1. VISPĀRĪGĀ BIOLOĢIJA MONERA PROKARIOTU VALSTS ORGANISMU DAUDZVEIDĪBA
Indriķis Muižnieks
VISPĀRĪGĀ BIOLOĢIJA
ORGANISMU DAUDZVEIDĪBA
MONERA
PROKARIOTU VALSTS

2. MIKROBIOLOĢIJAS PAMATI
MONERA
PROKARIOTU VALSTS
MIKROBIOLOĢIJAS PAMATI
Prokarioti un mikroorganismi. Mikrobioloģijas pētījumu objekti, metodes, vēsture

3. MIKROORGANISMI – MIKROBIOLOĢIJAS PĒTĪJUMU OBJEKTI; TO SADALĪJUMS PA DABAS VALSTĪM
makro-micētes
MUSHROOMS
ŠŪNU KULTŪRASD
ŠŪNU KULTŪRAS
mikro-micētes
FUNGI

4. V I R U S I
Prioni
Viroīdi

5. “MIKROBIOLOĢIJA” - Pastērs, 1882. g
Eksperiments

6. MIKROBIOLOĢIJA IR EKSPERIMENTĀLA ZINĀTNE
EKSPERIMENTS: kontrolējamos apstākļos pēc noteiktas metodes veikta darbība, lai pierādītu objektīvi eksistējošu likumību, pārbaudītu hipotēzi vai noskaidrotu ietekmi.
ierobežots ietekmes faktoru daudzums
(+) / (-) kontroles varianti
atkārtojamība
precizitāte
universālums

7. UZ NOVĒROJUMIEM BALSTĪTA ZINĀTNE
NOVĒROJUMS: pēc noteiktas metodes veikta darbība, lai pierādītu objektīvi eksistējošu likumību, pārbaudītu hipotēzi vai noskaidrotu ietekmi.
nezināms ietekmes faktoru daudzums
salīdzināšanas metodes, rezultātu apstrāde
ierobežota atkārtojamība
aptuvenība
unikālums

8. Sterilitāte
Eksperiments

9. Darba virsmai jābūt sterilai
HEPA (high efficiency particulate air) filtrs
Laminārās gaisa plūsmas bokss

10. Darba virsmai jābūt sterilai
Ultravioletā (l= nm) gaisma nogalina mikroorganismus, sabojājot DNS

11. Instrumentiem jābūt steriliem
Apdedzināšana (flambēšana)
Kultūras parauga paņemšana no šķidrās barotnes ar bakterioloģiskās cilpas palībzību

12. Traukiem, instrumentiem, barotnēm jābūt steriliem
Autoklāvs - sterilizēšana tvaikā, pie atm. virsspiediena, 112– 131 oC temperatūrā, 15 – 30 min.

13. Traukiem un instrumentiem jābūt steriliem
Sausā sterilizācija
oC temperatūrā, vismaz 2-3 h

14. Termiski nestabilus savienojumus saturošām barotnēm jābūt sterilām
Aukstā sterilizācija ar filtrēšanas palīdzību
Biežāk lietoto filtru poru diametrs vai 0.22 mikrometri

15. Laboratorijas plastmasai jābūt sterilai
Aukstā sterilizācija ar radiācijas palīdzību: elektronu vai gamma starojums

16. Sterilitāte
Tīrkultūra
Eksperiments

17. GAISA MIKROFLORĀ SASTOPAMI DAUDZVEIDĪGI ORGANISMI

18. BAKTĒRIJU TĪRKULTRAS IEGŪŠANA

19. BAROTNES Konsistence: ŠĶIDRAS CIETAS (AGARIZĒTAS) Īpašības:
SELEKTĪVAS (viens)
DIAGNOSTISKAS
Sastāvs:
SINTĒTISKAS
KOMPLEKSAS
PUSSINTĒTISKAS

20. Bakterijas
Sterilitāte
Tīrkultūra
Eksperiments

21. PROKARIOTI: P. Chatton, ~1930
DABAS VALSTS
MONĒRAS
      
Baktērijas: pārsvarā absorbējoši heterotrofi, daži arī hemoautotrofi vai fotoautotrofi vienšūnas organismi ar gredzenveida, pie šūnas membrānas piestiprinātu DNS molekulu, ar ribosomām, peptidoglikānu šūnas sienā, bieži ar rotējošu flagellu.
R.Y. Stanier & C.B. Van Niel, The Concept of a Bacterium, (1962)
Baktērijas: horizontālās gēnu pārneses neierobežotas iespējas
N. Goldenfeld & C. Woese, Biology's next revolution (2007)
PROKARIOTI: P. Chatton, ~1930

22. 4-6 x 1030 baktēriju šūnu, tās satur ap
Bakterijas un arheji
Proc Natl Acad Sci U S A 1998 Jun 9;95(12):
Prokaryotes: the unseen majority.
Whitman WB, Coleman DC, Wiebe WJ
Department of Microbiology, University of Georgia, Athens GA 30602, USA
ZEMI APDZĪVO APMĒRAM
4-6 x baktēriju šūnu, tās satur ap
x 1012 kg organiskā oglekļa
x 1012 kg organiskā slāpekļa
x 1012 kg organiskā fosfora.
Baktērijas ir lielākais organisko savienojumu avots dabā.
Identificēto sugu skaits g. – apm
2007. gadā ~ 5 500, dažādu 16S RNS secību ~ , domājams, ka eksistē ap desmit miljonu dažādu baktēriju sugu

23. Virusi
Bakterijas
Sterilitāte
Tīrkultūra
Eksperiments

25. Virusi
Nature 1989 Aug 10;340(6233):467-8
High abundance of viruses found in aquatic environments.
Bergh O, Borsheim KY, Bratbak G, Heldal M
Department of Microbiology and Plant Physiology, University of Bergen, Norway
Eitrofizētā upju un ezeru ūdens mililitrā atrodams līdz 2.5 x 108 vīrusveidīgu daļiņu

26. Senes
Virusi
Bakterijas
Tīrkultūra
Sterilitāte
Eksperiments

27. Mikromicētes
Makromicētes

28. Raugi
Senes
Virusi
Bakterijas
Sterilitāte
Tīrkultūra
Eksperiments

29. http://mycor. nancy. inra

30. Raugi Virusi Bakterijas Tīrkultūra Sterilitāte Eksperiments Senes
Protisti
Virusi
Bakterijas
Tīrkultūra
Sterilitāte
Eksperiments

31. Biodīzeļa tehnoloģija
Vienšūņi vides kvalitātes novērtēšanai
Vienšūnas aļģu audzēšana
Biodīzeļa tehnoloģija
Aļģu biodīzelis

32. Biotehnologija Ekoloģija Fizioloģija Ģenētika Bioķīmija Raugi Virusi
Senes
Protisti
Virusi
Bakterijas
Sterilitāte
Tīrkultūra
Eksperiments

33. Biotehnoloģija - kontrolēta un uz zinātnes atziņām balstīta dzīvu organismu izmantošana cilvēkam vajadzīgu produktu iegūšanai.
Jaunā (modernā) biotehnoloģija - ar gēnu inženierijas metodēm modificētu organismu izmantošana šiem pašiem mērķiem
Antibiotikas - mikromicētes, aktinomicētes, baktērijas
Aminoskābes - baktērijas
Fermenti - baktērijas, mikromicētes
Vitamīni - baktērijas, raugi
Spirti un organiskās skābes - baktērijas, raugi, mikromicētes

34. BIOINŽENIERIJA
Fermentatori (bioreaktori) medicīnisko preparātu un lopbarības piedevu ražošanai

35. Medicina Tīrkultūra Eksperiments Raugi Virusi Bakterijas Sterilitāte
Senes
Protisti
Virusi
Bakterijas
Tīrkultūra
Sterilitāte
Eksperiments

36. MIKROBIOLOĢIJA UN MEDICĪNA
Melnā nāve:
viduslaiku mēra (Yersinia pestis) epidēmijas attēlojums

37. MIKROBIOLOĢIJA UN MEDICĪNA
Holeras (Vibrio cholerae) epidēmija pēc zemestrīces Haiti gada nogalē. Dažu mēnešu laikā 4700 mirušo.
Jaunas un atkal parādījušās infekcijas apdraud cilvēku veselību.

38. MIKROBIOLOĢIJA UN MEDICĪNA
No līdz gadam “spāņu” gipas pandēmijā Eiropā un ASV mira apmēram 20 miljoni cilvēku, pasaulē – apm. 100 milj.
Pirmajā pasaules karā, no līdz gadam gāja bojā ap 10 miljoniem cilvēku.

39. MIKROBIOLOĢIJA UN MEDICĪNA
Ebolas vīrusa infekcijas uzliesmojums gadā Rietumāfrikā.
Jaunas (piem., SARS, MERS, “putnu gripa”) un atkal parādījušās infekcijas (piem., “cūku gripa”) apdraud cilvēku veselību.

40. C.D. Mathers, T. Boerma, D. Ma Fat
Global and regional causes of death
British Medical Bulletin Advance Access published online on September 22, 2009
Sirds išēmiskās un un smadzeņu asinsvadu slimības ir nozīmīgākie nāves cēloņi, tiem seko apakšējo elpceļu infekcijas (plaušu karsoņi), hroniskās obstruktīvās plaušu slimības (bronhīti) un diarejas (caurejas). AIDS un tuberkuloze ir sestais un septītais biežāk sastopamais nāves cēlonis, zemākās vietās nekā bija vērtēts agrāk. Pusi no bērnu mirstības veido četras novēršamas un ārstējamas infekcijas slimības (plaušu karsoņi, caurejas, jaundzimušo infekcijas vai masalas, malārija). Pasaulē kopumā no 10 nāves gadījumiem apmēram sešus izraisa neinfekciozas slimības, trīs – infekcijas un vienu – ievainojumi.

41. 2013. gadā uz Zemes dzīvoja ap 7,2 miljardi cilvēku. 2012
2013. gadā uz Zemes dzīvoja ap 7,2 miljardi cilvēku gadā nomira ap 56 miljoni cilvēku.

42. MIKROORGANISMI PALĪDZ SLIMĪBU APKAROŠANĀ
MIKROBIOLOĢIJA UN MEDICĪNA
MIKROORGANISMI PALĪDZ SLIMĪBU APKAROŠANĀ
ANTIBIOTIKAS
VITAMĪNI (pantotēnskābe, karotīns)
PROBIOTIĶI (mikroorganismi)
PREBIOTIĶI (polisaharīdi)
FERMENTI (aspargināze, nukleāzes, proteāzes, streptolizīns)
IMUNSTIMULATORI, INTERFERONA INDUKTORI
NO REKOMBINANTIEM MIKROORGANISMIEM IEGŪSTAMI MEDICĪNISKIE PREPARĀTI
(vakcīnas, diagnostikumi, fizioloģiski aktīvi proteīni)

43. Lauksaimnieciba Raugi Virusi Bakterijas Sterilitāte Tīrkultūra
Senes
Protisti
Virusi
Bakterijas
Sterilitāte
Tīrkultūra
Eksperiments

44. AUGSNES RAŽĪBAS PALIELINĀŠANA
Slāpekļa fiksēšana
Gumiņi uz tauriņziežu saknēm

45. AUGU KAITĒKĻU UN SLIMĪBU APKAROŠANA
BAKTĒRIJAS Bacillus thuringiensis toksīns - pret vabolēm un plēvjspārņiem.
VĪRUSI Kodolu un citoplazmatiskās poliedrozes un granulozes vīrusi (Baculoviridae) - pret zvīņspārņiem.
SĒNES - Trichoderma - pret sēņu infekcijām, Beauveria - pret Koloraado vaboli, Verticillium un Entomophtora - pret plēvjspārņiem
Bacillus thuringiensis toksīna kristāls
Bakulovīruss elektronu mikroskopā

46. MIKROORGANISMI - AUGU SLIMĪBU IZRAISĪTĀJI
Slimību dēļ ik gadus tiek zaudēti % no iespējamās ražas
Agrobacterium izraisīts audzējs Pseudomonas izraisīta kāpostu puve Phytophtora izraisīta kartupeļu puve (sēne, kas padarīja Kanediju par prezidentu)

47. Vides aizsardziba Raugi Virusi Bakterijas Sterilitāte Tīrkultūra
Senes
Protisti
Virusi
Bakterijas
Sterilitāte
Tīrkultūra
Eksperiments

48. MIKROORGANISMI IZVEIDOJA VIDI PĀREJĀS DZĪVĪBAS ATTĪSTĪBAI

49. MIKROORGANISMI IZVEIDOJA VIDI PĀREJO DZĪVĪBAS FORMU ATTĪSTĪBAIC
Stromatolīti - cianobaktēriju masu pārakmeņojumi.
A - vecākie pārakmeņojumi atrasti 3.5 miljardus vecās klintīs Rietumaustrālijā.
B - Koniskas formas stromatolīti 1.6 miljardus gadu vecās dolomīta klintīs.
C - Stromatolīti mūsu dienās, Rietumaustrālija
Brock’s “Biology of Microorganisma”

50. MIKROORGANISMI IZVEIDOJA VIDI PĀREJO DZĪVĪBAS FORMU ATTĪSTĪBAI
Ap miljardu gadu vecu prokariotisku, mūsdienu cianobaktērijām līdzīgu, šūnu pārakmeņojumi no Centrālās Austrālijas klintīm.
Palielinājums: 2000 x
Brock’s “Biology of Microorganisms”

51. MIKROORGANISMI IZVEIDOJA VIDI PĀREJO DZĪVĪBAS FORMU ATTĪSTĪBAI
Mikroorganismi atrodami pat tādos ekstremālos apstākļos kā
sulfurolās, vulkāniskajos, karstajos sēravotos;
“melnajos skursteņos”, dziļūdens geizeros.

52. NOTEKŪDEŅU ATTĪRĪŠANA
Vides aizsardziba
ilgstpejigai attistibai
NOTEKŪDEŅU ATTĪRĪŠANA

53. ilgstpejigai attistibai
AUGSNES, GAISA UN ŪDENS ATTĪRĪŠANA
Attīrīšanas komplekss piesārņojuma biodegradācijai augsnē ar baktēriju palīdzību
Vides aizsardziba
ilgstpejigai attistibai

54. Vides aizsardziba Medicina Lauksaimnieciba Biotehnologija Raugi Virusi
Senes
Protisti
Virusi
Bakterijas
Tīrkultūra
Sterilitāte
Eksperiments

55. IESKATS MIKROBIOLOĢIJAS VĒSTURĒ

56. Antonijs van Lēvenhuks /Leewenhoek/ (1632. – 1723. )
Antonijs van Lēvenhuks /Leewenhoek/ (1632. – 1723.). Pirmie baktēriju novērojumi mikroskopā ap gadu. Pirmais baktēriju zīmējums publicēts Transactions of Royal Society (London) un gadā

57. Lēvenhuka mikroskops un tā uzbūves shēma

58. Kristians Gotfrīds Ērenbergs / Ehrenberg /
(1795. –1876.)
Boatāniķis, naturālists, Berlīnes universitātes profesors
“Baktērija”, 1838.

59. Ferdinands Kons
/Cohn/ ( )
Vācu botāniķis, Vroclavas (Breslavas) Universitātes profesors. Termins “bacilis” – g. publicēja trīssējumu darbu, kurā klasificēja baktērijas ģintīs un sugās. Bakterioloģijas zinātnes izveidotājs. Atbalstīja Roberta Koha pētījumus, deva viņam iespēju strādāt savā laboratorijā.

60. Liesas sērga, 1876., tuberkuloze,1882., holera, 1884.
Roberts Kohs /Koch/
(1843. – 1910.)
Liesas sērga, 1876., tuberkuloze,1882., holera, 1884.

61. Koha postulāti infekcijas slimības izraisītāja identificēšanai
1. Iespējamais izraisītājs vienmēr ir atrodams slimajā organismā.
2. Iespējamo izraisītāju jāizdala no organisma un jāiegūst tā tīrkultūra.
3. Jāpierāda, ka izdalītā, aizdomās turētā organisma tīrkultūra spēj atkārtoti izraisīt infekciju.
4. No eksperimentāli inficētā organisma atkārtoti jāizdala aizdomās turētā izraisītāja tīrkultūra.

62. Edvards Dženners /Jenner/
(1749. –1823.)
Baku vakcīna, 1796.
/Zāra Nelmes, Džons Pipss/

63. 1802. g. karikatūra, kas izsmej vakcinēšanu
“Govju bakas –vai – jaunās potes brīnišķīgā iedarbība !”

64. Džozefs Listers /Lister/
(1827. –1912.)
Antiseptika, 1865.
/Džeims Grīnlīss/

65. Listers operē karbola tvaikos
Ignacs Semmelveiss /Semmelweis/ ( )
Vīne, 1842.g., nedēļnieču drudža izraisītās mirstības cēloņi.

66. Pauls Ērlihs /Ehrlich/
(1854. –1915.)
pirmie specifiskie ķimioterapeitiskie pretmikrobu preparāti (Nr. 606, Salvarsans). Humorālās imunitātes teorija

67. Lui Pasters /Pasteur/ (1822.-1895.)
optiskie izomeri,
rūgšanas pētījumi,
imunizācija

68. “MIKROBIOLOĢIJA” - Pastērs, 1882. g
1848. g. - pienskābes optiskie izomeri
Rūgšanas:
pienskābā;
spirta,
sviestskābā,
etiķsābā.
zīdtauriņu infekcijas .
Vakcīnas:
vistu holera,
liesas sērga,
sarkanguļa,
trakumsērga /Džozefs Meisters/
Pastēra Institūts
g. pētījumi, kas pierāda mikroorganismu pašrašanās neiespējamību.
1865. g. - pasterizācija.
“MIKROBIOLOĢIJA” - Pastērs, g

69. /Виноградский, Winogradsky/
Sergejs Vinogradskis
/Виноградский, Winogradsky/
(1856. – 1953.)
Elektīvās barotnes, hemolitotrofija, anaerobā slāpekļa fiksēšana, denitrifikācija

70. Mikroorganismu ekosistēma uz palodzes: Vinogradska kolonna
Mikroorganismu specializācija gaismas spektra enerģijas izmantošanā Vinogradska klonnā

71. Martins Beijerinks
/Beijerinck/
( )
Aerobā slāpekļa fiksēšana, gumiņbaktērijas, mikroorganismu ekoloģija, vīrusu atklāšana (paralēli D.Ivanovska darbiem)

72. Dimitrijs Ivanovskis /Ивановский/ (1864. - 1920.)
Tabakas mozaīkas slimības vīruss gadā

73. MIKROBIOLOĢIJA
LATVIJĀ

74. Pirmie latviešu zinātnieki - mikrobiologi
Eižens Zemmers
(1843. – 1906.)
Kristaps Helmanis
(1848. – 1892.)
Otto Kalniņš
(1856. –1891.)
Liesas sērga, ļaundabīgie ienāši, lopu mēris, tuberkuloze. Maleīns, tuberkulīns

75. Augusts Kirhenšteins
(1872. –1963.), baktēriju fizioloģija, imunoloģija. Pirmā LU aizstāvētā doktora disertācija 1924.g., g. dibinātā LU serumstacija, kurā 15 gados izstrādāja >100 diagnostikas un vakcinācijas preparātus g. pārveidota par LPSR ZA Mikrobioloģijas institūtu – šobrīd LU MBI un RSU MVI priekšteci

76. Latvijas mikrobioloģijas lielais četrinieks
Rita Kukaine
(1922. – 2011.)
Poliomielīta vakcīna, vīrusu epidemioloģija un imunoloģija
Mārtiņš Beķers
(1928. – 2014.)
Tehniskā mikrobioloģija, rauga un lizīna ražošana, pārtikas mikrobioloģija, biodegviela
Uldis Viesturs
(1936. – 2010.)
Bioinženierija un biotehnoloģija. Mikrobioloģiskās sintēzes procesu regulācija un vadība
Romāns Kārkliņš
(1928. – 2008.)
Citronskābes mikrobioloģiskā ražošana, mikroorganismu selekcija

77. Latvijas Universitātes Bioloģijas fakultātes Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas katedra, 2014
Aleksandrs Rapoports
Jānis Ancāns
Uldis Kalnenieks
Anna Ramata-Stunda
Inese Čakstiņa
Vizma Nikolajeva
Dzintra Zaļā
Nataļja Matjuškova
Māris Lazdiņš
Dmitrijs Babarikins
Indriķis Muižnieks
Nils Rostoks
Daina Eze
Maija Ivaščenko

78. KUR LATVIJĀ STRĀDĀ MIKROBIOLOGI Akadēmiskās iestādes:
LU Mikrobioloģijas un biotehnoloģijas institūts
LU Bioloģijas institūts
RSU A.Kirhenšteina Mikrobioloģijas un virusoloģijas institūts
Latvijas Biomedicīnas pētījumu un studiju centrs
Latvijas Hidroekoloģijas institūts
Latvijas Organiskās sintēzes institūts
Latvijas Koksnes ķīmijas institūts
Mežsaimniecības zinātniskās pētniecības institūts “Silava”

79. KUR LATVIJĀ STRĀDĀ MIKROBIOLOGI
Uzņēmumi un firmas:
Pārtikas rūpniecība
Farmācijas rūpniecība
Ūdensapgāde un kanalizācija
Vides biotehnoloģija
Augu aizsardzība
Kosmētikas ražošana

80. KUR LATVIJĀ STRĀDĀ MIKROBIOLOGI Kontroles un pārvaldes iestādes:
Latvijas Nacionālais diagnostikas centrs, institūts BIOR
Vides datu un sanitārās kontroles centri
Ekoloģiskā monitoringa laboratorijas
Ekonomikas, Labklājības, Zemkopības, Veselības, Vides un reģionālās attīstības ministrijas

81. Kārlis Otto Šteters /Stettter/ (1937.)
Rēgensburgas (Vācija) un Kalifornijas (ASV) universitāšu profesors,
viens no pasaules vadošajiem speciālistiem arhebaktēriju pētījumos