Сельскохозяйственная микробиология. Микробиология растений. Рабочая программа дисциплины
Инфекционный эпидидимит баранов (лат. - Epididymitis infectiosa arietum; англ. - Infectious ram epididymitis; эпидидимит баранов) - особая форма бруцеллеза овец - остро и хронически протекающая инфекционная болезнь, проявляющаяся пролиферативными воспалительными процессами в семенниках и их придатках, их атрофией, снижением воспроизводительной функции у баранов, а у овцематок - абортами, рождением нежизнеспособных ягнят и бесплодием.
Историческая справка, распространение, степень опасности и ущерб. Болезнь установлена в Новой Зеландии и Австралии в 1942 г. Возбудитель выделили Симмонс, Холл, Баддл и Бойес (1953). В 1956 г. по морфологическому сходству с бруцеллами его определили как новый самостоятельный вид Brucella и назвали В. ovis. Болезнь зарегистрирована более чем в 100 странах мира.
Возбудитель болезни. Возбудитель эпидидимита Brucella ovis - кокко-видные или слегка удлиненной формы мелкие грамотрицательные бактерии, неподвижные, спор не образуют, хорошо воспринимают анилиновые краски, по методу Козловского или Шуляка-Шина окрашиваются в красный цвет. Некоторые штаммы образуют капсулу.
Для культивирования возбудителя используют обогащенные питательные среды, на которых бруцеллы этого вида при выделении длительно (10...30 сут) растут в условиях повышенного содержания СОг (10...15 %).
Особенностью микроорганизма является то, что при первичном выделении и испытании в пробе с трипанфлавином культура характеризуется как стойкая R-форма, не имеющая А- и М-антигенов гладких бруцелл (S-форма). Возбудитель не лизируется бруцеллезным Тб-фагом. Он также лишен поверхностного оболочечного S-антигена, типичного для других бруцелл, но его О-антиген имеет иммунологическое родство с О-антиге-нами бруцелл остальных видов. Перекрестно реагирует с В. canis и с шероховатыми вариантами других видов бруцелл.
Устойчивость возбудителя невысокая. При 60 "С он погибает через 30 мин, при 70 "С - за 5... 10 мин, при 100 °С - моментально. В поверхностных слоях почвы бруцеллы выживают до 40 дней, на глубине 5...8 см - до 60, в воде -до 150 дней. В молоке бактерии сохраняются до 4...7 сут, в замороженном мясе - 320, в шерсти овец - 14... 19 сут. Ультрафиолетовые лучи убивают бруцелл за 5... 10 сут, прямой солнечный свет - от нескольких минут до З...4ч.
Из дезинфицирующих веществ применяют 1...2%-ные растворы формальдегида, хлорной извести и креолина, 5%-ную свежегашеную известь (гидроксид кальция), раствор гидроксида натрия и др.
Эпизоотология. К болезни восприимчивы бараны, овцематки и ягнята. В естественных условиях массовое перезаражение и распространение болезни приходятся на периоды случной кампании и окотов.
Передача возбудителя осуществляется преимущественно половым путем. Заражение овцематок возможно как при естественной случке с больными баранами, так и при искусственном осеменении. Основными факторами передачи возбудителя служат сперма и моча больного барана. У некоторых осемененных такой спермой овцематок случаются аборты, и в подобном случае возбудитель болезни выделяется во внешнюю среду с абортированными плодами, мертворожденными ягнятами, плодными оболочками и истечениями из половых путей. Нормально окотившиеся овцы также могут выделять возбудитель с плацентой.
Здоровые бараны заражаются при случке с овцами, ранее покрытыми больными баранами. Возможно перезаражение баранов и в результате длительного совместного содержания больных и здоровых животных. В стадах взрослых баранов заболевает до 78 % поголовья.
Ягнята до 5...6-месячного возраста обычно не заболевают. Единичные случаи заражения отмечены среди 10...15-месячных баранчиков, но симптомы болезни у молодых животных обычно отсутствуют. Чаще всего бараны поражаются в возрасте 2...7 лет, т. е. в период усиленной функциональной деятельности. Заболеваемость ярочек такая же, как и баранчиков.
Патогенез. Возбудитель, попав в организм барана или овцематки, размножается в местах проникновения и в ближайших регионарных лимфатических узлах. В дальнейшем (через 7 дней и более) он проникает в паренхиматозные органы и разносится с кровью по организму (фаза генерализации). Через короткое время возбудитель исчезает из кровяного русла и локализуется, как правило, в эпителии семенных канальцев семенников и их придатков у баранов или в беременной матке овцы и там размножается. В результате у баранов развивается вначале острый, а затем хронический воспалительный процесс (эпидидимит и тестикулит), а у суягных овец вследствие нарушения питания плода происходят аборты.
У суягных овцематок вследствие развития в родовых оболочках некротического процесса нарушается питание плода, что приводит к аборту или рождению нежизнеспособного потомства. Абортируют овцы, имеющие суягность не более 2мес. При заражении их в более поздний период суягности патологический процесс не успевает развиться и плод донашивается, но чаще бывает нежизнеспособным.
Течение и клиническое проявление. У баранов болезнь протекает остро и хронически.
При остром течении у баранов отмечают ухудшение общего состояния, ухудшение или отсутствие аппетита, повышение температуры тела до 41...42 °С, экссудативное воспаление семенников и их придатков. Семенники могут быть увеличены в 3...5 раз. Мошонка воспалена и также увеличена в несколько раз вследствие скопления в ней большого количества экссудата. Кожа мошонки напряженная, горячая, покрасневшая, болезненная. Часто отмечается воспаление одного семенника с резко выраженной асимметрией. Регистрируют одно- или двустороннее увеличение придатков семенников до размеров куриного яйца. Консистенция их плотная, бугристая, отмечают флюктуацию. Подвижность семенников уменьшена, или они неподвижны, возможна их атрофия. Они становятся твердыми, граница между придатком и семенником плохо прощупывается. Бараны неохотно передвигаются, отстают от стада, стоят на одном месте с расставленными задними конечностями.
У большинства баранов нарушена продукция спермы, объем эякулята, подвижность и густота спермы понижены; цвет ее становится желто-серым или желто-зеленым. Нарушения спермиогенеза могут быть причиной низкой оплодотворяемости самок.
Через 2...3нед эти признаки постепенно исчезают, температура тела снижается до нормы, отек мошонки уменьшается, но она остается мешкообразной, и болезнь приобретает хроническое течение.
У овцематок наблюдаются аборты или родятся слабые нежизнеспособные ягнята. Часто после ягнения задерживается послед и развивается эндометрит.
Патологоанатомические признаки. У баранов изменения локализуются в основном в придатках семенников. Общая влагалищная оболочка срастается с семенником и придатком. У головки придатка разрастается соединительная ткань в виде тонких тяжей. При разрезе в пораженном придатке обнаруживают фиброзные разрастания и разной величины некротические секвестры, заполненные серозной, гноевидной, творожистой или сметаноподобной жидкостью без запаха. Ткань семенников уплотнена, местами петрифицирована.
Характерными гистологическими изменениями являются гиперплазия и метаплазия эпителия, облегающего придаток семенника, особенно в хвосте придатка, что приводит к появлению на пораженном придатке вначале бугристости, а затем кист. Внутри последних скапливаются нейт-рофилы. При закупорке спермовыводящих путей возникает хронический фиброз, наблюдаются изменения в выводящих канальцах в виде гиперплазии эпителия и увеличения складчатости их стенок.
У овцематок на поверхности околоплодной оболочки и хориоалланто-иса содержится желтоватая липкая гноеподобная масса. В более тяжелых случаях хориоаллантоисная оболочка сращена с амнионом, утолщена до 2...3 см, некротизирована, иногда с захватом кровеносных сосудов и кате-лидонов.
Диагностика и дифференциальная диагностика. Диагноз ставят на основании типичных клинических признаков, результатов бактериологического, серологического и аллергического исследований животных с учетом эпизоотологических данных и патологоанатомических изменений.
Отбор проб биоматериала и его исследование лабораторными методами проводят в соответствии с утвержденным Наставлением по диагностике инфекционной болезни овец, вызываемой Бруцелла овис (инфекционный эпидидимит баранов). Для серологической диагностики выпускают наборы специфических компонентов для постановки РА с цветным овис-ным антигеном, РСК, РДСК, ИФА, РНГА и РНАт. В комплексе диагностических тестов для аллергической диагностики инфекционного эпиди-димита баранов применяют бруцеллоовин. Однако они не являются опре-делящими при постановке диагноза.
Единственный надежный метод, который дает недвусмысленные результаты, - бактериологический, предусматривающий выделение и идентификацию микроорганизма.
Патологическим материалом для этого могут служить гноеподобное содержимое секвестров пораженных придатков, измененные участки семенников, сперма баранов; от овец - выделения из половых путей (в первые дни после аборта), содержимое полости и измененные некротические участки рогов матки, яичники и глубокие тазовые лимфатические узлы, абортированные плоды и плаценты. Иногда у больных овец удается обнаружить бруцеллы и в других органах (легкие, вымя и т. д.). Полученные первичные культуры подвергают серологической идентификации с использованием РДСК.
Диагноз на инфекционный эпидидимит считают установленным, а отару неблагополучной при получении положительных результатов бактериологического или серологического исследования (выделение культуры В. ovis, положительные РДСК, ИФА, РНАт). В неблагополучных по инфекционному эпидидимиту отарах (на фермах, в хозяйствах, населенных пунктах) животных, реагирующих при исследовании на эту болезнь, а также имеющих клинические признаки заболевания, признают больными.
При дифференциальной диагностике у баранов следует исключить заразные и незаразные болезни, вызывающие сходные поражения семенников и их придатков (бруцеллез, псевдотуберкулез, диплококковую инфекцию), травмы, отравления. Бесплодие и аборты у овец могут быть следствием кампилобактериоза, сальмонеллеза, листери-оза, хламидиоза и др.
Иммунитет, специфическая профилактика. В период болезни в крови животных появляются антитела и происходит аллергическая перестройка организма, что свидетельствует о формировании иммунитета. Отмечено, что вскоре после случки с инфицированными баранами число положительно реагирующих в РДСК овцематок постепенно увеличивается.
В нашей стране и за рубежом проводят работы по изысканию иммуно-генных вакцин, в настоящее время вакцинацию баранов в России не выполняют.
Профилактика. В целях предупреждения заноса возбудителя инфекции из-за рубежа Ветеринарными требованиями при импорте в Российскую Федерацию племенных и пользовательных овец и коз, а также спермы баранов к ввозу в страну допускаются только здоровые племенные овцы и козы, рожденные и выращенные в стране-экспортере, небеременные, не вакцинированные против бруцеллеза и происходящие из хозяйств и административных территорий, свободных от инфекционного эпидидимита в течение 12мес.
Для контроля благополучия стад внутри страны не реже 1 раза в год перед началом случной кампании проводят клинические, аллергические и серологические исследования всех баранов-производителей в племенных хозяйствах, на племенных заводах, фермах, станциях и предприятиях по искусственному осеменению животных. Подлежат проверке также племенные бараны, отобранные для продажи.
Лечение. Больных животных не лечат.
Меры борьбы. При установлении заболевания баранов инфекционным эпидидимитом племенное овцеводческое хозяйство (племферму, станцию, племпредприятие) объявляют неблагополучным и вводят ограничения. Вывод животных из такой отары (фермы) в другие отары или хозяйства для племенных и производственных целей запрещают.
Баранов с клиническими признаками болезни (эпидидимит, орхит) сдают на убой, а остальных животных неблагополучной отары (группы) с целью выявления новых больных ежемесячно исследуют клинически (с обязательной пальпацией семенников и их придатков) и через каждые 20...30 дней - серологически. Выявленных больных и реагирующих животных направляют на убой.
После получения подряд двух отрицательных результатов серологического исследования и при отсутствии признаков болезни оздоравливаемую группу (отару) баранов ставят на 6-месячный контроль, в течение которого их исследуют 2 раза, и при получении отрицательных результатов отару (группу) признают оздоровленной от эпидидимита.
Баранчиков и ярок, родившихся от овец неблагополучной отары, содержат изолированной группой, исследуют клиническими и серологическими методами с 12-месячного возраста, а баранчиков - начиная с 5...6 мес. Реагирующих (больных) животных сдают на убой. Вывод молодняка неблагополучной группы для племенных целей не разрешается.
Остальных овец исследуют серологически двукратно через 1 и 2 мес после окота, а также однократно за 2.„4 нед перед началом случного сезона и искусственного осеменения. Положительно реагирующих признают больными и сдают на убой.
Нереагирующих овцематок осеменяют искусственно спермой здоровых производителей и ежемесячно исследуют. Такую отару признают оздоровленной, если у овец в течение 2 лет не было абортов, вызываемых В. ovis, и при исследовании сыворотки крови получены отрицательные результаты.
При убое больных животных и использовании мяса, мясных и других продуктов руководствуются, как и при бруцеллезе животных, Правилами ветеринарно-санитарного осмотра убойных животных и ветеринарно-са-нитарной экспертизы мяса и мясопродуктов, а при обработке и использовании шкур, шкурок (смушковых), шерсти - Инструкцией по дезинфекции сырья животного происхождения и предприятий по его заготовке, хранению и переработке.
В животноводческих помещениях, где содержат оздоравливаемое поголовье, и на территории вокруг них необходимо соблюдать чистоту и строго выполнять правила содержания животных и ухода за ними, проводить текущую, а перед снятием ограничений - заключительную дезинфекцию помещений, загонов, выгульных площадок, оборудования, инвентаря и других объектов, а также дезинсекцию, дератизацию, санитарный ремонт животноводческих помещений и другие ветеринарно-санитарные мероприятия в соответствии с действующими правилами.
Контрольные вопросы и задания. 1. Охарактеризуйте этиологию и клиническое проявление инспекционного эпидидимита баранов. 2. Чем эта болезнь отличается от классического бруцеллеза овец? 3. Когда диагноз болезни считается установленным? 4. Какие меры необходимо принимать с целью предупреждения заноса возбудителя инфекции из-за рубежа и распространения болезни внутри страны? 5. Перечислите общие и специфические мероприятия по ликвидации инфекционного эпидидимита баранов в овцеводческом хозяйстве.
Белова Алена, 12 группа
Самостоятельная работа 1
Предмет микробиологии
Микробиология – наука, предметом изучения которой являются микроскопические существа, называемые микроорганизмами, их биологические признаки, систематика, экология, взаимоотношения с другими организмами.
Микроорганизмы – наиболее древняя форма организации жизни на Земле. По количеству они представляют собой самую значительную и самую разнообразную часть организмов, населяющих биосферу.
К микроорганизмам относят:
1) бактерии;
2) вирусы;
4) простейшие;
5) микроводоросли.
Общий признак микроорганизмов – микроскопические размеры; отличаются они строением, происхождением, физиологией.
Бактерии – одноклеточные микроорганизмы растительного происхождения, лишённые хлорофилла и не имеющие ядра.
Грибы – одноклеточные и многоклеточные микроорганизмы растительного происхождения, лишённые хлорофилла, но имеющие черты животной клетки, эукариоты.
Вирусы – это уникальные микроорганизмы, не имеющие клеточной структурной организации.
Основные разделы микробиологии: общая, техническая, сельскохозяйственная, ветеринарная, медицинская, санитарная.
Общая микробиология изучает наиболее общие закономерности, свойственные каждой группе перечисленных микроорганизмов: структуру, метаболизм, генетику, экологию и т. д.
Основной задачей технической микробиологии является разработка биотехнологии синтеза микроорганизмами биологически активных веществ: белков, ферментов, витаминов, спиртов, органических веществ, антибиотиков и др.
Сельскохозяйственная микробиология занимается изучением микроорганизмов, которые участвуют в круговороте веществ, используются для приготовления удобрений, вызывают заболевания растений и др.
Ветеринарная микробиология изучает возбудителей заболеваний животных, разрабатывает методы их биологической диагностики, специфической профилактики и этиотропного лечения, направленного на уничтожение микробов-возбудителей в организме больного животного.
Предметом изучения медицинской микробиологии являются болезнетворные (патогенные) и условно-патогенные для человека микроорганизмы, а также разработка методов микробиологической диагностики, специфической профилактики и этиотропного лечения вызываемых ими инфекционных заболеваний.
Разделом медицинской микробиологии является иммунология, которая занимается изучением специфических механизмов защиты организмов людей и животных от болезнетворных микроорганизмов.
Предметом изучения санитарной микробиологии являются санитарно-микробиологическое состояние объектов окружающей среды и пищевых продуктов, разработка санитарных нормативов.
Самостоятельная работа 2.
История развития микробиологии
Микробиология (от греч. micros- малый, bios- жизнь, logos- учение, т.е. учение о малых формах жизни) - наука, изучающая организмы, неразличимые (невидимые) невооружённым какой- либо оптикой глазом, которые за свои микроскопические размеры называют микроорганизмы (микробы).
Предметом изучения микробиологии является их морфология, физиология, генетика, систематика, экология и взаимоотношения с другими формами жизни.
В таксономическом отношении микроорганизмы очень разнообразны. Они включают прионы, вирусы, бактерии, водоросли, грибы, простейшие и даже микроскопические многоклеточные животные.
По наличию и строению клеток вся живая природа может быть разделена на прокариоты (не имеющие истинного ядра), эукариоты (имеющие ядро) и не имеющие клеточного строения формы жизни. Последние для своего существования нуждаются в клетках, т.е. являются внутриклеточными формами жизни (рис. 1).
По уровню организации геномов, наличию и составу белоксинтезирующих систем и клеточной стенки все живое делят на 4 царства жизни: эукариоты, эубактерии, архебактерии, вирусы и плазмодии.
К прокариотам, объединяющим эубактерии и архебактерии, относят бактерии, низшие (сине- зелёные) водоросли, спирохеты, актиномицеты, архебактерии, риккетсии, хламидии, микоплазмы. Простейшие, дрожжи и нитчатые грибы-эукариоты.
Микроорганизмы-это невидимые простым глазом представители всех царств жизни. Они занимают низшие (наиболее древние) ступени эволюции, но играют важнейшую роль в экономике, круговороте веществ в природе, в нормальном существовании и патологии растений, животных, человека.
Микроорганизмы заселяли Землю ещё 3- 4 млрд. лет назад, задолго до появления высших растений и животных. Микробы представляют самую многочисленную и разнообразную группу живых существ. Микроорганизмы чрезвычайно широко распространены в природе и являются единственными формами живой материи, заселяющими любые, самые разнообразные субстраты (среды обитания), включая и более высокоорганизованные организмы животного и растительного мира.
Можно сказать, что без микроорганизмов жизнь в ее современных формах была бы просто невозможна.
Микроорганизмы создали атмосферу, осуществляют кругооборот веществ и энергии в природе, расщепление органических соединений и синтез белка, способствуют плодородию почв, образованию нефти и каменного угля, выветриванию горных пород, многим другим природным явлениям.
С помощью микроорганизмов осуществляются важные производственные процессы - хлебопечение, виноделие и пивоварение, производство органических кислот, ферментов, пищевых белков, гормонов, антибиотиков и других лекарственных препаратов.
Микроорганизмы как никакая другая форма жизни испытывает воздействие разнообразных природных и антропических (связанных с деятельностью людей) факторов, что, с учётом их короткого срока жизни и высокой скорости размножения, способствует их быстрому эволюционированию.
Наибольшую печальную известность имеют патогенные микроорганизмы (микробы-патогены) - возбудители заболеваний человека, животных, растений, насекомых. Микроорганизмы, приобретающие в процессе эволюции патогенность для человека (способность вызывать заболевания), вызывают эпидемии, уносящие миллионы жизней. До настоящего времени вызываемые микроорганизмами инфекционные заболевания остаются одной из основных причин смертности, причиняют существенный ущерб экономике.
Изменчивость патогенных микроорганизмов составляет основную движущую силу в развитии и совершенствовании систем защиты высших животных и человека от всего чужеродного (чужеродной генетической информации). Более того, микроорганизмы являлись до недавнего времени важным фактором естественного отбора в человеческой популяции (пример - чума и современное распространение групп крови). В настоящее время вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) посягнул на святое святых человека - его иммунную систему.
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 заболеваний- 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), туберкулёза (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 бактерий 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 антибиотиков. 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 - вне хромосомного (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.
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 бронхиальной 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 энцефалопатии й- 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.
3. Задачи медицинской микробиологии.
К ним можно отнести следующие:
Установление этиологической (причинной) роли микроорганизмов в норме и патологии.
Разработка методов диагностики, специфической профилактики и лечения инфекционных заболеваний, индикации (выявления) и идентификации (определения) возбудителей.
Бактериологический и вирусологический контроль окружающей среды, продуктов питания, соблюдения режима стерилизации и надзор за источниками инфекции в лечебных и детских учреждениях.
Контроль за чувствительностью микроорганизмов к антибиотикам и другим лечебным препаратам, состоянием микро биоценозов (микрофлорой) поверхностей и полостей тела человека.
4. Методы микробиологической диагностики.
Методы лабораторной диагностики инфекционных агентов многочисленны, к основным можно отнести следующие.
Микроскопический- с использованием приборов для микроскопии. Определяют форму, размеры, взаиморасположение микроорганизмов, их структуру, способность окрашиваться определёнными красителями.
К основным способам микроскопии можно отнести световую микроскопию (с разновидностями- иммерсионная, темнопольная, фазово - контрастная, люминесцентная и др.) и электронную микроскопию. К этим методам можно также отнести авторадиографию (изотопный метод выявления).
Микробиологический (бактериологический и вирусологический) - выделение чистой культуры и ее идентификация.
Биологический - заражение лабораторных животных с воспроизведением инфекционного процесса на чувствительных моделях (биопроба).
Иммунологический (варианты - серологический, аллергологический) - используется для выявления антигенов возбудителя или антител к ним.
Молекулярно-генетический - ДНК- и РНК- зонды, полимеразная цепная реакция (ПЦР) и многие другие.
Заключая изложенный материал, необходимо отметить теоретическое значение современной микробиологии, вирусологии и иммунологии. Достижения этих наук позволили изучить фундаментальные процессы жизнедеятельности на молекулярно-генетическом уровне. Они обусловливают современное понимание сущности механизмов развития многих заболеваний и направления их более эффективного предупреждения и лечения.
Микробиология (от греч. micros — малый, bios — жизнь, учение) — наука о мельчайших, не видимых невооруженным глазом организмах, названных микроорганизмами или микробами. Предметом изучения микробиологии служат бактерии и некоторые микроскопические грибы. Микробиология изучает строение, физиологию, биохимию, генетику и экологию микроорганизмов, их роль и значение в жизни человека, животных и продуктивности биосферы.
Своим успешным развитием микробиология обязана в первую очередь достижениям физики и химии, которые обогатили микробиологию оригинальными методами исследования, позволившими расшифровать некоторые особенности обмена веществ. Применение электронной микроскопии позволило изучить тонкую структуру бактериальной клетки, химия дала много новых аналитических методов исследования, что заставило пересмотреть пути и сущность энергетического обмена, химизм биосинтеза ряда веществ. В свою очередь, микробиология внесла ценный вклад в генетику, биохимию, молекулярную биологию. Использование микроорганизмов в качестве объектов генетических и биохимических исследований открыло новую эпоху в естествознании. С достижением микробиологии связано решение многих теоретических проблем общей биологии и медицины, а также широкое применение микробиологии в народном хозяйстве. На микроорганизмах впервые была установлена роль ДНК в передаче наследственной информации, доказаны сложная структура гена и зависимость мутационных процессов от изменений в структуре ДНК. Изучение биосинтетической деятельности микроорганизмов показало их способность (и высокую активность) к синтезу весьма ценных соединений, имеющих большое народнохозяйственное значение.
В процессе обогащения и развития микробиологии от нес отпочковывались новые научные дисциплины — микология и вирусология со своими задачами и объектами исследования. В дальнейшем в зависимости от экологии микроорганизмов и практических потребностей человека в микробиологии выделялись направления, различающиеся задачами исследования — общая микробиология, промышленная, геологическая, сельскохозяйственная, медицинская, ветеринарная и др.
Общая микробиология изучает строение и жизнедеятельность микроорганизмов, их распространение в природе, генетику, вопросы систематики и классификации. Этот раздел является базовым для всех других отраслевых разделов микробиологии.
Промышленная (техническая) микробиология изучает микроорганизмы, используемые в различных отраслях промышленности с целью получения пищевых продуктов, спирта, ферментов, аминокислот, витаминов, антибиотиков, кормового белка и других биологически активных веществ, а также разрабатывает способы предохранения продуктов и сырья от порчи их микроорганизмами.
Геологическая микробиология изучает роль микроорганизмов в образовании и разложении руд, получении из этих руд металлов, в образовании полезных ископаемых, в круговороте наиболее важных биогенных элементов.
Сельскохозяйственная микробиология изучает микроорганизмы, играющие роль в формировании почвенных структур, повышении плодородия почв, создании бактериальных удобрений, а также микроорганизмы, вызывающие заболевания сельскохозяйственных культур (фитопатогенные) и разрабатывает меры борьбы с ними.
Медицинская микробиология изучает микроорганизмы, вызывающие заболевания человека, и разрабатывает методы диагностики, профилактики и лечения этих болезней. Она также изучает условия сохранения патогенных микробов во внешней среде, пути и механизмы их распространения.
Ветеринарная микробиология изучает микроорганизмы, вызывающие инфекционные болезни сельскохозяйственных животных, промысловых и диких животных, рыб, пчел, а также возбудителей болезней, общих животным и человеку (зооантропонозы). Ветеринарная микробиология, кроме того, изучает микроорганизмы, имеющие значение в животноводстве (микрофлору кормов, желудочно-кишечного тракта) и технологии пищевых продуктов животного происхождения.
Ветеринарная микробиология состоит из трех частей:
общая микробиология — изучает морфологию, физиологию, распространение и сохранение патогенных микробов во внешней среде, генетику микроорганизмов, патогенность и вирулентность, роль микробов в инфекционном процессе, распространение и локализацию их в животном организме и др.;
иммунология — изучает закономерности проявления, механизмы и способы управления иммунитетом, антигены и антитела, иммунологическую толерантность, вопросы аллергии, специфической диагностики и др.;
частная (специальная) микробиология — изучает свойства возбудителей инфекционных болезней животных, вопросы патогенеза, лабораторной диагностики, специфическую профилактику и терапию.
В нашей стране имеется большое количество научно-исследовательских институтов (Всесоюзный институт экспериментальной ветеринарии, Всесоюзный институт ветеринарной вирусологии и микробиологии, Всесоюзный научно-исследовательский институт ветеринарной санитарии, Всесоюзный государственный научно-контрольный институт ветеринарных препаратов), ряд специальных научно-исследовательских институтов и проблемных лабораторий, сеть республиканских, областных, межрайонных и районных ветеринарных лабораторий, в которых работают микробиологи. Микробиологические проблемы по ветеринарии изучают также на кафедрах микробиологии в ветеринарных вузах и ветеринарных факультетах сельскохозяйственных вузов страны. Микробиологические исследования в вузе используют ряд смежных дисциплин: эпизоотологию, ветсанэкспертизу, акушерство, хирургию, фармакологию и др. Столь широкое применение микробиологических знаний и методов определяет их исключительно важное значение в формировании профессионального мышления ветеринарного врача широкого профиля.
Главные проблемы современной микробиологии — углубленное изучение молекулярной организации и метаболизма микроорганизмов, микробиологического синтеза новых ценных продуктов, влияния факторов среды на жизнедеятельность микроорганизмов; изыскание специфических средств борьбы с инфекционными болезнями человека, животных и растений.
Вопросы к экзамену
по дисциплине «Сельскохозяйственная микробиология»
для студентов инженерного факультета
специальности 1-74 02 01 Агрономия
1. Микробиология как биологическая наука. Предмет и методы исследований.
2. История развития микробиологии. Морфологический, физиологический, биохимический, экологический и генетический период развития.
3. Основные задачи и направления развития микробиологии на современном этапе.
4. Распространение и роль микроорганизмов в природе.
5. Прокариотные и эукариотные микроорганизмы, их клеточная организация и основные различия.
6. Основные формы бактерий и их размеры.
7. Общая схема строения бактериальной клетки.
8. Внешние структуры бактериальной клетки (капсула, выросты). Движение бактерий.
9. Строение, химический состав и функции оболочки бактерий. Грамположительные и грамотрицательные бактерии, L -формы.
10. Строение и функции цитоплазматической мембраны. Мезосомы.
11. Цитоплазма и ее структуры (нуклеоид, рибосомы, включения).
12. Эндоспоры: образование, строение и свойства. Другие покоящиеся формы.
13. Расположение спор в клетке. Прорастание спор.
14. Способы размножения прокариот. Рост клеточной массы микроорганизмов на питательных средах.
15. Принципы систематики и номенклатуры микроорганизмов, таксономические категории. Понятие о штамме и клоне.
16. Систематика по Д. Берги. Критерии классификации.
17. Общая характеристика отдела 1 - Gracilicutes . Скотобактерии, бактерии с бескислородным и кислородным типом фотосинтеза.
18. Общая характеристика отдела 2 - Firmicutes . Фирмибактерии и таллобактерии.
19. Общая характеристика отдела 3 - Tenericutes . Микоплазмы.
20. Общая характеристика отдела 4 - Mendosicutes . Архебактерии.
21. Актиномицеты, их систематическое положение, строение и размножение. Значение актиномицетов в почвообразовательном процессе.
22. Микроскопические грибы: мукор, пеницилл, аспергилл. Дрожжи.
23. Практическое использование плесневых грибов и дрожжей.
24. Вирусы: структура, свойства, классификация. Вироиды и прионы.
25. Строение и размножение бактериофагов. Вирулентные и умеренные фаги.
26. Наследственные факторы бактерий. Нуклеоид и плазмиды.
27. Мутационная и рекомбинативная изменчивость у прокариот.
28. Трансформация, коньюгация и трансдукция как источники наследственной изменчивости.
29. Практическое использование генной инженерии в микробиологии.
30. Способы питания и поступления питательных веществ в клетку.
31. Химический состав и пищевые потребности у микроорганизмов.
32. Основные типы питания микроорганизмов по отношению к источникам энергии, донору водорода, источнику углерода.
33. Источники азота и витаминов у микроорганизмов. Усвоение зольных элементов.
34. Питательные среды для выращивания микроорганизмов. Классификация по консистенции, по назначению, по происхождению.
35. Понятие об обмене веществ: анаболизм и катаболизм.
36. Основные способы получения энергии микроорганизмами: аэробное дыхание, неполное окисление, анаэробное дыхание, брожение.
37. Влияние на микроорганизмы влажности и концентрации растворов. Осмофильные и галофильные организмы.
38. Отношение микроорганизмов к температуре. Методы термической стерилизации.
39. Воздействие на организмы света, радиации, давления, ультразвука, электричества, механических сотрясений.
40. Отношение микроорганизмов к кислороду.
41. Влияние кислотности среды на развитие микробов.
42. Действие химически ядовитых веществ на микроорганизмы. Дезинфекция и антисептики.
44. Антибиотики микробного и животного происхождения, фитонциды.
45. Теоретические основы методов хранения, переработки и консервирования пищевых продуктов.
46. Круговорот углерода в природе и роль микроорганизмов.
47. Спиртовое и глицериновое брожение. Возбудители, условия, химизм и значение.
48. Молочнокислое брожение: гомоферментативное и гетероферментативное.
49. Возбудители, условия, химизм и значение.
50. Пропионовокислое брожение. Возбудители, условия, химизм и значение.
51. Маслянокислое и ацетонобутиловое брожение. Возбудители, условия, химизм и значение.
52. Разложение пектиновых веществ. Возбудители, условия, химизм и значение. Росяная мочка льна.
53. Разложение крахмала. Возбудители, условия, химизм и значение.
54. Получение уксусной и лимонной кислот. Возбудители, условия, химизм и значение.
55. Окисление микроорганизмами жиров. Возбудители, условия, химизм и значение.
56. Общая схема круговорота азота в природе.
57. Аммонификация белков. Возбудители, условия, химизм и значение.
58. Иммобилизация азота в почве. Влияние данного процесса на азотное питание растений.
59. Нитрификация. Возбудители, условия, химизм и значение.
60. Денитрификация:прямая и косвенная. Возбудители, условия, химизм и значение.
61. Биологическая фиксация молекулярного азота. Ее сущность и химизм.
62. Свободноживущие азотфиксирующие микроорганизмы: Clostridium pasteurianum , Azotobacter , Beijerinskia , Derxia , Azomonas , цианобактерии.
63. Симбиотическая азотфиксация у бобовых и небобовых растений. Характеристика рода Rhizobium иFrankia . Оптимальные условия азотфиксации. Бактериальные препараты.
64. Ассоциативная азотфиксация в ризосфере и филлосфере. Характеристика Azospirillum , Pseudomonas , Klebsiella , Flavobakterium и их использование.
65. Круговорот серы в природе: минерализация, сульфофикация и десульфофикация. Возбудители, условия, химизм и значение.
66. Круговорот фосфора в природе. Минерализация органического фосфора и мобилизация фосфатов.
67. Круговорот железа в природе. Возбудители, условия, химизм и значение.
68. Почва как среда обитания для микроорганизмов.
69. Участие микроорганизмов в почвообразовательном процессе.
70. Методы определения состава и активности почвенных микроорганизмов. Метод разведения и посева на плотные питательные среды, метод прямого счета.
71. Микрофлора различных типов почв. Микроорганизмы-индикаторы.
72. Влияние обработки почвы, удобрений и пестицидов на активность и видовой состав почвенной микрофлоры.
73. Использование микробных препаратов в борьбе с вредителями и болезнями сельскохозяйственных культур.
74. Микрофлора ризопланы и ризосферы. Микориза. Роль в жизни растений.
75. Микрофлора филлосферы, ее состав и роль в жизни растений. Микрофлора зерна и ее изменения при различных условиях хранения.
76. Микробиологические процессы при сушке сена и сенажировании.
77. Силосование кормов. Силосуемость растений. Показатели качества силоса.
78. Распространения микроорганизмов в воде. Методы очистки воды и использование микроорганизмов.
79. Количественный и качественный состав микрофлоры воздуха.
80. Распространение инфекционных заболеваний через воду и воздух.
81. Применение методов биоконверсии в сельском хозяйстве.
Составитель:
доцент кафедры, к.б.н.Д.С. Мороз