1!Микробиологией называется наука о малых (невидимых невооруженным глазом) организмах - микробах, об их строении и жизнедеятельности.

Микробиология изучает морфологию, систематику и физиологию микроорганизмов, исследует общие условия, выясняет роль, которую они играют в превращении различных веществ окружающей нас природы.

Многие микроорганизмы одноклеточные, но имеются и многоклеточные.

Они легко приспосабливаются к условиям существования, высокая выносливость к теплу, холоду, недостатку влаги, способность к быстрому размножению. Активно участвуют в различных превращениях веществ в природе.

С жизнедеятельностью микроорганизмов на планете связано образование каменного угля, нефти, некоторых руд, торфа.

Играют большую роль в почвообразовательных процессах, способствуют повышению урожайности сельскохозяйственных культур.

Многие микроорганизмы имеют и отрицательное значение. Они могут являться возбудителями болезней человека, животных и растений, вызывать порчу пищевых продуктов, нанося большой ущерб народному хозяйству.

Достижения современной микробиологии базируются на развитии физики, химии, биологии, биохимии.

Задачи современной микробиологии разнообразны, специфичны, что из нее выделился ряд специализированных дисциплин - медицинская, ветеринарная, сельскохозяйственная и промышленная.

Промышленная микробиология - это наука о важнейших микробиологических процессах и их практическом применении для получения индустриальным способом ценных продуктов жизнедеятельности микроорганизмов, их биомассы как важнейшего белкового продукта, о получении отдельных полезных веществ, используемых в различных отраслях н/х.

В основе этой науки лежит микробиологическая (биоценология) .

Биоценология рассматривает теоретически и практически проблемы, связанные с производством большого числа продуктов, которые образуются в результате микробиологического синтеза.

2Раткая история микробиологии

Изучение истории науки дает возможность проследить процессы ее возникновения и развития, понять преемственность идей, уровень современного состояния науки и перспективы дальнейшего прогресса. В курсе медицинской микробиологии преимущественно излагается история этого раздела микробиологии.

Первым человеком, перед изумленным взорам которого открылся невидимый таинственный мир микроскопических существ, был голландский натуралист Антоний Левенгук (1632—1723). В сентябре 1675 г. он сообщил в Лондонское королевское общество, что в дождевой воде, постоявшей на воздухе, ему удалось обнаружить мельчайших живых зверьков (viva animalcula), которые отличались друг от друга по своей величине и движению. В последующих письмах он сообщал, что подобные существа имеются в настоях сена, испражнениях и зубном налете. О живых зверьках зубного налета он писал С величайшим изумлением я увидел в этом материале (зубном налете) множество мельчайших животных, весьма оживленно двигающихся. В моем рту их больше, чем людей в Соединенном королевстве. Свои наблюдения Левенгук публиковал в виде писем, которые впоследствии были обобщены им в книге Тайны природы, открытые Антонием Левенгуком.

Мысль о наличии в природе невидимых живых существ появилась у многих исследователей. Еще в VI веке до н. з. Гиппократ, в XVI веке н. э. Джираламо Фракастро и в начале XVII века Афанасий Кирхер высказывали предположение, что причиной заразных болезней являются невидимые живые существа. Но ни у кого из них не было никаких доказательств этого. Левенгук продемонстрировал микробов под микроскопом и в 1683 г. впервые представил рисунки бактерий.

Открытие Левенгука привлекло всеобщее внимание. Оно явилось основой развития микробиологии, изучения форм микробов и их распространения во внешней среде. Этот так называемый морфологический период, продолжавшийся почти два десятилетия, был малоплодотворным, так как оптические приборы того времени не позволяли отграничить один вид микробов от другого, не могли дать представления о роли микробов в природе.

3 Конструктивный метаболизм бактерий.

Для того чтобы микроорганизмы росли и размножались, в среде их обитания должны присутствовать питательные материалы и доступные источники энергии.

Питание – процесс, в ходе которого бактериальная клетка получает из окружающей среды компоненты, необходимые для построение ее биополимеров.

По источнику получения С микроорганизмы делятся на:

Аутотрофы (питающийся сам) или литотрофы (лито – камень) – микроорганизмы, которые способны из простых неорганических синтезировать сложные органические соединения (единственный источник углерода – СО2)

Гетеротрофы (питающиеся за счет других) или органотрофы – не могут синтезировать сложные органические соединения из простых неорганических, они нуждаются в поступлении готовых органических соединений (добывают углерод из глюкозы, многоатомных спиртов, реже углеводородов, аминокислот, органических кислот). Гетеротрофы делятся на:

- Паразиты (нахлебник) – получают готовые органические соединения из живой природы, паразитируя на растениях, в организме человека и животных

- Сапрофиты (гнилой, растение)- получают готовые органические соединения из мертвой природы, разлагая органические отбросы, трупы животных и человека (санитары окружающей среды)

По способности усваивать азот микроорганизмы классифицируют:

Аминоаутотрофы – используют молекулярный азот воздуха (азотфиксирующие бактерии) или аммонийных солей, нитратов, нитритов (аммонифицирующие бактерии)

Аминогетеротрофы – получают азот из органических соединений (аминокислот, сложных белков)

В цитоплазму клеток могут проникать только небольшие молекулы аминокислот, глюкозы и др. поэтому макромалекулы предварительно подвергаются обработке ферментами, которые клетка выделяет во внешнюю среду (экзоферменты). Только после этого они доступны для использования.

Пути поступления питательных веществ:

Простая диффузия – идет без затрат энергии, питательные вещества поступают от мест с большей концентрацией в места с меньшей их концентрацией

Облегченная диффузия – перенос питательных веществ идет от мест с большей концентрацией к местам с меньшей концентрацией, но с участием молекул переносчиков (пермеаз) без затрат энергии, но с большей скоростью чем при простой диффузии

Активный транспорт – перенос осуществляется с помощью пермеаз, но с затратами энергии, при этом перенос может осуществляться от мест с меньшей концентрацией к местам с большей концентрацией.

Перенос радикалов – сопровождается транслокацией химических групп, в результате чего идет химическая модификация переносимого вещества. Перенос радикалов похож на активный транспорт.

Фагоцитоз и пиноцитоз – обволакивание цитоплазмой микробной клетки твёрдых и жидких питательных веществ с последующим их перевариванием.

Обмен веществ или метаболизм складывается из процессов:1) ассимиляции (анаболизм) – сопровождается увеличением сложности соединений (синтез веществ с затратой энергии).2) диссимиляция (катаболизм) – расщепление сложных соединений на простые, которые потом используются для последующего синтеза, а часть выделяется во внешнюю среду, при этом освобождается энергия, необходимая для жизнедеятельности микробной клетки.

4Энергетический обмен.Однако подавляющее большинство прокариот получает энергию пу-тем дегидрогенирования. Аэробы для этой цели нуждаются в свободном кислороде.Облигатные (строгие) аэробы не могут жить и размножаться в отсутствие молекулярного кислорода, поскольку они используют его в качестве акцептора электронов. Молекулы АТФ образуются ими при окислительном фосфорилировании с участием цитохромоксидаз, флавинзависимых оксидаз и дегидрогеназ. При этом, если конечным акцептором электронов является кислород, выделяются значительные количества энергии

Анаэробы получают энергию при отсутствии доступа кислорода путем ускоренного, но не полного расщепления питательных веществ. Облигатные анаэробы (столбняк,ботулизм) не переносят даже следов кислорода. Они могут образовывать АТФ в результате окисления углеводов, белков и липидов путем субстратного фосфорилирования до пирувата. При этом выделяется сравнительно небольшое количество энергии.

Существуют факультативные анаэробы, которые могут расти и размножаться как в присутствии кислорода воздуха, так и без него. Они образуют АТФ при окислительном и субстратном фосфорилировании.