Предмет, задачи и методы микробиологии

Микробиология – это наука, предметом изучения которой являются микроскопические существа, называемые микроорганизмами или микробами, их биологические признаки, систематика, экология, взаимоотношения с другими организмами, населяющими нашу планету, животными, растениями и человеком. В область интересов микробиологии входит их систематика, морфология, физиология, биохимия, эволюция, роль в экосистемах, а также возможности практического использования.

Разделы микробиологии: бактериология, микология, вирусология и т.д. В зависимости от экологических особенностей микроорганизмов, условий их обитания, сложившихся отношений с окружающей средой, и в зависимости от практических потребностей человека, наука о микробах в своем развитии дифференцировалась на такие специальные дисциплины как общая микробиология, медицинская, промышленная (или техническая), космическая, геологическая, сельскохозяйственная и ветеринарная микробиология.

К методам исследования любых микроорганизмов относятся:

· микроскопия: световая (в том числе фазово-контрастная, темнопольная, флуоресцентная) и 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.

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

Общая микробиология 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 и лесная 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.

Особенности строения прокариот. Прокариоты или доядерные – одноклеточные живые организмы, не обладающие (в отличие от эукариот) оформленным клеточным ядром и другими внутренними мембранными органоидами (за исключением плоских цистерн у фотосинтезирующих видов, например, у цианобактерий). Для клеток прокариот характерно отсутствие ядерной оболочки, ДНК упакована без участия гистонов. Тип питания осмотрофный и автотрофный (фотосинтез и хемосинтез). Единственная крупная кольцевая (у некоторых видов – линейная) двухцепочечная молекула ДНК, в которой содержится основная часть генетического материала клетки (так называемый нуклеоид) не образует комплекса с белками-гистонами (так называемого хроматина). К прокариотам относятся бактерии, в том числе цианобактерии (сине-зеленые водоросли), и археи. Прокариоты разделяют на два надцарства: Бактерии (Bacteria) и Археи (Archaea).

Основные различия прокариот и эукариот:

· У эукариот генетический материал локализован в структурно оформленном ядре. У прокариот наследственный материал представлен клубком двойной спиральной нити ДНК и не отделён от цитоплазмы какой-либо мембраной.

· У прокариот, в отличие от эукариот, отсутствуют внутриклеточные органеллы, имеющие хотя бы элементарную мембрану.

· У прокариот рибосомы имеют меньший размер.

· Клеточная стенка прокариот содержит специальный полимер пептидогликан, которого нет у эукариот.

· Жгутики прокариот состоят из одной или нескольких фибрилл, а у эукариот каждый жгутик состоит из микротрубочек – 9 по периметру и 2 в центре.

· Многие прокариоты способны фиксировать молекулярный азот, эукариоты этим свойством не обладают.

Прокариотические клетки состоят из поверхностного аппарата и цитоплазмы. В состав поверхностного аппарата обычно входят плазматическая мембрана и клеточная стенка, но у некоторых прокариот клеточная стенка может отсутствовать. Как дополнительные элементы поверхностного аппарата у прокариот могут быть бактериальные жгутики, слизистые капсулы и разнообразные выросты плазматической мембраны.

Цитоплазма прокариот представлена полужидким цитозолем, в котором расположены одиночные рибосомы, и нуклеоидом (кольцевой молекулой ДНК). Мембранные органеллы в цитоплазме отсутствуют, но плазматическая мембрана клетки может образовывать впячивания, которые выполняют различные функции. Средний размер клеток прокариот – от 0,1 до 10 мкм. Подавляющее большинство прокариот является одноклеточными организмами. Они могут образовывать агрегаты из нескольких клеток, окруженных общей слизистой капсулой, но это просто колонии. Лишь некоторых из них, например нитчатые цианобактерии и актиномицеты, можно назвать многоклеточными. Размножаются прокариоты путем деления. Как правило, темпы их размножения очень высоки.