1 Дәріс. «Микробиология биотехнология» пәніне кіріспе. Микробиология саласының даму тарихы. Микроорганизмдердің жалпы белгілері мен алуан түрлілігі
жүктеу/скачать 1,63 Mb.
|
лекция
|
№1 Дәріс. «Микробиология биотехнология» пәніне кіріспе. Микробиология саласының даму тарихы. Микроорганизмдердің жалпы белгілері мен алуан түрлілігі. Микроорганизмдерді зерттейтін ғылымды «микробиология» деп атаймыз. Микробиология грек. mіcros – ұсақ, bіos – тіршілік, logos – білім. Ол – микроб немесе микроорганизмдер деп аталатын жай көзге көрінбейтін, ұсақ тірі ағзаларды, олардың құрылысы мен биологиялық, биохимиялық қасиеттерін яғни ішкі және сыртқы құрылысы мен түр құрамын, көбеюі мен дамуын, тектік қасиеттерін, биосферадағы және адам өміріндегі рөлі мен зиянын жан-жақты зерттейтін ғылым болып табылады. Микроорганизмдердің басым көпшілігі – бактериялар. Сонымен қатар микробиология төменгі сатыдағы саңырауқұлақтарды, ашытқы саңырауқұлақтарын, ұсақ балдырларды, қарапайым организмдерді, вирустарды зерттейді. Өйткені бұл организмдердің сыртқы пішіні, құрылысы өте ұқсас, әрі сол ортаға тигізетін биохимиялық әсері жағынан да бірлестікте болады. Микробиология ғылымы қазіргі кезде ауыл шаруашылық дақылдарының өнімділігін арттыруда, түрлі өсімдіктер мен жануарлар зиянкестеріне қарсы күресте кеңінен қолданылады. Микроорганизмдерді барлық судан кездестіреміз. Әсіресе олардың басым көпшілігі судың түбіндегі қорыста қоректік заттардың молырақ жерінде тіршілік етеді. Ал өзіміз тыныс алатын ауада да олар жеткілікті. Көбінесе олар ауасы нашар, әсіресе халқы тығыз, өнеркәсіптер жиі орналасқан жерлерде көп тараған. Жалпы микроорганизмдер дүниесінің табиғаттағы маңызы орасан зор. өсімдіктер мен жануарлар қалдықтарды микробтардың қатысуымен шіріп, ыдырайды. Олардың денесіндегі түрлі химиялық элементтер ауа мен топыраққа тарайды. Осының нәтижесінде қайтадан тіршілікке қажетті заттар пайда болады. Микробиология ғылымы дамуының негізгі кезеңдері: Эвристикалық кезеңі (микроскопты ойлап тапқанға дейінгі кезең). (4-3 қазіргі ғасырға дейін - 16 ғасыр қазіргі эрада) - эпидемия пайда болғанын аспандағы құдайдан көрген. Бірақ сол кездегі көптеген ғалымдар (Гиппократ, рим жазушысы Варрон және т.б.) айтуы бойынша эпидемия кезінде ауада ерекше ауру тамшылар - «миазмалар« бар, ал Лукрецкий Кар айтқандай әр инфекцияның өз тұқымы бар. 14 ғасырда оба пандемиясы Европа тұрғындарының 1/4 қайтыс болғанын инфекциялық аурулары жұқпалығына зен қойды. 1374 жылы Венецияда бірінші рет карантин шаралары қолданды, қала 40 күнге ешкімді кіргізбей, ешкімді шығармады. Бір ғасыр өткен соң осының бәрі ауру себебі, жұқтырылуы Джираламо Фракастро гипотезасы негізіне жатты. Осы гипотеза бойынша әр ауру бір ғана жұқтырылуымен байланысты, науқас адамдарды бөлек (изоляция) емдеу қажет, көп қабатты марлядан жасалған мұрындық (масқа) кию керек, карантин жасау. Бірақ осы гипотезаны дәлелдеу үшін микробтар әлемін ашу қажет болды. Морфологиялық кезең. Микроорганиздердің ашылуы. Микробты зерттеу ХІІІ ғасырдың екінші жартысында қолға алынды. Бұған оптикалық аспаптардың шығарылуы әсер етті. Микроскоп алғаш рет 1619 жылы Голландияда жасалып шығарылды. Бұл аспапты одан әрі жетілдірген Афанасий Кирхер болды. Бұл әрине, құрылысы жөнінен өте қарапайым аспап еді. Солай бола тұрса да А.Кирхер сасыған етті, шарап сіркесін, сүтті қарап, олардан түрлі организмдерді көрген. Оба ауруымен ауырған адамдардың қанын қарап, одан ерекше «құртты« көрді. Алғаш рет микроорганизмдерді (бактерияларды) тауып сипаттаған голландия ғалымы А.Левенгук болды (1683). Ол микроорганизмдерді 200 есе үлкейтіп көрсететін оптикалық құрал дайындап (линза) сол арқылы суреттеп, сипаттап берген. Физиологиялық кезең 1875 ж басталады. Л. Пастер мен Р. Кох дәуірі Ал, Л.Пастер микроорганизмдердің құрылысы мен формасының әртүрлі болатынын және өмір тіршілігінде де айырмашылық болатындығын көрсетті. Оның ашқан ғылыми жаңалықтары негіз ол әр түрлі ашу процестері (шарап, сыра ашытуда) кезінде жүретін белгілі химиялық процестер арнайы микроорганизмдер арқылы жүретінін дәлелдеді. Жұқпалы ауруларға қарсы тірі вакциналар алынды. Жібек құрттарының ауруы микроорганизмдер арқылы таралатыны анықталып, анаэробиоз процесі ашылды. Неміс ғалымы Р.Кохтың (1843 – 1910) бактериялардың таза дақылдарын алуы – қысқа мерзім ішінде көптеген жұқпалы аурулардың қоздырғышын анықтауға мүмкіндік берді. Микробиология тарихында Л. Пастер (1822-1895) ашқан жаңалықтардың мәні аса зор. Х1Х ғасырдың екінші жартысында Европада өнеркәсіптік капитализм дамыды. Осыған байланысты микробиологияда бірқатар жетістіктер пайда болады. Осы жетістіктерге Л. Пастердің тікелей қатысы бар. Ол 1857 жылы ашу процесін зерттеп, оның табиғатын таныды, 1868 жылы жібек құртының індетін ашты. 1891 жылы жұқпалы аурулар қоздырғыштарын зерттеп, онымен күресу үшін пайдасы мол микроорганизмдерден вакцина жасады. Ал 1885 жылы құтыру ауруының табиғатын зерттеп, қоздырғышын ашты, одан сақтанудың жолдарын көрсетіп берді. Әсіресе Л.Пастердің 1860 жылы «тіршіліктің өздігінен пайда болуы« деген ұғымға үзілді кесілді соққы беруі маңызды болды. “Тіршіліктің өздігінен пайда болуы” философтар арасында өте ертеден талас туғызған мәселе еді. Бұл мәселені дұрыс, дәйекті, ғылыми негізде шешу үшін, Франция академиясы арнаулы сыйлық та белгілеген болатын. Л. Пастер ашу мен шіру процесіндегі микробтар ролін дәлелдеген кезде, ғалымдар арасында ол микробтар қайдан пайда болады деген сұрақ туды. Кейбіреулер мүмкін ашитын сұйықта ол микробтар өздігінен пайда болатын шығар деген пікір айтты.Л. Пастерге дейін бірқатар ауруларды микроорганизмдер қоздырады деген пікір болған. Бірақ мұны дәлелдеу керек еді. Пастер осы салада да бірқатар еңбектенді. Сібір жарасы (топалаң) микробын тауып, бөліп алып, зерттеген Л. Пастер, ал одан кейін Роберт Кох (1843-1910) болды. Олар бөлініп алынған микробты зерттеп қана қойған жоқ, оны сау малға жұқтырып, дәл сол ауру екенін анықтады. Р. Кох микробиологияда зерттеу жұмысына арнап көптеген әдіс-тәсілдерді ұсынды. Әсіресе, оның белгілі бір микробты зерттеу үшін, арнаулы қоректік орта дайындау керек деген пікірі өте құнды және ол іс жүзінде қазір микробиологиялық практикада қолданылады. Р. Кох өз әдісін қолдана отырып, өкпе ауруын қоздыратын микробтарды тапты, ең алдымен туберкулез қоздырғышын - Кох таяқшасы, және азия тырысқағы - Кох вибрионы. Арнайы қоздырғыштарды зерттеп Р. Кох келесі критерийлер, яғни постулаттар ашты (Кох триадасы): 1. Микроорганизмдер нақты ауруларда кездеседі және аурудың патологиялық және клиника көріністерін сипаттайтын жағдайда. 2. Басқа ауруларда микроорганизмдер кейдесоқ патогенді паразит ретінде кездеспейді. 3. Науқастың материалынан алынған микрорганизмдер, олардың таза дақылын бөліп алған соң жануарларға еңгізгенде, оларда да адамда дамыған ауру қозады. Неміс Кох мектебінің оқушылары - Гаффки, Леффлер, Беринг, Катазато, Клебс, Эберт және т.б. дарын ғалымдар. Р. Кох ұсынған тәсілдер бойынша 20 жылдан астам көптеген инфекциялық аурулар қоздырғыштары ашылды (сібір түйнемесі, оба, дифтерия, дизентерия, тырысқақ, туберкулез және т.б.). Микробиология тарихында орыс ғалымы Д.И.Ивановскийдің (1864-1920) қосқан үлесі мол. Ол осыған дейін ешкім зерттемеген темекі теңбілі мен рябуха деген ауруларды зерттеп, олардың қоздырғыштарын тапты. Олардың әрқайсысы өз алдына жеке ауру екенін және бұл ауруларды қоздырғыштардың өзі осы аурулардан бөлек болатының анықтады, кәдімгі бактериялар өтпейтін сүзгіден өтіп кететін, мөлшері жағынан өте кішкене вирустар деп аталатын микроорганизмдердің ерекше тобын тапты. Ивановскийдің осы еңбегінің арқасында вирусология ғылымының негізі жасалады. Иммунологиялық кезең. Иммунология ілімі қалыптасты Л. Пастердің вакцинация жұмыстары микробиологияда жаңа этапын ашуға жол салды - иммунологиялық кезеңге (ХХ ғасырдың бірінші жартысы). Бұл кезде вакцинациядан соң пайда болған иммунитеттің себебі мен даму механизмдерге бірқатар тексерулер өткізілді. Солардың ішінде Пауль Эрлих және И. И. Мечниковтың жұмыстарын айту керек П. Эрлих - неміс химикі - иммунитеттің гуморальдық теориясын ұсынды. Осы теория бойынша жануарларға еңгізген сіреспе және дифтерия токсиндері қандағы антиденелер арқылы нейтрализациялып иммунитет құрайды. Осымен қатар, И. И. Мечников зерттеулерінде иммунитетте макро- және микрофагтар қатысатының дәлелдеді. Осы жасушалар бөтен заттарды (соның ішінде бактерияларда) өзіне қаратып жояды. Микробиология дамуына айта қаларлықтай үлес қосқан орыс ғалымы И.И.Мечниковтың (1845-1916) фагоцитоз жөніндегі ілімі бүкіл әлемге әйгілі, жасушалық иммунитетке бастау салды. И. И. Мечников фагоцитоздан басқа микробтық антагонизм ілімін ашты. Экспериментальды сифилис, туберкулез эпидемиологиясы мен иммунологиясын тексеруде атқарған үлесі зор. И. И. Мечников ілімін одан әрі жалғастырушы академик Н. Ф. Гамалея (1859-1949). Ол көп жылдық еңбектің нәтижесінде микробтар әлеміндегі ерекше организмдер - бактериофагтарды ашып, зерттеді. Сөйтіп қазіргі кезде зор қарқынмен дамыған вирусология ғылымының негізін қалады. Осы этапта жаңа патогенді микроорганизмдер ашылып, зерттелген - құқыл спирохета, лептоспирлер, боррелиялер, риккетсиялар, хламидиялар, бактериялардың 1-формасы, микоплазмалар, жаңа вирустар. Клиникалық иммунология кең дамуда, антидене анықтайтын диагностикалық реакциялар ашылуда - Вассерман, Видаль ж.т.б. реакциялар. Кальмет және Джерен туберкулез таяқшалар ішіннен вакциналық штамм шығарды (БЦЖ), Рамон дифтерия және сіреспе профилактикасы үшін дифтерия мен сіреспе анатоксинның ұсынды. Жаңадан химиопрепараттар пайда болды (сальварсан - Эрлих), кейінірек - хинин, сульфаниламидтер. Иммунологиялық этап генотипі бөтен заттарға (антигендер) иммунды жүйенің негізгі реакциялары пайда болуымен сипатталды. Антидене түзілу, фагоцитоз ашылған соң гиперсезімталдылық (аллергия) реакциялары, иммунологиялық толеранттылық (ағылшын ғалымы Медавар және чех Гашек), иммунологиялық есте сақтау (орыс дәрігері Райский), ісіктер жасушаларының антигендері (Ресей ғалымы Зильбер - 1957) ашылды және иммунитеттің клональдік-седәрістеориясы жарық көрді. молекулярлы-генетикалық кезең 1950-1960 жылдары микробиология және иммунология жылдам түрде дамыды. Оның даму себептері: а) молекулярлық биология, генетика, биохимия салаларында күрделі жаңалықтар ашылуда; б) жаңа бағыттар жол алуда - генетикалық және жасушалық инженерия, биотехнология, информатика; в) жаңа әдіс-тәсілдер мен жаңа аппаратуралар тіршіліктің одан әрі құпияларын ашуда едәуір зең салуда. Осы кезеңдегі жаңалықтар: Көптеген вирустар, бактериялардың молекулярлық құрылысы және молекулярлық-генетика ұйымдастыруы, приондардың ашылуы; Көптеген антигендердің химиялық құрылысы және синтезі (лизоцим, СПИД вирусының пептидтері); 1сіктердің антигенді ашылуда (Зильбер); Иммуноглобулиндер құрылысы (Эдельман, Портер); Жануарлар және өсімдік жасушалар өсіп-өндіру әдістері ашылды және оларды өндіру өнеркәсіпте қолдану; Рекомбинантты бактериялар және рекомбинантты вирустарды өндеу; Вирустар және бактериялардың керекті гендерің синтездеу; Иммунды В-лимфоциттер гибридомын алу - жасушалық инженерия нәтижесінде моноклоналдық антиденелер синтездей (Келлер, Милстайн); Иммуномодуляторларды ашу - интерлейкинфер, интерферон, ісік некрозы факторы ж.т.б., оларды көптеген аурулардың емі мен алдын алуға қолдану; Жаңа молекулярлы, рекомбинантты, субъединицалық вакциналар алу (гепатит В қарсы вакцина, басқа вирустық инфекцияларға қарсы вакциналар); Вакцина эффективтілігін артатын химиялық вакцина, адъюванттар, липосомалар өндеу; Туа және жүре пайда болған иммунодефициттерді, иммуно-терапияны зерттеу. Иммунитет тапшылы синдромын (СПИД) қоздыратын вирустарды ашу. Инфекциялық аурулар диагностикасында жаңа әдістер ашу (иммунологиялық - ИФА, иммуноблотинг; молекулярлы-генетикалық - полимеразды тізбекті реакция, молекулярлық гибридизация ж.т.б.); Осы анализдерді және басқа да экспресс-диагностика жүргізетін тест-системалар табу. Осы жылдары жаңа қоздырғыштар ашылуда - жылына 2-3 түрі (Лассо, Мачупо гемморагиялық қызба қоздырғышы, иммунитет тапшылығы вирусы (Люк Монтанье), астровирустар, легионеллдер - легионерлер ауруы қоздырғышы ж.б Микробиология және иммунология дамуына көптеген шетел ғалымдарыда көп ұлес қосты (Бернет, Солк, Сыбин, Портер, Эдельман, Келлер, Милстайн, Ерне ж.т.б.), ресей ғалымдарыда (Смородинцев, Тимаков, Здродовский, Зильбер, Выгодчиков, Ермольева, Чумаков, Петров, Бондаренко, Бухарин). Қазахстандағы атақты микробиологтар, иммунологтар - В.А.Снопкова, Котова А.Л., Алмагамбетов К.Х., Жомартов, Беклемишев Н.Д., Мошкевич, Суходоева Г.С., Сатыбалдиева Ж., Козаченко Н.В. ж.т.б. Микроорганизмдердің қазіргі уақыттағы жіктелуі. Эукариоттар (Protozoa – қарапайымдылар, Trichomycetes – зең саңырауқұлақтар, Blastomycetes – ашытқы секілді саңырауқұлақтар); прокариоттар (Schizomycetes – бактериялар, Actinomycetes – сәулелі саңырауқұлақтар, Cyanobacteria – жасыл-көк балдырлар, Rickettsia – риккетсиялар, Chlamydia – хламидиялар, Mycoplasma – микоплазмалар); вирустар және вироидтар; приондар. Сондай-ақ, ағылшын хирургі Д.Листер (1827 – 1912) ұсынған антисептика ұғымы, орыс ғалымдары И.Мечников ашқан фагоцитоз, сүт қышқылды бактериялардың маңызы, С.Виноградский (1865 – 1953) анықтаған бактериялардың қоректенуінің жаңа литотрофты түрі, азот айналымындағы бактериялардың рөлі, Д.Ивановский (1864 – 1920) тапқан вирустар және голландық ғалым М.Бейеринк (1851 – 1931) анықтаған аэробты азоттұтқыш бактериялары М-ның одан әрі дамуына жол ашты. Антибиотиктер, бактериялар метаболизмін реттеу жолдары, мутация өзгергіштік пен тұқым қуалаушылық, табиғи және бөгде заттарды ыдырату механизмдері ашылды, пайдалы микроорганизмдердің қасиеттерін жақсарту жолдары табылды. Сонымен қатар бактериялар мен вирустардың алуан түрлілігі анықталды; архебактериялар, литосфераның терең қабатында тіршілік ететін, өте сирек кездесетін бактериялар, жасанды қоректік ортада өспейтін зиянсыз бактериялар, вироидтар, приондар ашылды. Микробиология – микроорганизмдердің биохимиялық әрекеттерін, қоректік заттарды өзгертудегі олардың негізгі ролін қарастырады. Бұл процестердің ішінде кейбір микроорганизмдер әрекеттерінің, мәселен қанттың спиртке дейін ашуының, антибиотиктер мен витаминдер түзілуінің халық шаруашылығында зор маңызы бар. Микроорганизмдер тіршілігінің ең бір айқын байқалатын жері – ашу процесі. Күнделікті көріп жүрген сыра мен түрлі шараптар, тағамдардың шіріп, бүлінуі және көгеруі бәрі де осы микроорганизмдер әсерінен болады. Осы жағдайды еске ала отырып, біз микроорганизмдердің биохимиялық әрекеттеріне ерекше көңіл бөлдік, көптеген биологиялық процестердің негізін толығырақ баяндауға тырыстық. Сонымен қатар микробиологияның отан қорғау жөнінде де алатын орны ерекше. Дүние жүзілік үстемдікке құмар империалистер көздеген мақсаттарына жетуге барлық айла-амалдарын қолданудан бас тартпайды. Мұны тарих көрсетіп отыр. Қазір кейбір капиталистік мемлекеттер микроорганизмдердің адам мен жануарлардың өміріне қауіпті аурулардың тууына себепші болатын әрекеттерін соғыс мақсатына пайдалануды көздеп отыр. Олар антибиотиктердің өзі қарсы тұра алмайтын микроорганизмдердің қасиеттерін күшейтіп, оны әр түрлі жәндіктерге (маса, сона, шіркей, шыбын, бүрге т.т) жұқтырып қолданбақ. Өйткені мұндай жәндіктер жұқпалы ауруды ауылдар мен қалаларға тез таратып, жаппай қырғынға ұшырау қаупін тудырады. Ол үшін микроорганизмдерді жан-жақты зерттеп, жете талдау керек. Сонда ғана олардың қауіпті әрекеттерін біліп қана қоймай, нақты күрес шараларын белгілеп, келтіретін пайдасын да білуімізге болады. Микробиология бөлімдері: халық шаруашылығының түрлі мақсаттары мен қажеттіліктеріне сәйкес бұл ғылым жалпы (МБ) микробиология, өндірістік және техникалық МБ, тағамдық МБ, ауыл шаруашылық МБ, геологиялық МБ, санитарлық МБ, медициналық МБ, эпидемиологиялық МБ, мал дәрігерлік МБ және вирусология сияқты түрлі ғылым салаларына бөлінеді. жүктеу/скачать 1,63 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|