Генетическое катрирование

Микробиология — наука, изучающая строение, жизнедеятельность и экологию микроорганизмов — мельчайших форм жизни растительного или животного происхождения, не видимых невооруженным глазом. Микробиология изучает всех представителей микромира (бактерии, грибы, простейшие, вирусы). По своей сути микробиология является биологической фундаментальной наукой. Для изучения микроорганизмов она использует методы других наук, прежде всего физики, биологии, биоорганической химии, молекулярной биологии, генетики, цитологии, иммунологии. Как и всякая наука, микробиология подразделяется на общую и частную. Общая микробиология изучает закономерности строения и жизнедеятельности микроорганизмов на всех уровнях — молекулярном, клеточном, популяционном; генетику и взаимоотношения их с окружающей средой. Предметом изучения частной микробиологии являются отдельные представители микромира в зависимости от проявления и влияния их на окружающую среду, живую природу, в том числе человека. К частным разделам микробиологии относятся: медицинская, ветеринарная, сельскохозяйственная, техническая (раздел биотехнологии), морская, космическая микробиология.

Предметом изучения медицинской микробиологии  являются патогенные (болезнетворные, способны вызывать заболевания) для человека микроорганизмы, а также условно-патогенные микроорганизмы, способные вызывать заболевания человека лишь при определенных условиях, при снижении защитных сил макроорганизма. Медицинская микробиология изучает также непатогенные микроорганизмы – нормальную микрофлору организма играет важную роль в жизнедеятельности макроорганизма. Эти микроорганизмы часто встречаются в исследуемых материалах при диагностике заболеваний, они в значительной мере подобные патогенных микроорганизмов, поэтому необходимо дифференцировать эти микроорганизмы от патогенных микроор-ганизма-возбудителей.

Медицинская микробиология изучает  биологические свойства микроорганизмов, их систематику, экологию, взаимоотношения  с другими организмами, в первую очередь – патогенез (механизм развития) заболеваний, вызванных микроорганизмами. Медицинская микробиология разрабатывает  методы микробиологической диагностики, специфической профилактики и этиотропной терапии (то есть направленной на причину заболевания, микроорганизм-возбудитель).

Многочисленные  открытия в области микробиологии, изучение взаимоотношений между макро- и микроорганизмами во второй половине XIX в. способствовали началу бурного развития иммунологии. Вначале иммунология рассматривалась как наука о невосприимчивости организма к инфекционным болезням. В настоящее время она стала общемедицинской и общебиологической наукой. Доказано, что иммунная система служит для защиты организма не только от микробных агентов, но и от любых генетически чужеродных организму веществ с целью сохранения постоянства внутренней среды организма, т.е. гомеостаза.

Иммунология является основой для разработки лабораторных методов диагностики, профилактики и лечения инфекционных и многих неинфекционных болезней, а также разработки иммунобиологических препаратов (вакцин, иммуноглобулинов, иммуномодуляторов, аллергенов, диагностических препаратов). Разработкой и производством иммунобиологических препаратов занимается иммунобиотехнология — самостоятельный раздел иммунологии

Современная медицинская  микробиология и иммунология достигли больших успехов и играют огромную роль в диагностике, профилактике и лечении инфекционных и многих не инфекционных болезней, связанных с нарушением иммунной системы (онкологические, аутоиммунные болезни, трансплантация органов и тканей и др.).

2. Основные этапы развития  микробиологии, вирусологии и  иммунологии 
К ним можно отнести следующие: 
1.Эмпирических знаний ( до изобретения микроскопов и их применения для изучения микромира). 
Дж.Фракасторо (1546г.) предположил живую природу агентов инфекционных заболе-ваний- contagium vivum. 
2.Морфологический период занял около двухсот лет. 
Антони ван Левенгук в 1675г. впервые описал простейших, в 1683г.- основные формы бактерий. Несовершенство приборов ( максимальное увеличение микроскопов X300) и методов изучения микромира не способствовало быстрому накоплению научных знаний о микроорганизмах. 
3.Физиологический период (с 1875г.)- эпоха Л.Пастера и Р.Коха. 
Л.Пастер- изучение микробиологических основ процессов брожения и гниения, развитие промышленной микробиологии, выяснение роли микроорганизмов в кругообороте веществ в природе, открытие анаэробных микроорганизмов, разработка принципов асептики, методов стерилизации, ослабления (аттенуации) вирулентности и получения вакцин (вакцинных штаммов). 
Р.Кох- метод выделения чистых культур на твердых питательных средах, способы окраски бактерий анилиновыми красителями, открытие возбудителей сибирской язвы, холеры (запятой Коха), туберкулеза (палочки Коха), совершенствование техники микроскопии. Экспериментальное обоснование критериев Хенле, известные как постулаты (триада) Хенле- Коха. 
4.Иммунологический период. 
И.И.Мечников- “поэт микробиологии” по образному определению Эмиля Ру. Он создал новую эпоху в микробиологии — учение о невосприимчивости (иммунитете), разработав теорию фагоцитоза и обосновав клеточную теорию иммунитета. 
Одновременно накапливались данные о выработке в организме антител против бакте-рий и их токсинов, позволившие П.Эрлиху разработать гуморальную теорию иммунитета. В последующей многолетней и плодотворной дискуссии между сторонниками фагоцитарной и гуморальной теорий были раскрыты многие механизмы иммунитета и родилась наука иммунология. 
В дальнейшем было установлено, что наследственный и приобретенный иммунитет зависит от согласованной деятельности пяти основных систем : макрофагов, комплемента, Т- и В- лимфоцитов, интерферонов, главной системы гистосовместимости, обеспечивающих различные формы иммунного ответа. И.И.Мечникову и П.Эрлиху в 1908г. была присуждена Нобелевская премия. 
12 февраля 1892г. на заседании Российской академии наук Д.И.Ивановский сообщил, что возбудителем мозаичной болезни табака является фильтрующийся вирус. Эту дату можно считать днем рождения вирусологии, а Д.И.Ивановского- ее основоположником. Впоследствии оказалось, что вирусы вызывают заболевания не только растений, но и человека, животных и даже бактерий. Однако только после установления природы гена и генетического кода вирусы были отнесены к живой природе. 
5. Следующим важным этапом в развитии микробиологии стало открытие антибио-тиков. В 1929г. А.Флеминг открыл пенициллин и началась эра антибиотикотерапии, приведшая к революционному прогрессу медицины. В дальнейшем выяснилось, что микробы приспосабливаются к антибиотикам, а изучение механизмов лекарственной устойчивости привело к открытию второго- внехромосомного (плазмидного) генома бактерий. 
Изучение плазмид показало, что они представляют собой еще более просто устроенные организмы, чем вирусы, и в отличии от бактериофагов не вредят бактериям, а наделяют их дополнительными биологическими свойствами. Открытие плазмид существенно дополнило представления о формах существования жизни и возможных путях ее эволюции. 
6. Современный молекулярно- генетический этап развития микробиологии, вирусологии и иммунологии начался во второй половине 20 века в связи с достижениями генетики и молекулярной биологии, созданием электронного микроскопа. 
В опытах на бактериях была доказана роль ДНК в передаче наследственных признаков. Использование бактерий, вирусов, а затем и плазмид в качестве объектов молекулярно- биологических и генетических исследований привело к более глубокому пониманию фундаментальных процессов, лежащих в основе жизни. Выяснение принципов кодирования генетической информации в ДНК бактерий и установление универсальности генетического кода позволило лучше понимать молекулярно- генетические закономерности, свойственные более высоко организованным организмам. 
Расшифровка генома кишечной палочки сделало возможным конструирование и пересадку генов. К настоящему времени генная инженерия создала новые направления биотехнологии. 
Расшифрованы молекулярно- генетическая организация многих вирусов и механизмы их взаимодействия с клетками, установлены способность вирусной ДНК встраиваться в геном чувствительной клетки и основные механизмы вирусного канцерогенеза. 
Подлинную революцию претерпела иммунология, далеко вышедшая за рамки инфекционной иммунологии и ставшая одной из наиболее важных фундаментальных медико- биологических дисциплин. К настоящему времени иммунология- это наука, изучающая не только защиту от инфекций. В современном понимании иммунология- это наука, изучающая механизмы самозащиты организма от всего генетически чужеродного, поддержании структурной и функциональной целостности организма. 
Иммунология в настоящее время включает ряд специализированных направлений, среди которых, наряду с инфекционной иммунологией, к наиболее значимым относятся иммуногенетика, иммуноморфология, трансплантационная иммунология, иммунопатология, иммуногематология, онкоиммунология, иммунология онтогенеза, вакцинология и прикладная иммунодиагностика. 
Микробиология и вирусология как фундаментальные биологические науки также включают ряд самостоятельных научных дисциплин со своими целями и задачами: общую, техническую (промышленную), сельскохозяйственную, ветеринарную и имеющую наибольшее значение для человечества медицинскую микробиологию и вирусологию. 
Медицинская микробиология и вирусология изучает возбудителей инфекционных болезней человека (их морфологию, физиологию, экологию, биологические и генетические характеристики), разрабатывает методы их культивирования и идентификации, специфические методы их диагностики, лечения и профилактики. 
К отдельным наиболее важным разделам медицинской микробиологии и вирусологии можно отнести клиническую микробиологию, санитарную микробиологию, медицинскую микологию и протозоологию, медицинскую паразитологию, учение о сапронозах. 
7.Перспективы развития. 
На пороге 21 века микробиология, вирусология и иммунология представляют одно из ведущих направлений биологии и медицины, интенсивно развивающееся и расширяющее границы человеческих знаний. 
Иммунология вплотную подошла к регулированию механизмов самозащиты организма, коррекции иммунодефицитов, решению проблемы СПИДа, борьбе с онкозаболеваниями. 
Создаются новые генно-инженерные вакцины, появляются новые данные об открытии инфекционных агентов — возбудителей “соматических” заболеваний (язвенная болезнь желудка, гастриты, гепатиты, инфаркт миокарда, склероз, отдельные формы бронхиаль-ной астмы, шизофрения и др.). 
Появилось понятие о новых и возвращающихся инфекциях (emerging and reemerging infections). Примеры реставрации старых патогенов - микобактерии туберкулеза, риккетсии группы клещевой пятнистой лихорадки и ряд других возбудителей природноочаговых инфекций. Среди новых патогенов- вирус иммунодефицита человека (ВИЧ), легионеллы, бартонеллы, эрлихии, хеликобактер, хламидии (Chlamydia pneumoniae). Наконец, открыты вироиды и прионы — новые классы инфекционных агентов. 
Вироиды — инфекционные агенты, вызывающие у растений поражения, сходные с вирусными, однако эти возбудители отличаются от вирусов рядом признаков: отсутствием белковой оболочки (голая инфекционная РНК), антигенных свойств, одноцепочечной кольцевой структурой РНК ( из вирусов — только у вируса гепатита D), малыми размерами РНК. 
Прионы (proteinaceous infectious particle- белкоподобная инфекционная частица) представляют лишенные РНК белковые структуры, являющиеся возбудителями некоторых медленных инфекций человека и животных, характеризующихся летальными поражениями центральной нервной системы по типу губкообразных энцефалопатий- куру, болезнь Крейтцфельдта- Якоба, синдром Герстманна- Страусслера- Шайнкера, амниотрофический лейкоспонгиоз, губкообразная энцефалопатия коров (коровье “бешенство”), скрепи у овец, энцефалопатия норок, хроническая изнуряющая болезнь оленей и лосей. Предполагается, что прионы могут иметь значение в этиологии шизофрении, миопатий. Существенные отличия от вирусов, прежде всего отсутствие собственного генома, не позволяют пока рассматривать прионы в качестве представителей живой природы.

Микроорганизмы чрезвычайно широко распространены в природе. Они буквально вездесущи и сопровождают человека от рождения до самой смерти. Ежедневно, ежечасно мы поглощаем большое количество микробов вместе с пищей, водой, воздухом. На коже человека, в ее ротовой и носовой полости и в кишечнике живет и проявляет свою деятельность множество микроорганизмов. В огромных количествах их находят в земле, воде, воздухе, причем на всех широтах, на всех материках и континентах. Мировые запасы угля и нефти, огромные залежи руд, серы, селитры — все это результат деятельности микробов. Они в значительной степени обусловливают урожайность полей. Выпечки хлеба, изготовления молочных продуктов, вина, пива, спирта, уксуса, ацетона, обработка кожи и меха возможна благодаря успешному использованию микроорганизмов. Следовательно, они приносят большую пользу человечеству.

Но среди огромного количества микроорганизмов есть и такие, которые  несут смерть людям, животным и растениям. Для них не существует каких-либо географических и государственных границ. Вызванные ими заболевания часто распространяются с поразительной быстротой. Эпидемии чумы и холеры, оспы и гриппа, кори и дифтерии порой захватывали целые материки и даже потрясали весь мир. Были времена, когда они наносили больше человеческих жертв, чем самые страшные опустошительные войны. Только во время одной эпидемии чумы в 14 веке в Европе погибло более 25 млн человек и 35 млн — в Азии. Она вошла в историю культурных народов под названием «черной смерти» и была самой жестокой из всех описанных эпидемий. Многочисленные жертвы желтой лихорадки, малярии, туберкулеза, лепры, сыпного тифа, гепатитов, сифилиса и других болезней. Сегодня человечеству с невероятной силой и скорость и угрожает СПИД.

Так микроорганизмы играют важную роль, как в жизни человека, так и в процессе деятельности врача, фельдшера и медицинской сестры.

Медицинская микробиология изучает систематику, номенклатуру и классификацию наиболее известных болезнетворных для человека микроорганизмов. Большим и важным ее разделом является учение об инфекции и иммунитете, антибиотики и другие химиотерапевтические препараты. Она разрабатывает современные методы бактериологических, вирусологических и иммунологических исследований и их использования при лабораторной диагностике инфекционных болезней, применение вакцин, иммунологических препаратов и эубиотиков для их специфического лечения и профилактики.

Кроме медицинской микробиологии  успешно развиваются и проблемы общей микробиологии. Ведь микроорганизмы играют важную роль в биосфере нашей планеты, в кругообороте веществ в природе, в поддержании жизни на земле. Именно микробы составляют основные ресурсы человечества в получении искусственного белка, аминокислот, ферментов, витаминов, гормональных препаратов и других ценных веществ, которые успешно используются в некоторых видах промышленности, клинической медицине, стоматологии и т.п.

Бурное развитие микробиологии, вирусологии  и иммунологии создал важные предпосылки  для становления и быстрого формирования новых современных направлений  — биотехнологии, молекулярной биологии, генной инженерии. Благодаря этому микробиологическая промышленность получила возможность выпускать ряд биологически активных веществ, бактериальных и иммунных препаратов, с помощью которых можно достаточно эффективно и быстро диагностировать, лечить и предупреждать возникновение многих инфекционных болезней.

Особенно быстро и успешно развивается  наука о вирусах. Установлено, что основную массу заразных болезней вызывают именно они. Вызывая массовые, а порой глобальные вирусные инфекции, такие как грипп, гепатит, энтероколиты, СПИД, они не только наносят большой ущерб для здоровья « я человек, а приводят к огромным потерям в экономике. В связи с этим особенно приоритетным является проведение фундаментальных исследовании в области вирусологии, направленных на разработку современных методов экспресс-диагностики, лечения и профилактики, наиболее распространенных и опасных для жизни вирусных инфекций.

В этой связи с большими запасами науки и практики прошла дифференциация микробиологии на отдельные научные дисциплины. В наши дни самостоятельного значения приобрела общая микробиология, промышленная, ветеринарная, санитарная, сельскохозяйственная и медицинская. Приобретают значение пищевая и водная микробиология и вирусология. В связи с освоением космоса возникла космическая микробиология, изучающая изменения земных микробов в космическом пространстве, а также как изменяется нормальная микрофлора тела человека в космонавтов.

Использованная литература:

Борисов Л.б. Практикум по микробиологии. / М. Изд. Медицина. 1984 г.

Т.В. Д. Микробиология . / М.

. Медицина. 1983 г.

http://bozon-higgsa.ru

http://rudocs.exdat.com