Слайд 1Лекция № 1
Предмет, краткая история развития микробио-
логии
Слайд 2Литература:
Основная:
1. Емцев В.Т., Мишустин Е.Н., Микробиология. – Дрофа, 2005, 2006,
2008, 2012.
2. Асонов Н.Р Микробиология - 4-е изд., перераб.
и доп. - М.: Колос, 2001. - 352 с.
3. А. И. Нетрусов, Е. А. Бонч-Осмоловская, В. М. Горленко и др.; Под ред. А. И. Нетрусова, Экология микроорганизмов – 1-е изд. — М.: Academia, 2004. – 266 (1) с.
4. Воробьев А.А., Кривошеин Ю.С., В.П. Широбоков. Медицинская и санитарная микробиология – 4-е изд., стер. – М.: Академия, 2010. – 46, (1) с.
5. Борисова Л.Б., А.М. Смирнова. Медицинская микробиология, вирусология, иммунология – М.: Медицина 1994 – 528 с.
Слайд 3Дополнительная:
1. Гусев М.В., Минеева Л.А., Микробиология. — М.: Academia, 2003,
2010. - 464 с., 461 с.
2. Шлегель Г. Г: Пер.
Т.Г. Мирчинк История микробиологии. М., Едиториал УРСС, 2002. – 304 с.
3. Кузнецов А. Е., Градова Н. Б. Научные основы экобиотехнологии / Учебное пособие для студентов. – М.: Мир, 2006. – 504с.: ил.
4. Известия АН России, Биологическая серия.
5. Журнал Микробиология.
Слайд 4План
1. Предмет, роль и значение микробиологии.
2. Краткая история развития
и основоположники микробиологии.
Слайд 5Предмет, роль
и значение микробиологии
Слайд 6Микробиология
(греч.) micros - малый,
bios - жизнь,
logos – учение.
наука,
изучающая морфологию, физиологию, распространение, специфическую активность микроорганизмов, их роль и значение в жизни животных, растений и человека, а также факторы патогенности микробов, механизмы их реализации на клеточном и молекулярно-генетическом уровне
Слайд 7Мир микроорганизмов многочислен и разно-образен. К ним относятся: простейшие, микроскопические
водоросли, микроскопи-ческие грибы, бактерии, вирусы. Они широко распространены в природе:
в почве, водоёмах, воздухе, на продуктах питания и всех предметах, окружающих человека, а также в нём самом, на животных и растениях
Слайд 8Микроорганизмы выполняют большую биохимическую работу. Они разлагают растительные и животные
остатки, используются в технологии производства пищевых продуктов, биологически активных соединений
(витаминов, антибиотиков), в генной инженерии, а также в различных отраслях народного хозяйства
Слайд 9Многие микроорганизмы наносят большой ущерб народному хозяйству, вызывая порчу продуктов
сельскохозяйственного и промышленного производства
Среди микроорганизмов есть особая группа – патогенные
(болезнетворные) микробы, которые вызывают заболевания человека, животных и растений
Слайд 10Общая микробиология изучает строение и жизнедеятельность микроорганизмов, их распространение в
природе, генетику, вопросы систематики и классификации.
Отраслевая микробиология включает ряд самостоятельных
дисциплин: медицинскую, сельскохозяйственную, ветеринарную, санитар-ную, техническую (про-мышленную),зооинженер-ную м/б и др.
Слайд 11Медицинская микробиология изучает микроорганизмы, вызывающие заболевания человека, разрабатывает методы микробио-логической
диагностики, профилактики и лечения этих болезней.
Слайд 12Ветеринарная микробиология изучает возбудителей инфекционных болезней животных, рыб, пчел, а
также общих для животных и человека (зооантропонозы).
Слайд 13Санитарная микробиология изучает санитарно-микробиологическое состояние объектов окружающей среды (бактериальную обсемененность
почвы, воды, воздуха, продуктов животного и растительного происхождения, кормов и
др.), пищевых продуктов и занимается разработкой санитарных нормативов.
Слайд 14Сельскохозяйственная микробиология изучает роль микроорганизмов в форми-ровании почвенных структур, повышении
плодородия почвы, создании бактериальных удобрений, исследует фитопатогенные бак-терии, вызывающие заболевания
с/х культур и разрабатывает меры борьбы с ними. Также изучает методы консервирования раститель-ных кормов (силосование, сенажирование).
Слайд 15Техническая (промышленная) микробиология изучает микроорганизмы с целью использования в различных
отраслях промышленности для получения пищевых продуктов, спирта, ферментов, аминокислот, витаминов,
кормового белка и других биологически-активных веществ, а также разрабатывает способы предохранения продуктов и сырья от порчи микроорганизмами.
Слайд 16Курс зооинженерной микробиологии изучает роль микроорганизмов в кормлении животных (микрофлора
желудочно – кишечно-го тракта), в патологическом процессе (возбу-дители инфекционных болезней),
использова-ние их при консервировании и хранении растительных кормов (сено, силос, сенаж и др.), использование продуктов микробного синтеза в кормлении животных (белок, аминокислоты, витамины, антибиотики и др.), микробиологию продуктов животноводства (молока, мяса, яиц) и др.
Слайд 17 Иммунология - изучает закономерности проявления, механизмы и способы управления иммунитетом,
антигены и антитела, вопросы аллергии, диагностики и специфической профилактики инфекционных
болезней.
В составе микробиологии в настоящее время выделились самостоятельные дисциплины: иммунология, вирусология, микология, риккетсиология, микоплазматология и др.
Слайд 18Вирусология - изучает вирусы (внутриклеточные паразиты), их природу, химический состав,
взаимоотношения с клеткой хозяина, механизмы внутриклеточного паразитизма.
Слайд 19Микология - наука о грибах, являющихся одноклеточными и многоклеточными микроорганизмами
растительного происхождения, имеющие черты животной клетки. Изучает их состав, свойства,
а также приносимый ими вред и пользу человеку.
Слайд 20Главные задачи современной микробиологии
- углубленное изучение молекулярной орга-низации и метаболизма
микроорганизмов;
- микробиологический синтез новых ценных продуктов, кормов, лечебно-профилакти-ческих и диагностических
препаратов;
- изучение влияния различных факторов на жизнедеятельность микроорганизмов;
- изыскание специфических средств борьбы с инфекционными болезными человека, животных и растений.
Слайд 212. Краткая история развития и основоположники микробиологии
Слайд 22Основные этапы развития микробиологии
Историю развития микробиологии можно разделить на пять
этапов:
Эвристический - до изобретения микроскопов и их применения для
изучения микромира,
Морфологический - Левенгук в 1675 г. впервые описал простейших, в 1683г. ― основные формы бактерий,
Физиологический - эпоха Луи Пастера и Роберта Коха,
Иммунологический - И.И.Мечников создал новую эпоху в микробиологии ― учение о невосприимчивости (иммунитете), разработав теорию фагоцитоза и обосновав клеточную теорию иммунитета.
Молекулярно-генетический - с середины ХХ в.:широкое использование молекулярных методов исследования. Этому способствовали важнейшие открытия в области молекулярной биологии и генетики.
Слайд 23Антони ван Левенгук
(24.10.1623 – 26.08.1723)
Голландский исследователь, который первый увидел и
описал микробов в конце 17 века. Сконструировал простейший микроскоп, увеличивавший
в десятки, а затем в сотни раз.
Он впервые описал представителей основных групп микроорганизмов: одноклеточных организмов бактерий и водорослей.
Слайд 24
В 1698 году Пётр 1, находясь в Голландии, посетил Левенгука
и привёз микроскоп в Россию.
В 1716 году в России
был изготовлен первый микроскоп.
Слайд 25Луи Пастер (27.12.1822 – 28.09.1895)
Французский учёный -установил, что микроорганизмы
различаются не только по внешнему виду, но и по характеру
жизнедеятельности.
Он доказал, что происходящее в виноградном соке спиртовое брожение обусловлено жизнедеятельностью микроорганизмов – дрожжей. Выяснил, что возбудителями «болезней» вина и пива являются микробы и стал нагревать их, чтобы предотвратить порчу. Обнаружил анаэробную природу некоторых микробов.
В 1881 г разработал технологию приготовления вакцины против сибирской язвы, затем против рожи свиней и бешенства.
Слайд 26Роберт Кох (1843 - 1910)
Немецкий ученый .
Ввел плотные питательные среды , анилиновые красители, иммерсионную систему, конденсор
Аббе, микрофотографирование, автоклавирование.
В 1876 г. установил этиологию сибирской язвы.
В 1882 г. открыл возбудителей туберкулеза (палочка Коха).
1883 г. - открыл возбудителей холеры, получил из туберкулезных микобактерий туберкулин.
Им разработан способ выделения в чистой культуре патогенных бактерий.
Слайд 27Илья Ильич Мечников (1845 - 1916)
Наиболее популярными и важными являются
его исследования взаимодействия молочнокислых и гнилостных бактерий.
Он создал фагоцитарную
теорию иммунитета, в основе которой лежит способность макроорганизма противостоять инородным телам, в том числе и болезнетворным микробам.
Мечников и Пастер положили начало изучению антагонизма микробов, что послужили предпосылкой для открытия антибиотиков.
Первая в России бактериологическая лаборатория была организована Мечниковым в Одессе.
В 1908 г Мечников получил первую Нобелевскую премию по иммунологии.
Слайд 28Данило Самойлович Самойлов (Сущинский) (1744 - 1805)
Доказал,
что для предупреждения чумы следует вводить в организм ослабленное заразное
начало. Правильность своего предположения он доказал на себе, привив в 1771 г заразный материал, взятый от человека, выздоравливающего от (бубонной формы) чумы.
Слайд 29Эдвард Дженнер
(1749 - 1823)
Английский врач Эдвард Дженнер в 1796 г
доказал, что прививка людям возбудителя коровьей оспы предохраняет их от
заражения натуральной оспой.
Слайд 30Сергей Николаевич Виноградский (1856-1953)
Основоположник почвенной микробиологии.
В 1890 г
он открыл нитрифицирующие бактерии, а позднее азотфиксирующие.
Им доказано наличие
у бактерий хемосинтеза - процесса синтеза органических веществ из углекислоты и воды.
Он разработал оригинальный метод выращивания микроорганизмов с применением элективных (избирательных) питательных сред.
Слайд 31Василий Леонидович Омелянский (1867- 1928)
Открыл возбудителей брожения клетчатки и изучил
вызываемые ими процессы.
Основные научные труды его посвящены изучению физиологии
и распространению азотфиксирующих бактерий.
В 1909 г. был издан первый русский учебник по микробиологии «Основы микробиологии».
Позже первое «Практическое руководство по микробиологии».
Слайд 323. Виды микроскопии, применяемые в микробиологии
Слайд 331. Световая микроскопия
Световые микроскопы предназначены для изучения микроорганизмов и других
объектов которые имеют размеры не менее 0,2 мкм.
Для световой микроскопии
биологических объектов обычно окрашивают предварительно фиксированные препараты
Выпускаются студенческие, рабочие и лабораторные микроскопы
Слайд 37Механическая часть обеспечивает крепление и движение оптической части микроскопа. Она
включает штатив, состоящий из основания и тубусодержателя; тубус с револьвером
для объективов; предметный столик для препарата, а также приспособления для крепления конденсора и светофильтров. В штатив встроены механизмы грубого (макровинт) и тонкого (микровинт) перемещения предметного столика
Оптическая часть микроскопа представлена объективами, окулярами, конденсором и осветительной системой.
Слайд 38Револьвер с объективами
Объектив - основной оптический элемент микроскопа. Он «строит»
перевернутое изображение объекта с определенным увеличением. Затем это изображение дополнительно
увеличивается при рассматривании его через окуляр, который дает увеличенное мнимое изображение.
Слайд 39Качество изображения, его четкость определяется разрешающей способностью микроскопа
Разрешающая способность
микроскопа – возможность различать раздельно 2 близко расположенные точки
Предел разрешения
– минимальное расстояние, на котором эти 2 точки еще видны раздельно. Зависит от длины волны света осветителя и числовой апертуры объектива.
Слайд 40Различают полезное и бесполезное увеличение. Полезное увеличение обычно равно числовой
апертуре объектива, увеличенной в 500-1000 раз. Более высокое окулярное увеличение
не выявляет новых деталей и является бесполезным.
Слайд 41В зависимости от среды, которая находится между объективом и препаратом,
различают «сухие» объективы малого и большого увеличения (от 2,5х до
100х) и иммерсионные с максимальной апертурой и увеличением (90х-100х).
Слайд 42«Сухой» объектив – объектив, между фронтальной линзой которого и препаратом
находится воздух
Слайд 43Иммерсионный объектив применяется при внесении между исследуемым объектом и фронтальной
линзой такого объектива прозрачной среды (иммерсионной жидкости) с показателем преломления
таким же, как у стекла (или близким к нему). Это обеспечивает увеличение числовой апертуры и разрешающей способности объектива.
В качестве иммерсионной жидкости для объективов водной иммерсии используют дистиллированную воду, а для объективов масляной иммерсии – кедровое масло или специальное синтетическое иммерсионное масло
Слайд 44Окуляры
Окуляры – обращенная к глазу оптическая система, состоящая из 2
линз, предназначенная для построения изображения объекта на сетчатке глаза. Их
вставляют в зрительную трубку микроскопа или его бинокулярной насадки. Окуляры бывают нескольких типов, каждый из которых применяется с определенным типом объектива, дополнительно устраняя недостатки изображения. Тип окуляра и его увеличение обозначены на его оправе.
Слайд 45Конденсор
Конденсор расположен под предметным столиком. Он предназначен для фокусирования на
препарате света от осветителя. В конденсоре имеется апертурная диафрагма, необходимая
для правильного освещения препарата
Слайд 46При работе со световым микроскопом необходимо соблюдать следующие правила
Микроскоп берут
одной рукой за колонку штатива, а другой поддерживают за основание.
Брать и поднимать микроскоп за другие детали категорически запрещается.
На рабочем столе микроскоп помещают колонкой к себе. Перед началом работы следует осторожно удалить пыль с оптических частей микроскопа мягкой сухой тканью, не касаясь пальцами линз.
С помощью револьверной насадки устанавливают нужный объектив. Характерный щелчок фиксатора внутри револьвера свидетельствует о центрированном положении объектива. Необходимо помнить, что чем меньше увеличение объектива, тем больше фокусное расстояние. При работе с объективом 8х расстояние между препаратом и объективом около 9 мм, с объективом 40х оно составляет 0,6 мм, и с объективом 90х – около 0, 15 мм
Слайд 474. На предметный столик помещают предметное стекло и
закрепляют его клеммами.
5. Тубус микроскопа опускают вниз с
помощью макрометрического винта осторожно, наблюдая за объективом сбоку, и приближают к препарату (не касаясь его) на расстояние, меньше рабочего. Затем, глядя в окуляр, медленным вращением макровинта поднимают тубус до тех пор, пока в поле зрения не появится изображение изучаемого предмета.
Вращением микрометрического винта фокусируют объектив таким образом, чтобы изображение предмета было четким.
При работе с иммерсионным объективом на предметное стекло наносят каплю кедрового масла и, глядя сбоку на объектив, макрометрическим винтом осторожно опускают тубус так, чтобы фронтальная линза объектива погрузилась в масло. Затем, глядя в окуляр, медленным движением макровинта поднимают тубус до тех пор, пока не появится изображение. Для точной фокусировки пользуются микрометрическим винтом, который вращают в пределах одного оборота.
Слайд 48ВНИМАНИЕ! Запрещается искать изображение препарата с помощью микрометрического винта
Слайд 498. Препарат рассматривают в нескольких полях зрения, передвигая предметный
столик при помощи боковых винтов, или перемещают его рукой на
предметном столике. Находят наиболее подходящее поле зрения на участке препарата, на котором микроорганизмы видны отчетливо, в достаточном для просмотра количестве и зарисовывают микроскопическую картину.
9. При смене объективов следует регулировать интенсивность освещения рассматриваемого объекта. Желаемую степень освещения получают, опуская или поднимая конденсор.
Слайд 50Изображения, полученные с помощью светового микроскопа кафедры микробиологии и иммунологии
РГАУ-МСХА им. К. А. Тимирязева. Увеличение 1600
E.сoli из Большого Академического
пруда
Микрофлора ладони человека
Слайд 512. Фазово-контрастная микроскопия
При микроскопии неокрашенных микроорганизмов, отличающихся от окружающей среды
только по показателю преломления, изменения интенсивности света не происходит, а
изменяется только фаза прошедших световых волн. Для изучения таких объектов используют фазово-контрастную микроскопию
Фазово-контрастная микроскопия основана на преобразовании невидимых фазовых изменений, вносимых объектов, в амплитудные, различимые глазом
Слайд 52Фазово-контрастное устройство может быть установлено на любом световом микроскопе и
состоит из:
набора объективов со специальными фазовыми пластинками;
фазово-контрастного конденсора
с поворачивающимся диском, в котором установлены кольцевые диафрагмы, соответствующие фазовым пластинкам в каждом из объективов;
вспомогательного микроскопа
Слайд 53Благодаря применению этого способа микроскопии контраст живых неокрашенных микроорганизмов резко
увеличивается и они выглядят темными на светлом фоне (позитивный фазовый
контраст) или светлыми на темном фоне (негативный фазовый контраст).
Фазово-контрастная микроскопия применяется также для изучения клеток культуры ткани, наблюдения действия различных вирусов на клетки и т.п.
За изобретение фазово-контрастной микроскопии голландский физик Цернике был удостоен Нобелевской премии в 1953 г.
Слайд 553. Темнопольная микроскопия
Применяется для наблюдения неокрашенных объектов, в частности микробов,
которые в живом состоянии слабо контрастны и не выделяются в
светлом поле.
Основана на способности микроорганизмов сильно рассеивать свет
Слайд 56Для темнопольной микроскопии пользуются обычными объективами и специальными темнопольными конденсорами,
центральная часть которых затемнена и прямые лучи от осветителя в
объектив микроскопа не попадают. Объект освещается косыми боковыми лучами, и в объектив микроскопа попадают только лучи, рассеянные частицами, находящимися в препарате.
Чтобы в объектив не попадали прямые лучи от осветителя апертура объектива должна быть меньше, чем апертура конденсора. Для уменьшения апертуры в обычный объектив помещают диафрагму или пользуются специальными объективыми, снабженными ирисовой диафрагмой.
Слайд 57При темнопольной микроскопии микроорганизмы выглядят ярко светящимися на черном фоне.
При этом могут быть обнаружены мельчайшие микроорганизмы, размеры которых лежат
за пределами разрешающей способности микроскопа.
С помощью темнопольной микроскопии изучают препараты типа «раздавленная капля»
Слайд 594. Люминесцентная (флюоресцентная) микроскопия
Основана на способности некоторых веществ светиться при
освещении невидимым ультрафиолетовым или синим светом.
Цвет люминесценции смещен в длинноволновую
часть спектра по сравнению с возбуждающим ее светом.
Слайд 60В осветителе люминесцентного микроскопа используется мощный источник света (ртутно-кварцевая лампа
сверхвысокого давления или галогенная кварцевая лампа), излучающий преимущественно в коротковолновой
(ультрафиолетовой) части спектра.
Используется система светофильтров: возбуждающие светофильтры пропускают только ту часть спектра, которая возбуждает люминесценцию; теплозащитный светофильтр защищает от перегрева другие светофильтры, препарат и оптику люминесцентного микроскопа.
Слайд 61Поскольку большинство микроорганизмов обладает слабой собственной люминесценцией, существует несколько способов
их обработки для наблюдения в люминесцентном микроскопе.
Прежде всего, это флюорохромирование
– окрашивание сильно разведенными растворами флюоресцирующих красителей. Этот метод используется для бактериоскопического исследования возбудителей инфекций: туберкулеза, дифтерии, включений в клетках, образуемых некоторыми вирусами.
Люминесцентная микроскопия применяется также для цитохимического изучения живых и фиксированных микроорганизмов.
Слайд 635. Электронная микроскопия
В электронном микроскопе вместо света для построения изображения
используют поток электронов в глубоком вакууме. В качестве «линз», фокусирующих
электроны, служит электромагнитное поле, создаваемое электромагнитными катушками. Изображение в электронном микроскопе наблюдают на флюоресцирующем экране и фотографируют.
Слайд 64Различают просвечивающие, отражающие, эмиссионные, сканирующие, теневые и зеркальными электронные микроскопы.
Объекты при электронной микроскопии находятся в глубоком вакууме, поэтому подвергаются
фиксации и специальной обработке. Кроме того, они должны быть очень тонкими, т.к. поток электронов сильно поглощается объектом. В связи с этим в качестве объектов используют ультратонкие срезы, помещенные на тончайшие пленки.
Разрешающая способность электронных микроскопов значительно выше световых.
Слайд 65Просвечивающая электронная микроскопия
Применяется для изучения ультратонких срезов микробов, тканей, а
также строения мелких объектов (вирусов, жгутиков, мембран), контрастированных фосфорно-вольфрамовой кислотой,
уранилацетатом, напылением металлов в вакууме и т.д.
Для получения ультратонких срезов объекты фиксируют четырехокисью осмия или глютаральдегидом, обезвоживают проводкой через спирты с возрастающей концентрацией и заливают в эпоксидные смолы, или др. полимеры, с последующей полимеризацией. Полимеризованные «блоки» режут на ультрамикротоме с помощью стеклянных или алмазных ножей, в результате чего получают ультратонкие срезы объекта, наносимые для подложки, прозрачные для электронов.
Слайд 67Сканирующая электронная микроскопия
Применяется для изучения поверхности объектов
Слайд 69Фотографии поверхности металлов, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа на
химфаке МГУ
алюминий
вольфрам
