Дәріс 1 – микробиология пәНІ. Микроағзалар әлемі және оның ӘРТҮрлілігі қаралатын сұрақтар

1.Микробиология пәні мен міндеттері. Микроағзалар әлемі.

2.Микробиологияның даму тарихы. А. Левенгук еңбектері, микробиологияның ашылу кезеңі. Л. Пастер, Р. Кох және басқалардың ашқан жаңалықтары.
1. Микробиология (грек тілінен аударғанда, mikros – кішкентай, bios – өмір, logos - ғылым) - микроағзалар немесе микробтар деп аталатын көзге көрінбейтін ұсақ ағзалар туралы ғылым.

Микробиология ғылым ретінде микроағзалардың морфологиясын, жүйеленуін (систематикасын) және физиологиялық ерекшеліктерін, олардың тіршілік әрекеттерінің жағдайларын, адам өміріндегі және табиғаттағы рөлін зерттейді. Микробиологтар адамдардың, жануарлардың және өсімдіктердің ауруын тудыратын патогенді микроағзалармен күресудің әдіс – тәсілдерін, ауыл шаруашылығында және өнеркәсіпте тиімді микробтарды қолдану жолдарын зерттейді.

Микроағзаларды тек қана оптикалық немесе электрондық микроскоптың көмегі арқылы көруге болады. Оптикалық микроскоптың максималды ұлғайту мүмкіндігі 3000 есе құрайды. Бұл 0,1 – 0,2 мкм өлшемдегі бөлшектерді ажыратуға мүмкіндік береді. Заманауи электрондық микроскоптар тек ұсақ ағзаларды ғана емес, олардың жасушаларының өте ұсақ құрылымын көруге мүмкіндік беретін 0,15 нм² дейін үлкейтуге қабілетті. Мұндай микроскоп зерттелетін объектті 750 мың есе ұлғайтады.

Табиғатта микроағзалар әлемі алуан түрлі, олардың біршама бөлігі бактериялар. Микроағзалардың көптеген топтарын саңырауқұлақтар, актиномицеттер және көк-жасыл балдырлар (цианобактериялар) құрайды.

Микроағзалардың қатысуымен топырақтағы және су қоймалардағы әр түрлі органикалық заттардың ыдырауы жүреді, сөйтіп олар табиғатта заттар және энергия айналымын қамтамасыз етеді. Топырақ құнарлылығы, тас көмір, мұнай, көптеген басқа да пайдалы қазбалардың қалыптасуы тікелей микроағзалардың әрекетімен байланысты. Микроағзалар тау жыныстарының және басқа да табиғаттағы үрдістердің желмен бұзылуына қатысады.

Көптеген микроағзаларды өнеркәсіп пен ауыл шаруашылық өндірісінде қолданады. Ауыл шаруашылығында, өнеркәсіпте және медицинада, соның ішінде нан пісіру, сүтқышқылды өнімдерді дайындау, шарап жасау, дәрумендерді, ферменттерді, тағамдық және мал азықтық ақуыздарды, органикалық қышқылдарды және көптеген заттарды алу өндірістері әртүрлі микроағзалардың әрекетіне негізделген. Әсіресе, микроағзалардың өсімдік шаруашылығы мен мал шаруашылығындағы маңызы жоғары. Топырақты азотпен қамтамасыз ету, микробты препараттар көмегімен ауыл шаруашылық дақылдарының зиянкестерімен күресу, мал азығын дұрыс дайындау және сақтау, мал азықтық ақуызды, антибиотиктерді және микробтекті басқа да пайдалы заттарды алуда микроағзаларды пайдалану қазіргі кезде кеңінен жолға қойылған.

Пайдалы микроағзалармен қатар ауыл шаруашылығы жануарларының, өсімдіктердің, бунақденелілердің және адамдардың әр түрлі ауруларын тудыратын патогенді микроағзалар немесе ауру тудырушы микроағзалар деп аталатын үлкен тобы кездеседі. Олардың тіршілік әрекетінің нәтижесінде қоғамның өндірістік күшінің және экономиканың дамуына кері әсерін тигізетін адамдар мен жануарлардың жұқпалы аурулары таралады.

Қазіргі кезде микроағзалардан бөлінетін антибиотиктер ашылған және оларды адамдарды, жануарларды және өсімдіктерді емдеу үшін, сонымен қатар ауыл шаруашылығы өнімдерін сақтау кезінде қолдану мүмкіндіктері дәлелденген. Топырақ микроағзаларының биологиялық белсенді заттарды: дәрумендер, аминқышқылдар, өсімдіктердің өсуін ынталандырушы және т.б. заттарды түзуге қабілеттілігі анықталған. Ауадағы азоттың топыраққа сіңірілуін арттыратын микробты препараттар жасалып шығарылуда.

Микроағзалардың тиімді генетикалық өзгертілген түрлерін шығарудың жаңа әдістерінің ашылуы микроағзаларды ауыл шаруашылығы мен өнеркәсіп өндірісінде, сонымен қатар медицинада кеңінен пайдалануға мүмкіндік берді. Әсіресе, гендік немесе генетикалық инженерия микробиологияның болашақта қарқынды дамуына жағымды әсерін тигізеді. Оның жетістігі биотехнологияның дамуын, өсімдік және мал шаруашылығы өнімдері үшін қажетті ақуыздарды, ферменттерді, дәрумендерді, антибиотиктерді, өсіруші және басқа да заттарды синтездеуші жоғары өнімді микроағзалардың пайда болуын қамтамасыз етеді.

2. Жаңа белгісіз әлемнің ашылуы микрографияның, яғни, жазба микробиологияның атасы саналатын, голландиялық ғалым А. ван Левенгукке (1632-1723) тиесілі. Кенеп матасын сатушы А. ван Левенгук өзінің барлық бос уақытын линзаларды жасау өнеріне арнаған. Ол сол заманда қолданылып жүрген оптикалық жүйелерге қарағанда, нысандардың анағұрлым үлкейтілген суретін көруге мүмкіндік беретін құрал жасап шығарды. А. ван Левенгуктің жүйесі нысандарды 280 есе ұлғайтуға мүмкіндік берді. Ол қанның құрамындағы компоненттерді, қанайналым жүйесін, өсімдік ұлпаларының құрылысын, жәндіктерді, балдырларды, қарапайымдарды және т.б. бақылады.

1676 жылы А. ван Левенгук бірнеше күн бойы бөшкеде тұрып қалған жаңбыр суының тамшысын микроскоптан қарағанда көп мөлшерде қозғалып жүрген өте ұсақ микроағзаларды байқауы микробтардың тікелей ашылуына себеп болды. Ал жаңа жауған жаңбырдың суында мұндай микроағзалар байқалмаған. Осыған байланысты ғалым ағзалардың ұрықтары суға ауадан келіп түседі деген қортындыға келген. А. ван Левенгук өзінің бақылаулары туралы Лондон корольдық қауымдастығына хат арқылы жариялаған. Біз үшін оның, әсіресе, адамның ауызында тіршілік ететін алуан түрлі бактериялар туралы толықтай жазылған және бейнеленген хаттары қызығушылық тудырады. Зерттеушінің қазіргі кезде 20 көлемді қол жазбалары бізге мәлім.

А. ван Левенгуктің ашқан жаңалығынан кейін оптиканың дамуы нәтижесінде микроағзалар әлеміне деген жалпы көзқарас кеңейе түсті. Олардың жекелеген өкілдері зерттеле бастады. Сол уақыттағы ғалымдар микроағзалардың табиғаттағы рөлі туралы бейхабар болатын. Бақылаушылар үшін бұл тек микроскоптық зерттеушілерге ермек болатын күлкілі де, қызықты тіршілік етушілер ретінде қала берді.

Микроағзалардың пішіні және алуан түрлілігі туралы мәліметтердің жиналуы өте ұзақ уақытқа созылды. Нысандардың көлемі зерттеу жүргізуді қиындата түсті. Оларды танып білуде, тіпті тәжірибелі зерттеушілердің өздерін тығырыққа тіреді. XIX ғасырдың ортасында микроағзалардың әр түрлі топтары туралы көптеген мәліметтер жиналды. Дегенмен, микроскопиялық ағзалардың физиологиясы мен зат алмасуын зерттерушілер қозғалған жоқ. Сондықтан да микроәлемнің табиғаттағы рөлі және сонымен қатар адам өміріндегі қызметі зерттелмеген күйінде қалды.

Бұдан кейінгі микробиологияның кеңінен дамуы атақты француздық ғалым Л.Пастердің (1822-1895) есімімен тығыз байланысты. Ол алғаш рет микроағзалар алуан түрлі биохимиялық айналымдарға қатысатынын және тірі ағзалардың ауруларының қоздырғышы екенін ашып көрсетті.

Микробиологиялық зерттеулер жолындағы Л. Пастердің бірінші қадамы ол микроағзалардың тіршілік әрекетінің нәтижесі ретіндегі ашу үрдісін ашқан жаңалығы болды. Сол уақыттағы көзқарас бойынша аталған үрдіс, ақуыздардың өздігінен ыдырауынан туындайтын химиялық үрдіс деп танылды. Л.Пастер, сонымен қатар, ашу үрдісінің әр типінің өзіне тән қоздырғыштары болатынын көрсетті. Әрі қарай, ғалым арнайы сүтқышқылды бактериялардың көмегімен қанттың сүт қышқылына айналатындығын, ал спирттік ашу үрдісін басқа микроағзалардың, яғни ашытқы саңырауқұлақтарының тудыратынын дәлелдеді.

Кейінірек, май қышқылды ашу үрдісінің қоздырғыштарын зерттеу барысында Л. Пастер бұл қоздырғыштардың тек оттегі жоқ жерде тіршілік ететінін анықтады, нәтижесінде «қатаң анаэробтар» ашылды. Ауасыз өмір сүру туралы жаңалық қарсылық танытушылардың наразылығын тудырды, себебі оттегі – «тіршілік газы», яғни, оттегісіз ағзалардың тіршілік етуі мүмкін емес деп саналды. Л.Пастердің тапқан анаэробиоз құбылысы ашу теориясын жасауда үлкен маңызға ие болды. Л.Пастердің көзқарасы бойынша ашу дегеніміз – бос оттегінсіз өмір. Анаэробиозда бактериялар тіршілік етуге қажетті энергияны органикалық қосылыстардың ыдырауынан, яғни, ашуы кезінде алады.

Сірке қышқылының ашуын яғни, шарап спиртінің сірке қышқылына дейін бактериялармен тотығуын зерттеудің барысында Л. Пастер, органикалық заттардың айналымында «ашуды тотықтырушы» деп аталатын микроағзалардың ерекше типі қатысатынына көз жеткізді. Бұл зерттеулер тек ғылыми тұрғыдан ғана емес, сонымен қатар практикалық тұрғыдан да үлкен маңызға ие болды. Ашу өндірісінің мәселелері – шарап жасау, сыра қайнату және сірке қышқылын алу бойынша Л. Пастер үш монографияны жарыққа шығарды. Бұл монографияларда аталған үрдістердің технологияларын жақсарту бойынша бағалы мәліметтер келтірілген. Ғалым тіпті шарап және сыра ауруларының тууы микроағзалардың әсерінен болатынын дәлелдеді.

Тірі ағзалардың өздігінен пайда болуын мойындау көптеген ғасырларға созылды. Тек қана Л. Пастердің алуан түрлі үрдістерде жекелеген микроағзалардың рөлін анықтаған жұмыстары ғана микроағзалардың өздігінен пайда болуының мүмкін емес екендігін нақты анықтауға мүмкіндік берді. Егер қоректік орта зарасыздандырылған болса, яғни, микроағзалардан сенімді тазартылған болса, онда оларда тіршілік тіпті қарапайым түрінде болса да пайда болуы мүмкін емес екендігі ғалымның мінсіз тәжірибелерімен дәлелденді. Қазіргі заманғы дезинфекция және антисептика, ал кейіннен асептика Л. Пастердің жұмыстарындағы теориялық тұрғыдағы көзқарастарына негізделеді.

Сібір жарасымен күресу үшін Л. Пастер сақтандырғыш егулерді ұсынды. Тауық холерасының қоздырғышына ертеректе эксперимент жасай отырып, ол қоздырғыштардың әлсіреген сұйықтығымен бүрку құстың ауруды қабылдамауына әкеп соқтыратынын анықтаған болатын. Осы принцип жануарлардың сібір жарасының алдын алуға негіз болды. Сібір жарасының таяқшасын жоғары температурада өсірді (42-43°C), ал бұл оның ауру тудырғыш қасиетін төмендетуге, тіпті оның толықтай жойылуына әкелді. Кейін әлсіреген культураны жануарларға егіп (вакцинация), жануарлардың ұзақ уақытқа дейін ауруларды қабылдамауын (иммунитет) қалыптастырды.

Л. Пастердің құтыру ауруына қарсы сақтандырғыш екпелері жөніндегі еңбектері баршаға мәлім. Сақтандырғыш екпелер әдісін жасауға мүмкіндік берген Л. Пастердің зерттеулері жаңа ғылым – иммунологияның негізін қалады.

Л. Пастердің еңбектері оның көзі тірі кезінде жоғары бағаланды. 1873 жылы ол француз медициналық академиясына, ал 1882 жылы - Франция ғылым Академиясына мүше етіп сайланды. 1884 жылы Санкт-Петербургтің ғылым Академиясы атақты жаратылыстанушы биология ғылымының разряды бойынша физика-математикалық бөлімшенің корреспондент мүшесі ретінде, ал 1893 жылы құрметті мүшесі ретінде қабылдады.

1888 жылы Парижде баспасөзге жазылудан жиналған қаражатқа Л. Пастер институты ашылды. Институттың салынуына Ресей үкіметінен ірі көлемде қаражат бөлінді. Бұл кейіннен атақты, ірі институтқа айналды және мұнда көптеген атақты микробиологтар, соның ішінде орыс микробиологтары да жұмыс істеді. Осылардың ішінде салыстырмалы патология, эволюциялық морфология, микробиология және иммунология салалары бойынша жазылған классикалық жұмыстардың авторы И.И. Мечников болды. Сонымен қатар ұзақ уақыт бойы (1922-1953) бұл институтта топырақ микробиологиясы аумағында маңызды зерттеулер жүргізген С.Н. Виноградский да жұмыс істеді.

Осы кезеңде микробиологияның дамуында неміс ғалымы Роберт Кохтың (1813—1910) зерттеулері үлкен маңызға ие болды. Ол қоректік орталарда таза культураларды алудың әдістемесін ұсынды, іс жүзінде микроағзаларды зерттеуде анилин бояуларын қолданды.

Р. Кох 1877 ж. сібір жарасының қоздырғышына арналған жұмысын жариялады. 1882 г. Ол туберкулез ауруының қоздырғышын ашқаны туралы хабарлады, кейін бұл микроағза ғалымның құрметіне «Кох таяқшалары» деген атқа ие болды. Р.Кох ауру қоздырғышынан туберкулин препаратын алып, туберкулезбен ауырған адамдарды емдеу үшін пайдаланғысы келді. 1883 ж. ол холераның да қоздырғышын ашты. 1905 ж. туберкулезді зерттеген еңбегі үшін Р.Кохқа Нобель сыйлығы тағайындалды.

Жалпы және ауыл шаруашылық микробиологиясының курсын меңгеру нәтижесінде агроном топырақтағы микроағзалар санын реттей және микробиологиялық үрдістерді белсендіре алады, микробтық препараттар мен микроб синтезінің өнімдерін дұрыс және кеңінен қолдануды, топырақты өңдеу тәсілдерін жетілдіруді, тыңайтқыш енгізуді, мелиорациялауды, ауыл шаруашылық дақылдарын тиімді ауыстыруды, ауыл шаруашылық өндірісінің басқа да технологияларының тәсілдерін қолдануды үйренеді.

1. Микробиология ғылымы нені зерттейді?

2. Микроағзалар әлеміне қандай ағзалар жатқызылады?

3. Микроағзалардың табиғаттағы және адам өміріндегі маңызы?

4. Микроб әлемін ашуда А. ван. Левенгуктің сіңірген еңбегі?

5. Микроағзаларды қандай құралдың көмегімен зерттейді?

6. Л.Пастердің микробиология ғылымының дамуына қосқан үлесі?

7. Р.Кохтың ашқан жаңалықтары?