Этапы развития микробиологии

Учреждение образования

«Гомельский Государственный медицинский университет»

КАФЕДРА МИКРОБИОЛОГИИ, ВИРУСОЛОГИИ И ИММУНОЛОГИИ

Д.В. Тапальский, Т.Н. Ильинская, Л.В. Шевцова, Л.В. Лагун

МИКРОБИОЛОГИЯ,

ВИРУСОЛОГИЯ И ИММУНОЛОГИЯ

ДЛЯ СТУДЕНТОВ 2-3 КУРСОВ

ЛЕЧЕБНОГО ФАКУЛЬТЕТА

И ФАКУЛЬТЕТА ПО ПОДГОТОВКЕ СПЕЦИАЛИСТОВ ДЛЯ ЗАРУБЕЖНЫХ СТРАН

Гомель 2013

УДК 579+616–097

ББК 52.64+28.073

К 59

Рецензенты:

Тапальский Д.В., Ильинская Т.Н., Шевцова Л.В., Лагун Л.В.

Курс лекций по микробиологии, вирусологии, иммунологии для студентов 2-3 курсов факультета по подготовке специалистов для зарубежных стран. / Тапальский Д.В., Ильинская Т.Н., Шевцова Л.В., Лагун Л.В. ¾ Учреждение образования «Гомельский государственный медицинский университет», 2013. — 317 с.

Представлен курс лекций по микробиологии, вирусологии, иммунологии, предназначенные для студентов 2-3 курсов лечебного факультета и факультета по подготовке специалистов для зарубежных стран. Рассмотрены вопросы морфологии, физиологии и генетики микроорганизмов, этиологии, патогенеза, иммунитета, лабораторной диагностики, профилактики и этиотропной терапии основных бактериальных, вирусных и грибковых инфекций, приведены сведения об общих механизмах функционирования системы иммунитета и современных иммунологических методах диагностики инфекционных и неинфекционных заболеваний.

Пособие может быть использовано для закрепления материала, изученного в курсе микробиологии, вирусологии, иммунологии.

УДК579+616–097

ББК52.64+28.073

К 59

© Коллектив авторов, 2013

© Оформление. УО «Гомельский

государственный медицинский

университет», 2013

СОДЕРЖАНИЕ

Лекция 1

Микробиология: предмет, задачи, объекты изучения. Исторические этапы развития микробиологии. Систематика, номенклатура, классификация микроорганизмов.

Введение в микробиологию

Микробиология(от греч. micros ― малый, bios ― жизнь, logos ― учение, т.е. учение о малых формах жизни) – наука, изучающая организмы, невидимые невооруженным какой-либо оптикой глазом, т.е. микроорганизмы (микробы).

Микроорганизмы ― это невидимые простым глазом представители всех царств жизни. Они играют важнейшую роль в экологии, круговороте веществ в природе, в нормальном существовании и патологии человека, животных, растений. Микробы представляют самую многочисленную и разнообразную группу живых существ.

Микроорганизмы осуществляют круговорот веществ и энергии в природе. С помощью микроорганизмов осуществляются важные производственные процессы ― хлебопечение, виноделие и пивоварение, производство органических кислот, ферментов, пищевых белков, гормонов, антибиотиков и других лекарственных препаратов.

Печальную известность имеют патогенные микроорганизмы (микробы-патогены) ― возбудители заболеваний человека, животных, растений. 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.

Предметом изучения микробиологии как науки являются микроорганизмы. Основными объектами изучения микробиологии служат самые низшие эукариоты (паразитические грибки и простейшие), прокариоты (бактерии, актиномицеты, спирохеты, риккетсии, хламидии и микоплазмы), а также вирусы и вирусоподобные агенты (прионы, вироиды).

По целевой направленности различают следующие отрасти микробиологии:

• общую,

• промышленную,

• санитарную,

• ветеринарную,

• медицинскую,

• космическую микробиологию.

Общая микробиология изучает таксономию, морфологию, физиологию обмена веществ, химический состав, ферментные системы, культивирование, генетику и экологию микроорганизмов. Промышленная микробиология изучает использование микроорганизмов в народном хозяйстве (производство антибиотиков, ферментов, витаминов, аминокислот и других биологически активных веществ, а также пищевых продуктов).

Санитарная микробиология изучает микробиологические аспекты безопасности человека.

Ветеринарная микробиология изучает микроорганизмы, вызывающие патологические процессы у животных.

Предметом изучения медицинской микробиологии являются представители нормальной микрофлоры тела человека и возбудители различных заболеваний.

Медицинская микробиология:

Этапы развития микробиологии

· Эвристический ― Дж. Фракасторо

· Описательный (микрографический) ― А. Левенгук

· Физиологический ― Л. Пастер, Р. Кох

· Иммунологический ― И.И. Мечников, П. Эрлих

· Вирусологический ― Д.И. Ивановский

· Современный (молекулярно-генетический)

1. Эвристический период (до изобретения микроскопов и их применения для изучения микромира). Размеры микроорганизмов лежат за пределами разрешающей способности человеческого глаза, поэтому до изобретения микроскопа человек не знал об их существовании. Однако люди на протяжении тысячелетий научились широко использовать в своих целях процессы жизнедеятельности многих микробов, в частности, для приготовления молочнокислых продуктов, получения вина, уксуса, пива, силосования кормов. В течение многих веков природа процессов брожения оставалась неясной. Наряду с этим человек давно познал и другую сторону жизнедеятельности микроорганизмов: их способность вызывать повальные заразные болезни, от которых погибало множество людей. Происхождение и причины таких болезней также тысячелетиями были непонятны.

О природе заразных болезней высказывались различные предположения, в том числе и такое, что их возбудителями являются какие-то мельчайшие живые существа ― контагии. В наиболее законченной форме эта идея была сформулирована в XVI в. выдающимся итальянским ученым, поэтом и врачом Джироламо Фракасторо. Он четко сформулировал положение, что зараза — это материальное начало («контагий телесен»). В своем главном медицинском труде «О контагии, контагиозных болезнях и лечении» (1546 г.) он предположил живую природу агентов инфекционных заболеваний ― contagium vivum.

2. Описательный (микрографический) период занял около двухсот лет.

Антони ван Левенгукв 1675 г. впервые описал простейших, в 1683г. ― основные формы бактерий.

3. Физиологический период (с 1875 г.) ― эпоха Луи Пастера и Роберта Коха.

Открытия Л. Пастера:

· Промышленная микробиология (брожение).

· Разработка принципов асептики и методов стерилизации.

· Открытие возбудителей инфекционных заболеваний: сибирской язвы, родильной горячки, нагноений.

· Профилактика инфекционных заболеваний ― разработка вакцин против куриной холеры, сибирской язвы, бешенства.

Открытия Р. Коха:

· Методологические основы изучения микроорганизмов ― триада Генле-Коха.

· Усовершенствование микробиологических методов исследования.

· Открытие возбудителей холеры (1882), туберкулеза (1883).

Постулаты Коха?

4. Иммунологический период.И.И.Мечников создал новую эпоху в микробиологии ― учение о невосприимчивости (иммунитете), разработав теорию фагоцитоза и обосновав клеточную теорию иммунитета.

Открытия И.И. Мечникова:

· Фагоцитарная теория иммунитета (лауреат Нобелевской премии, 1908).

· Учение об антибиозе.

· Основы геронтологии.

Одновременно с развитием клеточной теорию иммунитета 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.

5. Вирусологический период. 12 февраля 1892 г. 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.

6. Современный (молекулярно-генетический) период (со 2-й половины XX в.).

Основные достижения:

· вторая половина XX века стала периодом расцвета вирусологии. В то время было открыто свыше 2000 видов вирусов животных, растений и бактерий. В 1963 году Барух Бламберг открыл вирус гепатита B, а в 1965 году Хоуард Темин описал первый ретровирус. В 1970 году Темин и Дейвид Балтимор независимо друг от друга описали обратную транскриптазу, ключевой фермент, с помощью которого ретровирусы синтезируют ДНК-копии своих РНК. В 1983 году группа учёных во главе с Люком Монтанье из Института Пастера во Франции впервые выделила ретровирус, известный сейчас как ВИЧ. В 2002 году в Нью-Йоркском университете был создан первый синтетический вирус (вирус полиомиелита);

· открытие Стенли Прузинером (лауреат Нобелевской премии 1997 года) новых форм жизни инфекционных белков ― прионов, возбудителей так называемых «губчатых энцефалопатий»;

· открытие новых возбудителей вирусных и бактериальных инфекций (ВИЧ, возбудители геморрагических лихорадок, легионелл и др.);

· расшифровка молекулярной структуры и молекулярно-биологической организации большинства бактерий и вирусов (например, Андре Мишель Львов  открыл способность вирусов сохраняться в виде интегрированных в хромосому клетки-хозяина нуклеотидных последовательностей, которые были названы провирусом);

· Франк Бернет (1957) сформулировал клонально-селекционную теорию иммунитета, лежащую в основе современных взглядов на функционирование иммунной системы;

· разработка методов культивирования животных и растительных клеток;

· разработка принципиально новых способов диагностики инфекционных и неинфекционных заболеваний (ИФА, РИА, иммуноблотинг, гибридизация НК, ПЦР);

· создание принципиально новых вакцин и других лечебных, профилактических и диагностических препаратов. В ХХ веке были проведены весьма важные исследования в области специфической профилактики заразных болезней. В 1924-1925 гг. Г. Рамон разработал метод изготовления анатоксинов (обезвреженных формалином токсинов), с помощью которых стали успешно проводиться прививки против дифтерии и столбняка. Были получены вакцинные препараты из живых, но ослабленных возбудителей против туберкулеза (А. Кальметт и Ш. Герен, 1919), чумы (Г. Жирар и Ж. Робик, 1931), желтой лихорадки (М. Тейлер, 1936), туляремии (Н.А. Гайский, Б.Я. Эльберт, 1939-1942), полиомиелита (А. Себин, 1954-1958).