Uvod v mikrobiologijo

Uvod v mikrobiologijo

Predmet: Mikrobiologija

Predavanja: 45 ur

Vaje: 30 ur

Št. kreditov: 6

Študijske obveznosti: izpit

kolokvij iz vaj

Priporočljiva literatura

• Brock Biology of Microorganisms,

Madigan, Martinko, and Parker,

10th edition, 2002

http://www.prenhall.com/brock/

• študijsko gradivo

• zapiski s predavanj

Antony van Leeuwenhoek (1632-1723)

Trgovec, degustator, uradnik, mecen slikarja Jana

Vermeera, izdelovalec leč, mikroskopov.

Naredi do 200 kratne povečave in prvi opiše

bakterije, protozoje, alge, foraminifere, nematode.

Od leta 1673 se je 50 let dopisoval z britansko

kraljevo akademijo, kjer je objavil večino svojih del.

Po Evropi je sprožil neznansko zanimaje za

mikrobiologijo.

Anton Plenčič (1705 - 1786)

Rojen v Solkanu. Službuje kot profesor medicine

na cesarskem dvoru na Dunaju. Podobno, kot

pred njim Fracastro da Verona opazi, da živi

agensi povzročajo bolezni. Sumi, da različne

bolezni povzročajo različni mikroorganizmi.

Spontan nastanek življenja

Stari grki: boginja Gea ustvari človeka iz neživih objektov.

Aristotel: živali nastanejo iz zemlje, rastlin ali drugih nesorodnih živali.

Virgil: pripravi recept za spontan nastanek čebel

Srednji vek: muhe lahko nastanejo iz mesa, ki je bilo na toplem zraku.

Spontan nastanek višjih živali ovrže Francesko Redi. Meso položi v

posodo, ki jo prekrije z gazo. Muhe privlači vonj mesa, ležejo jajčeca na

gazo, v mesu se ne razvijejo muhe. Spontan nastanek mikrooragnizmov

še vedno sporen.

Spontan nastanek življenja

John Needham: prekuha meso, čez nekaj časa opazi na njem bakterije, ki

so po njegovem nastale spontano.

Lazaro Spallanzani: prekuha meso in ga zapre v posodo, mikrobov ni,

vendar ni dopustil prost pretoka zraka.

Franz Schulze: spusti zrak skozi kislino, mikrobov ni, vendar je zrak lahko

kemijsko spremenjen.

Theodor Schwan: spust zrak skozi segreto cev, mikrobov ni, vendar je

zrak zaradi vročine lahko spremenjen.

Schroeder and von Dusch: spustita zrak skozi vatni zamašek, mikrobov ni,

zagovorniki spontane generacije niso prepričani.

Louis Pasteur (1822 -1895)

Začne kot kemik, proučuje steroizometrijo tartratov.

Nato proučuje fermentacijo mošta. Dokaže, da

fermentacijo opravijo mikrobi. Prvi uporabi postopek

za zmanjšanje števila mikrobov (pasterizacijo).

Ukvaraja se z antraksom, boleznijo sviloprejk. Prvič

aplicira oslabljen živ mikrob v človeka (steklina).

Kokošja kolera

kultura bakterij (stara)

PREŽIVI

kultura bakterij (mlada)

UMRE

prvi stik z bakterijo

Edward Jenner (1749 - 1823)

Opazi, da so kmetje, ki imajo

neškodljive kravje koze, odporni na

črne koze. Začne z vakcinacijo zdravih

oseb s kravjimi kozami, ki na ta način

pridobijo odpornost na črne koze.

Robert Koch (1843 - 1910)

Odkrije antraks.

Odkrije povzročitelja tuberkuloze.

Izboljša trdna gojišča za rast mikroorganizmov.

Uporablja tehniko čistih kultur za dokazovnje bolezni.

Postavi Kochove postulate za določanje povzročitelja

bolezni.

Kochovi postulati

• mikroorganizem moramo izolirati iz okuženega organizma in ga gojiti v

laboratoriju v čisti kulturi

• čista kultura mikrorganizma mora povzročiti bolezenska znamenja, če jo

vnesemo v zdrav organizem

• iz okuženega organizma moramo ponovno izolirati čisto kulturo istega

mikroorganizma

Martinus Beijerink

Nadaljuje delo Ivanovskega. Inficiran rastlinski sok prefiltrira

in ga razredči ter inficira rastline. Iz inficiranih rastlin

ponovno prefiltrira sok ga razredči in inficira zdrave rastline.

Po nekaj prenosih zaključi, da je agens (contagium vivum

fluidum) - virus.

Prvi izolira dušik fiksirajočo bakterijo (Rhizobium). Prvi izolira sulfat

reducirajočo bakterijo (Desulfovibrio desulfuricans). Izolira prvo

žveplo oksidirajočo bakterijo (Thiobacillus denitrificans).

Sergei Vinogradski (1856 - 1953)

Študira, bakterijo Beggiatoa in odkrije, da lahko porablja H2S kot edini

vir energije in CO2 kot edini vir ogljika. Prvi je oblikoval koncept

litotrofije in vloge le te pri kroženju elementov.

Prvi izolira nitrifikatorje iz tal. V talno kolono daje amonij ven priteče

nitrat.

Prvi izolira nesimbiontsko dušik fiksirajočo bakterijo (Clostridium

pasteurianum).

1900, Walter Reed

Leta 1900 prvi demonstrira, da so komarji lahko

prenašalci bolezni (virus rumene mrzlice). Prvi

dokaz za virusno povzročeno humano bolezen.

Na podlagi tega spoznanja začnejo z eradikacijo

komarjev pri gradnji Panamskega prekopa.

Alexander Fleming (1881 - 1955)

Nadaljuje Erlichovo delo na kemoterapevtikih. Prvi

uspešno aplicira kemoterapevtik. Okrije lizocim.

1929 po srečnem naključju okrije, da plesen

Penicillium notatum zaustavi rast stafilokokov.

Po začetnem navdušenju, zaradi težav z izolacijo

penicilina, delo na antibiotikih zastane do II. svetovne

vojne. Za svoje delo 1945 dobi Nobelovo nagrado.

Max Delbruck

Ustanovi fagno skupino, ki pokaže:

• da samo fagna DNA vstopa v celico gostitelja

• genetsko rekombinacijo

• restrikcijo in modifikacijo

• fenotipsko mešanje fagov

• obstoj regulacijskih mehanizmov

• postavi prvi model virusne lize celic

1952, Joshua Lederberg

Skupaj s Tatumom dokažeta obstoj konjugacije “spolnega”

razmnoževanja bakterij.

Prvi definira plazmid kot ekstrakromosomalen genetski

element.

Prvi pokaže na transdukcijo.

1959, Peter Michell

Predlaga kemiozmotski model za nastanek ATP.

Prenos protonov preko membrane je spojen s

sintezo ATP, rotiranjem flagel in transportom

topljencev preko membrane. Za svoje delo dobi

leta 1978 Nobelovo nagrado.

1960, Francois Jacob in Jacque Monod

Pokažeta kontrolo genske indukcije na primeru beta-

galaktozidaze. Predlagata koncept operona za kontrolo

bakterijskega gena na primeru lac operona. Za svoje delo

dobita Nobelovo nagrado.

Francois Jacob prvi pokaže, da obstaja mRNA in, da je

ribosom mesto sinteze proteina.

1967, Thomas Brock

Prvi izolira hipertermofile iz Yellowstona, kar pripelje do odkritja

Arhej. Avtor najuspešnejšega učbenika mikrobiologije.

1970, David Baltimore

Odkrije reverzno transkriptazo pri RNA virusih.

Omenjeni mehanizem omogoča informacijski tok od

RNA na DNA in nato ponovno na RNA nivo. Za

odkritje dobi leta 1975 Nobelovo nagrado.

1973, Stanly Cohen in Herbert Boyer

Fragmentirano kromosomsko DNA rekombinirata s

plazmidno DNA. Rekombinirano DNA nato namnožita v

bakterijski celici. Začetek genetskega inženirstva.

Skupaj z drugimi raziskovalci napišeta peticijo proti kreiranju

mikroorganizmov z novimi geni za rezistenco na antibiotike,

produkcijo toksinov in uporabe rakotvornih genov.

1977, Frederick Sanger

Odkrije strukturo inzulina, za kar dobi Nobelovo

nagrado 1958.

1977 Odkrije metodo za določanje primarne sekvence

DNA. Prvi določi celotno sekvenco genoma

bakteriofaga phi-X174. Bistveno dragocenejše odkritje

od odkritja, ki mu je prineslo Nobelovo nagrado.

1977, Carl Woese

Uporabi gen za ribosomalno 16S rRNA in prvi odkrije,

da se arheobakterije genetsko razlikujejo tako od

bakterij kot od evkariontov. Postavi univerzalno

filogenetsko drevo za vse organizme.

Leto 1979

Črne koze so uradno proglašene kot prva infekcijska bolezen, ki jo

je človek izkoreninil. Zadnji dokumentiran primer je bil v letu 1977

v Somaliji. Vzorce črnih koz hranijo v laboratorijih v ZDA in Rusiji.

1982, Stanley Prusiner

Odkrije prione, zadnjo večjo skupino infekcijskih

agensov. Prioni so infekcijski proteini, ki povzročajo

neurodegeneracijske bolezni (npr. bolezen norih krav).

Za svoje odkritje je leta 1997 dobil Nobelovo nagrado.

1986, Kary Mullis

Leta 1983 izumi PCR (verižna reakcija s polimerazo).

Eno najpomembnejših odkritij v molekularni biologiji,

ki omogoča pomnoževanje, izbrane DNA.

1995, TIGR

Sekvenciran prvi kompletni genom

bakterije. Prva sekvencirana bakterija

je bila Haemophilus influenza. To je

bila predhodnica humanega

genomskega projekta.

2003 Metagenomika

• vzamemo okoljski vzorec

• pridobimo celotno DNA

• sekvenciramo DNA (shot gun tehnika)

• z matematičnimi algoritmi obdelamo dobljene sekvence

• preverimo kateri genomi in kateri geni so prisotni v vzorcu