BevezetésA mikrobák evolúciójaA mikrobiológia története

A mikrobiológia a mikrobákat tanulmányozó tudomány.

A mikrobák közé tartoznak • az egysejtű, mikroszkopikus

nagyságú szervezetek és • a nem sejtes szerveződésű vírusok.

A mikrobiológia célja:1. az alapvető életfolyamatok

megismerése2. a mikrobiológiai ismeretek

alkalmazása az emberiség javára (alkalmazott mikrobiológia)

Bevezetés

A mikrobiológia tanulmányozza:• a sejtek (főként baktériumsejt) működését• a mikrobák evolúcióját és diverzitását• a mikrobák szerepét a Földön (talajban,

vizekben, emberi, állati és növényi szervezetekben)

A mikrobák valamilyen módon minden életformát befolyásolnak a Földön.

Bevezetés

� Mikroba sejteknek és a többsejtűélőlények sejtjeinek számos kkkköööözzzzöööös s s s jellemzjellemzjellemzjellemzőőőője van:� táplálkozás� reprodukció, vagy növekedés�differenciálódás (spóraképzés)�kommunikáció (kémiai szignálok)�evolúció (új biológiai tulajdonságokat

eredményező változás)

Bevezetés

�Kiváló modellszervezetekmodellszervezetekmodellszervezetekmodellszervezetekMikrobiális sejtek nagy tömegben szaporíthatók és tarthatók fenn „in vitro” (laboratóriumban), így kiválóalanyai a biokémiai és genetikai vizsgálatoknak.

Bevezetés

�A mikrobák a legkisebb élőlények

Bevezetés

�A mikrobák a legkisebb élőlények

�A legnagyobb tömegű élő anyag a Földön

Bevezetés

�Más élőlények számára nélkülözhetetlen folyamatokat végeznek

�Más életformák soha nem alakultak volna ki és nem maradnának fenn nélkülük

Bevezetés

• A Föld 4,6 milliárd éves.

• A sejtek (mikróbák!) 3,8 -3,9 milliárd éve jelentek meg a Földön

• Az első 2 milliárd évben a Föld légköre oxigén mentes volt; nitrogén (N2), szén-dioxid (CO2), és néhány más gáz alkotta

• Egyes jelenkori élőlényekre jellemzőkulcsfontosságúkémiai molekulák -biomarkerek

• Ezek a biomarkerek megtalálhatóak az ősi kőzetekben

Föld kialakulása 4,6

milliárd éve

baktériumok

Fototróf baktériumok

Cianobaktériumok kialakulása

Oxigénmentes légkör

(N2, CO2, CH4)

Eukarióták kialakulása

Algák diverzifi-kációja

Puhatestűek

Szövetes növények

emlősök Ember

A mikrobák evolúciója

• Mikrobasejtek száma a Földön: 5 × 1030

• Az apró mikrobasejtekben ugyanannyi szén található, mint a Föld összes növényében, és jóval több, mint az összes állatban

A mikrobák evolúciója

• A mikrobákban tízszer nagyobb mennyiségű nitrogén és foszfor található, mint a Föld összes növényében

• A legtöbb mikrobasejt nem a Föld felszínén, hanem a talajban, és az óceánokban található

A mikrobák evolúciója

I. BetegsI. BetegsI. BetegsI. Betegséééégekgekgekgek III. III. III. III. ÉÉÉÉlelmiszereklelmiszereklelmiszereklelmiszerekÚj betegségek azonosítása Élelmiszer tartósítás (hőkezelés, hűtés)

Kezelés, gyógyítás, megelőzés Fermentált élelmiszerek (sajt, sör, bor)

II MezII MezII MezII Mezőőőőgazdasgazdasgazdasgazdasáááágggg Élelmiszer adalékok (Na-glutamát, citromsav)

N2 fixálás (N2 � NH3) IV. EnergiatermelIV. EnergiatermelIV. EnergiatermelIV. Energiatermeléééés/Ks/Ks/Ks/KöööörnyezetvrnyezetvrnyezetvrnyezetvéééédelemdelemdelemdelemElemkörforgások (N, S) Bio-üzemanyagok (biogáz, bioetanol)

Állattartás:(kérődzők :cellulóz � állati fehérje)

Bioremediáció (olaj szennyezés, szerves szennyezőanyagok lebontása)Bányászat mikrobákkal (CuSO4 � Cu2+ � Cu)

V. BiotechnolV. BiotechnolV. BiotechnolV. BiotechnolóóóógiagiagiagiaGenetikailag módosított szervezetek (GMO)

Gyógyszerek előállítása (inzulin és egyéb humán fehérjék)

Génterápia

A mikrobák jelentősége

1900-as évek: fertőző betegségek voltak a vezető kórokokNapjainkban: kisebb jelentőség

(USA )

A mikrobák jelentősége

Robert Hooke (1635–1703) Micrographia (1665), első könyv mikroszkópi képekkel

Benne: gomba termőtestek

baktériumok leírása (1684) az általa készített mikroszkóp segítségével.

Történet – XVII. század

Antony van Leeuwenhoek (1632 - 1723),

Ferdinand Cohn (1828–1898)

• egysejtű növények (algák) és baktériumok tanulmányozása

• Beggiatoa• Endospóra képződés• baktériumok

rendszerzésének megalapozása

• sterilen tartás vattadugóval

Történet – XIX. század

• ősnemzés cáfolása

Történet – Louis Pasteur (1882)1895)

• Optikai izoméria jelentősége• A fermentáció mikrobák

működésének eredménye • Lépfene, veszettség, baromfikolera

elleni vakcinák kifejlesztése • 1888: Párizsi Pasteur Intézet

megalapítása

Történet – Louis Pasteur (1882)1895)

�Betegségek csíraelméletének bizonyítása

�Bacillus anthracis életciklusa�Tiszta tenyészetek készítése�Módszertan (pl. szilárd táptalaj,

festések)� tbc kórokozójának

(Mycobacterium tuberculosis) azonosítása (1882-), kezelése (1905 Nobel-díj)

Történet – Robert Koch (1843)1910)

Mikrobák okozta betegségek négy posztulátuma (Koch-féle posztulátumok: mikor tekinthetővalamely baktérium kórokozónak)

1. A mikroba az adott betegség minden esetében jelen legyen, hiányozzon az egészségeseknél

2. A mikroorganizmus tiszta tenyészetben legyen kimutatható

3. A kitenyésztett mikroorganizmust érzékeny gazdaszervezetbe juttatva kiváltható legyen a betegség

4. A mikroorganizmus színtenyészetben legyen kitenyészthető a megbetegített kísérleti szervezetből

Történet – Robert Koch (1843)1910)