Zvyšování konkurenceschopnosti studentů oboru botanika a učitelství biologie CZ.1.07/2.2.00/15.0316

Materiály k přednáškám z předmětu Mikrobiologie a virologie – část mikrobiologie

BOT/MVP a BOT/MVPX

Katedra botaniky PřF UP v Olomouci

RNDr. Barbora Mieslerová, Ph.D. Doc. RNDr. Michaela Sedlářová, Ph.D.

VERZE LS 2010/2011

Byly inovovány v rámci projektu:

Zvyšování konkurenceschopnosti studentů oboru

botanika a učitelství biologie CZ.1.07/2.2.00/15.0316

MIKROBIOLOGIE

Literatura

Bednář M. et al.: Lékařská mikrobiologie. Marvil, 1996. Budayová E. et al.: Vyšetřovací metody v klinické mikrobiologii a klinické imunologii. Výukový CD ROM pro SZŠ. SZŠ a VZŠ Hradec Králové, 2003. Kaprálek F. : Základy bakteriologie, UK Praha , 2000. Klaban V.: Svět mikrobů. Hradec Králové, 1999. Kůdela V. et al.: Rostlinolékařská bakteriologie, Academia, 2002. Němec M., Horáková D.: Základy mikrobiologie, MU Brno, 1999. Nester E. W., Roberts C. E., Nester M. T.: Microbiology, a Human Perspective. WCB Publishers Dubuque, IA, USA, 1995. Prescott L.M., Harley J.P., Klein D.A.: Microbilogy 6th edition. McGraw-Hill, 2005. Rosypal S. a kol.: Nový přehled biologie. Scientia, Praha, 2003. Rosypal S.: Obecná bakteriologie. SPN, Praha,1981. Votava a kol.: Lékařská mikrobiologie speciální. Neptun, 2003.

MIKROBIOLOGIE

Souhrn věd o vlastnostech a funkcích mikroorganismů Viry Chlamydie Fytoplazmy Bakterie Rickettsie Cyanobakterie (sinice) Patogenní houby Patogenní prvoci

Virologie Bakteriologie Botanika - algologie Mykologie Zoologie – parazitologie, protozoologie, helmintologie

Amoeba proteus

BAKTERIOLOGIE

Obecná b. - Ekologie - Cytologie - Genetika - Fyziologie - Molekulární BI

Systematická b. - odlišnosti a zvláštnosti jednotlivých druhů - podle určených kritérií zařazení do systému

Teoretická bakteriologie Aplikovaná bakteriologie

Lékařská b.

- b. v/na lidském těle - posouzení patogenity (podmíněně E.coli)

- citlivost na antibiotika

Veterinární b.

Zemědělská b. - rostlinná - živočišná - fytopatologie

4. st. př. n. l. Hippokrates - základní lékařské postupy

Do 15. st. příčiny inf. chorob neznámé, za původce označována „miasma“ Girolamo Fracastoro /1483–1553/ - učení o „contagiích“ - v mechanismu infekce předpokládá existenci malých živoucích nedělitelných částic, které šíří nemoci; epidemie syfilis De contagionibus et contagiosis morbis et eorum curatione libri tres (O nákaze a nakažlivých chorobách a jejich léčení, 1546)

J. a Z. Jensenové - 1590 – první pevné mikroskopy, dvoučočkové

HISTORIE MIKROBIOLOGIE

HISTORIE MIKROBIOLOGIE Anthanasius Kircher /1601-1680/ - něm. jezuita, polyhistor rozvinul princip kamera obscura - laterna magika Mundus subterraneus (Podzemní svět, 1665)

Antonius van Leeuwenhoek /1632–1723/ - holanďan z Delftu - popsal krevní buňky, spermie - měknutí pepře - jako první pozoroval bakterie (povlak ze zubů) a ve vodě prvoky „animalcules“ (Ve vodní kapce objevil spoustu "proklatých malých potvůrek" )

Francesco Redi - studoval anatomii hmyzu, vyvrátil teorii o samooplození 1688 publikován pokus s masem a červy

Cca 275x

HISTORIE MIKROBIOLOGIE

Friedrich Müller /1730-1781/ - spisovné taxonomické názvy mikroorganismů 1786 klasifikace bakterií

Karl Linné /1707–1778/ - systém mikroorganismů, binomická nomenklatura

Christian Gottfried Ehrenberg /1795–1876/ názvy bakterií, 22 tříd mikrobů

Louis Pasteur /1822–1895/ - objevil mikroorganismy ve vzduchu, příčiny, podstata kvašení, hniloby, použití živných tekutých půd, sterilizace teplem, očkování proti vzteklině, 1881 - vakcína proti sněti slezinné (B. anthracis)

John Tyndall, Ferdinand Cohn 1876 – objev tepelně odolných forem mikroorganismů - endospory

HISTORIE MIKROBIOLOGIE D. Samojlovič /1726–1820/ - studium epidemie moru

F. Cohn a O. Nageli - zakladatelé moderní biologie (botanikové)

Robert Koch /1843–1910/ - pevné půdy pro kultivaci bakterií, barvení mikroorganismů, kultivace B. anthracis působící anthrax, objevitel původce tuberkulózy (Mycobacterium tuberculosis) /1882/, cholery (Vibrio cholerae)

I. Iljič Mečnikov /1845–1916/ - srovnávací embryologie, gerontologie, bakteriologie – fagocytóza – NOBELOVA CENA Paul Ehrlich /1854–1915/ - léčivá séra, zakladatel chemoterapie, imunologie – NOBELOVA CENA

S.N. Vinogradskij /1856–1953/ - autotrofie bakterií, půdní bakterie

Kochovy postuláty (jak zjistit zda organismus je původcem dané choroby): 1. izolovat očekávaného původce z nemocného 2. původce roste v čisté kultuře 3. infikovat zdravého hostitele – organismus způsobí klasický klinický obraz choroby 4. izolovat stejný organismus/původce z nového nemocného

Ignác F. Semmelweis /1818–1865/ - 1847 zavedl dezinfekci rukou v nemocnicích (vymýcení horečky omladnic – poporodní sepse, působené otravou toxiny bakterií)

Josef Lister - 1867 zavedl antisepsi (sterilizační, desinfekční postupy) Alexander Flemming /1881–1955/ -1929 objev penicilinu (PNC) Florey a Chain - 1940 - PNC v čistém stavu, technologie výroby, od r. 1941 podáván pacientům, u nás až po 2. světové válce Selman A. Waksmann – 1944 - objev aktinomycet, produkce streptomycinu (STM)

HISTORIE MIKROBIOLOGIE

HISTORIE MIKROBIOLOGIE

Stanislav Prowazek /1875-1915/ - objev původce trachomu (chlamydie), 1913 skvrnité horečky – Rickettsia prowazeki

Alexander Yersin /1863-1943/ – 1894 sérum proti moru (Yersinia pestis) přenos blechami hlodavců (Xenopsylla cheopis), epidemie souvislost s velkými erupcemi sopek

Edward Jenner /1749-1823/ - 1796 vakcína proti variole (neštovice) – virus Varicella zoster Slovo „vakcína“ je odvozeno od slova „vaccinia“, což je označení tzv. kravských neštovic – onemocnění, jehož vyvolavatelé byly použity jako vůbec první očkovací látka. Vakcína vyvolává u očkovaných jedinců tvorbu protilátek, tento proces je nazýván imunizace. Tyto protilátky mají ochranný vliv, očkovaní jedinci jsou proti chorobě imunní.

Do konce 1. světové války byla identifikována většina původců bakteriálních chorob

S vývojem metod a přístrojů - rozvoj výzkumu virů Pokroky v prevenci a léčbě infekčních onemocnění souvisí s objevem antibiotik Nedostatky zůstávají v léčbě virových onemocnění a nemocí převládajících v

rozvojových zemích Objevují se nové nemoci (legionářská nemoc, AIDS, lymská nemoc,

hantavirus, syndrom toxického šoku, nemoc šílených krav, ptačí chřipka) Mnoho nemocí, které byly na ústupu, se začíná objevovat častěji (příušnice,

černý kašel, záškrt, tuberkulóza) Selekce organismů rezistentních vůči antibiotikům – problémy v nemocnicích

HISTORIE A BUDOUCNOST LÉKAŘSKÉ MIKROBIOLOGIE - souhrn

7000 př. n. l. Sumer, Babylón – pivo zkvašováním obilí

Egypt – kvasinky k výrobě chleba, sýrů 5000 př. n. l. Babylón – ocet zkvašováním etanolu Moderní mikrobiální technologie od cca 1940 – výroba penicilinu

Fermentační pochody využívané v technologicky řízených procesech

PRŮMYSLOVÁ MIKROBIOLOGIE - mikrobiální technologie

bioreaktory

Mikroorganismy v biotechnologiích:

Potravinářství: ocet, droždí, kysané mléčné výrobky, Zemědělství: siláž, bioplyn, krmná biomasa Farmacie: enzymy, antibiotika, vakcíny, hormony Analytika: stanovení vitamínů a AK, výroba látek značených radionuklidy ŽP: čistění odpadních vod, řešení ekologických havárií Nanotechnologie/lékařství: izolace magnetických částic Molekulární biologie: transformace rostlin - GMO

Magnetospirillum magnetotactitum

Likvidace ropných haváriíí

Význam baktérií v přírodě: - Rozklad - mineralizace organických látek (reducenti, destruenti, dekompozitoři) - Symbióza (hlízkové bakterie, zažívací trakt býložravců) - Původci chorob rostlin, živočichů a člověka (patogenní baktérie)

Význam bakterií (nejen v

biotechnologiích)

Kvasinky v biotechnologiích

Příklady významných skupin baktérií: - Nitrifikační - přeměňují amonné soli na dusitany až dusičnany - Denitrifikační - rozkládají dusičnany a dusitany - na N2 (ochuzují půdu o N) - Hlízkové - symbióza s bobovitými rostlinami, obohacující půdu o N, vazači dusíku - Kvasné – zkvašují sacharidy → kvašení octové, mléčné, propionové, máselné,.. - Hnilobné - rozkládají bílkoviny → hnití - Patogenní = choroboplodné - způsobují nemoci živočichů a člověka, např.: pnemokoky → zápal plic streptokoky → angíny, spála, růže, záněty hltanu, patrových mandlí stafylokoky → hnisavá onemocnění - vředy gonokoky → kapavka, při neléčení poškozuje klouby, šlachy, (sterilita) meningokoky → hnisavý zánět mozkových blan - smrtelné salmonely → průjmová onemocnění, břišní tyfus vibria → cholera - průjmy, dehydratace, smrt mykobakterie → TBC, malomocenství borrelie→ lymská borelióza - postižení kloubů, svalů a nerv. s. (ochrnutí) spirochety → syfilis=přijíce=lues, nebezpečná pohlavní choroba, při neléčení se dostává až do CNS (progresivní paralýza-smrt)