Современный период развития микробиологии

Самостоятельная работа № 2 по теме «Современный период развития микробиологии»

1. Предмет изучения микробиологии.

предметом изучения микробиологии являются микроскопические существа, называемые микроорганизмами, или микробами, их биологические признаки, систематика, экология, взаимоотношения с другими организмами, населяющими нашу планету, - животными, растениями и человеком.

2.Открытие антибиотиков, имеющих важнейшее значение для непосредственной борьбы с возбудителями болезней человека, животных и растений.

Открытие антибиотиков, без преувеличения, можно назвать одним из величайших достижений медицины прошлого века. Первооткрывателем антибиотиков является английский ученый Флеминг, который в 1929 году описал бактерицидное действие колоний грибка Пенициллиума на колонии бактерий разраставшихся по соседству с грибком. Однажды Флеминг заметил, что разросшаяся колония плесневого грибка пенициллиума полностью подавила рост соседней колонии бактерий (обе колонии росли в одной пробирке). Здесь нужно отдать должное гениальности великого ученого сумевшего заметить этот замечательный факт, который послужил основой предположения того, что грибы победили бактерий при помощи специального вещества безвредного для них самих и смертоносного для бактерий. Это вещество и есть природный антибиотик – химическое оружие микромира.

В чистом виде вещество, о существовании, которого догадался Флеминг, было получено во время второй мировой войны и получило название пенициллина.

Важность открытия пенициллина очевидна: его противовоспалительное действие спасло жизни миллионам людей и продолжает их спасать. Во время Второй моровой войны самым быстродействующим антибиотиком оказался пенициллин и именно в этом его заслуга, он помогал приостановить процесс заражения, и солдат имел шанс, при своевременном вмешательстве хирурга, выжить, а иногда даже не стать инвалидом. Пенициллин с легкостью лечил гнойные раны и тяжелые ожоги. В 1944 году 95% военнослужащих с инфицированными ранами вылечились благодаря пенициллину. После окончания войны в 1945 году этот чудо антибиотик стал главным оружием медицины.

Благодаря пенициллину стало возможно излечение людей от туберкулеза и сифилиса – болезней, «косивших» целые города и поколения людей. Когда-то даже банальное воспаление легких было смертельным заболеванием. С открытием данного вещества это заболевание стали без труда лечить. Пенициллин оказался эффективным против гонореи, пневмонии, ревматоидной лихорадки и еще множества заболеваний.

В 1939 году появились первые антибиотики полученные химическим путем – сульфаниламиды – применялись для лечения фурункулов, инфицированных ран, пневмонии, менингита и других. Сульфаниламидные препараты сократили смертность от эпидемии менингита с ожидавшихся 65% до 20%.

В 1944 американским учёным З. А. Ваксманом был открыт антибиотик стрептомицин, который позволил излечивать туберкулёз. Также стрептомицин активен в отношении возбудителей чумы, туляремии, бруцеллёза, дизентерии, кишечной палочки, стафилококков, стрептококков, пневмококков, гонококков, менингококков и некоторых др. возбудителей болезней.

В 1947 году из культурной жидкости актиномицета Streptomyces venezuelae был получен антибиотик хлорамфеникол (левомицетин), обладающий широким спектром антимикробного действия. Синтезирован также химическим путём, ставшим основным методом его получения.

Его применяют для лечения брюшного тифа, дизентерии туляремии, бруцеллёза и других заболеваний.

В 1948 году были открыты цефалоспорины, антибиотики которые активно уничтожали возбудителя тифа. Они эффективны в борьбе с различными микроорганизмами, поэтому используются для лечения многих инфекционных заболеваний

В последние годы антибиотики широко применяются в разных странах для борьбы с заболеваниями растений.

Наряду с использованием известных антибиотиков найдены новые антибиотические вещества для растениеводства. В Японии широко применяется (до 400 т в год) новый актиномицетный антибиотик — бластомицин, очень эффективный против грибных заболеваний риса. В Индии для подавления грибных инфекций риса и хлопчатника используют ауреофунгин (до 100 т в год). В Канаде используют новый антибиотик Р-49, подавляющий развитие ржавчины злаков.

Очень эффективен в борьбе с грибными и бактериальными заболеваниями растений (гоммоз хлопчатника, бактериальное увядание абрикоса и др.) отечественный антибиотический препарат гризин.

3. Дайте определение термину «антибиотик»

Антибиотики (от анти... и греч. bĺоs — жизнь) - вещества биологического происхождения, синтезируемые микроорганизмами и подавляющие рост бактерий и других микроорганизмов.

4. Заполните таблицу с примерами микроорганизмов, продуцирующих антибиотики (грибы, бактерии, бациллы, актиномицеты).

1.Пенициллин (penicillin)

Продуценты: плесневый грибок пенициллиум (Penicillium)

Действует на: активны в отношении большинства грамположительных, а также некоторых грамотрицательных микроорганизмов (гонококков, менингококков и спирохет).

Механизм действия: Пенициллины обладают бактерицидным эффектом. Мишень их действия - пенициллиносвязывающие белки бактерий, которые выполняют роль ферментов на завершающем этапе синтеза пептидогликана - биополимера, являющегося основным компонентом клеточной стенки бактерий. Блокирование синтеза пептидогликана приводит к гибели бактерии.

2. Цефалоспорины (англ. cephalosporins)

Продуценты: гриб Cephalosporium acremonium (в настоящее время именуемый Acremonium chrysogenum)

Действуют на: высокоактивны по отношению к бактериям кишечной группы (грамотрицательным палочковидным бактериям типа Escherichia coli), в норме населяющим толстый кишечник, и умеренно активны по отношению к очень опасному Pseudomonas aeruginosa, который вызывает тяжелые поражения кожи.

Механизм действия: Цефалоспорины оказывают бактерицидное действие, которое связано с нарушением образования клеточной стенки бактерий

3. Стрептомицин

Продуценты: лучистые грибы (актиномицеты) рода Actinomyces (Streptomyces)

Действует на: активен в отношении туберкулёзных бактерий, возбудителей чумы, туляремии, бруцеллёза, а также дизентерии, кишечной палочки, стафилококков, стрептококков, пневмококков, гонококков, менингококков и некоторых др.; на грибы, простейшие, анаэробные микробы, спирохеты, риккетсии и вирусы не действует.

Механизм действия: В бактериальной клетке, связываясь с рибосомами, нарушает считывание генетического кода, подавляет биосинтез белка; первичный механизм действия окончательно не установлен.

4. хлорамфеникол

Продуценты: актиномицет Streptomyces venezuelae. Синтезирован также химическим путём, ставшим основным методом его получения.

Действует на: Хлорамфеникол обладает широким спектром антимикробной активности, но в процессе многолетнего использования ряд бактерий приобрел устойчивость.

Среди грамположительных кокков наиболее чувствителен к препарату пневмококк, однако многие пенициллинорезистентные штаммы устойчивы. Энтерококки в целом малочувствительны. Среди стафилококков более 30% штаммов устойчивы. Из грамотрицательных кокков наиболее чувствительны менингококки.

Хлорамфеникол действует на многие грамположительные и грамотрицательные палочки: H.influenzae (включая ампициллинорезистентные штаммы), E.coli, сальмонеллы, шигеллы, возбудители дифтерии, коклюша, сибирской язвы, бруцеллеза, чумы. Среди энтеробактерий часто отмечается резистентность. В России 50-90% шигелл и 10% сальмонелл устойчивы к хлорамфениколу.

К хлорамфениколу чувствительны спирохеты (лептоспиры, T. pallidum), риккетсии, актиномицеты. Препарат обладает высокой активностью в отношении спорообразующих и неспорообразующих анаэробов, включая B.fragilis.

Механизм действия: Хлорамфеникол оказывает бактериостатическое действие, которое связано с нарушением синтеза белка рибосомами. В высоких концентрациях обладает бактерицидным эффектом в отношении пневмококка, менингококка и H.influenzae.

5. Тетрациклин

Продуценты: грибки Streptomyces аurefaciens или другие родственные организмы.

Действует на: Активен в отношении большинства грамположительных (стафилококки, пневмококки, стрептококки) и грамотрицательных микроорганизмов (менинго- и гонококки, эшерихии, сальмонеллы, шигеллы, энтеробактерии), а также риккетсий, микоплазм, возбудителей орнитоза (острой инфекционной болезни, передаваемой человеку от птиц), пситтакоза (острой инфекционной болезни, передаваемой человеку от птиц), трахомы (инфекционного заболевания глаз, которое может привести к слепоте) и некоторых простейших.

Механизм действия: обладает бактериостатическим эффектом, который связан с нарушением синтеза белка в микробной клетке.

6. Эритромицин

Продуценты: почвенный гриб (актиномицет) Streptomyces erythreus.

Действует на: активен в отношении грамположительных и грамотрицательных микроорганизмов (стафилококки, пневмококки, стрептококки, гонококки, менингококки). Действует также на ряд грамположительных бактерий, бруцелл, риккетсий, возбудителей трахомы и сифилиса. Слабо или совсем не действует на большинство грамотрицательных бактерий, микобактерий, мелкие и средние вирусы, грибы.

Механизм действия: антимикробный эффект обусловлен нарушением синтеза белка на рибосомах микробной клетки. Как правило, макролиды оказывают бактериостатическое действие, но в высоких концентрациях способны действовать бактерицидно на пневмококк, возбудителей коклюша и дифтерии.

7.Бацитрацин

Продуценты: грамположительные, спорообразующее аэробные почвенные бактерии Bacillus subtilis

Действует на: активен в отношении многих грамположительных бактерий особенно гемолитических стрептококков.

Механизм действия: подавляет синтез клеточной мембраны

8. Полимиксин

Продуценты: спорообразующиме почвенные бактерии Bacillus polymyxa или друге родственные микроорганизмамы.

Действуют на: действует преимущественно на грамотрицательные микроорганизмы: задерживает рост кишечной и дизентерийной палочек, палочек брюшного тифа и паратифов; эффективен в отношении синегнойной палочки. Не действует на протей, грамположительные кокки, микобактерии, грибы.

Механизм действия: оказывает бактерицидное действие, которое связано с нарушением целостности цитоплазматической мембраны микробной клетки.

9. Неомицин

Продуценты: лучистый гриб Streptomyces fradiae

Действует на: Эффективен в отношении ряда грамположительных (стафилококки, пневмококки и др.) и грамотрицательных (кишечная палочка, палочка дизентерии, протей и др.) микроорганизмов. В отношении стрептококков малоактивен. На патогенные грибы, вирусы и анаэробную флору не действует. Устойчивость микроорганизмов к неомицину развивается медленно и в небольшой степени. Препарат действует бактерицидно.

Механизм действия: Механизм действия связан с непосредственным влиянием на рибосомы и угнетением синтеза белка бактериальной клетки.

10. Нистатин

Продуценты: актиномицет Streptomyces noursei

Действует на: действует на патогенные грибы и особенно на дрожжеподобные грибы рода Candida, а также на аспергиллы; в отношении бактерий неактивен.

Механизм действия: Имеет в структуре большое количество двойных связей, обусловливающих высокую тропность антибиотика к стеролам клеточной мембраны грибов. Вследствие этого молекула встраивается в мембрану клетки с образованием множества каналов, способствующих неконтролируемому транспорту воды, электролитов и неэлектролитов. Клетка теряет устойчивость к воздействию внешних осмотических сил, что приводит к лизису.

5. Современное представление о пробиотиках. Примеры.

"Пробиотики" в современном понимании - это бактерийные препараты из живых микробных культур, предназначенные для коррекции микрофлоры хозяина и лечения ряда заболеваний.

Применение пробиотиков может оказывать следующие воздействия на организм:

воздействие на противоинфекционные защитные механизмы;

иммунномодуляторное;

улучшение барьерных функций;

метаболические эффекты;

изменение моторики и функции кишечника.

Большинство из известных в настоящий момент пробиотических штаммов микроорганизмов являются частью нормальной микрофлоры организма или присутствуют в пищевых продуктах, потребляемых уже несколькими поколениями людей по всему миру.

Тщательное изучение в экспериментальных и клинических условиях демонстрировало определённые эффекты пробиотиков, но эффективность и воспроизводимость лечебных мероприятий с использованием пробиотиков ещё не подтверждены.

Пробиотики, в основном, применяются в качестве профилактических средств и сопутствующей терапии, и не являются основным лечением заболеваний. При применении пробиотиков в качестве основного лечения описано много примеров их положительного воздействия, но эффект большинства составов слабый и при оценке трудно отличим от эффекта плацебо.

Примеры пробиотиков: лактобациллы, грамположительные кокки, бифидобактерии.

6. Современное представление о пребиотиках. Примеры.

Согласно современному представлению, пребиотики представляют собой непереваренные или частично переваренные остатки пищи, способные стимулировать рост популяций некоторых бактерий тонкого и толстого кишечника.

пребиотики не перевариваются в верхних разделах желудочно-кишечного тракта и в неизмененном виде достигают толстой кишки.

К пребиотикам относятся неперевариваемые углеводы: лактулоза, олигосахариды (фрукто-, галакто- и пр.), фиброгам, инулин, лактитол и проч.

7. Перечислите культуры микроорганизмов, находящихся на рабочем столе (укажите русское и латинское название)

Серная палочка ( Bacullus subtilis)

Кишечная палочка (Eschererichia coli)

8. Основные достижения молекулярно-генетического периода развития микробиологии.

Основные достижения молекулярно-генетического периода развития микробиологии:

- в опытах на бактериях была доказана роль ДНК в передаче наследственных признаков

- расшифровка молекулярной структуры и молекулярно-биологической организации многих вирусов и бактерий; открытие простейших форм жизни, «инфекционного белка» приона;

- расшифровка строения антител-иммуноглобулинов

- разработка метода культур животных и растительных клеток и их выращивания в промышленных масштабах с целью получения вирусных антигенов;

- получение вакцин (вакцина гепатита В, малярии, антигенов ВИЧ и других антигенов), биологически активных пептидов (интерфероны, интерлейкины, ростовые факторы и др.) с помощью методов биотехнологии и приемов генетической инженерии;

- разработка синтетических вакцин на основе природных или синтетических антигенов и их фрагментов, а также искусственного носителя . адъюванта (помощника) . стимулятора иммунитета;