Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Микробиология, как наука. Предмет и задачи микробиологии

 

Наша планета населена огромным количеством живых организмов. Количество их неимоверно, но даже сегодня происходят открытия новых представителей этого загадочного пространства, называемого "биосферой". А разнообразие настолько велико, что проблемы идентификации, систематики и номенклатуры уже известных живых организмов продолжают оставаться спорными и постоянно претерпевают изменения и дополнения.

Окружающий нас мир состоит из неживой и живой природы, которые находятся в неразрывном взаимозависимом единстве и существуют в нескончаемо разнообразных формах. Живая природа, по Вернадскому, составляет биосферу, включающую всех представителей растительного и животного мира, а также результаты и продукты их жизнедеятельности. По существу, биосфера – это оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой обусловлены прошлой и современной деятельностью живых организмов. Этот огромный живой мир оказывает существенное влияние на газовый состав атмосферы, природные воды, полезные ископаемые, осуществляет круговорот органических и неорганических веществ, выполняет санитарные функции на планете, влияет на климатические условия и другие экологические параметры, в которых существует все живое, в том числе и человек.

Все живые существа, населяющие нашу планету, условно можно разделить на две большие группы: макромир и микромир. К макромиру относятся живые существа, видимые невооруженным глазом – это растения, животные и другие организмы, а к микромиру – представители живого мира, находящиеся за пределами разрешающей способности нашего глаза (т.е. менее 0,1 мм). Рассмотреть их возможно лишь с помощью специальных оптических и электронных приборов. В конце XIX века французским ученым Седдило в научное обращение был введен термин "микроб", который и объединяет все невидимые глазом организмы. В настоящее время более грамотное звучание имеет термин "микроорганизм".

Предметом предстоящего нам изучения и обсуждения являются организмы, неразличимые невооруженным глазом, т.е. микроорганизмы. К ним относят микроскопические организмы растительной и животной природы, а также вирусы и прионы. Все они составляют микромир – грандиозную по численности и видовому составу совокупность невидимых существ, обитающих на нашей планете.

Микроорганизмы заселили Землю задолго до появления высших растений и животных - около 3-4 млрд. лет назад. И благодаря тому, что большинство микроорганизмов отличает удивительная экологическая пластичность, это – уникальные формы жизни, способные заселять любые, сколько-нибудь пригодные для обитания субстраты – от полярных льдов до горячих источников, и от океанических глубин до самых крайних атмосферных высот. В настоящее время, качественно и количественно, они представляют самую многочисленную и разнообразную группу живых существ.

Повсеместная распространенность и суммарная мощность метаболического потенциала микроорганизмов определяет их важнейшую роль в круговороте веществ и поддержании динамического равновесия в биосфере Земли. Роль микроорганизмов в важнейших природных процессах без преувеличения огромна, и исчезновение их из биосферы означало бы прекращение самой жизни на планете. Взаимоотношения всех живых организмов, независимо от их размера, настолько разнообразны и сложны, что для их изучения и понимания требуются годы кропотливого исследовательского труда. Значение всех звеньев в этой нескончаемой цепи взаимоотношений настолько велико, что выпадение хотя бы одного из них может привести к серьезным нарушениям всей экологической системе.

Особо следует отметить, что от их деятельности в значительной мере зависит жизнь макромира. Колонизируя макроорганизмы и, выступая как эндоэкологические агенты, микроорганизмы способствуют некоторым процессам их жизнедеятельности.

Весьма значительная группа микроорганизмов (около 5000 видов) обитает в организмах других живых существ, включая человека. Самый древний их след был отмечен поражением позвонков динозавров, живших в мезозойскую эру. Уже около 2 млн. лет назад с патогенными микроорганизмами столкнулся и первобытный человек. Более благоприятные условия для эволюции антропопатогенных микроорганизмов сложились около 100 тыс. лет назад, когда неандертальцы стали обитать в общих жилищах и вести совместный быт.

Для человека, с момента его появления на заре эволюции, микроорганизмы стали его неразлучными спутниками. Одни из них – его помощники, другие – коварные враги. В истории человечества беды, причиненные микроорганизмами, настолько велики, что сопоставимы с самыми значимыми катастрофами на планете с момента появления человека. Среди огромного числа микроорганизмов более 3500 видов являются патогенными для человека, а из них около 1000 видов являются вирусами. Если учесть, что человек подвержен примерно 10 000 болезней, т.е. самостоятельным нозологическим формам, то на долю инфекционных болезней приходится около 1/3 всех заболеваний, которыми страдает человек. Однако на эту треть нозоформ приходится примерно 70% всех случаев болезней, регистрируемых у человека.

Как никакие другие существа, микроорганизмы испытывают постоянное давление окружающей среды, вследствие чего постоянно эволюционируют. В свою очередь изменчивость патогенных микроорганизмов является основной движущей силой для развития и совершенствования защитных механизмов животных и человека. Более того, микроорганизмы до недавнего времени служили важнейшим фактором естественного отбора в человеческой популяции.

Взаимоотношения между микроорганизмами и организмом человека, как и взаимоотношения с другими членами экосистемы, частью которой они сами являются, может носить различный характер. В процессе эволюции выработались отношения зависимости, взаимной или односторонней, выходящие далеко за пределы связей, обусловленных пищевыми цепями. Естественно, что создалось множество партнерских отношений между микроорганизмами, с одной стороны, и растениями, животными и человеком, с другой. Тесное сожительство двух различных организмов называется симбиозом. Если говорить об относительной пользе, извлекаемой партнерами из симбиоза, то можно выделить несколько вариантов:

- комменсализм – форма взаимовыгодного симбиоза;

- паразитизм – форма симбиоза, при которой один из партнеров оказывает вредное воздействие на другого;

- нейтрализм – форма партнерства, не оказывающего взаимного влияния.

В соответствии с этим, все микроорганизмы разделяют на:

- патогенные, или болезнетворные – способные вызвать инфекционное заболевание;

- условно-патогенные – способные вызвать инфекционное заболевание при определенных условиях;

- сапрофитные, или непатогенные, или неболезнетворные – не вызывающие инфекционных заболеваний.

Однако следует особо отметить, что микроорганизмы могут по-разному вести себя в условиях сосуществования с растениями, животными и человеком. Будучи патогенными для одних, они не смогут проявить своих факторов патогенности, попадая в организм другого вида, и наоборот. Например, зоонозы, антропозоонозы, антропонозы.

Микроорганизмы не образуют единой систематической группы и обнаруживаются во всех царствах природы. Единственное, что объединяет эти организмы – это их размеры, которые настолько малы, что не различаются невооруженным человеческим глазом. Именно по этой причине история их изучения насчитывает не многим более 300 лет, с момента изобретения первого микроскопа Антонии ван Левенгуком. Несовершенство этого прибора не позволяло обнаружить массы существенных различий внутри микромира. Даже Карл Линней не смог классифицировать микроорганизмы и отнес их к общему роду "Хаос". Но по мере совершенствования оптических приборов и микробиологических методов исследователей поражало разнообразие организации микроорганизмов. Во-первых, оказалось, что среди микробов есть неклеточные (вирусы) и клеточные (все прочие) формы жизни. Во-вторых, генетические различия микроорганизмов оказались настолько принципиальными, что для них пришлось учредить три Надцарства природы:

1. Акариоты, или Безъядерные;

2. Прокариоты, или Предъядерные;

3. Эукариоты, или Ядерные.

Из биологии известно, что нормальное функционирование любого генетического аппарата живого организма основано на слаженных действиях двух типов нуклеиновых кислот – ДНК и РНК. Эти биологические полимеры играют решающую роль в явлениях наследственности и изменчивости.

Но выяснилось существование большой группы микроорганизмов – вирусы, – генетический материал которых представлен лишь одним типом нуклеиновой кислоты – либо ДНК, либо РНК. Наследственный аппарат этих микробов не способен самостоятельно осуществлять свои функции. Они вообще не имеют клеточной организации и поэтому, в принципе, не предполагают существования ядра.

Представители второго надцарства, названные Бактериями, обладают двумя типами нуклеиновых кислот и имеют клеточную организацию. Их генетический аппарат полноценен и самодостаточен, в том смысле, что способен самостоятельно выполнять свои функции. Но при этом, не оформлен в самостоятельную морфологическую единицу клетки – ядро.

Грибы, растения и животные не только имеют полноценный генетический аппарат, но и сконцентрировали свой наследственный материал в морфологически дифференцированной клеточной структуре – ядре.

Молекулярно-биологическая организация, структура, биологические свойства, экология, роль в живой и неживой природе отдельных представителей микроорганизмов (т.е. простейшие, бактерии, грибы, вирусы) существенно различаются. Их классификация и таксономия сложна и многокомпонентна.

Из сказанного следует, что по молекулярно-биологической организации микроорганизмы существенно отличаются друг от друга. Одни из них представляют собой молекулы или сложные частицы (вирусы, ДНК, РНК, прионы), другие – сложно устроенные организмы, имеющие биологические системы, необходимые для проявления жизнедеятельности и обеспечивающие их автономное существование (бактерии, грибы, простейшие). И это следует понимать с той точки зрения, что сложность организации и биологические особенности каждого представителя микромира не являются самосуществующими, а обусловлены информационным объемом, т.е. строением и составом, их генома. Так, геном вирусов включает до 150 генов, бактерий и грибов – до 5000 генов, а простейших – до 10000 генов.

Существование мира микробов явилось причиной появления специальной науки – микробиологии, основная цель которой – изучение микроорганизмов.

Большое значение имеет точное и всеобъемлющее определение микробиологии как науки. С учетом недостатков прежних формулировок академиком Воробьевым А.А. микробиология определена как наука о строении, жизнедеятельности и экологии микроорганизмов – мельчайших форм жизни растительного и животного происхождения, не видимых невооруженным глазом.

Чрезвычайное разнообразие мира микробов и их повсеместное распространение обусловило дифференциацию микробиологии на ряд разделов и направлений. В этом объективном процессе дифференциация осуществилась в соответствии с целями, задачами и особенностями изучаемых микроорганизмов, в результате чего выделились:

- медицинская микробиология, изучающая микроорганизмы в той или иной форме сосуществующие с организмом человека;

- экологическая микробиология, изучающая роль микроорганизмов в формировании окружающей среды и взаимодействие их с человеком;

- клиническая микробиология, изучающая, разрабатывающая и внедряющая методы и способы микробиологической диагностики, профилактики и специфического лечения инфекционных заболеваний в инфекционных и неинфекционных клиниках (больничные инфекции);

- ветеринарная микробиология, изучающая микроорганизмы в той или иной форме сосуществующие с организмами различных видов домашних и диких животных, птиц и рыб;

- сельскохозяйственная микробиология, изучающая микроорганизмы в той или иной форме сосуществующие с организмами различных видов культурных и диких растений и грибов;

- морская микробиология, изучающая микроорганизмы водной среды;

- космическая микробиология, изучающая представителей микромира, населяющих космическое пространство;

- техническая микробиология, изучающая микроорганизмы, используемые в биотехнологических процессах получения разнообразных продуктов пищевого, медикобиологического и прочего народнохозяйственного назначения (вакцины, ферменты, сахара, спирты, органические кислоты).

Микробиология является очень разветвленной наукой, имеющей тесную связь со многими общебиологическими и медицинскими. Неразрывна микробиология и с такими фундаментальными науками как молекулярная биология, генетика, иммунология, биохимия. Особенно тесно микробиология связана с иммунологией, которая и зародилась в ее недрах.

Иммунология относится к числу важнейших общебиологических и медицинских дисциплин, решающих проблемы диагностики, профилактики и лечения как инфекционных, так и неинфекционных заболеваний, в основе которых лежат нарушения иммунной системы. Сущность иммунологии заключается в изучении механизмов и способов защиты организма от чужеродных веществ, называемых антигенами, с целью поддержания и сохранения гомеостаза, структурной и функциональной целостности организма, а также антигенной индивидуальности каждого организма и вида в целом. Основной механизм действия иммунной системы сводится к распознаванию "свой - чужой", нейтрализации, деструкции и эвакуации "чужого". Совокупность реакций, направленных на поддержание иммунного статуса организма защищает его не только от экзогенно внедряющихся, но и от эндогенно образующихся чужеродных веществ.

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Лекция № 1 | Вирусы
Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-03; Просмотров: 1613; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.03 сек.