Предмет и задачи микробиологии

Предмет и задачи микробиологии

Микробиология — наука, предметом изучения которой явля-
ются микроскопические существа, называемые микроорганизма-
ми, их биологические признаки, систематика, экология, взаимоот-
ношения с другими организмами.
Микроорганизмы — наиболее древняя форма организации
жизни на Земле. По количеству они представляют собой самую
значительную и самую разнообразную часть организмов, насе-
ляющих биосферу.
К микроорганизмам относят:
1) бактерии;
2) вирусы;
3) грибы;
4) простейшие;
5) микроводоросли.
Общий признак микроорганизмов — микроскопические разме-
ры; отличаются они строением, происхождением, физиологией.
Бактерии — одноклеточные микроорганизмы растительного
происхождения, лишенные хлорофилла и не имеющие ядра.
Грибы — одноклеточные и многоклеточные микроорганизмы
растительного происхождения, лишенные хлорофилла, но имею-
щие черты животной клетки, эукариоты.
Вирусы — это уникальные микроорганизмы, не имеющие
клеточной структурной организации.
Основные разделы микробиологии: общая, техническая, сель-
скохозяйственная, ветеринарная, медицинская, санитарная.
Общая микробиология изучает наиболее общие закономерно-
сти, свойственные каждой группе перечисленных микроорганиз-
мов: структуру, метаболизм, генетику, экологию и т. д.
Основной задачей технической микробиологии является раз-
работка биотехнологии синтеза микроорганизмами биологически
активных веществ: белков, ферментов, витаминов, спиртов, орга-
нических веществ, антибиотиков и др.
3
Сельскохозяйственная микробиология занимается изучением
микроорганизмов, которые участвуют в круговороте веществ, ис-
пользуются для приготовления удобрений, вызывают заболева-
ния растений и др.
Ветеринарная микробиология изучает возбудителей заболева-
ний животных, разрабатывает методы их биологической диаг-
ностики, специфической профилактики и этиотропного лечения,
направленного на уничтожение микробов-возбудителей в орга-
низме больного животного.
Предметом изучения медицинской микробиологии являются
болезнетворные (патогенные) и условно-патогенные для человека
микроорганизмы, а также разработка методов микробиологиче-
ской диагностики, специфической профилактики и этиотропного
лечения вызываемых ими инфекционных заболеваний.
Разделом медицинской микробиологии является иммуноло-
гия, которая занимается изучением специфических механизмов
защиты организмов людей и животных от болезнетворных микро-
организмов.
Предметом изучения санитарной микробиологии являются са-
нитарно-микробиологическое состояние объектов окружающей
среды и пищевых продуктов, разработка санитарных нормативов.

2. Систематика и номенклатура микроорганизмов

Основной таксономической единицей систематики бактерий
является вид.
Вид — это эволюционно сложившаяся совокупность особей,
имеющая единый генотип, который в стандартных условиях про-
является сходными морфологическими, физиологическими, био-
химическими и другими признаками.
Вид не является конечной единицей систематики. Внутри ви-
да выделяют варианты микроорганизмов, отличающиеся отдель-
ными признаками. Так, различают:
1) серовары (по антигенной структуре);
2) хемовары (по чувствительности к химическим веществам);
3) фаговары (по чувствительности к фагам);
4) ферментовары;
5) бактериоциновары;
6) бактериоциногеновары.
Бактериоцины — вещества, продуцируемые бактериями
и губительно действующие на другие бактерии. По типу продуци-
4
руемого бактериоцина различают бактериоциновары, а по чув-
ствительности — бактерициногеновары.
Для видовой идентификации бактерий необходимо знать сле-
дующие их свойства:
1) морфологические (форму и структуру бактериальной клет-
ки);
2) тинкториальные (способность окрашиваться различными
красителями);
3) культуральные (характер роста на питательной среде);
4) биохимические (способность утилизировать различные
субстраты);
5) антигенные.
Виды, связанные генетическим родством, объединяют в роды,
роды — в семейства, семейства — в порядки. Более высокими
таксономическими категориями являются классы, отделы, под-
царства и царства.
Согласно современной систематике патогенные микроорга-
низмы относятся к царству прокариот, патогенные простейшие
и грибы — к царству эукариот, вирусы объединяются в отдельное
царство — Vira.
Все прокариоты, имеющие единый тип организации клеток,
объединены в один отдел — Bacteria. Однако отдельные их груп-
пы отличаются структурными и физиологическими особенностя-
ми. На этом основании выделяют:
1) собственно бактерии;
2) актиномицеты;
3) спирохеты;
4) риккетсии;
5) хламидии;
6) микоплазмы.
В настоящее время для систематики микроорганизмов исполь-
зуется ряд таксономических систем.
1. Нумерическая таксономия. Признает равноценность всех
признаков. Для ее применения необходимо иметь информацию
о многих десятках признаков. Видовая принадлежность устанав-
ливается по числу совпадающих признаков.
2. Серотаксономия. Изучает антигены бактерий с помощью
реакций с иммунными сыворотками. Наиболее часто применяет-
ся в медицинской бактериологии. Недостаток — бактерии не
всегда cодержат видоспецифический антиген.
5
3. Хемотакcономия. Применяются физико-химические мето-
ды, 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 конъюга-
ции, на анализе внехромосомных факторов наследственности —
плазмид, транспозонов, фагов.
Совокупность основных биологических свойств бактерий
можно определить только у чистой культуры — это бактерии од-
ного вида, выращенные на питательной среде.

3. Питательные среды и методы выделения
чистых культур

Для культивирования бактерий используют питательные сре-
ды, к которым предъявляется ряд требований.
1. Питательность. Бактерии должны содержать все необходи-
мые питательные вещества.
2. Изотоничность. Бактерии должны содержать набор солей
для поддержания осмотического давления, определенную кон-
центрацию хлорида натрия.
3. Оптимальный рН (кислотность) среды. Кислотность среды
обеспечивает функционирование ферментов бактерий; для боль-
шинства бактерий составляет 7,2—7,6.
4. Оптимальный электронный потенциал, свидетельствующий
о содержании в среде растворенного кислорода. Он должен быть
высоким для аэробов и низким для анаэробов.
5. Прозрачность (чтобы был виден рост бактерий, особенно
для жидких сред).
6. Стерильность (чтобы не было других бактерий).
Классификация питательных сред
1. По происхождению:
1) естественные (молоко, желатин, картофель и др.);
2) искусственные — среды, приготовленные из специально
подготовленных природных компонентов (пептона, амино-
пептида, дрожжевого экстракта и т. п.);
3) синтетические — среды известного состава, приготовлен-
ные из химически чистых неорганических и органических со-
единений (солей, аминокислот, углеводов и т. д.).
2. По составу:
1) простые — мясопептонный агар, мясопептонный бульон,
агар Хоттингера и др.;
6
2) сложные — это простые с добавлением дополнительного
питательного компонента (кровяного, шоколадного агара): са-
харный бульон, желчный бульон, сывороточный агар, желточ-
но-солевой агар, среда Китта—Тароцци, среда Вильсона—
Блера и др.
3. По консистенции:
1) твердые (содержат 3—5% агар-агара);
2) полужидкие (0,15—0,7% агар-агара);
3) жидкие (не содержат агар-агара).
4. По назначению:
1) общего назначения — для культивирования большинства
бактерий (мясопептонный агар, мясопептонный бульон, кро-
вяной агар);
2) специального назначения:
а) элективные — среды, на которых растут бактерии толь-
ко одного вида (рода), а род других подавляется (щелочной
бульон, 1%-ная пептонная вода, желточно-солевой агар,
казеиново-угольный агар и др.);
б) дифференциально-диагностические — среды, на кото-
рых рост одних видов бактерий отличается от роста других
видов по тем или иным свойствам, чаще биохимическим
(среда Эндо, Левина, Гиса, Плоскирева и др.);
в) среды обогащения — среды, в которых происходит раз-
множение и накопление бактерий-возбудителей какого-ли-
бо рода или вида, т. е. обогащение ими исследуемого мате-
риала (селенитовый бульон).
Для получения чистой культуры необходимо владеть метода-
ми выделения чистых культур.
Методы выделения чистых культур.
1. Механическое разобщение на поверхности плотной пита-
тельной среды (метод штриха обжигом петли, метод разведений
в агаре, распределение по поверхности твердой питательной сре-
ды шпателем, метод Дригальского).
2. Использование элективных питательных сред.
3. Создание условий, благоприятных для развития одного ви-
да (рода) бактерий (среды обогащения).
Чистую культуру получают в виде колоний — это видимое не-
вооруженным глазом, изолированное скопление бактерий на
твердой питательной среде, представляющее собой, как правило,
потомство одной клетки.