Контрольная работа по "Микробиология"

1. Значение работ Д.И. Ивановского, И.И. Мечникова, Л.С.Ценковского, Н.Ф. Гамалеи и других ученых в развитии микробиологической науки.

2. Генетические рекомбинации бактерий.

3. Микробиология кожевенно-мехового сырья. Микроорганизмы, вызывающие его порчу и основные изменения. Способы консервирования. Кожевенно-меховое сырье как возможный источник или фактор передачи возбудителей инфекционных заболеваний людям и животным. Исследование на сибирскую язву( реакция по Асколи).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

            

 

 

 

 

 

1.Значение работ Д.И. Ивановского, И.И. Мечникова, Л.С.Ценковского, Н.Ф. Гамалеи и других ученых в развитии микробиологической науки.

Вторая половина 19 в. ознаменовалась развитием новой отрасли естествознания и медицины — бактериологии, или, как ее стали называть позднее, микробиологии. Научные экспериментальные основы этой отрасли знаний были заложены классическими исследованиями Л. Пастера, Р. Коха, И.И. Мечникова и др.

Русским ученым принадлежит ряд крупных открытий, послуживших основой иммунологии, вирусологии и других разделов микробиологии, которые во второй половине 20 в. стали самостоятельными медико-биологическими науками. Внеся сравнительно-эволюционный принцип в патологию, И.И. Мечников открыл явление фагоцитоза и развил его в стройную фагоцитарную теорию, разработал учение о невосприимчивости к инфекционным болезням, положив начало новой отрасли знаний — иммунологии. Он доказал, что микроорганизму принадлежит активная роль в инфекционном   процессе, что защитные свойства организма подчинены общефизиологическим закономерностям. Ко второй половине 19 в. относится развитие микробиологии и в России. Выдающиеся русские ученые Л.С. Ценковский, И.И. Мечников, Г.Н. Габричевский, Н.Ф. Гамалея, Д.К. Заболотный, Л.А. Тарасевич и многие другие внесли большой вклад в развитие микробиологии и эпидемиологии и вошли в историю не только отечественной, но и мировой науки. Выдающуюся роль сыграл И.И. Мечников, который создал большую школу микробиологов и эпидемиологов. Развитие микробиологии и эпидемиологии в России шло в различных направлениях. Для периода, последовавшего за открытиями Л. Пастера и Р. Коха, характерны многочисленные открытия новых микроорганизмов — возбудителей инфекционных болезней: в 1875 г. Ф.А. Леш открыл возбудителя амебной дизентерии, А.В. Григорьев в 1891 г. — один из видов дизентерийной палочки и др.

 Важное значение для развития  микробиологии и иммунологии  имели и другие открытия отечественных  ученых. В 1898 г. Н.Ф. Гамалея описал явление бактериолизиса, явившееся прообразом развитого впоследствии учения о бактериофаге. Он же описал бактерийные яды — токсины. В 1894 г. был открыт холерный бактериолизис (Исаева — Пфейффера феномен). Ф.Я. Чистович открыл (1899) явление преципитации, Г.П. Сахаров — явление сывороточной анафилаксии. В.К. Высокович положил начало учению о ретикулоэндотелиальной системе. Крупнейшим достижением отечественной науки, имеющим мировое значение, является открытие и изучение Д.И. Ивановским фильтрующихся вирусов, положившее начало новой отрасли знаний — вирусологии.

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.

Родоначальником русской микробиологии является Л. Ценковский (1822-1887). Объектом его исследований были микроскопические простейшие, водоросли, грибы. Он открыл и описал большое число простейших, изучал их морфологию и циклы развития. Это позволило ему сделать вывод об отсутствии резкой границы между миром растений и животных. Им также была организована одна из первых Пастеровских станций в России и предложена вакцина против сибирской язвы («живая вакцина Ценковского»).

С именем И. Мечникова (1845-1916) связано развитие нового направления в микробиологии - иммунологии. Впервые в науке Мечниковым была разработана и экспериментально подтверждена биологическая теория иммунитета, вошедшая в историю как фагоцитарная теория Мечникова. В основу этой теории положено представление о клеточных защитных приспособлениях организма. Мечников в опытах на животных (дафниях, личинках морской звезды) доказал, что лейкоциты и другие клетки мезодермального происхождения обладают способностью захватывать и переваривать чужеродные частицы (в т.ч. и микробов), попадающие в организм. Это явление, названное фагоцитозом, легло в основу фагоцитарной теории иммунитета и получило всеобщее признание. Развивая далее поднятые вопросы, 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.

К числу важнейших работ Мечникова в области медицинской микробиологии относятся исследования патогенеза холеры и биологии холероподобных вибрионов, сифилиса, туберкулеза, возвратного тифа. Мечников является основоположником учения о микробном антагонизме, послужившем основой для развития науки об антибиотикотерапии. Идея о микробном антагонизме была использована Мечниковым при разработке проблемы долголетия. Изучая явление старения организма, Мечников пришел к заключению. Что важнейшей причиной его является хроническое отравление организма продуктами гниения, вырабатываемыми в толстом кишечнике гнилостными бактериями.

Практический интерес представляют ранние работы Мечникова по использованию гриба Isaria destructor для борьбы с вредителем полей - хлебным жуком. Они дают основание считать Мечникова основоположником биологического метода борьбы с вредителями сельскохозяйственных растений, метода, который в наши дни находит все более широкое применение и популярность.

Гамалея внес крупнейший вклад в изучение туберкулеза, холеры, бешенства, в 1886 г. вместе с И. Мечниковым организовал в Одессе первую пастеровскую станцию и ввел в практику прививки против бешенства. Он открыл птичий вибрион - возбудителя холероподобного заболевания птиц - и в честь Ильи Ильича назвал его вибрионом Мечникова. Затем была получена вакцина против холеры человека.

Большое внимание Гамалея уделял и вопросам эпидемиологии инфекционных болезней. Он был крупнейшим специалистом в области иммунологии. Разработав оригинальный метод получения оспенной вакцины, он впервые высказал идею о выделении из бактерий наиболее полноценных антигенов и об использовании их для приготовления так называемых химических вакцин. Гамалея первый наблюдал и описал явление спонтанного лизиса бактерий под влиянием неизвестного в то время агента - бактериофага. Поэтому Гамалея считается не только одним из основоположников медицинской микробиологии, но и иммунологии и вирусологии.

К числу выдающихся отечественных ученых, внесших огромный вклад в микробиологию инфекционных болезней, относится и Даниил Кириллович Заболотный (1866-1920). Он по праву считается основоположником эпидемиологии. Где бы на земном шаре ни возникали эпидемии, Д.К. Заболотный всегда принимал участие в их ликвидации. Так, с 1897 по 1911 г. он в составе русских экспедиций участвует в изучении чумы в Индии, Китае, Маньчжурии, Персии, Шотландии; холеры - в Петербурге, Поволжье, на Кавказе, Украине. Доскональное изучение эпидемии чумы дало Заболотному возможность научные доказательства существовавшей гипотезы о природной очаговости этой болезни и о роли диких грызунов, как хранителей ее возбудителя в природе.

Значительный вклад внес Д.К. Заболотный в изучение эпидемий холеры и организацию борьбы с ней. Им установлены пути заноса холеры, роль бациллоносительства в распространении заболевания, изучена биология возбудителя в природе и разработаны эффективные методы диагностики холеры.

Результаты исследований Д.К. Заболотного составили научную основу санитарно-гигиенических, профилактических и лечебных мероприятий по борьбе с заразными болезнями человека.

Отечественные исследователи заложили прочный фундамент нового направления в микробиологии - эколого-физиологического, ставшего вскоре ведущим и оказавшего влияние на развитие самостоятельных дисциплин и различных школ ученых.

В конце 80-х и начале 90-х гг. в России начали создаваться специальные научные и практические учреждения, занимающиеся вопросами микробиологии и эпидемиологии. В 1886 г. в Одессе по инициативе и при непосредственном участии И.И. Мечникова и Н.Ф. Гамалеи была открыта вторая в мире (после Парижской) бактериологическая станция. Вслед за ней подобные станции — зародыши будущих научно-исследовательских институтов — открываются и в Петербурге, Москве, Харькове, Самаре и др. В 1895 г. по инициативе Г.Н. Габричевского на частные средства был открыт бактериологический институт при Московском университете; в конце 90-х — начале 900-х гг. земские и общественные институты бактериологического профиля были созданы в Одессе, Харькове, Казани, Перми, Томске, Екатеринославе и др. В этих учреждениях изготовлялись вакцины (оспенная — против бешенства), сыворотки против дифтерии и холеры, производились бактериологические анализы. Многие из них стали крупными производственными, научными и педагогическими центрами.

Важнейшим 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- внехромосомного (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.

 

2. Генетические рекомбинации  бактерий.

Обмен генетическим материалом у бактерий осуществляется путем генетических рекомбинаций. Генетическая рекомбинация – взаимодействие между двумя геномами, которое приводит к образованию рекомбинаций ДНК и формированию дочернего генома, сочетающего гены обоих родителей.

Рекомбинация может быть гомологичной, при которой в процессе разрыва и воссоединения ДНК происходит обмен между участками ДНК, обладающими высокой степенью гомологии. Встречается также сайт-специфическая рекомбинация, которая происходит только в определенных участках (сайтах) генома и не требует высокой степени гомологии ДНК, например, включение плазмиды в хромосому бактерии. Передача генетического материала между бактериями осуществляется 3-мя механизмами: конъюгацией, трансдукцией и трансформацией .

Коньюгация – это перенос генетического материала путем прямого контакта между двумя клетками. Необходимым условием конъюгации является наличие в клетке-доноре трансмиссивной плазмиды. Трансмиссивные плазмиды кодируют половые пили, образующие конъюгационную трубочку между клеткой-донором и клеткой-реципиентом, по которой плазмидная ДНК передается из клетки-донора в клетку-реципиент.

В результате такого переноса клетка-реципиент получает донорские свойства. Передача генетического материала при конъюгации начинается с расщепления ДНК в районе локализации F -фактора. Одна нить донорской ДНК передается через конъюгационный мостик в клетку-реципиент. Процесс сопровождается достраиванием комплементарной нити до образования двунитевой структуры.

Переданная в реципиентную клетку и достроенная до двунитевой структуры, нить ДНК рекомбинирует с гомологичным участком реципиентной ДНК с образованием стабильной генетической структуры. Трансформация – передача генетической информации через выделенную из клетки-донора ДНК. Процесс трансформации может произвольно происходить в природе у некоторых видов бактерий, чаще грамположительных, когда ДНК, выделенная из погибших клеток, захватывается реципиентными клетками. Любая чужеродная ДНК, попадающая в бактериальную клетку, расщепляется рестрикционными эндонуклеазами, но при некоторых условиях такая ДНК может быть интегрирована в геном бактерии.

По происхождению ДНК может быть плазмидной либо хромосомной и нести гены, трансформирующие реципиента. Подобным путем процессы трансформации могут распространять гены, кодирующие факторы вирулентности, среди бактериальных популяций; однако в обмене генетической информацией трансформация играет незначительную роль. Трансдукция – передача бактериальной ДНК посредством бактериофага. В процессе репликации фага внутри бактерий фрагмент бактериальной ДНК проникает в фаговую частицу и переносится вместе с ней в бактерию-реципиент. При этом фаговые частицы как правило дефектны, они теряют способность к репродукции.

Так как трансдуцируются лишь небольшие фрагменты ДНК, вероятность рекомбинации, затрагивающей какой-то определенный признак, очень мала. Общая (неспецифическая) трансдукция – перенос бактериофагом фрагмента любой части бактериальной хромосомы. В клетке, инфицированной бактериофагом, в ходе сборки дочерней популяции в головки некоторых фагов может проникнуть фрагмент бактериальной ДНК или плазмиды либо вместе с вирусной ДНК, либо вместо нее. Этот процесс происходит вследствие того, что бактериальная ДНК фрагментируется после фаговой инфекции и кусочек бактериальной ДНК того же размера, что и фаговая ДНК, проникает в вирусную частицу с частотой приблизительно 1 на 1000 фаговых частиц.