Краткий исторический очерк о развитии микробиологии
О существовании живых микроорганизмов человечество узнало лишь, после того, как были изобретены оптические приборы. В последнем десятилетии XVI в. шлифовальщики стекол братья Янсены сконструировали прибор из увеличительных стекол. Это позволило практически наблюдать и изучать невидимый мир. Первые сведения о существовании в природе микроорганизмов дал Антоний Левенгук (1632—1723), который при помощи увеличительных стекол, дававших увеличение до 160 раз, стал рассматривать самые разнообразные предметы: капли гниющей воды, зубной налет и др. В этих предметах А. Левенгук обнаружил «мельчайших зверьков». В то время огромное влияние на все стороны жизни оказывала церковь, поэтому Левенгук не смог сделать правильных выводов о роли открытых им микробов.
Только в XVIII в. русский врач Д. С. Самойлович (1744—1805), работая в районах чумных эпидемий в России, высказал мысль о существовании мельчайшего живого возбудителя этой страшной болезни.
Другим основоположником микробиологии был современник Самойловича — М.Тереховский (1740—1796). В своей работе «О наливочных анималькулах» (простейших организмах) он доказал, что самопроизвольного зарождения этих организмов в различных прокипяченных жидкостях не происходит.
Лишь в XIX в. было установлено, что микроорганизмы являются возбудителями заразных болезней животных и человека. Этот период связан с именами И. И. Мечникова, Л. Пастера, Р. Коха и других ученых.
Французский ученый Луи Пастер (1822—1895) является основоположником научной микробиологии. Благодаря своим экспериментам он внес огромный вклад в дело борьбы с заразными болезнями человека и животных. Л. Пастер доказал, что брожение вызывается строго определенными микроорганизмами. Пастером были созданы вакцины против сибирской язвы и бешенства, которые сыграли огромную роль в борьбе с этими заболеваниями.
Занимаясь вопросом о так называемом самозарождении, Л. Пастер доказал, что если прокипятить питательную жидкость и оградить ее от попадания микробов извне, то никаких живых организмов в ней не появится и самозарождение жизни из таких веществ невозможно. Работы Пастера имели практическое значение для развития одной из отраслей промышленности — консервного производства.
Большой вклад в развитие микробиологии внесли отечественные ученые-микробиологи.
И. И. Мечников (1845—1915)—крупнейший русский ученый, один из основоположников мировой и отечественной микробиологии. И. И. Мечников создал учение о фагоцитозе и его роли в иммунитете и одним из первых разработал учение об антагонизме микробов, которое явилось теоретической основой для получения таких средств, как антибиотики. Он развил учение о причинах старения организма и указал путь к долголетию.
Особую роль в истории отечественной и мировой микробиологии сыграл Д. И. Ивановский (1864—1920). Изучая так называемую мозаичную болезнь листьев табака, он обнаружил микроорганизмы, которые получили название фильтрующихся вирусов. Д. И. Ивановский доказал, что эти микробы невидимы под микроскопом и не растут на обычных питательных средах. Это замечательное открытие явилось началом новой науки — вирусологии.
Большой вклад в развитие микробиологии внес Л. С. Ценковский (1822—1887). Особенно известны его работы «О низших водорослях и инфузориях» и о борьбе с сибирской язвой. Л. С. Ценковский разработал метод изготовления вакцины против сибирской язвы. Эта вакцина с успехом применяется в России в ветеринарной практике до настоящего времени.
Большие заслуги в развитии отечественной микробиологии принадлежат академику Н. Ф. Гамалея (1859—1949). Им была организована в 1886 г. вторая в мире пастеровская станция. Н. Ф. Гамалея выполнил ценные работы по эпидемиологии чумы и некоторым вопросам бактериологии туберкулеза. В советский период Н. Ф. Гамалея подготовил целую плеяду микробиологов. Особенно велики его заслуги в области ликвидации оспы в нашей стране.
К замечательным ученым-микробиологам относится Г. Н. Габричевский (1860—1907), изучивший скарлатину. Он доказал роль стрептококков как возбудителей скарлатины и на этом основании разработал вакцину против этого заболевания.
Почетное место в мировой науке занял русский ученый Д. К. Заболотный (1866—1929), известный своими трудами в области эпидемиологии чумы холеры, по экспериментальному сифилису.
Характерной чертой русских ученых была их готовность к самопожертвованию во имя науки. В конце прошлого века одесские ученые Г. Н. Минх (1836—1896) и О. О. Мочутковский (1845—1903), доказывая, что возбудители сыпного и возвратного тифа находятся в крови, заразили себя кровью больных.
3. Классификация, морфология, жизнедеятельность микроорганизмов.
Микробы и их жизнедеятельность
Микробы представляют собой различные по своей природе организмы, которые характеризуются очень малыми размерами. Большинство микробов состоят из одной клетки (за исключением грибков).Размеры микроорганизмов принято выражать в тысячных долях миллиметра (микронах) и в миллионных долях миллиметра (миллимикронах). Известны микробы величиной всего лишь в несколько миллимикрон, но есть и достигающие размера 100 мк и более.Как и все живые существа, микробы питаются, растут, размножаются и умирают.
Для того чтобы жить и размножаться, микроб должен питаться и дышать. Питание микробов осуществляется путем проникания питательных веществ через оболочку, покрывающую тело микроба. Таким же путем происходит у микробов выделение продуктов обмена веществ. Для питания микробу необходимы все те вещества, из которых состоит его тело, и в первую очередь углерод и азот.
Дыхание микробов происходит путем поглощения кислорода из воздуха. Но есть группа микробов, на которую кислород действует губительно. В этих случаях дыхание осуществляется за счет продуктов разложения углерода.
Размножение микробов большей частью происходит очень просто: взрослая клетка каждые 20—30 мин делится пополам. Можно представить, что могло произойти, если бы деление клеток происходило беспрепятственно, какое количество микробов смогло бы образоваться. Однако этого не происходит, так как в природе существует много факторов, которые вызывают гибель микробных клеток.
Некоторые микробы легко передвигаются при помощи тонких нитей — жгутиков, расположенных на поверхности всего тела микроба или на одном его конце.
Мир микробов очень разнообразен. Одни из них населяют почву, другие — воду, третьи встречаются на поверхности тела и в кишечнике животных и человека. Одни микроорганизмы относятся к животным организмам, другие — к миру растений. Существует группа микробов, занимающая промежуточное положение между животным и растительным миром.
Различают следующие основные группы микробов: бактерии, грибки, спирохеты, простейшие, риккетсии, вирусы.
Бактерии — одноклеточные организмы растительной природы, которые размножаются простым делением. Обычно величина бактерий колеблется в пределах 0,4—10 мк.
По внешнему виду бактерии подразделяются на три основные группы: кокки, имеющие форму шара; палочки; вибрионы и спириллы — изогнутые и спирально извитые формы.
Кокки в процессе размножения могут делиться в одной, двух и трех взаимно перпендикулярных плоскостях.
Если кокки делятся в одной плоскости, образуются стрептококки (цепочки кокков). Некоторые виды стрептококков являются возбудителями гнойничковых заболеваний кожи, скарлатины и др.
Если кокки делятся беспорядочно, образуя кучки, по форме напоминающие виноградные гроздья, — это стафилококки. Некоторые виды стафилококков являются возбудителями гнойничковых заболеваний кожи, заболеваний подкожной клетчатки.
Палочки по внешнему виду могут отличаться друг от друга. Бывают палочки строго цилиндрической формы, бочковидные, колбовидной формы и др. Большинство палочек располагается одиночно, беспорядочно, но они могут располагаться парами или цепочкой. Некоторые виды палочек являются болезнетворными для человека (палочка столбняка, палочка сибирской язвы и др.).
Вибрионы имеют изогнутую форму (запятые), спириллы —винтообразную. Среди этой группы мало представителей, вызывающих заболевание у человека.
Бактериальная клетка состоит из протоплазмы, оболочки и ядерного вещества. Кроме того, некоторые виды бактерий имеют еще жгутики, капсулу и пр.
Протоплазма бактерий прозрачная, полужидкая. Иногда ней образуются вакуоли, наполненные клеточным соком. Помимо них в протоплазме наблюдаются отложения капель жира, кристаллики солей, иногда серы.
Ядро бактерий в отличие от других микробов не собрано в виде отдельного образования, а рассеяно по всей протоплазме. У некоторых крупных бактерий имеется четко отграниченное от протоплазмы ядро.
Оболочка бактериальной клетки является довольно плотным и эластичным образованием, благодаря чему бактерии обычно сохраняют свою форму. Оболочку можно наблюдать в электронном микроскопе.
Капсула образуется многими бактериальными клетками и имеет защитное значение. Одни бактерии имеют капсулу постоянно, другие окружаются капсулой при попадании в организм: человека или животного.
Жгутики являются органами движения и имеются не у всех: бактерий. В лабораторной практике этим признаком пользуются для отличия одних видов бактерий от других. Количество жгутиков у бактерий бывает различным (один жгутик; множество жгутиков, отходящих от всех сторон; пучок жгутиков на одном конце бактериальной клетки).
Некоторые бактерии обладают способностью образовывать так называемые споры.
Образование спор у болезнетворных микробов происходит вне организма человека и животного, обычно при неблагоприятных условиях существования.
Споры очень устойчивы. Многие из них выдерживают длительное кипячение. Споры являются особой устойчивой формой существования бактерий. Споры различных бактерий в большом количестве постоянно находятся в воде, почве, где они могут сохраняться десятки лет. Если споры снова попадают в благоприятные условия, каждая из них прорастает в обычную бактериальную клетку.
Грибки — растительные организмы, чаще всего многоклеточные. Их клетки имеют вытянутую форму и похожи на нити. Они состоят из прочной оболочки, протоплазмы и отчетливо-видимого одного или нескольких ядер. Важной особенностью грибков является разнообразие способов размножения (простым делением, спорообразованием, почкованием, половым путем). Наиболее часто грибки размножаются путем спорообразования (споры у грибков в отличие от спор бактерий служат целям размножения, менее устойчивы).
Различают три основные группы грибков: совершенные, несовершенные и лучистые.
К совершенным относятся плесневые грибки и дрожжи.. Плесневые грибки выделяют активные противомикробные вещества — антибиотики. Как возбудители заболеваний человека плесневые грибки имеют очень малое значение.
Дрожжи широко применяются в хлебопечении, пивоваренной промышленности, виноделии и других производствах. В дрожжах содержится значительное количество ценных пищевых белков и витаминов группы В, в связи с чем их используют как дополнительное питание для ослабленных лиц, при некоторых заболеваниях.
В группу несовершенных входят болезнетворные грибки, поражающие волосы, кожу и ногти (грибки стригущего лишая, парши и других болезней).
Лучистые грибки по своему строению занимают промежуточное положение между грибками и бактериями. Известны лучистые грибки, вызывающие заболевания человека и крупного рогатого скота. Из лучистых грибков добывают сильнодействующие антибиотики — стрептомицин и др.
Спирохеты представляют особую группу микроорганизмов В основе строения спирохет лежит осевая эластическая нить на которой винтообразно намотана лента протоплазмы. Ядерное вещество у спирохет, так же как у бактерий, распределено по всей протоплазме. Спирохеты очень подвижны, размножаются простым делением поперек. К ним относятся возбудители возвратного тифа, сифилиса и других инфекционных болезней.
Простейшие—это одноклеточные организмы животного происхождения.
Клетки простейших состоят из протоплазмы и четко отграниченного ядра. Некоторые простейшие имеют жгутики, благодаря которым они передвигаются. Ряд простейших в определенных условиях может превращаться в цисты, которые окружаются плотной оболочкой. Цисты простейших, так же как испоры бактерий, являются устойчивой формой существования клеток в неблагоприятных условиях и не служат целям размножения. Попадая в благоприятные условия, цисты превращаются в обычные клетки. Размножаются простейшие делением, множественным дроблением и половым путем. К простейшим принадлежат возбудители малярии, амебной дизентерии и других заболеваний.
Риккетсии занимают промежуточное положение между бактериями и вирусами. У них имеются оболочка, цитоплазма ядерное вещество. Из риккетсий, вызывающих заболевания у людей, наибольшее значение имеет возбудитель сыпного тифа.
Размер вирусов исчисляется в миллионных долях миллиметра (миллимикронах). Вирусы видны в электронном микроскопе, который дает увеличение в десятки тысяч раз. Несмотря на свои малые размеры, каждая вирусная частица окружена мембраной, в которой заключено внутреннее содержимое. Важнейшим отличием вирусов от бактерий является неспособность размножаться вне организма. Вирусы являются внутриклеточными паразитами и размножаются в протоплазме клеток, а иногда в ядре. К ним относятся возбудители кори, гриппа полиомиелита, оспы и ряда других инфекционных заболеваний.
Физиология микробов
Дыхание бактерий.Необходимую для своей жизнедеятельности энергию клетка бактерии получает в процессе дыхания бактерии.
По типу дыхания все микроорганизмы делятся на две группы: микробы, у которых процесс дыхания связан с использованием свободного кислорода воздуха, и микроорганизмы, не нуждающиеся в свободном кислороде, который для них оказывается даже вредным.
Первая группа микроорганизмов получила название аэробов (тип дыхания аэробный); вторая группа — анаэробов (тип дыхания — анаэробный).
Расщепление углеводов в бескислородных условиях называется брожением. В зависимости от вида микроорганизмов, вызывающих процесс брожения, последний бывает спиртовым, уксуснокислым и др. Это значит, что в процессе брожения может образовываться либо спирт, либо уксусная кислота и т. д.
Ферменты бактерий.Процессы питания и дыхания бактерий протекают обязательно при участии ферментов — особых веществ белкового характера. Ферменты даже в самых незначительных количествах намного ускоряют соответствующие химические процессы, сами почти не изменяясь.
Без ферментов процессы питания и дыхания могли бы протекать, но очень медленно. Ферменты образуются только в живых клетках. Одна группа ферментов не связана с микробной клеткой, и они выделяются бактериями в окружающую среду. Функция этой группы заключается в том, что ферменты способствуют расщеплению сложных соединений на более простые, доступные усвоению. Другая группа ферментов (таких большинство) находится внутри бактериальной клетки и связана ней.
Кроме того, существуют ферменты, которые появляются у бактерий в процессе приспособления к изменившимся условиям питания.
Характерная особенность ферментов заключается в том, что на вещества определенного состава или групп действует свой фермент. Так, имеются ферменты для переработки сложных углеродистых соединений (сахаров), белков, жиров и т. д.
Рост и размножение бактерий.Процесс роста бактериальной клетки выражается в увеличении ее размеров. Этот процесс протекает очень быстро — в течение нескольких минут.
После того как бактерии достигают взрослого состояния, начинается процесс размножения путем простого поперечного деления. В благоприятных условиях (достаточное питание, благоприятная температура) бактериальная клетка делится каждые 50—30мин. Подсчитано, что если бы размножение бактерий происходило беспрепятственно, то в течение 5 суток из одной клетки образовалась бы такая живая масса, которая заполнить все моря и океаны. Но такое размножение требует как указывалось выше, ряда благоприятных условий, которые во внешней среде не имеют места.
Химический состав бактерий.Бактериальная клетка содержит большое количество воды — 75—85% массы клетки. Oстальные 15% приходятся на сухой остаток, в состав которого входят белок, углеводы, жиры, соли и другие вещества.
Бактериальные белки представляют собой сложные белки, состоящие из различных химических соединений. Эти химические вещества необходимы для жизнедеятельности бактериальной клетки.
Кроме белков в состав сухого остатка бактерий входят углеводы (12-28%), нуклеиновые кислоты.
Количество жиров, входящих в состав сухого остатка, может быть различным. У некоторых форм бактерий содержание жира доходит до '/з сухого остатка. В основном жиры входят в состав оболочки, обусловливая ряд ее свойств.
Необходимой составной частью бактериальной клетки являются минеральные соли, составляющие около '/зоо всей масс клетки. В состав бактериальных клеток входят также азот, кислород, водород, углерод, фосфор, калий, натрий, магний, кальций, кремний, сера, хлор, железо.
В зависимости от условий внешней среды химический состав бактерий может изменяться как количественно, так и качественно.
Питание бактерий.Питание бактерий — весьма сложный процесс, который происходит за счет непрерывного проникновения определенных питательных веществ через полупроницаемую оболочку и выделения из клетки продуктов обмена.
Так как оболочка бактерий непроницаема для белков и других сложных соединений, необходимых для питания клетки, эти вещества усваиваются после расщепления ферментами.
Большое значение для нормального питания бактерий имеет правильное соотношение концентраций солей внутри клеток и в окружающей среде. Наиболее благоприятные условия питания создаются при концентрации солей в окружающей среде, равной 0,5% раствора хлористого натрия.
При попадании в 2—10%-ный раствор хлористого натрия происходит сморщивание бактериальной клетки — обезвоживание, которое делает ее неспособной к размножению. На этом основан способ консервирования продуктов при помощи соления.
Для питания бактериям необходимы кислород, водород, углерод и азот. Источниками снабжения этими веществами может быть вода, воздух и др.
Помимо перечисленных обычных питательных веществ для роста бактерий необходимы особые химические соединения.
Установлено, что некоторые виды стрептококков совершенно не растут при отсутствии витамина В.
Пигментообразование.Некоторые виды бактерий и грибков обладают способностью образовывать различные красящие вещества— пигменты. Большей частью этой способностью обладают бактерии, находящиеся в почве, воздухе и воде. Особенно отчетливо это качество микробов обнаруживается в лабораторных условиях. При размножении на плотных питательных средах бактерии образуют колонии, которые благодаря различным пигментам имеют окраску: красную, белую, фиолетовую, золотистую и др.
Установлено, что наилучшими условиями для образования пигмента являются достаточный доступ кислорода, света и комнатная температура.
Считают, что пигменты у микробов выполняют защитную функцию против губительного действия солнечного света; кроме того, они играют определенную роль в процессах дыхания.
Свечение. В природе существуют микробы, в том числе и бактерии, которые в процессе своей жизнедеятельности образуют вещества, способные при соединении с кислородом воздуха светиться. Явления свечения гнилушек, поверхности моря и др. объясняются развитием подобных микробов. Такие светящиеся микробы не болезнетворны для человека.
Образование запахов.Свойство микробов образовывать запахи (ароматообразование) объясняется наличием особых летучих веществ, которые по своей химической природе близки к эфирам (эфироподобные вещества). Различные ароматообразующие бактерии используются в пищевой промышленности для изготовления сыра, масла, вина и других продуктов.
Из бактерий, являющихся болезнетворными для человека и издающих запах при выращивании в лабораторных условиях, можно назвать туберкулезную палочку, запах которой приближается к запаху меда, и т. д.
Микробные яды.Попадая в организм человека, и размножаясь там, микробы вырабатывают вещества, отрицательно действующие на нервную систему, сердце, внутренние органы. Эти вредные вещества получили название токсинов. Микробные токсины — наиболее сильнодействующие яды из всех известных. Даже незначительное их количество может оказать ядовитое действие на организм. Поражения, наблюдаемые при многих инфекционных заболеваниях, связаны с действием микробных токсинов. Токсины имеются почти у всех болезнетворных микробов. Токсины бывают двух видов: экзотоксины и эндотоксины.
Экзотоксинами называются яды, которые легко выходят из микробной клетки в окружающую среду.
Экзотоксины характеризуются относительно малой устойчивостью, легко разрушаются под влиянием нагревания, действия света и различных химических веществ. Характерным свойством экзотоксинов является их действие в крайне малых дозах.
Микробные экзотоксины — это одни из наиболее сильных. Так, например, 0,00001 мл столбнячного токсина вызывает бель белой мыши, а токсин микроба ботулизма действует в меньшей дозе.
Эндотоксины прочно связаны с телом микробной клетки, освобождаются только после разрушения тела микроба. В отличие от экзотоксинов эндотоксины вызывают в организме следующие признаки отравления: головную боль, слабость, одышку т. д. Эндотоксины более устойчивы, чем экзотоксины, некоторые выдерживают даже кипячение. Токсичность для организмов у них значительно меньше, чем у экзотоксинов.
Эндотоксины имеются у всех болезнетворных микробов; экзотоксины вырабатываются только некоторыми из них — дифтерийной палочкой, стафилококком, бактерией ботулизма.
4. Факторы внешней среды, влияющие на микроорганизмы
Изменчивость микробов.
В естественных условиях на микробы постоянно воздействуют многие факторы, обусловливающие процесс изменчивости. К этим факторам помимо питания, температуры относится явление микробного антагонизма, влияние внутренней среды организма человека и животного.Благодаря тесному контакту с окружающей средой и интенсивному размножению микроорганизмы быстро приспосабливаются к новым условиям, и соответственно с этим изменяются их первоначальные свойства.
Например, в горячей воде гейзеров обитают бактерии, которые оформились как вид под влиянием окружающих условий. Некоторые болезнетворные микробы при взаимодействии с лекарственными веществами могут приобрести к ним устойчивость. Таким образом, огромное значение для жизнедеятельности организма имеют условия cyществования, изменяя которые (питание, температуру, влажность и др.), можно вызвать соответствующие изменения природы микроорганизма.Изменчивость свойственна всем видам микроорганизмов. Одной из причин изменчивости микробов является бактериофаг.
Бактериофаги — это живые организмы, которые размножаются только тогда, когда проникают извне внутрь микробной клетки. Вне организма микробов бактериофаги не размножаются, а находятся в состоянии покоя. Действие бактериофага на микробную клетку заключается в следующем: окружив микробную клетку, бактериофаги постепенно проникают внутрь и размножаются. Быстрота размножения бактериофага зависит от многих условий: характера микроба, условий его существования и др. Через 1-3ч внутри микробной клетки образуется множество новых бактериофагов, оболочка этой клетки разрывается, и вся масса бактериофагов выпадает из нее.
При взаимодействии бактериофага с микробом, последний всегда гибнет. Если активность бактериофага недостаточна, отдельные микробные клетки выживают и дают начало росту новых микробных клеток, уже устойчивых к данному бактериофагу.
Под влиянием бактериофага микробы изменяют свои свойства: лишаются болезнетворной способности, теряют капсулу и др.
Для каждого вида болезнетворного микроба существует свой бактериофаг, например, дизентерийный, брюшнотифозный, стафилококковый.
Под действием света, кислорода воздуха, тепла, бактериофаг теряет активность в течение 1—2 месяцев. Ультрафиолетовые лучи разрушают бактериофаги за 15 мин. Быстрое уничтожение бактериофагов происходит в кислой среде.
Бактериофаги находятся повсюду, где есть бактерии. Различные бактериофаги можно обнаружить в сточных водах, речной воде, в выделениях человека и животного и других объектах.
Микробы в окружающей среде
Микробы воды.
Микробы попадают в воду с поверхности земли, а также из воздуха с дождем и пылью. Концентрация микробов в воде неодинакова. Так, в воде родников, артезианских колодцев содержится очень мало микробов. Много микробов содержится в воде прудов, озер, рек, особенно вблизи населенных пунктов, так как вода здесь загрязняется стоками нечистот, отбросами и др. По мере удаления от населенных пунктов, вдали от берегов, количество микробов в воде постепенно уменьшается. Повышенная концентрация микробов в воде водоемов наблюдается во время весеннего половодья, после обильных дождей, когда с поверхности земли смываются загрязнения. С выделениями больных людей и животных в воду могут попадать различные болезнетворные микробы — дизентерийные микробы, палочка брюшного тифа и др. Надо сказать, что эти микробы могут находиться в воде продолжительное время. Например, палочка брюшного тифа может существовать в воде несколько месяцев, дизентерийные микробы — несколько дней. Таким образом, вода, загрязненная болезнетворными микробами, может явиться источником массовых заболеваний среди людей, если они будут употреблять ее в непрокипяченом виде.
Микробы почвы.Очень большое количество микробов содержит почва, имеющая наиболее благоприятные условия для жизнедеятельности микробов: надежную защиту от солнечных лучей, нужные питательные вещества, достаточное количество влаги. Количество микробов в различных слоях почвы неодинаково. В самом верхнем слое содержится мало микробов, так как здесь они быстро гибнут под воздействием прямых солнечных лучей, способствующих высыханию микробных клеток. Наибольшее количество микробов в почве содержится на глубине 10—20 см. С увеличением глубины общее количество микробов уменьшается, а на глубине 4—5 м их может вообще не быть.
Количество микробов в почве зависит от многих факторов: времени года, характера почвы, освещения и др. Так, песчаные почвы содержат мало микробов, а вспаханные, удобряемые обычно густо ими населены. Летом в почве микробов значительно больше, чем зимой.
Микробы воздуха.
В воздух микробы попадают из почвы с пылью. Особенно много их в нижних слоях воздуха. С увеличением расстояния от земли воздух становится чище. Например, в воздухе над снежными горными вершинами микробов очень мало.
Много микробов содержит воздух в помещениях, где плохая вентиляция, а также в местах скопления большого количества людей. B воздухе можно обнаружить болезнетворные микробы — палочки туберкулеза, дифтерии, стрептококки, которые попадают в него при кашле, чихании больных людей, а также с предметов, которыми пользовались больные.
В воздух помещений парикмахерских микробы попадают при обслуживании больных грибковыми гнойничковыми заболеваниями и вместе с чешуйками кожи, волосами.
При вдыхании такого воздуха, попадании микробов на кожу может произойти заражение человека.
Как правило, микробы недолго сохраняются в воздухе, так как на них оказывают вредное воздействие различные факторы — высыхание, солнечный свет, колебания температуры, недостаточное количество необходимых питательных веществ и др.
Факторы внешней среды, оказывающие влияние на жизнедеятельность микробов, делятся на три группы: физические (высушивание, действие температуры, света, атмосферное давление, движение жидкой среды), химические, биологические.
Физические факторы. Высушивание действует на микробов губительно. Однако различные виды микробов по-разному устойчивы к высушиванию. Например, микроб, вызывающий холеру, при высушивании погибает через несколько часов, в то время как туберкулезная палочка или стафилококк выдерживают высушивание в течение многих дней. Споры бактерий еще более устойчивы к высушиванию и могут жить в сухом виде в течение нескольких лет.
Губительное действие высушивания на микробов используется для консервирования различных продуктов: сушка мяса, рыбы, фруктов, так как в таких законсервированных (высушенных) продуктах микробы не могут размножаться и продукты не портятся. Для каждого микробного вида существует определенная температура, при которой его жизнедеятельность проявляется более активно.
Повышение или понижение температуры резко понижает жизнедеятельность каждого микробного вида, а в ряде случаев может вызвать его гибель. Например, микробы, паразитирующие в теле человека, приспособились к температуре человеческого тела (37°С). Для некоторых таких микробов воздействие в течение длительного времени температуры 40— 42°С губительно. Установлено, что большинство микробов, не образующих спор, при воздействии на них температуры 56°С в течение 30—60 мин в жидкой среде погибают, при воздействии температуры 70° С гибель таких микробов наступает через 5—10 мин, а при 100° С — почти моментально. Споры бактерий могут переносить кипячение в течение 5—15 мин, а некоторые — даже в течение нескольких часов. Низкую температуру микробы переносят гораздо лучше, чем высокую.
При низких температурах приостанавливаются процессы гниения, так как в этих условиях микробы не размножаются. На этом принципе основано хранение пищевых продуктов. Солнечный свет действует на микробов губительно. Под действием прямых солнечных лучей погибают в течение короткого времени самые устойчивые микробы. Менее чувствительны микробы к рассеянному свету.
Повышенное атмосферное давление оказывает слабое действие на микробов.
Химические факторы. Действие химических веществ на микробов весьма разнообразно и зависит от вида микроба, а также концентрации действующего химического вещества. Например, сахар или поваренная соль в небольших концентрациях оказывают на них благоприятное воздействие; эти же вещества в больших концентрациях могут вызвать гибель микробов. Некоторые химические вещества уже в малых концентрациях убивают микробов. Такие вещества называются дезинфицирующими и применяются для уничтожения микробов.
Биологические факторы. Микробы, находящиеся в почве воде, воздухе, в организме человека, при своей жизнедеятельности вступают во взаимодействие не только со средой, но друг с другом. При этом взаимоотношения между микробами бывают трех видов: симбиоз, антагонизм и метабиоз.
При симбиозе в одной и той же среде уживаются два более видов, не мешая друг другу, а иногда жизнедеятельность отдельных видов при этом даже усиливается. Например, наблюдается симбиоз анаэробных и аэробных микробов. Например, аэробы, поглощая кислород воздуха, создают необходимые условия для развития анаэробных микробов.
При антагонизме наблюдается подавление развития одного микроба другим, причем большинство микробов-антагонистов выделяет в окружающую среду особые вещества, названные антибиотиками, которые задерживают рост и размножение и даже убивают других микробов.
При метабиозе один микроорганизм создает благоприятные условия для роста и жизнедеятельности другого микроба.
Нормальная микрофлора организма человека. Организм человека не свободен от микробов: они находятся на коже, особенно много их на слизистых оболочках, сообщающихся с внешней средой (полость рта, нос). В крови здорового человека микробов нет; только при нарушении целости кожи (порезы, ссадины, раны) и при некоторых заболеваниях микробы могут попасть в кровь и распространиться по всему организму.
Особенно много микроорганизмов в различных отделах пищеварительного тракта. Весьма благоприятную среду они находят в полости рта, в пищевых остатках между зубами.Обильное развитие микробов во рту способствует быстрому разложению пищевых остатков. Образующиеся при этом вредные химические продукты разрушают эмаль зубов (кариес).
В желудке здорового человека микробов мало, что связано с действием на них кислого пищеварительного сока. Еще меньше микробов в тонком кишечнике, что связано бактериальным (убивающим) действием на них стенок тонкого кишечника.Огромное количество микробов содержится в толстом кишечнике. За сутки человек выделяет с калом 18 000 000 000 00 микробных клеток.
Но с другой стороны, в организме человека имеются также виды микроорганизмов, которые оказывают ему пользу. Например, кишечная палочка угнетает развитие гнилостных микробов и в известной степени сдерживает развитие проникающих кишечник болезнетворных бактерий.
Способы изучения микробов
Для изучения микробов необходимы соответствующие лабораторная обстановка и оборудование. Помещение для лабораторий подбирают просторное, светлое, чистое и изолированное. Работа в лаборатории требует особой осторожности, так как приходится работать с заразным материалом. Микроскопирование.Вследствие очень малых размеров микроорганизмы изучают с помощью специальной аппаратуры — микроскопов.
Рис. 6. Микроскоп:
1 — тубус; 2 — «револьвер»; 3 — объектив; 4 — предметный столик; 5 — осветительный аппарат; 6 — зеркало; 7 — ножка; 8 — шарнир; 9 — колонка; 10 — микрометрический винт; 11 — макрометрический винт; 12 — окуляр.