1

1. Вступ до курсу
Стабніков Віктор Петрович
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ

2. Рекомендована література
Основна:
1. Пирог Т.П. Загальна мікробіологія. К.: НУХТ, 2010. – 632 с.
2. Векірчик К.М. Мікробіологія, вірусологія. – К.: Вища школа,
1987. – 224с.
3. Ситник І.О., Климнюк С.І., Творчо М.С. Мікробіологія,
вірусологія, імунологія. – Тернопіль: Укрмедкнига, 1998. – 390с.
4. Хижняк M.I., Нагорна А.М. Здоров’я людини та екологія. - К.:
Здоров’я, 1995. - 228 с.
5. Шлегель Г. Общая микробиология. - М.: Мир,1987. – 500 с.
6. Грегірчак Н.М. Мікробіологія харчових виробництв. Лабораторний
практикум. – К.: НУХТ, - 2009. – 302 с.

3. 1. Предмет і завдання мікробіології
. .
Мікробіологія є однією з фундаментальних
біологічних наук, яка вивчає будову та
життєдіяльність мікроорганізмів. Назва
«мікробіологія» походить від грецьких слів: micros -
малий, bios - життя, logos – навчання тобто це
вчення про малі форми життя.
Мікробіологія вивчає організми, невидимі неозброєним оптикою оком. Ці
організми за свої мікроскопічні розміри називають мікроорганізми (мікробами).
Розміри їх так малі, що в краплі будь-якої рідини можуть бути мільйони
мікроорганізмів. Підраховано, що загальна кількість мікробних клітин на Землі
порядку 5 × 1030
клітин.
До мікроорганізмів відносяться бактерії, мікроскопічні гриби, дріжджі,
водорості. Переважна число їх є одноклітинними істотами, але є і багатоклітинні.
Мікробіологія вивчає будову, життєдіяльність, біохімічну діяльність,
закономірності і умови розвитку мікроорганізмів.

4. В біосфері немає такого середовища, в
якому не зустрічалися б
мікроорганізми. Всюди, де є хоча б
якісь джерела енергії, вуглецю і азоту,
обов'язково зустрічаються
мікроорганізми.
Мікроорганізми дуже широко поширені в ґрунті, воді і повітрі всіх кліматичних
зон. Мікроорганізми споживають різноманітну їжу, надзвичайно легко
пристосовуються до мінливих умов життя: тепла, холоду, нестачі вологи і т. д.
Вони дуже швидко розмножуються.
Мікроорганізми можуть проживати у надзвичайних умовах, наприклад бактерії
знайдено:
у воді на глибині 10462 м;
при тиску 60 МПа (в морях);
температурі 104 °С (у гарячих джерелах);
у солених водоймищах, наприклад у воді
Мертвого моря з концентрацією солей 33 %.

5. 2. Мікроорганізми в житті людини
Мікроорганізми широко використовуються у житті людини:
в харчовій промисловості, домашньому господарстві
•дріжджі використовуються при виробництві хліба, пива, алкоголю;

6. • молочнокислі бактерії використовують при виробництві кефіру, йогурту, солоних
огірків.

7. В біотехнології мікроорганізми використовують для синтезу
•ферментів, наприклад,
амілази яку застосовують на підприємствах харчової, текстильної, паперової
промисловості;
протеази, яка викликає розпад білків. На Сході протеазу з грибів вже
застосовували декілька століть назад для приготування соєвого соусу;
пектинази, яку застосовують при виготовленні фруктових соків.
Пектиназа

8. Penicillium chrysogenum , міцеліальний гриб , що виробляє пеніцилін.
медичних препаратів, зокрема антибіотиків – пеніциліну,
стрептоміцину, граміцидину;

9. Мікрооорганізми використовуються для виготовлення вакцин для запобігання
інфекційним захворюванням.
Генетично модіфіковані бактерії використовуються для виробництва інсуліну.

10. Мікроорганізми застосуються для виробництва :
•біопалива з рослинної сировини;
• біогазу при анаеробному розкладанні органічних речовин різних відходів.

11. Мікроорганізми мають велике значення для збалансованого
природокористування:
•бактерії використовуються для
вилуговування металів, таких як
залізо, цинк, уран та інші;
Завод по добуванні меді методом
біовилуговування, Уганда
• біоремедіації - біологічної
утилізації органічних відходів і
нейтралізації забруднювачів

12. Діяльність мікроорганізмів є основою компостуваня органічних відходів і їх
перетворення на добриво:
Мікроорганізми використовують для очищення стічних вод:

13. Збудники інфекційних захворювань:
Стафілококи Бацили
Стрептококи Клостридії
Проте багато мікроорганізми грають негативну роль в житті людини,
вони є збудниками захворювань людини, тварин і рослин; можуть
викликати псування харчових продуктів, руйнування різних матеріалів.

14. Наприклад, пивоваріння виникло в
Месопотамії, Єгипті, та Індії. Основою
було застосування пророщеного зерна
як джерела ферментів для перетворення
крохмалю в цукор та додавання
спеціальних дріжджів для виробництва
пива.
Виробництво пива у древньому Єгипті
Дерев’яна скульптура з музею
За декілька тисяч років до виникнення
мікробіології як науки людина, не знаючи
про існування мікроорганізмів, широко
застосовувала природні процеси, пов'язані з
бродінням, для приготування кумису і інших
кисломолочних продуктів, отримання
алкоголю, оцту, при мочці льону.
3. Історія мікробіології

15. Мікробіологія виникла у кінці XVII ст. у зв'язку з роботами
Антоні Левенгука (1632 -1723), який сконструював перший
мікроскоп у 1676 р. Левенгук був успішним виробником лінз.
Установлюючи свої лінзи в металеві оправи, він спорудив
мікроскоп, добившись 300-разового збільшення і став
першовідкривачем мікроорганізмів.
А. Левенгук за допомогою свого
мікроскопу спостерігав
мікроскопічну будову різних
форм живих організмів, вперше
побачив в прозорій краплі води
багато бактерій, яких він назвав
"маленькими звірятками". Свої
спостереження він докладно
виклав в книзі "Таємниці
природи, відкриті Антонієм
Левенгуком"(1695 р.). З того часу
і до XIX ст. усі мікроорганізми
розглядали як найдрібніші істоти
тваринної природи.
Мікроскоп Левенгука

17. Накопичення знань про мікроорганізми тривало досить довго,
близько 100 років. Цей період прийнято називати описовим
(морфологічним).
Термін “ферментація” вже використовувався і процес
ферментації був пов'язаний з присутністю дріжджів. У XVI—
XVII століттях пивні, потім спиртові дріжджі стали
застосовуватися для розрихлювання тіста при виготовленні
хліба.
Дуже важливим для розвитку мікробіології і біотехнології стали
роботи Луї Пастера. Він показав в 1857, що ферментація
викликається макроорганізмами.
Усі знають термін «пастеризація». Воно походить від робот
Пастера. Пастер показав також, що мікроорганізми можуть
викликати псування пива, вина, молока. Щоб запобігти
псування він запропонував прогрівання до 55о
С.

18. Пастер довів неможливість
самозародження життя. провів
експеримент, узявши термічно
стерилізоване живильне середовище і
вмістивши його у посудину із загнутою
вниз довгою шийкою (S-подібну колбу
з відкритою шийкою). Скільки б
посудина стояла на повітрі, ніяких
ознак життя в ній не спостерігалися,
оскільки бактерії, що містяться в
повітрі, осідали на вигинах шийки.
Але варто було відламати її, як
незабаром на середовищі зростали
колонії мікроорганізмів. Так Пастер
довів неможливість самозародження.

19. Пастер встановив збудників
сибірської виразки, холери, сказу та
інших хвороб, запропонував метод
запобіжних щеплень, зокрема від
сибірської виразки та сказу. Перше
щеплення проти сказу було зроблено
9-річному хлопчику, якого покусав
скажений вовк. Хлопчик видужав.
Принципи одержання вакцин і
методи їх застосування, розроблені
Пастером для профілактики
інфекційних захворювань, успішно
використовуються вже понад 100
років.
Луї Пастер у своєї
лабораторії, 1885

20. Один з основоположників сучасної бактеріології,
німецький мікробіолог Роберт Кох, розробив методи
вирощування і виділення чистих культур бактерій
на щільному поживному середовищі (желатині).
Виділення чистих культурКохом відкрив в 1882 р збудника
туберкульозу Mycobacterium tuberculosis.
Колонія Mycobacterium tuberculosis
Скануюча електрона мікроскопія
Mycobacterium tuberculosis

21. Велике значення для розвитку мікробіології та імунології
також мали роботи Іллі Мечнікова, який відкрив явище
фагоцитозу та розробив фагоцитарну теорію імунітету
(1883).
Мечніков є нашим співвітчизником, він народився в
с.Іванівка Харківської губернії.
Мечников довів роль фагоцитуючих клітин в
елімінації патогенів. Він показав, що активні
клітини організму - лейкоцити в результаті своєї
взаємодії з мікробами захищають організм від
зовнішніх і внутрішніх патогенних агентів.
Клітинні елементи крові (зображення отримане
за допомогою скануючого електронного
мікроскопа). Видно двоввігнуті красні
еритроцити і сферичні білі лейкоцити з
шорсткою поверхнею.

22. Велика заслуга в розвитку імунології, теорії інфекції
належить Миколі Федоровичі Гамалії, українському
мікробіологу. Розробив засоби запобігання багатьом
інфекційним захворюванням (сказ, чума, холера),
заклав основи вчення про бактеріофаг. У 1886 році
Гамалія працював у Парижі у Луї Пастера, вивчаючи
щеплення проти сказу. В цьому ж році він разом з
І.Мечніковим заснував в Одесі першу в Росії (другу у
світі) бактеріологічну станцію і вперше в Росії
впровадив вакцинацію людей проти сказу.
На Україні також працював Заболотний Данило
Кирилович, мікробіолог, епідеміолог, один із
засновників епідеміологічної школи. Основні
напрямки досліджень пов'язані з вивченням чуми,
холери, інших інфекційних захворювань. У 1893 р.,
вивчаючи холеру, Д.Заболотний провів на собі
небезпечний експеримент. Здійснивши завчасно
імунізацію, він випив живу холерну культуру, чим
довів ефективність щеплення. Його ім’я носить
Київський Інститут мікробіології та вірусології.

23. У 1891 р датський мікробіолог
Мартінус Беєрінк відкрив
фіксацію азоту атмосфери
бактеріями роду Rhizobium, які
живуть у симбіозі з бобовими
рослинами.

24. Вірус тютюнової мозаїки
Наприкінці XIX ст. російський мікробіолог
Д.І. Івановський в 1892 році відкрив вірус
тютюнової мозаїки, чим поклав початок
новій науки - вірусології.
Зараз відомо понад 500 видів вірусів, які
загрожують людині, тваринам і рослинам.
Мартінус Беєрінк в 1898 році показав, що
збудник тютюнової мозаїки менший за
бактерій та проходить через пори фільтру.
Він першим використовував термін «вірус».
Листя тютюну, що вражені
вірусом

25. Cергій Виноградський, український мікробіолог, народився в Києві,
відкрив в 1892 році явище хемосинтезу. Хемосинтезуючі організми
(хемотрофи) для синтезу органічних сполук використовують енергію,
яка звільнюється під час перетворення неорганічних сполук.
С. Н. Виноградський є засновником сільськогосподарської
мікробіології. В 1895 він виділив
першу азотфіксуючу бактерію Clostridium pasterianum.
Його учень В. Л. Омелянский відкрив анаеробні бактерії, здатних в
анаеробних умовах розкладати целюлозу, і також бактерії, що
утворюють метан.
Радянським мікробіологом Н.Ф. Гамалія було обґрунтовано значення
дезінфекції для ліквідації висипного тифу. Н.Ф.Гамалея був
організатором першої в Росії пастерівської станції в Одесі по щепленню
проти сказу в 1886 р. Вся діяльність Н.Ф.Гамалея була направлена на
вирішення найважливіших питань охорони здоров'я в нашій країні.

26. У той же час було встановлено наукові принципи біологічної
обробки стічних вод. В процесах водоочищення велику роль
відіграють мікроорганізми.

27. Мікроорганізми є продуцентами
ферментів – біологічних каталізаторів
різноманітніших реакцій.
Ензимологія була створена у цій
період та методи виділення та
очищення ферментів були
запропоновані. Ензими широко
застосовуються як в харчовій, так і в
фармацевтичній промисловості.
Структура фемента
фенілаланін
гідроксілази

28. В 10 – 40 роки XX століття було відкрито виробництво
розчинників ацетону та бутанолу з допомогою бактерій
Clostridium acetobytiricus.
Ацетон БутанолClostridium acetobutylicum

29. Мікроорганізми можуть використовуватися для отримання
екологічно безпечних біодобрив та біологічних препаратів проти
шкідників та хвороб рослин.
Деякі бактерія здатні фіксувати і
перетворювати газоподібний азот
у форми, що можуть застосовувати
живі організми.
Кристали Bacillus
thuringiensis. Кристали
токсичні для комарів.
Плаваючи у воді, личинки
комарів поїдають спори та
білкові кристали і гинуть.

30. Дія пеніциліну на
стафілокок
Шотландський біолог та фармаколог Александер Флемінг відкрив
фермент лізоцим в 1923 та перший антибіотик пеніцилін in 1928.
Флемінг вивчав властивості
стафілокока. Одного разу вчений
побачив, що навкруги колонії цвілі
виникло чисте коло. Отже, пліснява
продукує протимікробний фактор.
Оскільки дана цвіль мала видову
латинську назву Penicilium notatum,
Флемінг назвав цю речовину
«пеніцилін».
У Радянському Союзі пеніцилін
уперше виділили Зінаїда Єрмольєва
та Татяна Балезіна в 1942 р.
Промислове виробництво цього
препарату почалось в 1943 році.

31. Інсулін
В 1980 було показано, що генетично модифікована бактерія роду Pseudomonas,
яка здатна розщеплювати нафту, може застосовуватися для боротьби з
нафтовими розливами.
З того часу генетично модіфіковані бактерії стали використовувати для синтезу
лікарських засобів, які інші живі організми не можуть продукувати.
Після відкриття структури ДНК, науковці
дійшли до висновку, що можна брати
сегменти ДНК, які несуть відповідальність
за певні характеристики організму, тобто
гени, і переносити їх у клітини інших
біологічних видів.
Першим прикладом практичного
застосування цього відкриття стало
використання генно-інженерних штамів
Esherechia coli для виробництва
синтетичного інсуліну.
E. coli

32. Мікроорганізми широко застосовуються для охорони навколишнього
середовища, наприклад для руйнування забруднювачів довкілля. Генетична
інженерія допомогає створювати організми для біоремедіації.
Бактерія Deinococcus radiodurans модифікована для
споживання толуену та ртуті.
Бактерія Pseudomonas putida була сконструйована
Чакрабарті і його колегами в 1971р. Цей штам має
широкі катаболічні можливості: він може
руйнувати органічні розчинники такі як толуен,
бензен та етілбензен.

33. РЕЗЮМЕ
Всю історію мікробіології можнаподілити на три періода:
1. Початок: Відкриття, медична та загальна мікробіологія 1687 – 1895 рр.
2. Ера молекулярної біології / загальної мікробіології 1895 – 1986 рр.
3. Молекулярна мікробіологія та геномні дослідження.

34. 300 років мікробіології: 1684 - 2000
Рік Дослідник(и) Відкриття
1684 Антон Левенгук Відкриття бактерій
1798 Едвард Дженнер Щеплення від віспи
1857 Луї Пастер Мікробіологія молочнокислого бродіння
1869 Луї Пастер Роль дріжджів у спиртному бродінні
1867 Джозеф Лістер Антисептичні принципи в хірургії
1876 Фердінанд Кон Відкриття ендоспор
1882 Роберт Кох Чисті культури мікроорганізмів
1882 Роберт Кох Збудника туберкульоза
1882 Ілля Мечніков Фагоцитоз
1884 Хрістіан Грам Метод забарвлення за Грамом
1885 Луї Пастер Вакцина проти сказу
1889 Сергій Віноградський Поняття хемолітотрофів
1889 Мартінус Беєрінк Ввів поняття «вірус»
1890 Еміл Берінг і Китазато Діфтерійний антитоксин
1890 Сергій Віноградський Автотрофний ріст хемолітотрофів
1901 Мартінус Беєрінк Метод культур накопичення
1901 Карл Ландштейнер Групи крові людини
1911 Френсіс Раус Перший вірус раку

35. 1915/
1917
Фредерік Туорт/Фелікс Д'Ерел Відкриття вірусів бактерій (бактеріофагів)
1929 Олександр Флемінг Відкриття пеніціліну
1943 Макс Делбрюк і Сальвадором
Лурія
Спадкоємство генетичних характеристик
бактерій
1944 Зельман Ваксман і Альберт
Шатц
Відкриття стептоміцину
1946 Едвард Татум і Джошуа
Ледерберг
Бактеріальна кон'югація
1953 Джеймс Ватсон, Френсіс Крик,
Розалінд Франклін
Структура ДНК
1966 Маршалл Ніренберг і Гобінд
Хорана
Відкриття генетичного коду
1967 Томас Брок Виділення бактерій, які ростуть у гейзерах
1975 Жорж Келер і Сезар Мільштейн Моноклональні антитіла
1977 Карлом Воуз і Джордж Фокс Відкриття архебактерій
1977 Фредерк Сенгер Метод секвенування ДНК
1985 Кері Мюлліс Винахід полімеразної ланцюгової реакції
1995 Гамільтон Сміт і Крейг Вентер Повний бактеріальний геном