
- •Министерство сельского хозяйства
- •План лекций.
- •Тема лекции №1 Вводная лекция План
- •Понятие «микробиология». Разнообразие и распространение микроорганизмов в природе.
- •Знания о микроорганизмах до XVII века
- •Влияние эпохи Возрождения на развитие естествознания
- •Роль случая в великих открытиях
- •Тема лекции №2 Концепции возникновения жизни План
- •Первые эксперименты, отвергающие теорию о самозарождении жизни
- •Полемика Джона Нидхема и Лаццаро Спалланцани
- •Опыты, отвергающие теорию о самозарождении
- •Открытие Тиндаля
- •Тема лекции №3 Разнообразие микроорганизмов План
- •Первые попытки систематики микроорганизмов
- •История открытия некоторых видов микроорганизмов
- •Работы Фердинанда Кона
- •Тема лекции №4 Совершенствование методов бактериологии План
- •Питательные среды
- •Стерилизация
- •Методы окраски микроорганизмов
- •Выделение чистой культуры
- •1. Возбудитель инфекционного начала должен регулярно обнаруживаться у пациента.
- •2. Он должен быть выделен в чистую культуру.
- •3. Выделенный организм должен при заражении подопытного животного вызывать те же симптомы болезни, что были обнаружены и у больного человека.
- •Тема лекции №5 Бактерии - возбудители инфекционных заболеваний План
- •Достижения Луи Пастера
- •Роберт Кох и его вклад в развитие микробиологии
- •Появление иммунологии как самостоятельной науки
- •Работы Эрлиха и Мечникова
- •Дальнейшее изучение инфекционных бактериальных агентах
- •Тема лекции №6 Бактерии – причина процессов брожения План
- •Первые работы по изучению дрожжей
- •Изучение процессов брожения Луи Пастером
- •Исследования Феликса Гоппе-Зейлера
- •Метанообразующие бактерии
- •Применение технологий брожения
- •Тема лекции №7 Хемолитоавтотрофия
- •Работы с.Н. Виноградского
- •Полемика о способах авто - и гетеротрофного питания
- •М.В. Бейеринг
- •Нитрифицирующие бактерии
- •Бактерии гремучего газа
- •Железобактерии
- •Водородоокисляющие бактерии
- •Тема лекции №8 Фототрофные бактерии План
- •Оксигенные фототрофные бактерии
- •Тема лекции №9 Азотфиксирующие бактерии
- •История открытия
- •Изучение механизма фиксации молекулярного азота
- •Многообразие азотфиксирующих бактерий
- •Тема лекции №10 Биохимические процессы и их единство
- •Открытие процессов брожения вне клетки
- •Изучение коферментов
- •Фитохимическая редукция дрожжей
- •Теория о. Варбурга. Изучение гемина
- •Изучение обмена веществ в клетках бактерий
- •Концепция «Биохимическое единство»
- •Гетеро- и автотрофная фиксация со2
- •Ростовые факторы
- •Антибиотики и антиметаболиты
- •Хемиосмотическая теория
- •Тема лекции №11 Структура и функции клетки
- •Изучение структуры клетки
- •Подвижность бактерий
- •Тема лекции №12 Экология микроорганизмов
- •Заслуги ф. Кона
- •Предпосылки возникновения «Экологии микроорганизмов» как науки
М.В. Бейеринг
Первые одноклеточные бесцветные серные бактерии выделил Натансон в 1902 году во время своего пребывания на зоологической станции Неаполе при попытке получить в культуре серные бактерии, родственные Beggiatoa.. Он добавил в озерную воду тиосульфат натрия. Вместо нитчатых многоклеточных Beggiatoa выросли одноклеточные мелкие окисляющие серу бактерии. Они не имели названия. Бейеринк в 1904 году обнаружил обогащенную культуру, когда он добавил в чистый минеральный раствор, содержащий тиосульфат и бикарбонат, воду из канавы. Бактерию, образующую на поверхности слой из свободной серы, он назвал Thiobacillus thioparus. Бактерии, развивающиеся при анаэробных условиях с добавлением порошка серы и нитратов, Бейеринк назвал Thiobacillus denitrificans. Бейеринк впервые разработал методы культивирования микроорганизмов в колбах со стеклянными пробками, наполненными жидкостью, свободной от пузырьков воздуха. Они стали известныкак «колбы Бейеринка» и оказались пригодными для обогащения и выделения многочисленных анаэробных бактерий. Стехиометрические соотношения между превращенным тиосульфатом и ассимилированным углеродом обнаружил Лиске в 1912 году. Известные в настоящее время бактерии Thiobacillus thiooxtdans были выделены Ваксманом и Иоффе в 1922 году. С открытием Sulfolobus acidocaldarius Т.Д. Броком с сотрудниками в 1972 году началась новая эра исследования литоавтотрофных серных бактерий, термоацидофильных, окисляющих серу архебактерий. Главным образом благодаря В. Циллигу и К. О. Штеттеру с 1981 года были выделены новые виды и установлены новые типы обмена, в результате которых происходило аэробное и анаэробное окисление серы; или они могли расти ауксотрофно, или миксотрофно при температуре между 70 и 110°С и при рН от 1,5 до 3.
Имена Виноградского и Бейеринка часто упоминаются вместе. Оба прокладывали пути немедицинской микробиологии. Оба свои первые сенсационные работы опубликовали почти в одно время, оба посвятили себя изучению преимущественно «экстравагантных» бактерий, экзотам и аутсайдерам. Имя Виноградского связано с хемолитоавтотрофными бактериями. Имя Бейеринка связано с обогатительными культурами, а также с селекцией и выделением большого числа бактерий, которые могут использовать в качестве субстратов роста различные химические соединения. «Собрание трудов М. В. Бейеринка» производит большое впечатление своим новаторством и вложенными усилиями. Работы Бейеринка были продолжены его последователем Альбертом Яном Клюйвером (1888-1956) и его учеником Корнелиусом Бернардом ван Нилем (1897-1985). Научные идеи и их воплощение в Дельфте стали символом, они известны в научных кругах как «Дельфтская школа микробиологии». Концепции, возникшие в Дельфте, и в настоящее время, более ста лет спустя, являются направляющими и плодотворными.
Нитрифицирующие бактерии
Условия, при которых образуется селитра, были хорошо известны уже с XV столетия, и процесс получения непрерывно улучшался. Специально предназначенные для получения селитры ямы, каменные стены, посадки и разведение садов, также как и другие многочисленные свидетельства того времени, показывают, что содержащие азот отходы использовались как исходные вещества, а необходимость аэрации для получения селитры была хорошо известна. Особенно широко было развито производство селитры во Франции. Нитрификация считалась до середины XIX века чисто химическим процессом, а то, что в образовании нитратов принимают участие живые организмы, впервые показали Т. Шлезинг и А. Мюнц в 1877 году. Они медленно пропускали сточные воды, содержащие аммиак, через длинную трубку, наполненную песком и калием, и установили, что через 20 дней в конце трубки выходил нитрат, а не аммиак; хлороформ или кипяток уничтожали эту способность аммиака к окислению, но при дополнительном внесении почвы этот процесс возобновлялся. Р. Уорингтон (во многих сообщениях 1878 и 1891 года) подтвердил эти открытия и пошел дальше, а именно он доказал участие двух организмов в этом процессе.
Однако выделение нитрифицирующих бактерий в чистую культуру и их описание являются заслугой Виноградского (1891 год). Для получения плотной минеральной питательной среды он использовал вместо агара силикагель. Он обнаружил, что в окислении аммония в нитриты и далее нитритов в нитраты принимают участие два различных организма - Nitrosomonas и Nitrobacter. Обе бактерии облигатно автотрофны. Изучением роста этих экзотических бактерий занимался О. Мейергоф (1916, I917). Последующие опыты по выделению бактерий убедили многих почвенных микробиологов в том, что в окислении аммиака в природе литоавтотрофные нитрификаторы занимают монопольное положение. Новые роды, и среди них факультативные автотрофы и миксотрофы были описаны самим Виноградским (1892, 1933) и далее С. В. Уотсоном(в 1965-1975 годах) и Э. Боком с сотрудниками (1962-1975). Роль нитрификаторов в выветривании горных пород, в повреждении памятников и облицовки сточных каналов позволяет прогнозировать новый период в исследованиях этой группы бактерии.