Микробиология

Учебная литература

Микробиология — это наука, которую невозможно изучить за несколько дней. Она играет важную роль в развитии медицины. Книги по микробиологии позволяют самостоятельно изучить данную науку. В нашей статье вы можете ознакомиться с наиболее популярными.

«Термофильные микроорганизмы» (2011) — это книга, которая описывает жизнедеятельность бактерий, которые проживают при высоких температурах. Они существуют на большой глубине, где тепло поступает от магмы. В книге собраны статьи различных ученых со всех уголков Российской Федерации.
«Три жизни великого микробиолога. Документальная повесть о Сергее Николаевиче Виноградском» — это книга о величайшем ученом, автор которой Георгий Александрович Заварзин. Написана она по дневникам Виноградского. Ученым было заложено несколько крупных направлений в микробиологии (микробная, почвенная, хемосинтез). Книга будет необычайно полезна будущим врачам и просто любознательным людям.
«Общая микробиология», написанная Гансом Шлегелем — это издание, которое позволит познакомиться с удивительным миром бактерий. Стоит отметить, что Ганс Шлегель — известный во всем мире немецкий микробиолог, который еще жив. Издание множество раз обновлялось и дополнялось. Считается, что это одна из лучших книг по микробиологии. Она кратко описывает строение, а также процесс жизнедеятельности и размножения бактерий. Книга легко читается. В ней нет лишней информации.
«Микробы хорошие и плохие. Наше здоровье и выживание в мире» — это современная книга, написанная Джессикой Сакс и изданная в прошлом году. После улучшения санитарных условий и возникновения антибиотиков продолжительность жизни у людей существенно возросла. Книга посвящена проблеме возникновения иммунных заболеваний, которая связана с чрезмерной заботой об улучшении санитарных условий.
«Смотри, что у тебя внутри» — это книга Роба Найта. Она была издана в прошлом году. В книге рассказывается о микробах, которые проживают в разных уголках нашего тела. Автор утверждает, что микроорганизмы играют более важную роль, чем мы думали ранее.

История микробиологии

Ещё в глубокой древности люди подозревали о существовании невидимых глазу живых организмов, вызывающих болезни. Так, древнегреческий учёный и медик Гиппократ высказал это предположение в одном из своих трудов. Но вплотную заняться их изучением человечество получило возможность лишь после того, как голландский оптик ван Левенгук в XVI веке создал первый микроскоп и своими глазами увидел бактерии в капле воды.

Впрочем, многие представители учёного сословия отрицали существование болезнетворных микроорганизмов в течение нескольких веков после изобретения Левенгука. Наиболее известным стал поступок врача М. Петтенкофера, который, отрицая существование холерных вибрионов, выпил культуру этих микроорганизмов на глазах у своих оппонентов и не заболел после этого холерой. Впрочем, несмотря на отчаянное сопротивление ортодоксов, микробиология развивалась, учёные накапливали материалы наблюдений и совершали открытия.

По мере роста возможностей оптики возрастали и научные знания о мире микроорганизмов. Наибольшее число фундаментальных открытий пришлось на конец XIX – начало ХХ века, когда появились работы Роберта Коха, Луи Пастера, С. Виноградского, Х. Грама, И. Мечникова и многих других учёных. Современная микробиология во многом базируется на открытиях, сделанных в тот период.

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.

Использование микроскопических технических средств. Как правило, только световые микроскопы полного результата не дают, поэтому применяются также люминесцентные, лазерные и электронные.
Посевы бактерий на специальных питательных средах для выведения и культивирования абсолютно чистых колоний культур.
Физиолого-биохимические методы анализа культуры микроорганизмов.
Молекулярно-биологические методы анализа.
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.

Вирусы как объект микробиологии

Вирусы – самые примитивные организмы на земле. В свободном состоянии в них не происходят никакие обменные процессы. Только при попадании в клетку-хозяина вирусы начинают размножаться. У всех живых организмов носителем генетического материала является дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК). Только среди вирусов встречаются представители с генетической последовательностью типа рибонуклеиновой кислоты (РНК).

Часто вирусы не относят к истинно живым организмам.

Кроме паразитов, специализирующихся на животных и человеке, среди них встречаются фитопатогенные представители, то есть повреждающие только клетки растений; бактериофаги – «пожиратели бактерий». Известно, что вирусы способны даже развиваться в погибших клетках, у которых осталась относительно целая структура, а генетический материал погиб. Раньше во время эпидемий сжигали тела умерших как при бактериальных, так и вирусных заболеваниях.

Морфология вирусов очень разнообразна (рис. 12). Обычно их диаметральные размеры колеблются в пределах 20-300 нм.

Рис. 12. Разнообразие вирусных частиц.

Отдельные представители достигают в длину 1-1,5 мкм. Структура вируса заключается в окружении генетического материала специальным белковым каркасом (капсидом), отличающимся разнообразием форм (спиральный, икосаэдрический, шарообразный). Некоторые вирусы сверху имеют еще оболочку, сформированную из мембраны клетки-хозяина (суперкапсид). Например, вирус иммунодефицита человека (рис. 13) известен как возбудитель заболевания, которое носит название (СПИД). Он содержит в качестве генетического материала РНК, поражает определенный тип клеток иммунной системы (т-лимфоциты хелперы).

Рис. 13. Строение вируса иммунодефицита человека.

Цикл размножения данных паразитов начинается с этапа прикрепления к клетке. Мишень содержит особые молекулярные концы (рецепторы), по которым ее распознают вирусы. Далее осуществляется проникновение внутрь генетического материала паразита, часто с некоторыми другими компонентами его структуры. Размножение вируса происходит за счет удвоения (репликации) генов и последующего формирования нужных белков. После этого вирусы копиями освобождаются из клетки и снова формируют свою структуру.

Цели микробиологии

У каждой отдельной отрасли микробиологии есть свои цели и методы, которые позволяют их достигать. В частности, медицинская микробиология ставит целью изучить максимально возможное количество патогенных и условно-патогенных микроорганизмов, их взаимодействие с организмом человека, а также возможные способы противодействия контактам с инфекциями и их лечения.

Совершенствование микробной диагностики, ликвидация очагов патогенной микрофлоры в биосфере, а также вакцинная профилактика дополняют методы медицинской микробиологии. При этом, вследствие недостатка финансирования и из-за возможного риска нарушения процессов в биоценозах, пока нет возможности полностью избавиться от возбудителей инфекционных заболеваний. Однако уже на современном этапе санитария и гигиена, микробиология и иммунология позволяют значительно снижать количество такого рода патологий и их осложнений.

Промышленная микробиология ставит целью изучить свойства микробов, которые возможно применить на различных стадиях производства. В частности, наиболее перспективным направлениям таких научных разработок является применение бактерий для разложения промышленных отходов. В сельскохозяйственной микробиологии целью является потенциальное применение мельчайших организмов для повышения урожайности культур и возможной борьбы с вредителями и сорняками.

Ветеринарная микробиология, так же как и медицинская, изучает возбудителей заболеваний у животных. Методы выявления недугов, их диагностика и лечение у друзей наших меньших столь же актуальны, как и у людей. Водная микробиология занимается изучением состава микроорганизмов Мирового океана с целью систематизации знаний и потенциального их применения в промышленности или сельском хозяйстве.

Санитарная микробиология изучает пищевые продукты и выявляет в них микробов. Ее целью остается совершенствование методов, позволяющих проверять партии продукции пищевого назначения. Вторая задача — противодействие эпидемиям инфекционных заболеваний и оптимизация режимов нахождения людей в различных учреждениях, опасных с точки зрения эпидемии контактных инфекций.

Немного о бактериях

При изучении такой темы, как морфология микроорганизмов, большое внимание нужно уделить бактериям. Чаще всего они являются одноклеточными организмами (хотя существуют и исключения) и имеют довольно разнообразные размеры

Некоторые из них достигают 500 мкм.

Существует несколько видов бактерий, различающихся своей формой. Сюда можно отнести палочковидных, шаровидных и извитых организмов. Рассмотрим подробнее каждый вид.

Шаровидные бактерии в медицине имеют название «кокки». Чаще всего они круглой формы, хотя иногда встречаются также овальные и бобовидные микроорганизмы. Могут располагаться не только поодиночке, но и парами, в виде цепочек или виноградных лоз.

Многие из них оказывают отрицательное влияние на человеческий организм. Например, стрептококки вызывают аллергию, а стафилококки становятся причиной образования гнойных и воспалительных процессов.

Бактерии, имеющие форму палочек, считаются самыми распространенными. К ним относятся микроорганизмы, приводящие к туберкулезу, брюшному тифу, дизентерии.

Некоторые виды палочек при плохих условиях окружающей среды образуют споры. Называются такие бактерии бациллами.

Образование спор – это очень интересный и сложный процесс, так как сама клетка такого типа очень сильно отличается от обычной бациллы. Каждая спора имеет плотную и крепкую оболочку, обладая при этом ничтожно малым количеством воды. Такая клетка вообще не нуждается в питательных веществах, она перестает двигаться и размножаться. При этом споры могут находиться в ужасных для жизнедеятельности условиях, таких как слишком высокие или низкие температуры. Но как только наступает благоприятная для них среда, они сразу же начинают свою жизнедеятельность.

Извитые бактерии чаще всего встречаются в виде запятой или завитков. Обычно подобные микроорганизмы вызывают такие заболевания, как сифилис и холера.

Многие бактерии способны передвигаться, и делают они это с помощью жгутиков различной формы и длины.

Бактерии размножаются с помощью деления. Такой процесс проходит очень быстро (каждые пятнадцать-двадцать минут). Самое быстрое размножение можно заметить на пищевых продуктах и в другой среде, обладающей высокой питательностью.

Дыхательные механизмы

Для живого организма дыхание – это возможность поддерживать внутренний метаболизм. У человека и у прочих высших животных дыхание представляет собой процесс окисления кислородом. Метаболизм многих видов бактерий также поддерживается за счет окисления, однако в отличие от всего остального живого мира это окисление у микробов не всегда осуществляется за счет кислорода.

Те бактерии, у которых дыхание – окисление кислородом, называются аэробными. Кроме аэробных, есть еще и анаэробные микроорганизмы. Анаэробы – это те, метаболизм которых поддерживается за счет окисления других химических соединений.

Есть также микроорганизмы, которые в присутствии кислорода используют механизм аэробного окисления, а в отсутствие кислорода осуществляют окисление, используя доступные химические соединения. Такие бактерии называются факультативно-анаэробными. Те, которые погибают в присутствии кислорода, называются облигатными анаэробами.

Уровень зарплаты микробиолога

Профессия востребована, так как активно разрабатываются новые формы лекарств, удобрений и других веществ, которые помогут повысить уровень жизни. По информации сервисов по поиску сотрудников, специалист может рассчитывать на следующий уровень зарплаты:

Минимальная — от 15 тысяч рублей.
Максимальная — от 100 тысяч рублей.

Претендент на место должен пройти испытания и правильно выполнить тестовые задания. Это может быть:

проверка документации поступивших биоматериалов;
выбор подходящего сырья для проведения экспериментов;
соблюдение технологий производства;
ведение учета расходов сырьевых материалов;
проведение точного расчета и взвешивания материалов для исследований;
регистрация информации в рабочих листах и лабораторных журналах;
проверка исправной работы лабораторного оборудования;
ведение журнала;
обработка результатов анализов, их систематизация и сдача на хранение.

Грибы

Это особенные микроорганизмы растительного происхождения, лишенные хлорофилла и способности синтезировать органические вещества. Более того, для их жизни требуются уже готовые органические вещества, поэтому практически все они растут на основе из субстратов разного происхождения. Имеются некоторые патогенные для человека, животных и растений виды грибов.

Грибы отличаются от бактерий тем, что их клетки более похожи на растительные, имеют ядра и вакуоли. Они представлены в виде гифов — длинных нитей, которые могут ветвиться и переплетаться между собой.

Размножаться грибы могут несколькими способами: вегетативным делением, бесполым и половым – образованием спор. Споры грибов характеризуются высокой стойкостью, они могут продолжительное время жить в разной внешней среде и перемещаться при этом на огромные расстояния до тех пор, пока не попадут в питательную среду, где они достаточно быстро трансформируются в гифы.

Плесневые грибы встречаются нам очень часто, их можно легко разглядеть невооруженным взглядом на подпорченных пищевых продуктах. Они выглядят как творожистый налет неоднородного цвета. Существуют некоторые виды грибов, которые не просто портят продукты, они вырабатывают токсичный для людей и животных митоксин, например аспергиллус или фузариум.

Однако грибы не всегда вредны, их многочисленные полезные свойства успешно используются производителями медицинских препаратов. Самый эффективный и популярный антибиотик пенициллин изготавливают на основе грибов из вида пенициллов.

Актиномицеты – исключительный вид микроорганизмов, который имеет строение и свойства бактерий и способ размножения, аналогичный грибам.

Методы исследования морфологии микроорганизмов

Для наиболее точного изучения строения прокариот используют такие методы, как микроскопия и окрашивание.

Микроскопические методы исследования морфологии микроорганизмов производятся за счет электронных и световых микроскопов. Специалисты разработали несколько методов для наиболее точного получения результатов.

Морфологический метод исследования позволяет с помощью микроскопа рассмотреть строение клетки, а также ее подвижность и способность к размножению.

Физиологический метод позволяет рассмотреть реакцию микроорганизмов на различные раздражители, а также способность к адаптации к различным условиям.

С помощью культурального метода можно провести исследования микроорганизма в питательной среде. Эта методика позволяет выявлять способности к росту и размножению.

Морфология микроорганизмов (микробиология) – это очень важная наука, занимающаяся изучением бактерий и других одноклеточных. Не стоит думать, что бактерии причиняют только вред природе и человеческому организму. Это далеко не так. Без них жизнь на планете Земля была бы невозможной.

Кокки

Кокками называют шарообразные микробы, которые могут принимать сферическую, бобовидную, эллипсовидную или ланцетовидную форму.

Микрококки могут располагаться по одному, парами или беспорядочно. Они называются сапрофитами, живут в воде и воздухе.
Диплококки размножаются делением в одной плоскости по две штуки. К ним относятся менингококки (носители менингита) и гонококки.
Стрептококки аналогично делятся в одной плоскости, но целыми цепочками. Известны патогенные для человеческого организма виды, которые передают ангину и различные рожистые воспаления.
Тетракокки располагаются по две штуки на двух плоскостях, взаимно перпендикулярных. Патогенные особи очень редки.
Сардины представляют собой характерные тюки клеток по 8, 16 и более на трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Практически все их представители обитают исключительно в воздухе.
Стафилококки могут делиться одновременно в нескольких плоскостях, расположенных беспорядочно относительно друг друга, по внешнему виду напоминают виноградные грозди.

Что изучает микробиология

Микробиологией называют науку, которая исследует сферу жизни микроорганизмов: строение, функционирование, условия жизнедеятельности, развитие и размножение.

Первым человеком, которому удалось рассмотреть и описать микробы, был голландец А. Левенгук. На закате 17-го века он смастерил линзы, увеличивающие изображение более чем в 200 раз. Его потрясло то, что он через них увидел, что микробы – это целый мир со своими особенностями существования. Так была положена основа новой науке – микробиологии. Левенгук проиллюстрировал и описал обнаруженные микробы. Фото и картинки с их изображением тех времен – заснятые увеличения через микроскоп.

Бактериология

Царство бактерий считается самым многочисленным среди всех остальных, которые изучает микробиология. Темы по исследованиям бактерий из-за этого являются наиболее узкими. Для отнесения определенного организма к одному виду требуется тщательное изучение его морфологии и биохимических процессов. К примеру, многие бактерии кишечной группы ферментируют глюкозу и на основании данного критерия относятся к конкретной группе.

Из некоего сообщества организмов в дальнейшем будет выделен штамм — чистая бактериальная культура. Все ее особи будут характеризоваться одинаковым генетическим материалом, таким же, что и у других представителей одного вида. А главное, все эти бактерии будут вести себя одинаково в рамках популяции, проживающей в этой среде. В других условиях эта же культура свободно мутирует и адаптируется, из-за чего формируется новый штамм. Он может отличаться другим набором ферментов и вирулентных факторов. Потому и его способность вызывать заболевание будет иной.

Кох Роберт

Вклад ученых в микробиологию позволил сделать массу открытий в медицине. Благодаря этому человечество знает, как избавиться от многих опасных для здоровья заболеваний. Считается, что Кох Роберт — это современник Пастера. Ученый родился в декабре 1843 года. С детства он интересовался природой. В 1866 году он окончил обучение в университете и получил медицинский диплом. После этого работал в нескольких больницах.

Роберт Кох начал деятельность бактериолога. Он сосредоточился на изучении сибирской язвы. Кох изучал под микроскопом кровь больных животных. Ученый нашел в ней массу микроорганизмов, которые отсутствуют у здоровых представителей фауны. Роберт Кох решил привить их мышам. Подопытные погибли спустя сутки, а в их крови присутствовали такие же микроорганизмы. Ученый выяснил, что сибирскую язву вызывают болезнетворные бактерии, которые имеют форму палочки.

После успешных исследований Роберт Кох начал задумываться об изучении туберкулеза. Это неслучайно, ведь в Германии (место рождения и проживания ученого) от данного заболевания погибал каждый седьмой житель. В то время врачи еще не знали, как бороться с туберкулезом. Они считали, что это наследственное заболевание.

Для своих первых исследований Кох использовал труп молодого рабочего, который погиб от чахотки. Он исследовал все внутренние органы и не обнаружил никаких болезнетворных бактерий. Затем ученый решил окрашивать препараты и рассматривать их на стекле. Однажды, рассматривая под микроскопом такой препарат, окрашенный в синий цвет, Кох заметил между тканями легких маленькие палочки. Он привил их морской свинке. Животное погибло спустя несколько недель. В 1882 году Роберт Кох рассказал на заседании Общества врачей о результатах своего исследования. Позже он попытался создать вакцину от туберкулеза, которая, к сожалению, не помогла, но применяется до сих пор при диагностировании заболевания.

Краткая история развития микробиологии в то время вызывала интерес у многих. Вакцина от туберкулеза была создана только спустя несколько лет после смерти Коха. Однако это не уменьшает его заслуги в исследовании данного заболевания. В 1905 году ученый был удостоен Нобелевской премии. Бактерии туберкулеза получили название в честь исследователя — палочка Коха. Умер ученый в 1910 году.

Методы и цели микробиологии

К методам исследования любых микроорганизмов относят:

микроскопия: световая (в том числе фазово-контрастная, темнопольная, флуоресцентная) и электронная;
культуральный метод (бактериологический, вирусологический);
биологический метод (заражение лабораторных животных с воспроизведением инфекционного процесса на чувствительных моделях);
молекулярно-генетический метод (ПЦР, ДНК- и РНК-зонды и др.);
серологический метод — выявления антигенов микроорганизмов или антител к ним (ИФА).

Цель медицинской микробиологии — изучение структуры и 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.

Как заселить организм полезными бактериями?

Зная о том, как нужны человеку полезные бактерии, ученые постоянно ищут способы повысить их количество в организме. Для этого применяют лекарственные препараты, проводят местные терапевтические процедуры. Восстановление микрофлоры – долгий и непростой процесс. Тут главное – регулярность и выполнение всех рекомендаций врачей, но лучше не допускать нарушения равновесия, а для это необходимо соблюдать определенные правила:

Вовремя лечить возникающие инфекции.
Правильно питаться.
Отказаться от вредных привычек.
Большое значение имеет личная, но не чрезмерная гигиена.

Препараты для восстановления микрофлоры

Желающим знать, как заселить кишечник полезными бактериями, будут интересны такие лекарственные средства:

Линекс. Включает в свой состав живые лиофилизированные молочнокислые бактерии, которые входят в состав естественной микрофлоры кишечника. Принимают участие в производстве витаминов К, С, группы В, повышая устойчивость организма к неблагоприятным факторам окружающей среды.
Аципол. Этот препарат состоит из активных ацидофильных лактобацилл и инактивированных кефирных грибков. Лекарство нормализует состав микрофлоры кишечника и повышает иммунитет.
Бак-Сет. Это мульти-пробиотик, содержащий 14 штаммов живых бактерий, способных нормализовать пищеварение при нарушении баланса между полезными и вредными микроорганизмами. Показан в составе антибактериальной терапии, рекомендован при аллергии и запорах. Вот такие это полезные бактерии для кишечника, препараты которых можно найти в свободной продаже.

Народные средства для восстановления микрофлоры

Есть немало лекарственных и других растений и трав, широко применяемых для восстановления численности полезных бактерий – это:

корень аира;
льняное семя;
семена укропа;
корни кробохлебки.

Из них можно:

готовить отвары и настои;
заваривать надземные и подземные части;
пить как чай.

Микрофлора человека значительно улучшится после приема семени льна:

Семена рекомендуется заливать водой с вечера.
Утром принимать полученную желеобразную массу натощак до приема пищи.
Можно добавлять мякоть фруктов, например, яблок.

Продукты для восстановления микрофлоры

Это кисломолочные и молочные продукты – ряженка, кефир, йогурт, творог, сыр, сметана. В них содержатся лакто- и бифидобактерии, которые оказывают полезное действие на микрофлору не хуже лекарственных препаратов. Кроме того, есть полезные бактерии в продуктах питания, богатых фитонцидами – луке и чесноке, перце. Они убивают вирусы и патогены, перевешивая численность микроорганизмов в нужную сторону. Полезны для здоровья:

мед;
сухофрукты;
многие ягоды и плоды – клюква, брусника, шиповник.

Для чего нужна микробиология?

С накоплением объёма знаний в микробиологии начали выделяться различные направления исследований. Сегодня их результаты находят применение в самых разных сферах деятельности:

во многих отраслях медицины – для предупреждения и лечения инфекций, создания новых лекарственных препаратов и лечебных методов;
в промышленной сфере – для синтеза различных органических и неорганических соединений, извлечения металлов из руд и т.д.;
в сельском хозяйстве – для улучшения состава почв и синтеза органических удобрений, для борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур и т.д.;
в ветеринарии – для предупреждения и лечения заболеваний животных, создания лекарств;
в пищевой промышленности – для разработки новых пищевых технологий, предупреждения порчи продуктов и увеличения сроков их хранения.

Микробиология – одна из наиболее бурно развивающихся сегодня наук, которая открывает грандиозные перспективы применения биотехнологий в самых разных отраслях деятельности.