициллин блокирует молекулы, участвующие в строительстве новых клеточных оболочек бактерий — похоже на то, как наклеенная на ключ жевательная резинка не дает открыть замок. (Пенициллин не оказывает влияния на человека или животных, потому что наружные оболочки наших клеток коренным образом отличаются от клеток бактерий.)

В течение 1930-х годов предпринимались безуспешные попытки улучшить качество пенициллина и других антибиотиков, научившись получать их в достаточно чистом виде. Первые антибиотики напоминали большинство современных противораковых препаратов — было неясно, убьет ли лекарство возбудителя болезни до того, как оно убьет пациента. И только в 1938 году двум ученым Оксфордского университета, Говарду Флори (Howard Florey, 1898–1968) и Эрнсту Чейну (Ernst Chain, 1906–79), удалось выделить чистую форму пенициллина. В связи с большими потребностями в медикаментах во время Второй мировой войны массовое производство этого лекарства началось уже в 1943 году. В 1945 году Флемингу, Флори и Чейну за их работу была присуждена Нобелевская премия.

Благодаря пенициллину и другим антибиотикам было спасено бесчисленное количество жизней. Кроме того, пенициллин стал первым лекарством, на примере которого было замечено возникновение устойчивости микробов к антибиотикам.

Большой вклад в развитие микробиологии и иммунологии в этот период внесли зарубежные (Ф. Вернет, Д. Солк, А. Сэбин, Д. Села, Г. Эдельман, Р. Портер, Д. Келер, Ц. Милыитейн, Н. Ерне, С. Тонегава и др.) и отечественные (А. А. Смородинцев, В. Д. Тимаков, П. Ф. Здродовский, Л. А. Зильбер, В. М. Жданов, Г. В. Выгодчиков, 3. В. Ермольева, М. П. Чумаков, Р. В. Петров, П. Н. Косяков и др.) ученые.


^ Достижения микробиологии
Несколько лет назад ученые при попытке установить уровень радиоактивного загрязнения в глубине свалки ядерных отходов Саванна-Ривер открыли новый вид микроорганизмов, которые способы жить и размножаться в условиях повышенного радиоактивного загрязнения. Обнаружение этих микроорганизмов стало огромным прорывом в области микробиологии. Микроорганизмы–экстремофилы, как их назвали ученые, способны переносить огромные температуры и высокие дозы радиации. Учитывая их уникальные свойства, ученые планируют использовать микроорганизмы для очистки огромных хранилищ ядерных и химических отходов.
Ученые предположили, что при помощи бактерий можно утилизировать ядерные и токсические отходы в предельно короткие сроки. По расчетам министерства природных ресурсов для утилизации всех отходов традиционными способами при помощи роботов потребуется примерно 260 миллиардов долларов. Использование микробов-экстремофилов значительно снизит затраты, так как они уничтожают токсины, поедая и разлагая их на безвредные компоненты.

Главные аналитики NASA предполагают, что если удастся разгадать механизм адаптации микроорганизмов к токсинам и радиации, то это позволит создать защитные скафандры, которые на протяжении очень длительного времени смогут защищать человека от опасных излучений. В министерстве здравоохранения считают, что уникальные свойства этих организмов помогут больным раком переносить интенсивные формы лучевой терапии. Экстремофилы, которые обитают в природе, не опасны для человека; опасения вызывают микрооргнаизмы, выращенные в лабораторных условиях, так как очень сложно предсказать их поведение.

Б
Kineococcus
актерии, которые были обнаружены в Саванна-Ривере, имеют круглые очертания, за что их стали называть радиотолернтными микробами Kineococcus. Удалось изучить 99% их генетического кода, однако до сих пор не известен механизм их живучести, так как радиация разрушает генетический код любого живо существа. Экстремофилы легко разрушают токсины, гербициды, хлорированные вещества и промышленные растворители в радиоактивной среде. В таких условиях даже кварцевое стекло принимает коричневый окрас. Возможно, эти бактерии попали на землю вместе с метеоритами и кометами, точный ответ до сих пор не может дать никто. Экстремофилы, которые обитают в природных условиях, поедают радиацию, но не химикаты. Бактерии, которые уничтожают и радиацию и химикаты, выведены только в лабораторных условиях. Исследователи надеются найти их аналог в природе, так как очень сложно предсказать, как поведут искусственные бактерии в природе, так как на данный момент известна только 1/100 от общего количества бактерий на нашей планете.
^ Бактерии способны колонизировать фрагменты полиэтилена

Бактерии и микроорганизмы, которые обитают на морских побережьях, способны колонизировать фрагменты полиэтилена. Они образуют на полиэтилене «биопленку», которая ускоряет разложение ядовитых химических элементов и пластика. Это открытие было официально представлено на конференции английского общества микробиологии. За последние десятилетия загрязнение вод Мирового океана полиэтиленом и пластиковым мусором достигло угрожающих масштабов и представляет собой весомую проблему морской экосистеме. Последние исследования показали, что в обычных условиях в водах мирового океана разлагаются легкая и тяжелая разновидность промышленного пластика. Процесс разложения сопровождается выделением токсичных веществ. Компонент бисфенол – А, который используется в производстве компакт-дисков и пластиковых бутылок, считается канцерогеном и относится в группе умеренно опасных.

Учеными производились опыты по выращиванию колоний бактерий на фрагментах пластика. Результаты опытов показали, что некоторые виды микроорганизмов и бактерий могут образовывать на поверхности пластика «биопленку», полностью покрываю его. «Биопленка», образовывающаяся на поверхности пластика, может не разлагать не только пластик, но и содержащиеся в нем токсические отходы.
^ Бактерия способна очищать сточные воды

Интересное открытие сделали исследователи Американского микробиологического общества. Микробиологи утверждают, что достаточно известная бактерия семейства DesulfitoBacterium способна очищать сточные воды от нечистот и при этом вырабатывать электричество. Такая бактерия функционирует круглосуточно семь дней в неделю. DesulfitoBacterium - это одноклеточные микроорганизмы размером от 0,5 до 3 мкм. У них только одна цитоплазматическая мембрана. Их повсеместная распространенность и метаболический потенциал играет огромную роль в природе. Так как они обеспечивают круговорот веществ в природе и поддерживают равновесие в биосфере. Микроорганизм DesulfitoBacterium можно встретить на дне мирового океана, в горячих источниках, в воде, в земной коре и много где еще. Они выполняют роль продуцента. Микроорганизмы являются первыми живыми существами, которые появились на земле.

Э
DesulfitoBacterium
ти интересные открытия были обнародованы на 105-м Генеральном съезде Американского общества микробиологов. Чарльз Милликена из университета Южной Каролины заявил, что микроорганизмы семейства DesulfitoBacterium в состояние производить электрическую энергию, мощность которой достаточна для функционирования не очень большого электрического устройства. Прибор на такой своего рода природной энергии может работать постоянно, лишь бы было «топливо» для бактерии. Бактерия поглощает различные виды растворителей, химикатов и даже может перерабатывать поливинилхлорированный бифенил (РСВ). Это вещество способно за пару часов разрушить эндокринную и иммунную систему человека. У бактерий семейства DesulfitoBacterium очень широкий диапазон метаболических процессов, поэтому бактерия может разлагать огромное количество органических и неорганических веществ. Также прорабатывается возможность использования бактерии DesulfitoBacterium в топливных системах различных агрегатов.

Ученые предполагают, что топливные устройства на основе бактерии DesulfitoBacterium будут иметь неограниченный ресурс, что позволит их использовать очень продолжительное время. Даже если устройство не использовать, его можно хранить в неработающем состоянии до следующего использования
^ Создан новый генетически модифицированный штамм лактобактерий
Микробиологи университета Гронингена (Германия), работающие под руководством профессора Оскара Куперса (Oscar Kuipers), создали новый генетически модифицированный штамм лактобактерий, осуществляющий ферментацию молочного сахара лактозы, но только до глюкозы.

Это исключает необходимость добавления в молочную продукцию дополнительных подсластителей, а также значительно снижает содержание в ней лактозы, что делает продукты пригодными для употребления людьми, страдающими лактозной непереносимостью.

Бактерии Lactococcus lactis используются при производстве кисломолочной продукции. Удаление из генома бактерии генов, ответственных за метаболизм глюкозы, привело к появлению нового штамма, который не вызывает скисания молока, а, напротив, делает его слаще.

На настоящий момент главной проблемой внедрения этих бактерий в производство молочной продукции заключается в отношении потребителей к генетически модифицированным организмам, а также в официальных ограничениях на их использование.

Однако разработчики считают, что бактериям, скорее всего, удаться преодолеть бюрократические барьеры, т.к. при их создании использовалась только собственная ДНК бактерии, методы нокаутирования и рекомбинации генов без встраивания в геном чужеродного генетического материала.


Скачать файл (3298 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации