VMB
.pdfВ.Г. Скибіцький, Г.В. Козловська, С.Г. Ташута, Ф.Ж.Ібатулліна, О.В. Яблонська
ВЕТЕРИНАРНА МІКРОБІОЛГІЯ
Том 1
Навчальний посібник для студентів, що навчаються у вищих навчальних закладах ІII-1V рівнів акредитації
за напрямом «Ветеринарна медицина» ОКР «Магістр»
Київ - 2009
1
У підручнику викладено сучасні дані щодо систематики, морфології, фізіології та екології мікроорганізмів, поширення у природі корисних та шкідливих видів; охарактеризовано збудники найбільш актуальних хвороб тварин. Охарактеризовано фактори патогенності мікроорганізмів, механізм розвитку (патогенез)
мікробних інфекцій та |
суть протимікробного захисту. Описані |
|
методи лабораторної |
діагностики |
та засоби специфічної |
профілактики. Запропоновано тести для самоконтролю знань із найважливіших питань ветеринарної мікробіології.
Посібник призначений для студентів, що навчаються за напрямом «Ветеринарна медицина» за освітньо-кваліфікаційним рівнем «Магістр» та «Бакалавр». Може бути використаний фахівцями ветеринарної медицини, слухачами курсів післядипломного навчання.
2
ПЕРЕДМОВА
Мікроорганізми – надзвичайно розповсюджені, не видимі неозброєним оком, переважно одноклітинні істоти. Їх виявляють у ґрунті, воді, повітрі, на поверхні та всередині організму людини, тварин і рослин, у льодах Антарктиди, на дні морів та океанів, у глибинах шахт та гейзерах. Мікробний світ планети надзвичайно різноманітний . Багато мікроорганізмів важливі у ланцюгу екологічних факторів, котрі забезпечують відносну стабільність умов, необхідних для існування інших істот, включаючи людину. За участю мікроорганізмів відбувається мінералізація органічних решток та синтез складних сполук. Торф, кам'яне вугілля, нафта, природний газ
– теж продукти життєдіяльності мікроорганізмів. Серед мікроорганізмів є види надзвичайно корисні для людини і тварин. Їх широко використовують у харчовій промисловості, як джерело ферментів, вітамінів, амінокислот, антибіотиків та інших біологічно активних речовин. Останнім часом інтенсивно впроваджуються у практику мікроорганізми – утилізатори різноманітних матеріалів та речовин, які забруднюють довкілля. Чимало мікроорганізмів використовують як антагоністів збудників захворювань людини і тварин. Запропоновані на їх основі пробіотики широко запроваджені у практику гуманної і ветеринарної медицини. Певні види мікроорганізмів використовують у біотехнології важливих для людини речовин (антигенів, інтерферонів, вітамінів та ін.), надаючи їм необхідних властивостей за допомогою генно-інженерних маніпуляцій.
3
Крім корисних існує немало мікроорганізмів, які здатні зашкодити здоров’ю та життю людини, тварин і рослин, обумовити порчу продуктів.
Підручник написаний за діючою типовою програмою дисципліни «Ветеринарна мікробіологія», затвердженою Департаментом кадрової політики, аграрної освіти та науки Міністерства аграрної політики України , містить такі розділи:
У кінці кожного розділу запропоновані запитання, які дозволяють студенту контролювати себе під час вивчення відповідного матеріалу. Студентам, які виявлять бажання розширити власний кругозір з питань ветеринарної мікробіології, пропонується перелік відповідної фахової література.
Висловлюємо щиру подяку офіційним рецензентам за принципову оцінку, слушні зауваження та поради, спрямовані на поліпшення підручника.
Автори останнього будуть надзвичайно вдячними за висловлені пропозиції щодо поліпшення якості запропонованого видання.
1. Предмет та завдання мікробіології
Мікробіологія (грец. mikros – маленький, bios – життя, logos –
наука) – наука, що вивчає систематику, морфологію, фізіологію та генетику мікроорганізмів, поширення і роль їх у природі, можливості використання на користь людини.
Завдання мікробіології багатопланові, можуть бути вирішеними лише шляхом реалізації різних напрямів наукових досліджень.
4
Останнє сприяло диференціації мікробіології на загальну, медичну, ветеринарну, сільськогосподарську, технічну та ін.
Загальна мікробіологія вивчає |
морфологію, фізіологію, |
|
генетику |
та інші біологічні властивості мікроорганізмів, а також їх |
|
екологію , |
роль у перетворенні речовин у природі, систематику. |
|
Медична мікробіологія вивчає мікроорганізми, які викликають захворювання людини, розробляє методи їх лабораторної діагностики, терапії і специфічної профілактики .
Ветеринарна мікробіологія вивчає мікроорганізми – збудники інфекційних хвороб тварин. Вона тісно пов’язана із медичною мікробіологією, тому, що немало збудників інфекційних захворювань є спільними для людини і тварини .
Сільськогосподарська мікробіологія вивчає мікроорганізми, які мають відношення до мінералізації органічних речовин, збагачення ґрунту речовинами, дефіцитними для рослин, що сприяє с врожайності сільськогосподарських і технічних культур.
Технічна мікробіологія вивчає мікроорганізми, які здатні синтезувати амінокислоти, білкові препарати, мікробні добрива, біологічно активні речовини (антибіотики, вітаміни, ферменти), розробляє технології виробництва названих речовин, а також вина,пива,молочних продуктів; пропонує методи запобігання корозії металів, захисту від пошкодження мікроорганізмами продуктів харчування, будівельних матеріалів, різноманітних конструкцій.
2. Історія відкриття мікроорганізмів
Мікробіологія - порівняно молода наука. Вона налічує трохи більше 100 років. Однак ще задовго до відкриття мікроорганізмів люди
5
широко використовували обумовлені мікроорганізмами процеси (при випіканні хліба, виготовленні вина, спирту, кисломолочних продутів тощо). Ще у давнину було помічено, що і заразні хвороби також спричиняють якісь невидимі живі агенти. У наукових працях знаменитих лікарів рабовласницької епохи - Гіппократа, Цельсія і Галена - була висловлена гіпотеза про існування живого контагія (contagium vivum). У середньовіччі цю ідею значно розвинув італійський лікар, поет і філософ Д. Фракастро (1478-1553). Він описав кілька способів передачі заразних хвороб: через безпосередній контакт, через заражені предмети, через повітря (на відстані). Але все це були лише припущення, вірогідні здогадки, хоча й геніальні. Адже в ті часи живих мікроорганізмів ще ніхто не бачив.
Першим заглянув у таємничий, невидимий неозброєним оком, світ живих істот голландський торговець полотном, сторож судової палати Антоній Левенгук (1632-1723). У вільний від роботи час він шліфував лінзи, виготовляв з них лупи, які давали збільшення до 300 разів. Годинами просиджуючи зі своїми лупами та розглядаючи все, що потрапляло під руки, Левенгук на 41 році життя почав робити дивовижні відкриття. Він вперше описав еритроцити, сперматозоїди, будову м’язів, замалював справжніх живих мікробів, їх основні форми. Свої спостереження Левенгук описував у спеціальних листах, які регулярно протягом 50 років надсилав до Лондонського наукового товариства, на чолі якого стояв тоді знаменитий Роберт Гук. Всього було відправлено 120 таких листів. Здивування, яке викликали листи Левенгука, було дійсно величезним. Вони відкривали новий, фантастичний, ніким небачений і незнаний світ живих істот. Сам Левенгук називав їх "живими звірятами" і писав, що в роті людини їх більше, ніж людей у всьому англійському королівстві. Ці чудові
6
відкриття неука-природознавця послужили тим зародком, з якого пізніше виросла й сформувалася наука про бактерії. Саме з того часу і починається перший, морфологічний, період в історії мікробіології, на зміну якого з чосом прийшов експериментальний період вивчення мікроорганізмів. Звичайно, без досліджень А. Левенгука та його соратників цього не сталось би. Експериментальний період розпочався з моменту дослідження мікроорганізмів російським вченим Мартином Тереховським (1740 – 1796), який захистив у 1775 р. докторську дисртаціюна тему: «О наливочном хаосе К.Линнея», у якій висловив думку про живу природу мікробів та вперше експериментально довів вплив на них різноманітних хімічних і фізичних факторів (кислот, лугів, температури, кисню, електричного струму та ін.).
Однак, мікробіологія як самостійна наука розвивалась ще досить повільно. Навіть велике відкриття англійського сільського лікаря Едуарда Дженнера (1749-1823) не мало помітного впливу на розвиток мікробіології. Він підсумував 25-річний досвід своїх спостережень про те, що люди, які перехворіли коров'ячою віспою, ніколи потім не хворіють натуральною людською віспою. У 1796 році Дженнер прищепив коров'ячу віспу восьмирічному хлопчику, взявши для цього вміст пухирців з руки доярки, хворої на коров'ячу віспу. Через 6 тижнів Дженнер прищепив хлопцю натуральну людську віспу і він не захворів. Через 4 місяці Дженнер повторно заразив його людською віспою і знову безрезультатно. Хлопчик став несприйнятливим до цієї тяжкої хвороби. Після 23 аналогічних щеплень Дженнер надрукував статтю "Дослідження причин і дій коров'ячої віспи" (1798). Метод Дженнера настільки переконливо показав велику користь щеплень коров'ячої віспи, що вони швидко поширились по всьому світу.
7
Удругій половині XIX століття накопичилось багато розрізнених фактів про мікроорганізми. Були відкриті й описані перші збудники інфекційних хвороб, встановлені та вивчені збудники деяких технологічних процесів.
І все ж, щоб заснувати нову науку, створити дійсно гармонійне вчення, необхідно було всі ці розрізнені факти привести до єдиної стрункої системи. Проте така проблема під силу лише геніям. Такого генія подарувала людству Франція. Це був знаменитий французький вчений Луї Пастер (1822-1895). Він узагальнив весь накопичений науковий матеріал, провів його через горнило точних експериментів і не лише вказав на подальші шляхи, а й заклав міцний фундамент для розвитку мікробіології як науки. Хімік за освітою, Луї Пастер створив медичну мікробіологію не будучи лікарем. Він почав глибоко вивчати фізіологію і біохімію мікроорганізмів, поклавши цим початок фізіологічному періоду становлення мікробіології.
Утой час на півдні Франції, де виробляють відомі у всьому світі французькі вина, раптом з'явились "хвороби вина та пива", тобто скисання цих напоїв. Пастер уже був відомий своїми працями з проблем бродіння. Природно, що винороби звернулися до нього за допомогою. І Пастер блискуче вирішив цю проблему. Він встановив, що псування вина відбувається із-за проникнення в чани для бродіння сторонніх мікробів – збудників бродіння. Вчений запропонував прогрівати вина при 70 °С, щоб убити "дикунів-мікробів". Цей спосіб дістав назву пастеризації. Він і сьогодні широко використовується у виноробній та харчовій промисловості. Поряд з цим Пастер довів, що кожен тип бродіння і гниття викликається своїм власним мікробом. Таким чином, була встановлена не лише мікробна природа цих процесів, а й їх
8
специфічність. Важливе значення мали дослідження Пастера про самовільне зародження життя на Землі. Простими й переконливими експериментами він довів, що самовільне зародження бактерій неможливе.
Пастер першим запропонував вирощувати мікробів на штучних живильних середовищах. Він також встановив, що заразні хвороби викликають мікроорганізми та що кожне захворювання має свого специфічного збудника. У процесі вивчення етіології інфекційних хвороб він здійснив ще одне важливе відкриття – розробив принципи й методи ослаблення хвороботворних мікроорганізмів. При введенні таких ослаблених культур в організм, вони викликають не захворювання, а лише легку реакцію, в результаті якої виробляється імунітет. Використавши цей метод при курячій холері, сибірці й сказі, Пастер отримав позитивні результати. Саме завдяки його відкриттям виникло й успішно розвивається вчення про антисептику й асептику, без яких немислима сучасна хірургія.
Заслуги Пастера перед людством величезні. Можна без перебільшення стверджувати, що найважливіші етапи розвитку мікробіології тісно пов’язані з його іменем. Він довів величезну роль мікроорганізмів у кругообігу речовин і енергії на планеті, з'ясував їх роль в інфекційній патології людини і тварин, розробив методи їх вивчення і відкрив основні шляхи боротьби з інфекційними хворобами. Всі наступні відкриття в мікробіології лише доповнювали, але не змінювали геніального вчення Пастера. Вдячне людство завжди буде шанувати пам'ять великого французького мікробіолога. Після його смерті, на зібрані від людей в Парижі кошти, відкрито науководослідний інститут мікробіології (Пастерівський інститут), який і
9
тепер є одним з найбільших і найавторитетніших центрів науки про мікроорганізми.
Надзвичайно плідною була наукова діяльність знаменитого німецького мікробіолога Роберта Коха (1843-1910). Сучасник Пастера і його послідовник, Кох провів дослідження з етіології сибірки, туберкульозу й холери, завдяки чому ввійшов в історію як один із основоположників мікробіології. Спочатку його маленька лабораторія була облаштована в кімнаті для прийому хворих, а єдиними лабораторними тваринами були миші, яких він ловив сам. Пізніше вчений заснував Інститут інфекційних хвороб у Берліні (1891) і став його директором. До Коха в цей інститут їхали на навчання і вдосконалення мікробіологи з багатьох країн світу.
Кох вперше виділив чисту культуру збудника сибірки. У 1878 р. з цих питань надрукована його робота, яку оцінено як дійсно вищий взірець наукової творчості. Він розробив методи вирощування і виділення чистих культур бактерій на щільних живильних середовищах , що мало вирішальне значення для подальшого прогресу в лабораторній діагностиці інфекційних хвороб, ввів у мікробіологічну практику метод забарвлення бактерій аніліновими барвниками, запропонував метод "висячої краплі" при вивченні рухливості мікробів, імерсійну систему, конденсор Аббе й мікрофотографування. Ним запропоновано апарат для стерилізації живильних середовищ, які не витримують високої температури, а також методи . Світового значення набуло відкриття Кохом збудника туберкульозу (1882), за яке він отримав Нобелівську премію (1885). Пастер запропонував також препарат для лікування цього захворювання – туберкулін, який, на жаль, виявився неефективним, проте виявився придатним для алергічної діагностики туберкульозу.
10