Микробиологические процессы. Микробиология как наука Медицинская микробиология изучает микроорганизмы

И ещё 26 файл(а).
Показать все связанные файлы

1. 
   Микробиология как наука. Задачи и методы исследования в микробиологии.

Микробиология (от греч. micros- малый, bios- жизнь, logos- учение, т.е. учение о малых формах жизни) - наука, изучающая организмы , неразличимые невооруженным глазом, которые за свои микроскопические размеры называют микроорганизмы (микробы).

Предмет микробиологии – микроорганизмы, их морфология, физиология, генетика, систематика, экология и взаимоотношения с другими формами жизни. Для медицинской микробиологии – патогенные и условно-патогенные микроорганизмы.

Микроорганизмы - наиболее древняя форма организации жизни на Земле, они появились задолго до возникновения растений и животных - примерно 3-4 млрд. лет тому назад.

Задачи микробиологии:

Задачи медицинской микробиологии:

1. Изучение биологии патогенных (болезнетворных) и нормальных для человека микробов.

2. Изучение роли микробов в возникновении, развитии инфекционных (заразных) болезней и формировании иммунного ответа макроорганизма ("хозяина").

3. Разработка методов микробиологической диагностики, специфического лечения и профилактики инфекционных болезней человека.

Методы исследования в микробиологии:

1. 
   Микроскопический - изучение морфологии микробов в окрашенном и неокрашенном состоянии с помощью различных типов микроскопов.
2. 
   Микробиологический (бактериологические, микологические, вирусологические). Метод основан на выделение чистой культуры возбудителя и ее последующей идентификации.
3. 
   Химический
4. 
   Экспериментальный (биологический) - заражение микробами лабораторных животных.
5. 
   Иммунологический (в диагностике инфекций) - изучение ответных специфических реакций макроорганизма на контакт с микробами.

1. 
   Основные периоды в развитии микробиологии и иммунологии.

Выделяют следующие периоды:

1. 
   Начальный период

Вторая половина XIII века по середину XIX. Он связан с созданием Левенгуком простейшего микроскопа и открытием микроскопических существ, невидимых невооруженным взглядом.

1. 
   Пастеровский период

Луи Пастер является основоположником микробиологии как науки. Его исследования:

• 
  брожение
• 
  роль микробов в круговороте веществ в природе и самопроизвольном зарождении.

Они составили теоретическую базу современной микробиологии. Пастер установил, что в определенных условиях патогенные микробы теряют свою вирулентность. На основе этого открытия он создает вакцины.

Рядом с именем Пастера встало имя Роберта Коха, выдающегося мастера прикладных исследований, он открыл возбудителя сибирской язвы, холеры, туберкулеза и других микроорганизмов.

1. 
   Третий период

Первая половина XX века. Развитие микробиологии , иммунологии и вирусологии. Здесь важным является открытия Ивановского – возбудители мозаичной болезни табака. Были открыты фильтрующиеся инфекционные агенты - вирусы, L-формы бактерий, микоплазмы. Более интенсивно развивались прикладные аспекты иммунологии. П.Эрлиху разработать гуморальную теорию иммунитета. Мечников – теория фагоцитоза. Следующим важным этапом в развитии микробиологии стало открытие антибиотиков. В 1929г. А.Флеминг открыл пенициллин.

1. 
   Современный период.

Создание электронного микроскопа сделало видимым мир вирусов и макромолекулярных соединений. Изучение генов, строение вирусов, бактерий на молекулярном уровне. Генная инженерия, расшифровка геномов. Изучена роль ДНК в передаче наследственных признаков. Революция в иммунологии. Она стала наукой, изучающей не только инфекции и защиту от них, но и изучающая механизмы самозащиты организма от всего генетически чужеродного, поддержании целостности организма.

3. Основоположники микробиологии.

Л.Пастер

1. 
   изучение микробиологических основ процессов брожения и гниения,
2. 
   развитие промышленной микробиологии,
3. 
   выяснение роли микроорганизмов в кругообороте веществ в природе,
4. 
   открытие анаэробных микроорганизмов ,
5. 
   разработка принципов асептики,
6. 
   разработка методов стерилизации,
7. 
   ослабление (аттенуации) вирулентности. Степень патогенности – вирулентность. Таким образом, если ослабить вирулентность, то можно получить вакцину.
8. 
   получение вакцин (вакцинных штаммов) – холера и бешенство.
9. 
   Пастеру принадлежит честь открытия стафилококков, стрептококков

Р.Кох - немецкий естествоиспытатель, ученик Пастера.

4. Роль отечественных ученых в развитии микробиологии.

1. 
   Ценковский Л.С . организовал производство сибиреязвенной вакцины, и 1883 успешно ее использовал для вакцинации скота.
2. 
   Минх. Доказал, что спирохета возвратного тифа является возбудителем заболевания.
3. 
   Мочутковский самозаразил себя сыпным тифом (ввел кровь больной), доказав, что возбудитель присутствует в крови больного.
4. 
   Леша Ф.А. Доказал, что дизентерию могут вызывать простейшие, принадлежащие амебам.
5. 
   Большое значение в микробиологии сыграл И.И. Мечников. Он был создателем фагоцитарной теории иммунитета. Затем он издает труд «Невосприимчивость к к инфекционным болезням».
6. 
   В 1886 в Одессе открыта первая бактериологическая станция, заведовал ей Мечников и его помощники Гамель Н.Ф. и Барлах Л.В.
7. 
   Далее станция открыта в Харькове. Заведовал Виноградский. Он работал в области общей микробиологии. Открыл серо- и железобактерии, нитрифицирующие бактерии – возбудители нитрификации в почве.
8. 
   Д.И. Ивановский (открыл вирус табачной мозаики, считается основателем вирусологии).
9. 
   Цинковский (участвовал в разработке методов прививки от сибирской язвы).
10. 
    Амилянский – написал первый учебник «Основы микробиологии», открыл возбудителя брожения клетчатки , изучил азотофиксирующие бактерии.
11. 
    Михин – положил начало ветеринарной микробиологии, открыл возбудителя лептоспироза.
12. 
    Шапошников – основоположник технической микробиологии.
13. 
    Войткевич – работал с ацидофильной палочкой, считается основоположником лечебного и диетического питания для животных.

С середины 20 века микробиология как дисциплина была включена в программу обучения студентов.

5. Основы систематики и номенклатуры микроорганизмов.

Согласно современной систематике, микроорганизмы к 3 царствам:

I. Прокариоты:
* Эубактерии
1. Грациликуты (тонкая клеточная стенка)
2. Фирмикуты (толстая клеточная стенка)
3. Тенерикуты (нет клеточной стенки)
Спирохеты, риккетсии, хламидии, микоплазмы, актиномицеты.
* Архебактерии
4. Мендосикуты
II. Эукариоты: Животные Растения Грибы Простейшие
III. Неклеточные формы жизни: Вирусы Прионы Плазмиды

Вид – Род – Семейство – Порядок – Класс – Отдел – Царство.

Обозначение микроорганизмов включает в себя название рода и вида. Род с большой буквы , вид с маленькой. Родовое название по фамилии автора или морфологии бактерий. Видовое название – по клиническим признакам, морфологии колоний, месту обитания.

В настоящее время для систематики микроорганизмов используется ряд таксономических систем.

1. Нумерическая таксономия . Признает равноценность всех признаков. Для ее применения необходимо иметь информацию о многих десятках признаков. Видовая принадлежность устанавливается по числу совпадающих признаков.

2. Серотаксономия. Изучает антигены бактерий с помощью реакций с иммунными сыворотками. Наиболее часто применяется в медицинской бактериологии. Недостаток – бактерии не всегда cодержат видоспецифический антиген.

3. Хемотакcономия. Применяются физико-химические методы, с помощью которых исследуется липидный, аминокислотный состав микробной клетки и определенных ее компонентов.

4. Генная систематика. Основана на способности бактерий с гомологичными ДНК к трансформации , трансдукции и конъюгации, на анализе внехромосомных факторов наследственности – плазмид, транспозонов, фагов.еографическому месту выявления.

Специализированные термины:

Вид – эволюционно сложившаяся совокупность особей, имеющая единый генотип, проявляющийся сходными фенотипическими признаками.

Вариант – особи одного вида, различающиеся по разным признакам (серовары, хемовары, культивары, морфовары, фаговары).

Популяция – совокупность особей одного вида, относительно длительно обитающих на определенной территории .

Культура – совокупность бактерий одного вида (чистая) или нескольких видов (смешанная), выращенная на питательной среде (жидкой или плотной).

Штамм – чистая культура одного вида бактерий, выделенная в определенное время из одного источника .

Колония – видимое скопление бактерий одного вида на поверхности или в глубине плотной питательной среды.

Клон – культура клеток, выращенная из одного микроорганизма методом клонирования.

4. Классификация бактерий. Принципы современной систематики и номенклатуры, основные таксономические единицы. Понятие о виде, варианте, культуре, популяции, штамме.

5. Методы микроскопии. Микроскопический метод диагностики инфекционных заболеваний.

6. Методы окраски микробов и их отдельных структур.

7. Морфология и химический состав бактерий. Протопласты. L – формы бактерий.

8. Ультраструктура бактерий.

9. Спорообразование у бактерий. Патогенные спорообразующие микробы.

10. Капсулы у бактерий. Методы их обнаружения.

11. Жгутики и включения у бактерий. Методы их обнаружения.

14. Рост и размножение бактерий. Кинетика размножения бактериальной популяции.

15. Морфология и ультраструктура риккетсий. Морфология и ультраструктура хламидий. Патогенные виды.

16. Морфология и ультраструктура спирохет. Классификация, патогенные виды. Методы выделения.

17. Морфология и ультраструктура микоплазм. Патогенные для человека виды.

18. Систематика и номенклатура вирусов. Принципы современной классификации вирусов.

19. Эволюция и происхождение вирусов. Основные отличия вирусов от бактерий.

20. Морфология, ультраструктура и химический состав вирусов. Функции основных химических компонентов вируса.

21. Репродукция вирусов. Основные фазы репродукции вирусов. Методы индикации вирусов в исследуемом материале.

22. Вирусологический метод диагностики. Методы культивирования вирусов.

23. Культуры клеток. Классификация клеточных культур. Питательные среды для культур клеток. Методы индикации вирусов в культуре клеток.

24. Морфология, ультраструктура и химический состав фагов. Этапы репродукции фагов. Различия между вирулентными и умеренными фагами.

25. Распространение фагов в природе. Методы обнаружения и получения фагов. Практическое использование фагов.

26. Бактериологический метод диагностики инфекционных заболеваний.

27. Питательные среды, их классификация. Требования, предъявляемые к питательным средам.

28. Ферменты бактерий, их классификация. Принципы конструирования питательных сред для изучения ферментов бактерий.

29. Основные принципы культивирования бактерий. Факторы, влияющие на рост и размножение бактерий. Культуральные свойства бактерий.

30. Принципы и методы выделения чистых культур аэробных и анаэробных бактерий.

31. Микрофлора почвы, воды, воздуха. Патогенные виды, сохраняющиеся во внешней среде и передающиеся через почву, воду, пищевые продукты, воздух.

32. Санитарно – показательные микроорганизмы. Коли – титр, коли – индекс, методы определения.

34. Взаимоотношения между микроорганизмами в ассоциациях. Микробы – антагонисты, их использование в производстве антибиотиков и других лечебных препаратов.

35. Влияние на микробы физических, химических и биологических факторов.

36. Стерилизация и дезинфекция. Методы стерилизации питательных сред и лабораторной посуды.

38. Формы и механизмы наследственной изменчивости микроорганизмов. Мутации, репарации, их механизмы.

43. Генетика вирусов. Внутривидовой и межвидовой обмен генетическим материалом.

44. Основные группы антимикробных химиопрепаратов, применяемых в терапии и профилактики инфекционных болезней.

45. Антибиотики. Классификация. Механизмы действия антибактериальных препаратов на микробы.

Общая микробиология

1. Предмет, задачи, разделы микробиологии, ее связь с другими науками.

Микробиология - наука о живых организмах, невидимых невооруженным глазом (микроорганизмах): бактерии, архебактерии, микроскопические грибы и водоросли, часто этот список продляют простейшими и вирусами. В область интересов микробиологии входит их систематика, морфология, физиология, биохимия, эволюция, роль в экосистемах, а также возможности практического использования.

Предметом изучения микробиологии являются бактерии, плесневые грибы, дрожжи, актиномицеты, риккетсии, микоплазмы, вирусы. Но поскольку вирусы абсолютно не могут существовать без живого организма, изучением их занимается самостоятельная наука, называемая «вирусологией».

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.

Разделы микробиологии: бактериология, микология, вирусология и т. д.

*Общая микробиология – изучает закономерности жизнедеятельности всех групп микроорганизмов, выясняет роль и значение в природном круговороте.

*Частная микробиология – изучает систематику бактерий, возбудителей отдельных заболеваний и методы их лабораторной диагностики.

В составе обширной науки микробиологии выделяют разделы:

*Сельскохозяйственная микробиология изучает роль и формирование структуры почвы и ее плодородия, роль бактерий в питании растений. Разрабатывает методы и способы использования бактерий для удобрения почв и консервирования кормов.

*Ветеринарная микробиология – изучает микробов, вызывающих заболевания у домашних животных, разрабатывает методы диагностики, профилактики и лечения данных болезней.

*Техническая (промышленная) микробиология – изучает микроорганизмы, которые можно использовать в производственных процессах для получения биологически активных веществ, биомассы и пр. Многие исследования происходят на стыке дисциплин (например, молекулярная биология, генная инженерия, биотехнология).

*Санитарная микробиология изучает бактерий, обитающих в объектах окружающей среды, как автохтонных, так и аллохтонных, способных вызвать загрязнение окружающей среды и играть определенную роль в эпидемиологии инфекций.

*Экологическая микробиология изучает роль микроорганизмов в природных экосистемах и пищевых цепях.

*Популяционная микробиология выясняет природу межклеточных контактов и взаимосвязь клеток в популяции.

*Космическая микробиология характеризует физиологию земных микроорганизмов в условиях космоса, изучает влияние космоса на симбиотические бактерии человека, занимается вопросами предупреждения занесения космических микроорганизмов на Землю.

*Медицинская микробиология – изучает микробов, вызывающих заболевания у человека. Изучает патогенез и клиническую картину заболеваний, факторы патогенности. Разрабатывает методы профилактики, диагностики и лечения инфекционных болезней человека.

За время существования микробиологии сформировались общая, техническая, сельскохозяйственная, ветеринарная, медицинская, санитарная ветви.

Общая изучает наиболее общие закономерности, свойственные каждой группе перечисленных микроорганизмов: структуру, метаболизм, генетику, экологию и т. д.

Техническая занимается разработкой биотехнологии синтеза микроорганизмами биологически активных веществ: белков, нуклеиновых кислот, антибиотиков, спиртов, ферментов, а также редких неорганических соединений.

Сельскохозяйственная исследует роль микроорганизмов в круговороте веществ, использует их для синтеза удобрений, борьбы с вредителями.

Ветеринарная изучает возбудителей заболеваний животных, методы диагностики, специфической профилактики и этиотропного лечения, направленного на уничтожение возбудителя инфекции в организме больного животного.

Медицинская микробиология изучает болезнетворные(патогенные) и условно-патогенные для человека микроорганизмы, а также разрабатывает методы микробиологической диагностики, специфической профилактики и этиотропного лечения вызываемых ими инфекционных заболеваний.

Санитарная микробиология изучает санитарно-микробиологическое состояние объектов окружающей среды, пищевых продуктов и напитков, и разрабатывает санитарно-микробиологические нормативы и методы индикации патогенных микроорганизмов в различных объектах и продуктах

Люди издревне знали о многих процессах, вызываемых микроорганизмами, однако не знали истинных причин вызывающих эти явления. Отсутствие сведений о природе таких явлений не мешало делать наблюдения и даже использовать ряд этих процессов в быту. Ряд философов и естествоиспытателей делали умозрительные заключения о причинах тех или иных явлений. При этом наиболее близко к открытию микромира подошел Джироламо Фракасторо ( -), предположивший что инфекции вызывают маленькие тельца, передающиеся при контакте и сохраняющиеся на вещах больного. Однако в то время невозможно было удостовериться в правильности его идей и распространение получили совершенно иные гипотезы.

Бактериальную природу инфекционных заболеваний многие учёные продолжали отвергать и после революционных открытий Пастера и Коха . Так, в 1892 году Макс Петтенкофер, уверенный в том что холеру вызывают миазмы, выделяемые окружающей средой, и пытаясь доказать свою правоту, проглотил при свидетелях-медиках культуру холерных вибрионов и не заболел.

Описательный этап

Антони ван Левенгук.

Возможность изучения микроорганизмов возникла лишь с развитием оптических приборов. Первый микроскоп был создан ещё в 1610 году Галилеем . В Роберт Гук впервые увидел растительные клетки. Однако 30 кратного увеличения его микроскопа не хватило чтобы увидеть простейших и тем более бактерии . По мнению В. Л. Омельянского «первым исследователем, перед изумлённым взором которого открылся мир микроорганизмов, был учёный иезуит Афанасий Кирхер ( -), автор ряда сочинений астрологического характера», однако обычно первооткрывателем микромира называют Антони ван Левенгука .

Между тем, наука в целом ещё не была готова к пониманию роли микроорганизмов в природе. Система теорий возникла тогда лишь в физике . Во времена Левенгука отсутствовали представления о ключевых процессах живой природы, так, незадолго до него в 1648 году Ван Гельмонт , не имея никакого понятия о фотосинтезе , заключил из своего опыта с ивой, что растение берёт питание только из дистиллированной воды, которой он его поливал. Более того, даже неживая материя ещё не была достаточно изучена, состав атмосферы, необходимый для понимания того же фотосинтеза, будет определён лишь в -1776 годах . Поэтому неудивительно что «животным» Левенгука не нашлось место нигде, кроме как в коллекции курьёзов.

В течение следующих 100-150 лет развитие микробиологии проходило лишь с описанием новых видов. Видную роль в изучении многообразия микроорганизмов сыграл Отто Фридрих Мюллер [кто? ] , который к описал и назвал по линнеевской биномиальной номенклатуре 379 различных видов. В это время было сделано и несколько интересных открытий. Так, в была определена причина «кровоточения» просфор - бактерия, названная Serratia marcescens (другое название Monas prodigiosa ). Также следует отметить Христиана Готтфрида Эренберга [кто? ] , описавшего множество пигментированных бактерий, первые железобактерии , а также скелеты простейших и диатомовых водорослей в морских и лиманных отложениях, чем положил начало микропалеонтологии. Именно он впервые объяснил окраску воды Красного моря развитием в ней цианобактерий Trichodesmium erythraeum . Он, однако, причислял бактерий к простейшим и рассматривал их вслед за Левенгуком как полноценных животных с желудком, кишечником и конечностями…

В России одним из первых микробиологов был Л. С. Ценковский ( -), описавший большое число простейших, водорослей и грибов и сделавший вывод об отсутствии резкой границы между растениями и животными. Им также была организована одна из первых Пастеровских станций и предложена вакцина против сибирской язвы .

Высказывались в это время и смелые гипотезы, например врач-эпидемиолог Д. С. Самойлович ( -1801) был убеждён в том что болезни вызываются именно микроорганизмами, однако тщетно пытался увидеть в микроскоп возбудитель чумы - возможности оптики тогда ещё не позволяли это сделать. В итальянец А. Басси обнаружил передачу болезни шелковичного червя при переносе микроскопического гриба. Ж. Л. Л. Бюффон и А. Л. Лавуазье связывали брожение с дрожжами, однако общепринятой оставалась чисто химическая теория этого процесса, сформулированная в 1697 году Г. Э. Шталем. Для спиртового брожения, как для любой реакции, Лавуазье и Л. Ж. Гей-Люссаком были посчитаны стехиометрические соотношения. В 1830-х Ш. Каньяр де Латур, Ф. Кютцинг и Т. Шванн независимо друг от друга наблюдали обилие микроорганизмов в осадке и плёнке на поверхности бродящей жидкости и связали брожение с их развитием. Эти представление наткнулись, однако, на резкую критику со стороны таких видных химиков как Фридрих Вёлер , Йёнс Якоб Берцелиус и Юстус Либих . Последний даже написал анонимную статью «О разгаданной тайне спиртового брожения» () - саркастическую пародию на микробиологические исследования тех лет.

Тем не менее, вопрос о причинах брожения, тесно связанный с вопросом о спонтанном самозарождении жизни, стал первым успешно решённым вопросом о роли микроорганизмов в природе.

Споры о самозарождении и брожении

Открытие вирусов

Изучение обмена веществ микроорганизмов

Техническая, или промышленная, микробиология

Техническая микробиология изучает микроорганизмы, используемые в производственных процессах с целью получения различных практически важных веществ: пищевых продуктов, этанола, глицерина, ацетона, органических кислот и др.

Огромный вклад в развитие микробиологии внесли русские и советские учёные: И. И. Мечников ( -), Д. И. Ивановский ( -), Н. Ф. Гамалея ( -), Л. С. Ценковский, С. Н. Виноградский , В. Л. Омелянский , Д. К. Заболотный ( -), В. С. Буткевич, С. П. Костычев, Н. Г. Холодный, В. Н. Шапошников, Н. А. Красильников, А. А. Ишменецкий и др.

Большая роль в развитии технической микробиологии принадлежит С. П. Костычеву, С. Л. Иванову и А. И. Лебедеву, которые изучили химизм процесса спиртового брожения, вызываемого дрожжами. На основании исследований химизма образования органических кислот мицелиальными грибами, проведённым В. Н. Костычевым и В. С. Буткевичем, в 1930 году в Ленинграде было организовано производство лимонной кислоты. На основе изучения закономерностей развития молочнокислых бактерий, осуществлённого В. Н. Шапошниковым и А. Я. Мантейфель, в начале 1920-х годов в СССР было организовано производство молочной кислоты, необходимой в медицине для лечения ослабленных и рахитичных детей. В. Н. Шапошников и его ученики разработали технологию получения ацетона и бутилового спирта с помощью бактерий, и в 1934 году в Грозном был пущен первый в СССР завод по выпуску этих растворителей. Труды Я. Я. Никитинского Ф. М. Чистякова положили начало развитию микробиологии консервного производства и холодильного хранения скоропортящихся пищевых продуктов. Благодаря работам А. С. Королёва , А. Ф. Войткевича и их учеников значительное развитие получила микробиология молока и молочных продуктов.

Частью технической микробиологии является пищевая микробиология, изучающая способы получения пищевых продуктов с использованием микроорганизмов. Например, дрожжи применяют в виноделии, пивоварении, хлебопечении, спиртовом производстве; молочнокислые бактерии - в производстве кисломолочных продуктов, сыров, при квашении овощей; уксусно-кислые бактерии - в производстве уксуса; мицелиальные грибы используют для получения лимонной и других пищевых органических кислот и т. д. К настоящему времени выделились специальные разделы пищевой микробиологии: микробиология дрожжевого и хлебопекарного производства, пивоваренного производства, консервного производства, молока и молочных продуктов, уксуса, мясных и рыбных продуктов, маргарина и т. д.

Методы и цели микробиологии

К методам исследования любых микроорганизмов относят:

• микроскопия : световая, фазово-контрастная , темнопольная , флуоресцентная , 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 - глубокое изучение структуры и важнейших биологических 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.

Связь с другими науками

За время существования микробиологии сформировались общая, техническая, сельскохозяйственная, ветеринарная, медицинская, санитарная ветви.

Примечания

Литература

• Вербина Н. М., Каптерёва Ю. В. Микробиология пищевых производств. - М.: изд. ВО «АГРОПРОМИЗДАТ», 1988. - ISBN 5-10-000191-7
• Воробьёв А. В., Быков А. С., Пашков Е. П., Рыбакова А. М. Микробиология: Учебник. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Медицина, 2003. - 336 с. - (Учеб. лит. для студ. фарм. вузов). - ISBN 5-225-04411-5
• Галынкин В. А., Заикина Н.А., Кочеровец В.И. и др. Основы фармацевтической микробиологии: учебное пособие для системы послевузовского образования. - С.-П.: Проспект науки, 2008. - 288 с. - ISBN 978-5-903090-14-3
• Гусев М. В. , Минеева Л. А. Микробиология. - 9-е изд., стер. - М.: Издательский центр «Академия», 2010. - 464 с. - (Серия: Классическая учебная книга). - ISBN 978-5-7695-7372-9
• Гусев М. В., Минеева Л. А. Микробиология: Учебник для студ. биол. специальностей вузов. - 4-е изд., стер. - М.: Издательский центр «Академия», 2003. - 464 с. - ISBN 5-7695-1403-5
• Заварзин Г. А. , Колотилова Н. Н. Введение в природоведческую микробиологию. - М.: Книжный дом «Университет», 2001. - 256 с. - ISBN 5-8013-0124-0
• Кондратьева Е. Н. Автотрофные прокариоты: Учеб. пособие для студентов вузов, обучающихся по направлению «Биология», специальностям «Микробиология», «Биотехнология». - М.: Изд-во МГУ, 1996. - 302 с. - ISBN 5-211-03644-1
• Лысак В. В. Микробиология: учеб. пособие. - Минск: БГУ, 2007. - 426 с. - ISBN 985-485-709-3
• Шлегель Г. Г. История микробиологии: Перевод с немецкого. - М: изд-во УРСС, 2002. - 304 с. - ISBN 5-354-00010-6

См. также

• Портал:Микробиология и иммунология

Ссылки

	Портал «Микробиология и иммунология»
	Микробиология в Викиверситете
	Микробиология на Викискладе

№ 60 Классы иммуноглобулинов, их характеристика.

Иммуноглобулины по структуре, антигенным и иммунобио­логическим свойствам разделяются на пять классов: IgM, IgG, IgA, IgE, IgD.

Иммуноглобулин класса G . Изотип G состав­ляет основную массу Ig сыворотки крови. На его долю приходится 70-80 % всех сывороточ­ных Ig, при этом 50 % содержится в тканевой жидкости. Среднее содержание IgG в сыворот­ке крови здорового взрослого человека 12 г/л. Период полураспада IgG - 21 день.

IgG - мономер, имеет 2 антигенсвязывающих центра (может одновременно свя­зать 2 молекулы антигена, следовательно, его валентность равна 2), молекулярную массу около 160 кДа и константу седиментации 7S. Различают подтипы Gl, G2, G3 и G4. Синтезируется зрелыми В-лимфоцитами и плазматическими клетками. Хорошо опре­деляется в сыворотке крови на пике первич­ного и при вторичном иммунном ответе.

Обладает высокой аффинностью. IgGl и IgG3 связывают комплемент, причем G3 ак­тивнее, чем Gl. IgG4, подобно IgE, обладает цитофильностью (тропностью, или сродс­твом, к тучным клеткам и базофилам) и участ­вует в развитии аллергической реакции I типа. В иммунодиагностических реакциях IgG может проявлять себя как не­полное антитело.

Легко проходит через плацентарный барь­ер и обеспечивает гуморальный иммунитет новорожденного в первые 3-4 месяца жизни. Способен также выделяться в секрет слизис­тых, в том числе в молоко путем диффузии.

IgG обеспечивает нейтрализацию, опсонизацию и маркирование антигена, осуществля­ет запуск комплемент-опосредованного цито­лиза и антителозависимой клеточно-опосредованной цитотоксичности.

Иммуноглобулин класса М. Наиболее круп­ная молекула из всех Ig. Это пентамер, кото­рый имеет 10 антигенсвязывающих центров, т. е. его валентность равна 10. Молекулярная масса его около 900 кДа, константа седи­ментации 19S. Различают подтипы Ml и М2. Тяжелые цепи молекулы IgM в отличие от других изотипов построены из 5 доменов. Период полураспада IgM - 5 дней.

На его долю приходится около 5-10 % всех сывороточных Ig. Среднее содержание IgM в сыворотке крови здорового взрослого человека составляет около 1 г/л. Этот уровень у человека достигается уже к 2-4-летнему возрасту.

IgM филогенетически - наиболее древний иммуноглобулин. Синтезируется предшест­венниками и зрелыми В-лимфоцитами. Образуется в начале первичного иммунного ответа, также первым начинает синтезиро­ваться в организме новорожденного - опре­деляется уже на 20-й неделе внутриутробного развития.

Обладает высокой авидностью, наиболее эффективный активатор комплемента по клас­сическому пути. Участвует в формировании сывороточного и секреторного гуморального иммунитета. Являясь полимерной молекулой, содержащей J-цепь, может образовывать сек­реторную форму и выделяться в секрет сли­зистых, в том числе в молоко. Большая часть нормальных антител и изоагглютининов относится к IgM.

Не проходит через плаценту. Обнаружение специфических антител изотипа М в сыво­ротке крови новорожденного указывает на бывшую внутриутробную инфекцию или де­фект плаценты.

IgM обеспечивает нейтрализацию, опсонизацию и маркирование антигена, осуществля­ет запуск комплемент-опосредованного цито­лиза и антителозависимой клеточно-опосредованной цитотоксичности.

Иммуноглобулин класса А. Существует в сы­вороточной и секреторной формах. Около 60 % всех IgA содержится в секретах слизистых.

Сывороточный IgA : На его долю прихо­дится около 10-15% всех сывороточных Ig. В сыворотке крови здорового взрослого чело­века содержится около 2,5 г/л IgA, максимум достигается к 10-летнему возрасту. Период полураспада IgA - 6 дней.

IgA - мономер, имеет 2 антигенсвязывающих центра (т. е. 2-валентный), молекуляр­ную массу около 170 кДа и константу седи­ментации 7S. Различают подтипы А1 и А2. Синтезируется зрелыми В-лимфоцитами и плазматическими клетками. Хорошо опре­деляется в сыворотке крови на пике первич­ного и при вторичном иммунном ответе.

Обладает высокой аффинностью. Может быть неполным антителом. Не связывает комплемент. Не проходит через плацентар­ный барьер.

IgA обеспечивает нейтрализацию, опсони-зацию и маркирование антигена, осуществля­ет запуск антителозависимой клеточно-опос-редованной цитотоксичности.

Секреторный IgA : В отличие от сывороточ­ного, секреторный sIgA существует в полимерной форме в виде ди- или тримера (4- или 6-валентный) и содержит J- и S-пeптиды. Молекулярная масса 350 кДа и выше, константа седиментации 13S и выше.

Синтезируется зрелыми В-лимфоцитами и их по­томками - плазматическими клетками со­ответствующей специализации только в пре­делах слизистых и выделяется в их секреты. Объем продукции может достигать 5 г в сутки. Пул slgA считается самым многочисленным в организме - его количество превышает суммарное содержание IgM и IgG. В сыворотке крови не обнаруживается.

Секреторная форма IgA - основной фак­тор специфического гуморального местного иммунитета слизистых оболочек желудочно-кишечного тракта, мочеполовой системы и респираторного тракта. Благодаря S-цепи он устойчив к действию протеаз. slgA не активи­рует комплемент, но эффективно связывается с антигенами и нейтрализует их. Он препятс­твует адгезии микробов на эпителиальных клетках и генерализации инфекции в преде­лах слизистых.

Иммуноглобулин класса Е. Называют так­же реагином. Содержание в сыворотке крови крайне невысоко - примерно 0,00025 г/л. Обнаружение требует применения специаль­ных высокочувствительных методов диагнос­тики. Молекулярная масса - около 190 кДа, константа седиментации - примерно 8S, мо­номер. На его долю приходится около 0,002 % всех циркулирующих Ig. Этот уровень дости­гается к 10-15 годам жизни.

Синтезируется зрелыми В-лимфоцитами и плазматическими клетками преиму­щественно в лимфоидной ткани бронхолегочного дерева и ЖКТ.

Не связывает комплемент. Не проходит че­рез плацентарный барьер. Обладает выражен­ной цитофильностью - тропностью к тучным клеткам и базофилам. Участвует в развитии гиперчувствительности немедленного типа - реакция I типа.

Иммуноглобулин класса D . Сведений об Ig данного изотипа не так много. Практически полностью содержится в сыворотке крови в концентрации около 0,03 г/л (около 0,2 % от общего числа циркулирующих Ig). IgD имеет молекулярную массу 160 кДа и константу се­диментации 7S, мономер.

Не связывает комплемент. Не проходит че­рез плацентарный барьер. Является рецепто­ром предшественников В-лимфоцитов.

Окружающее нас богатство животного и растительного мира поражает воображение, однако гораздо больше видов живых существ остаётся скрытыми от нашего взгляда по причине их чрезвычайно малых размеров.

Тем не менее, они требуют самого пристального изучения, и этим занимается одно из важнейших направлений биологических наук, получившее название микробиологии.

Микробиология – что это за наука?

Каждого из нас окружает невероятно огромное количество микроорганизмов. Их можно встретить в каждой капле воды, которую мы пьём, в каждом глотке вдыхаемого . Более того, человеческий организм не мог бы нормально функционировать, если бы в нём не обитали полезные микроорганизмы-симбионты.

Изучением всех микроскопических организмов занимается наука, получившая название микробиология. Слово образовано от греческих «микрос» — маленький , «биос» — жизнь и «логос» — слово, учение , и в целом означает учение о жизни маленьких существ.

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 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.

Что и как изучают микробиологи?

Основной целью микробиологии является изучение всех видов микроскопических организмов, их свойств и биологических признаков, а также их воздействия на окружающую природу, организмы людей, животных и растений.


Особый интерес учёных вызывают патогенные и болезнетворные микроорганизмы, так как необходимо знать, чем их существование угрожает людям и как можно предупреждать и лечить инфекционные болезни, вызываемые этими микроорганизмами. Для микробиологических исследований в настоящее время используются следующие методы:

• микроскопический, т.е. изучение при помощи микроскопа, который, в свою очередь, подразделяется на фазово-контрастный, темнопольный и флуоресцентный способы, а также с использованием электронной микроскопии;
• культуральный, т.е. выращивание культур микроорганизмов на чистых питательных средах с последующим изучением воздействий на культуры различных веществ и условий среды;
• биологический, который заключается в заражении микроорганизмами лабораторных животных и последующем изучении болезнетворного процесса;
• генетический, состоящий в изучении белковых ДНК и РНК молекул, ПЦР и других подобных исследованиях.

При исследованиях, как правило, используются разные методы, так как только их совокупность зачастую позволяет полно и всесторонне изучить ту или иную культуру микроорганизмов.

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 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.