Цели и задачи микробиологии, вирусологии, иммунологии

План                                                                                                              Введение

1. Цели и задачи микробиологии, вирусологии, иммунологии
2. Основные этапы развития  микробиологии, вирусологии, иммунологии
3. Значение микробиологии в практической деятельности врача

Заключение                                                                                                              Список использованной литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Микробиология ( от греч. micros- малый, bios- жизнь, logos- учение, т.е. учение о малых формах жизни) — наука, изучающая организмы, неразличимые (невидимые) невооруженным какой- либо оптикой глазом, которые за свои микроскопические размеры называют микроорганизмы (микробы). 
Предметом изучения микробиологии является их морфология, физиология, генетика, систематика, экология и взаимоотношения с другими формами жизни. 
В таксономическом отношении микроорганизмы очень разнообразны. Они включают прионы, вирусы, бактерии, водоросли, грибы, простейшие и даже микроскопические многоклеточные животные. 
По наличию и строению клеток вся живая природа может быть разделена на прокариоты (не имеющие истинного ядра), эукариоты (имеющие ядро) и не имеющие клеточного строения формы жизни. Последние для своего существования нуждаются в клетках, т.е. являются внутриклеточными формами жизни (рис.1). 
По уровню организации геномов, наличию и составу белоксинтезирующих систем и клеточной стенки все живое делят на 4 царства жизни: эукариоты, эубактерии, архебактерии, вирусы и плазмиды. 
К прокариотам, объединяющим эубактерии и архебактерии, относят бактерии, низшие (сине- зеленые) водоросли, спирохеты, актиномицеты, архебактерии, риккетсии, хламидии, микоплазмы. Простейшие, дрожжи и нитчатые грибы- эукариоты. 
Микроорганизмы- это невидимые простым глазом представители всех царств жизни. Они занимают низшие (наиболее древние) ступени эволюции, но играют важнейшую роль в экономике, круговороте веществ в природе, в нормальном существовании и патологии растений, животных, человека. 
Микроорганизмы заселяли Землю еще 3- 4 млрд. лет назад, задолго до появления высших растений и животных. Микробы представляют самую многочисленную и разнообразную группу живых существ. Микроорганизмы чрезвычайно широко распространены в природе и являются единственными формами живой материи, заселяющими любые, самые разнообразные субстраты (среды обитания), включая и более высокоорганизованные организмы животного и растительного мира. 
Можно сказать, что без микроорганизмов жизнь в ее современных формах была бы просто невозможна. 
Микроорганизмы создали атмосферу, осуществляют кругоборот веществ и энергии в природе, расщепление органических соединений и синтез белка, способствуют плодородию почв, образованию нефти и каменного угля, выветриванию горных пород, многим другим природным явлениям. 
С помощью микроорганизмов осуществляются важные производственные процессы — хлебопечение, виноделие и пивоварение, производство органических кислот, ферментов, пищевых белков, гормонов, антибиотиков и других лекарственных препаратов. 
Микроорганизмы как никакая другая форма жизни испытывает воздействие разнооб-разных природных и антропических (связанных с деятельностю людей) факторов, что, с учетом их короткого срока жизни и высокой скорости размножения, способствует их быстрому эволюционированию. 
Наибольшую печальную известность имеют патогенные микроорганизмы (микробы- патогены) — возбудители заболеваний человека, животных, растений, насекомых. 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. 
Изменчивость патогенных микроорганизмов составляет основную движущую силу в развитии и совершенствовании систем защиты высших животных и человека от всего чужеродного (чужеродной генетической информации). Более того, микроорганизмы являлись до недавнего времени важным фактором естественного отбора в человеческой популяции ( пример- чума и современное распространение групп крови). В настоящее время вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) посягнул на святое святых человека- его иммунную систему.

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Цели и задачи микробиологии, вирусологии, иммунологии

Микробиология — наука о живых организмах, имеющих малые размеры и не видимых невооруженным глазом. Задача микробиологии заключается в изучении строения и закономерностей развития микроорганизмов с целью выяснения роли их в процессах превращения веществ, возможности управления этими процессами. Микроорганизмы имеют исключительно важное значение в круговороте веществ в природе. Одни микроорганизмы осуществляют распад сложных соединений в процессе разложения органических остатков, а другие в процессе жизнедеятельности синтезируют органические вещества из простых неорганических соединений (диоксида углерода, атмосферного азота и др.). Некоторые микроорганизмы могут вызывать болезни, а другие используются для лечения ранее не излечимых заболеваний. Микроорганизмы способствуют образованию почв, под их воздействием образуются отложения некоторых полезных ископаемых (например, некоторых видов железных и серусодержащих руд). В нашей стране создана микробиологическая отрасль промышленности, одной из задач которой является получение кормовых белков из отходов нефтеперерабатывающих заводов.[ ...]

Водная микробиология изучает строение и жизнедеятельность микроорганизмов, находящихся в чистых и загрязненных водах, определяет направленность и закономерности процесса самоочищения, выясняет возможность использования микроорганизмов в качестве индикаторов степени загрязнения воды. Особое внимание уделяется изучению биохимических процессов, протекающих при очистке сточных вод, влиянию микроорганизмов и продуктов их жизнедеятельности на качество воды и работу очистных сооружений.[ ...]

Микроорганизмы не представляют собой единой систематической группы. К ним относятся одноклеточные и многоклеточные организмы растительного и животного происхождения: бактерии, бактериофаги, вирусы, некоторые водоросли и грибы, простейшие. Общими отличительными признаками всех микроорганизмов является малый размер, определяющий у них особенности высокой интенсивности обмена веществ.[ ...]

Развитию научной микробиологии в России способствовали работы И. И. Мечникова (1845—1916). Разработанные им фагоцитарная теория иммунитета и учение об антагонизме микроорганизмов способствовали совершенствованию методов борьбы с инфекционными заболеваниями.[ ...]

Большая заслуга в разработке методов изучения микроорганизмов принадлежит немецкому ученому Р. Коху, который впервые получил чистые культуры, используя твердые питательные среды. Он разработал один из способов стерилизации, описал процесс спорообразования.[ ...]

Открытие Д. И. Ивановским в конце прошлого века (1892) вирусов позволило объяснить причины возникновения многих заболеваний человека, животных и растений. В настоящее время вирусология выделилась в самостоятельную отрасль знаний.[ ...]

Важную роль в развитии научной микробиологии сыграли работы акад. Н. Ф. Гамалея по открытию особой группы микроорганизмов — бактериофагов, изучению изменчивости микроорганизмов. Основы учения о хемотрофном типе питания микроорганизмов были заложены С. Н. Виноградским. Он изучал жизнедеятельность микроорганизмов — хемотрофов, развивающихся в почве (железо-, серобактерий). Им был изучен процесс усвоения азота бактериями. В формировании микологии — науки о грибах — большое значение приобрели работы Л. С. Ценковского, изучавшего низшие грибы и водоросли. В. Л. Омелянский изучал жизнедеятельность микроорганизмов почвы и выполнил ряд исследований по изучению механизма разложения целлюлозы.

Вирусология - наука изучающая природу и происхождение вирусов, заболевания ими вызываемые. Общая вирусология изучает природу и происхождение вирусов, строение и химический состав, устойчивость к физико-химическим факторам, ее предметом является также взаимодействие вируса и клетки, генетику вирусов, особенности формирования иммунитета против вирусов, общих принципов диагностики и профилактики. Она изучает те же вопросы, что и общая вирусология. Вирусы как объекты имеют единицы измерения. Период – люди не знали сущности заболевания, только описывали его. В 18 столетии врач Дженер разработал против оспы вакцину, с помощью которой ее лечили. Далее заслуга Пастера, в его время существовало бешенство. Он доказал, что бешенство передается путем покуса. На питательных средах ничего не вырастало. После работ Пастера было выяснено, что заразные болезни вызываются мельчайшими организмами (микробами). Не один из методов бактериальных исследований не позволял выделить микробов, с присутствием которых связаны оспа, ящур, чума. 
Пастеру не приходила в голову мысль, о существовании возбудителя, отличного по своей природе от микробов. Первый открытый вирус поражал табачные растения (табачная мозаика). В то время этот вирус приносил большой экономический урон. Ученые задались вопросом выяснить причину этого заболевания. Эта работа была поручена Д.И. Ивановскому. 
В результате наблюдений Д.И.Ивановский и В.В.Половцев впервые высказали предположение, что болезнь табака, описанная в 1886 году A.D.Mayer в Голландии под название мозаичной, представляет собой не одно, а два совершенно различных заболевания одного и того же растения: одно из них - рябуха, возбудителем которого является грибок, а другое неизвестного происхождения. Исследование мозаичной болезни табака Д.И.Ивановский продолжает в Никитинском ботаническом саду (под Ялтой) и ботанической лаборатории Академии наук и приходит к выводу, что мозаичная болезнь табака вызывается бактериями, проходящими через фильтры Шамберлана, которые, однако, не способны расти на искусственных субстратах. Возбудитель мозаичной болезни называется Ивановским то “фильтрующимися” бактериями, то микроорганизмами, так как сформулировать сразу существование особого мира вирусов было весьма трудно. Подчеркивая, что возбудитель мозаичной болезни табака не мог быть обнаружен в тканях больных растений с помощью микроскопа и не культивировался на искусственных питательных средах.  
Он основал вирусологию. Повышенный интерес к вирусологии был вызван тем, что вирусные болезни имеют ведущее значение. 75% болезней вызывается вирусами. Они наносят огромный экономический урон. После открытия Ивановского датский ученый Бейеринг повторил опыты Ивановского и подтвердил, что возбудитель мозаики проходит через фарфоровые фильтры и доказал, что это жидкий живой контагий. Дал ему название вирус. В 1903 году были открыты возбудители чумы свиней, инфекционной анемии. В 1915-1917 годах вирусы бактерий – бактериофаги, к концу 40-х годов было открыто более 40 вирусов, а за последние 40 лет стало известно более 500 вирусных болезней. Ученые задались целью получить вирусные агенты. 
В 1931 году предложили метод культивирования куриных эмбрионов. Этот метод отличается высокой чувствительностью, исключается заражение спонтанными вирусами. Наиболее быстрое развитие вирусологии началось после 1948 года. Эндерс предложил метод однослойных культур клеток и тканей.

 

 

 

2. Основные этапы развития микробиологии, вирусологии и иммунологии 
   К ним можно отнести следующие: 
1.Эмпирических знаний ( до изобретения микроскопов и их применения для изучения микромира). 
Дж.Фракасторо (1546г.) предположил живую природу агентов инфекционных заболе-ваний- contagium vivum. 
2.Морфологический период занял около двухсот лет. 
Антони ван Левенгук в 1675г. впервые описал простейших, в 1683г.- основные формы бактерий. Несовершенство приборов ( максимальное увеличение микроскопов X300) и методов изучения микромира не способствовало быстрому накоплению научных знаний о микроорганизмах. 
3.Физиологический период (с 1875г.)- эпоха Л.Пастера и Р.Коха. 
Л.Пастер- изучение микробиологических основ процессов брожения и гниения, развитие промышленной микробиологии, выяснение роли микроорганизмов в кругообороте веществ в природе, открытие анаэробных микроорганизмов, разработка принципов асептики, методов стерилизации, ослабления (аттенуации) вирулентности и получения вакцин (вакцинных штаммов). 
Р.Кох- метод выделения чистых культур на твердых питательных средах, способы окраски бактерий анилиновыми красителями, открытие возбудителей сибирской язвы, холеры (запятой Коха), туберкулеза (палочки Коха), совершенствование техники микроскопии. Экспериментальное обоснование критериев Хенле, известные как постулаты (триада) Хенле- Коха. 
4.Иммунологический период. 
И.И.Мечников- “поэт микробиологии” по образному определению Эмиля Ру. Он создал новую эпоху в микробиологии — учение о невосприимчивости (иммунитете), разработав теорию фагоцитоза и обосновав клеточную теорию иммунитета. 
Одновременно накапливались данные о выработке в организме антител против бакте-рий 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. 
5. Следующим важным этапом в развитии микробиологии стало открытие антибио-тиков. 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. 
6. Современный молекулярно- генетический этап развития микробиологии, вирусологии и иммунологии начался во второй половине 20 века в связи с достижениями генетики и молекулярной биологии, созданием электронного микроскопа. 
В опытах на бактериях была доказана роль ДНК в передаче наследственных признаков. Использование бактерий, вирусов, а затем и плазмид в качестве объектов молекулярно- биологических и генетических исследований привело к более глубокому пониманию фундаментальных процессов, лежащих в основе жизни. Выяснение принципов кодирования генетической информации в ДНК бактерий и установление универсальности генетического кода позволило лучше понимать молекулярно- генетические закономерности, свойственные более высоко организованным организмам. 
Расшифровка генома кишечной палочки сделало возможным конструирование и пересадку генов. К настоящему времени генная инженерия создала новые направления биотехнологии. 
Расшифрованы молекулярно- генетическая организация многих вирусов и механизмы их взаимодействия с клетками, установлены способность вирусной ДНК встраиваться в геном чувствительной клетки и основные механизмы вирусного канцерогенеза. 
Подлинную революцию претерпела иммунология, далеко вышедшая за рамки инфекционной иммунологии и ставшая одной из наиболее важных фундаментальных медико- биологических дисциплин. К настоящему времени иммунология- это наука, изучающая не только защиту от инфекций. В современном понимании иммунология- это наука, изучающая механизмы самозащиты организма от всего генетически чужеродного, поддержании структурной и функциональной целостности организма. 
Иммунология в настоящее время включает ряд специализированных направлений, среди которых, наряду с инфекционной иммунологией, к наиболее значимым относятся иммуногенетика, иммуноморфология, трансплантационная иммунология, иммунопатология, иммуногематология, онкоиммунология, иммунология онтогенеза, вакцинология и прикладная иммунодиагностика. 
Микробиология и вирусология как фундаментальные биологические науки также включают ряд самостоятельных научных дисциплин со своими целями и задачами: общую, техническую (промышленную), сельскохозяйственную, ветеринарную и имеющую наибольшее значение для человечества медицинскую микробиологию и вирусологию. 
Медицинская микробиология и вирусология изучает возбудителей инфекционных болезней человека (их морфологию, физиологию, экологию, биологические и генетические характеристики), разрабатывает методы их культивирования и идентификации, специфические методы их диагностики, лечения и профилактики. 
К отдельным наиболее важным разделам медицинской микробиологии и вирусологии можно отнести клиническую микробиологию, санитарную микробиологию, медицинскую микологию и протозоологию, медицинскую паразитологию, учение о сапронозах. 
7.Перспективы развития. 
На пороге 21 века микробиология, вирусология и иммунология представляют одно из ве-дущих направлений биологии и медицины, интенсивно развивающееся и расширяющее границы человеческих знаний. 
Иммунология вплотную подошла к регулированию механизмов самозащиты организма, коррекции иммунодефицитов, решению проблемы СПИДа, борьбе с онкозаболеваниями. 
Создаются новые генно- инженерные вакцины, появляются новые данные об открытии инфекционных агентов — возбудителей “соматических” заболеваний (язвенная болезнь желудка, гастриты, гепатиты, инфаркт миокарда, склероз, отдельные формы бронхиаль-ной астмы, шизофрения и др.). 
Появилось понятие о новых и возвращающийся инфекциях (emerging and reemerging infections). Примеры реставрации старых патогенов- микобактерии туберкулеза, риккетсии группы клещевой пятнистой лихорадки и ряд других возбудителей природноочаговых инфекций. Среди новых патогенов- вирус иммунодефицита человека (ВИЧ), легионеллы, бартонеллы, эрлихии, хеликобактер, хламидии (Chlamydia pneumoniae). Наконец, открыты вироиды и прионы — новые классы инфекционных агентов. 
Вироиды — инфекционные агенты, вызывающие у растений поражения, сходные с вирус-ными, однако эти возбудители отличаются от вирусов рядом признаков: отсутствием белко-вой оболочки (голая инфекционная РНК), антигенных свойств, одноцепочечной кольцевой структурой РНК ( из вирусов — только у вируса гепатита D), малыми размерами РНК. 
Прионы (proteinaceous infectious particle- белкоподобная инфекционная частица) представляют лишенные РНК белковые структуры, являющиеся возбудителями некоторых медленных инфекций человека и животных, характеризующихся летальными поражениями центральной нервной системы по типу губкообразных энцефалопатий- куру, болезнь Крейтцфельдта- Якоба, синдром Герстманна- Страусслера- Шайнкера, амниотрофический лейкоспонгиоз, губкообразная энцефалопатия коров (коровье “бешенство”), скрепи у овец, энцефалопатия норок, хроническая изнуряющая болезнь оленей и лосей. Предполагается, что прионы могут иметь значение в этиологии шизофрении, миопатий. Существенные отличия от вирусов, прежде всего отсутствие собственного генома, не позволяют пока рассматривать прионы в качестве представителей живой природы. 
3. Задачи медицинской микробиологии. 
К ним можно отнести следующие: 
1.Установление этиологической (причинной) роли микроорганизмов в норме и патоло-гии. 
2.Разработка методов диагностики, специфической профилактики и лечения инфекцион-ных заболеваний, индикации (выявления) и идентификации (определения) возбудителей. 
3. Бактериологический и вирусологический контроль окружающей среды, продуктов питания, соблюдения режима стерилизации и надзор за источниками инфекции в лечебных и детских учреждениях. 
4.Контроль за чувствительностью микроорганизмов к антибиотикам и другим лечебным препаратам, состоянием микробиоценозов (микрофлорой) повехностей и полостей тела человека. 
4.Методы микробиологической диагностики. 
Методы лабораторной диагностики инфекционных агентов многочисленны, к основным можно отнести следующие. 
1. Микроскопический- с использованием приборов для микроскопии. Определяют форму, размеры, взаиморасположение микроорганизмов, их структуру, способность окрашиваться определенными красителями. 
К основным способам микроскопии можно отнести световую микроскопию (с разновидностями- иммерсионная, темнопольная, фазово — контрастная, люминесцентная и др.) и электронную микроскопию. К этим методам можно также отнести авторадиографию (изотопный метод выявления). 
2.Микробиологический (бактериологический и вирусологический) — выделение чистой культуры и ее идентификация. 
3.Биологический — заражение лабораторных животных с воспроизведением инфекцион-ного процесса на чувствительных моделях (биопроба). 
4.Иммунологический ( варианты — серологический, аллергологический) — используется для выявления антигенов возбудителя или антител к ним. 
5.Молекулярно- генетический — ДНК- и РНК- зонды, полимеразная цепная реакция (ПЦР) и многие другие. 
Заключая изложенный материал, необходимо отметить теоретическое значение современной микробиологии, вирусологии и иммунологии. Достижения этих наук позволили изучить фундаментальные процессы жизнедеятельности на молекулярно- генетическом уровне. Они обусловливают современное понимание сущности механизмов развития многих заболеваний и направления их более эффективного предупреждения и лечения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Значение микробиологии в практической деятельности врача

 

   Микробиология (от гр. mikros - малый, bios - жизнь и logos - учение) — наука, которая изучает мельчайшие, преимущественно одноклеточные, живая существа, названные микроорганизмами. Объектами изучения микробиологии являются бактерии, грибы, простейшие, риккетсии и вирусы. Она изучает их форму, строение и ультраструктуры (морфологию), биохимическую активность, проявления и закономерности жизнедеятельности (физиологию), наследственность и изменчивость (генетику), роль в кругообизи веществ в природе, в поддержании экологической безопасности, в возникновении и распространении инфекционных болезней среди людей , животных и растений (микробную экологию).

При средней остроте зрения человек может видеть невооруженным глазом только те объекты, размер которых не меньше 0,08 мм. Мелкие тела и существа недоступны для простого наблюдения. И были времена, когда человечество в лучших случаях только догадывались о существовании невидимых живых существ. Теперь они открыты и достаточно хорошо изучены. Сам термин «микроб» впервые введен в науку французским ученым Шарлем Серийо в 1878 г. Он происходит от греческого слова «михров», что буквальном переводе означает «недолго живущий», а в более широком толковании мелкая живое существо.

Микроорганизмы чрезвычайно широко распространены в природе. Они буквально вездесущи и сопровождают человека от рождения до самой смерти. Ежедневно, ежечасно мы поглощаем большое количество микробов вместе с пищей, водой, воздухом. На коже человека, в ее ротовой и носовой полости и в кишечнике живет и проявляет свою деятельность множество микроорганизмов. В огромных количествах их находят в земле, воде, воздухе, причем на всех широтах, на всех материках и континентах. Мировые запасы угля и нефти, огромные залежи руд, серы, селитры — все это результат деятельности микробов. Они в значительной степени обусловливают урожайность полей. Выпечки хлеба, изготовления молочных продуктов, вина, пива, спирта, уксуса, ацетона, обработка кожи и меха возможна благодаря успешному использованию микроорганизмов. Следовательно, они приносят большую пользу человечеству.

Но среди огромного количества микроорганизмов есть и такие, которые несут смерть людям, животным и растениям. Для них не существует каких-либо географических и государственных границ. Вызванные ими заболевания часто распространяются с поразительной быстротой. Эпидемии чумы и холеры, оспы и гриппа, кори и дифтерии порой захватывали целые материки и даже потрясали весь мир. Были времена, когда они наносили больше человеческих жертв, чем самые страшные опустошительные войны. Только во время одной эпидемии чумы в 14 веке в Европе погибло более 25 млн человек и 35 млн — в Азии. Она вошла в историю культурных народов под названием «черной смерти» и была самой жестокой из всех описанных эпидемий. Многочисленные жертвы желтой лихорадки, малярии, туберкулеза, лепры, сыпного тифа, гепатитов, сифилиса и других болезней. Сегодня человечеству с невероятной силой и скорость и угрожает СПИД.