Uvod v mikrobiologijo

1. Uvod v mikrobiologijo Predmet: Splošna mikrobiologija Predavanja: 60 ur Vaje: 30 ur Št. kreditov: 18 ECTS Študijske obveznosti: izpit kolokvij iz vaj seminar

2. Priporočljiva literatura • Brock Biology of Microorganisms, Madigan, Martinko, and Parker, 10th edition, 2002 http://www.prenhall.com/brock/ • Brock Biology of Microorganisms, Madigan, Martinko, and Parker, 9th edition, 1999, Prentice-Hall, Inc., http://cwx.prenhall.com/bookbind/pubbooks/brock2/ • zapiski s predavanj, • študijsko gradivo

3. Spontan nastanek življenja Stari grki verjamejo da boginaj Gaea lahko ustvari človeka iz kamenja in drugih neživih objektov. Aristotel verjame, da lahko živali nastanejo iz zemlje, rastlin ali drugih nesorodnih živali. 40 let pred Kristusiom Virgil daje recept kako umetno ustvariti čebele Muhe nastanejo iz mesa, ki je bilo na toplem zraku. Spontan nastanek višjih živali ovrže Francesko Redi, ko meso položi v posodo, ki jo prekrije z gazo. Muhe privlači vonj mesa in ležejo jajčeca na gazo, v mesu se ne razvijejo muhe.

4. Antony van Leeuwenhoek (1632-1723) Bil je trgovec, degustator vina, meščanski uradnik, mecen slikarja Jana Vermeera, izdelovalec leč, izdelal prko 500 mikroskopov. Bi je prvi, ki mu je uspelo narediti 200 kratne povečave. Prvi je opisal 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 sprozil neznansko zanimaje za mikrobiologijo. Npr. Leta 1698 je pri njem je gostoval car Peter Veliki, in mu demonstriral krvotok v jeguljah.

5. On September 17, 1683, Leeuwenhoek wrote to the Royal Society about his observations on the plaque between his own teeth: "I then most always saw, with great wonder, that in the said matter there were many very little living animalcules, very prettily a-moving. The biggest sort had a very strong and swift motion, and shot through the water (or spittle) like a pike does through the water. The second sort oft-times spun round like a top and these were far more in number. Moreover, the other animalcules were in such enormous numbers, that all the water seemed to be alive."

6. Anton Plenčič (1705 - 1786) Rojen v Solkanu. Po poklicu zdravnik. Službuje kot profesor medicine na cesarskem dvoru na Dunaju. Podobno kot pred njim Fracastro da Verona opazi, da živi agensi povzročajo bolezni. Poleg tega pa sumi, da različne bolezni povzročajo različni mikroorganizmi.

7. Spontan nastanek življenja Leta 1749 John Needham izpostavi meso vročini, vendar čez nekaj časa opazi na njem bakteije. Bakterije so nastale spontano na mesu. V približno istem času Lazaro Spallanzani prekuha meso in ga zapre v posodo (mikrobi se ne razvijejo). Ker ni dopustil prost pretok zraka nasprotniki niso prepričani. 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 lahko zaradi vročine spremenjen. Schroeder and von Dusch spustijo zrak skozi vatni zamasek. Mikrobov ni, zagovorniki spontane generacije sevedno niso prepricani.

8. Louis Pasteur 1822 -1895 Začne kot kemik, ki študira steroizometrijo tartratov. Nato proučuje fermentacijo mošta. Pokaže, da fermentacijo opravijo mikrobi. Prvi uporabi postopek za zmanjšanje števila mikrobov (pasterizacijo). Ukvaraja se z antraksom, boleznijo sviloprejk Prvič aplicira atenuran mikrob v človeka (steklina).

9. mlada kultura bakterij stara kultura bakterij umre Kokošja kolera

10. Edward Jenner Opazi, da so kmetje, ki imajo neškodljive kravje koze odporni na črne koze. Začne z vakcinacijo zdravih oseb z kravjimi kozami, ki na ta način pridobijo odpornost na črne koze.

11. Robert Koch Odkrije antraks Odkrije povzročitelja tuberkuloze Izboljša trdna gojišča za rast mikroorganizmov. Uporablja tehniko čistih kultur za dokazovnje bolezni.

12. Kochovi postulati • specifičen mikroorganizem je associaran z izbrano boleznijo • organizem lahko izoliramo in gojimo v laboratoriju v čisti kulturi • čista kultura mikrorganizma povzroča bolezenska znamenja, če jo injiciramo v organizem • iz okuženega organizma lahko izoliramo mikroorganizem v čisti kulturi

13. Paul Erlich (1854 - 1915) Raziskoval je selektivna barvila za celice in tkiva. Po preboleli tuberkulozi je raziskoval toksine in antitoksine. 1908 je dobil nobelovo nagrado za delo na področju imunizacije. Prvi je uspesšno uporabil kemoterapijo za zdravljenje sifilisa. Njegova teorija je bila, da je učinkovitost kemoterapevtika (arzena) odvisna od njegove strukture, predvsem stranskih verih, ki se lahko vežejo na patogeni mikroorganizem.

14. Joseph Lister (1827 - 1912) Študira koagulacijo krvi pri poškodbah in operacijah Opazi visoko stopnjo infekcij z mikroorganizmi pri operacijah. Uporablja karbolično kislino za razkuževanje kirurških instrumentov in ran Zmanjša smrtnost zaradi infekcij za 15 %. Prvi uporabi tehniko čistih kultur.

15. Dmitri Ivanovski 1892 je filtriral rastlinski sok tobaka, ki je kazal znake bolezni. Okrije da bolezen povzročajo bodisi toksini ali majhni organizmi. Po toplotnem tretmanu sok ni bil več kužen. Zaradi nasprotovanja ni čisto prepričan v svoje rezultate.

16. 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 transferih zaključi, da je agens (contagium vivum fluidum). Prvi izolira dušik fiksirajočo bakterijo. Prvi izolira sulfat reducirajočo bakterijo (Desulfovibrio desulfuricans). Izolira prvo žveplo oksidirajočo bakterijo (Thiobacillus denitrificans).

17. Sergei Vinogradski 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. Izolira prvi nesimbiontsko bakterijo (Clostridium pasteurianum).

18. Ilya Ilich Metchnikoff Odkrije, da se nekatere celice v humanem telesu gibljejo proti poškodovanim delom telesa, kjer konzumirajo bakterije in druge tuje delce, kar imenuje fagocitoza.

19. Alexander Fleming (1881 - 1955) Nadaljuje Erlichovo delo na kemoterapevtikih. Prvi aplicira kemoterapevtik. Okrije lizocim 1928 po srecnem naključju okrije da plesen Penicillium notatum zaustavi rast Staphylococcov. Po začetnem navdušenju zaradi težav z izolacijo penicilina delo na antibiotikih zastane do II. Svetovne vojne).

20. Chaim Weizmann Uporabi Pasteurjevo spoznanje, da kvasovke fermentirajo sladkorje. Upoorabi bakterijo Clostridium acetobutylicum za produkcijo acetona in butinlega alkohola. S tem je močno pomagal angleški vojaški industriji pri pripravi razstreliva v I. Svetovni vojni. Pozneje je postal prvi predsednik Izraela.

21. Max Delbruck • Ustanovi fagno skupino, ki pokaže, da: • samo fagna DNA vstopa v celico gostitelja • pokažejo genetsko rekombinacijo • pokažejo restrikcijo in modifikacijo • dokažejo fenotipsko mešanje fagov • prvi dokazi za obstoj regulacijskih mehanizmov • prvi model virusne lize

22. Albert Jan Kluyver 1925 Prvi pokaže, da v različnih mikroorganizmih potekajo podobni metabolni procesi. Postavi univerzalni model metabolizma, ki je aplikabilen tako za aerobe kot za anaerobe in bazira na prenosu vodika.

23. C. B. Van Niel Pokaže, da anaerobne fotosintetske bakterije uporabljajo reducirane žveplove spojine za donorje elektronov in pri tem ne producirajo kisika. Pokaže, da rastline uporabljajo vodo in sproščajo kisik.

24. Edward Tatum Leta 1941 pokaže na glivi Neurospora crassa, da en gen kodira zapis za en encimi. Prvi pokaže konjugacijo med bakterijami. S tem je ovržena dogma, da se bakterije delijo samo nespolno.

25. Joshua Lederberg Skupaj s Tatumom pokaže konjugacijo. Pokaže, da mutacija, ki povzroči rezistenco na antibiotike in viruse ni posledica prisotnosti indukcijskega sredstva. Prvi definiraplazmid kot ekstrakromosomalen genetski element. Prvi pokaže na transdukcijo.

26. Francois Jacob in Jacque Monod Pokažeta kontrolo genske indukcije na primeru beta-galaktozidaze. Predlagata koncept operona za kontrolo bakterijskega gena Postavita model za gensko kontrolo na primeru lac operona. Za svoje delo dobita leta 1965 Nobelovo nagrado. Francois Jacob prvi pokaže da obstaja mRNA in da je ribosom mesto sinteze proteina.

27. Thomas Brock Leta 1967 prvi izolira hipertermofile, iz Yellowstona, kar pripelje do odkritja Arhej. Avtor najuspešnejšega učbenika mikrobiologije.

28. Lynn Margulis Prva predlaga endosimbiontsko teorijo, ki omogoča nastanek mitohondrijev in kloroplastov iz bakterijskih prednikov. Predlaga simbiozo kot pomemben evolucijski mehanizem.

29. 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.

30. Stanly Cohen in Herbert Boyer Pokažeta, da se fragmentirana DNA lahko rekombinira s plazmidno DNA. Takšna rekombinirana DNA se lahko namnoži, če je vgrajena v bakterijsko celico. To predstavlja začeteg genetskega inžinirstva. Skupaj z drugimi raziskovalci napišeta peticijo proti kreiranju mikrorganizmov z novimi geni za rezistenco na antibiotike, produkcijo toksinov in uporabe rakotvornih genov.

31. Thomas Cech in Sidney Altman Prva pokažeta, da je lahko RNA molekula encim. Poleg informacijske ima RNA tudi katalitično vlogo zaradi tega je bila verjetno prva molekula iz katere so se razvile DNA in proteini. Za to sta dobila leta 1989 Nobelovo nagrado.

32. 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.

33. Peter Michell Predlaga kemiozmotski model za nastanek ATP. Prenos protonov preko membrane je združen s sintezo ATP, rotiranjem flagel in transportom topljencev preko membrane. Za svoje delo dobi leta 1978 Nobelovo nagrado.

34. Leto 1979 Črne koze so uradno proglašene kot prva 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.

35. Stanley Prusiner Leta 1982 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.

36. Kary Mullis Leta 1983 izumi PCR (verižna reakcija s polimerazo). Eno najpomembnejših odkritij v molekularni biologiji, ki omogoča pomnoževanje izbrane DNA.

37. TIGR Leta 1995 je bil sekvenciran prvi kompletni genom bakterije. Prva sekvencirana bakterija je bila Haemophilus influenza. Predhodnica humanega genomskega projekta.