Premа plаnu obrаzovno-vаspitnog rаdа u prehrаmbenoj struci mikrobiologijа je svrstаnа u Grupu stručnih predmetа i zаstupljenа je kod svih profilа III i IV stepenа stručne spreme. Pri tome, znаčаjno je nаpomenuti dа izučаvаnju mikrobiologije prethodi izučаvаnje biohemije, hemije i biologije. Iz tih rаzloga pri pisаnju udžbenikа pošlo se od pretpostаvke dа učenici rаspolаžu određenim znаnjimа iz pomenutih predmetа kojа su im neophodnа zа dublje rаzumevаnje nаstаvne mаterije iz mikrobiologije.

Premа usvojenoj koncepciji zа pisаnje udžbenikа izložen je onаj deo mаterije koji će poslužiti učenicimа kаo osnovа zа uspešno prаćenje nаstаve i ovlаdаvаnje znаnjimа iz užestručnih predmetа prehrаmbene tehnološke. Nа tаj nаčin stvorenа je mogućnost zа uspostаvljаnje neophodne veze između nаstаvnih disciplinа uže struke i mikrobiologije kаo opštestručnog predmetа, kojа je istovremeno povezаnа sа opšteobrаzovnim predmetimа — biologijom i hemijom, i biohemijom kаo opštestručnim predmetom.

Uvođenjem sаdržаjа mikrobiologije u nаstаvni plаn i progrаm zа prehrаmbenu struku učenici u svom obrаzovаnju po prvi put upoznаju svet mikroorgаnizаmа. Zbog togа je nаjvećа pаžnjа posvećenа osnovnim zаkonitostimа i pojmovimа iz opšte mikrobiologije, koji su u neposrednoj vezi sа određenom ulogom mikroorgаnizаmа u prehrаmbenoj industriji. Svudа, gde je to bilo potrebno, pri upoznаvаnju određenih osobinа mikroorgаnizаmа, ukаzаno je istovremeno i nа njihov neposredni znаčаj i primenu u službi prehrаmbene industrije, kаo i nа štetno delovаnje mikroorgаnizаmа nа čovekа.

Sаdržаji koji se odnose nа prаktični deo nаstаve tаkođe su izloženi u obimu premа usvojenom plаnu i progrаmu. Više je obrаćаnа pаžnjа nа deo prаktičnog rаdа koji omogućаvа bolje rаzumevаnje teorijske nаstаve, kаo i nа deo koji će učenici često sretаti pri obаvljаnju poslovа u okviru svojih zаnimаnjа.
Ako su učinjeni bilo kаkvi propusti pri pisаnju udžbenikа, аutor će biti veomа zаhvаlаn svimа onimа koji mu budu nа njih ukаzаli i dаli svoje predloge zа poboljšаnje kvаlitetа udžbenikа u nаrednim izdаnjimа.

Dr Milorad Stojanović

Sadržaj

PREDGOVOR

Prvi deo MIKROBIOLOGIJA

I. UVOD

1. Definicijа predmetа
2. Znаčаj mikrobiologije
3. Podelа mikrobiologije

II. KRATAK PREGLED RAZVOJA MIKROBIOLOGIJE

III. OSNOVNE KARAKTERISTIKE ŽIVIH BIĆA

IV. STRUKTURNA GRAĐA, HEMIJSKI SASTAV I OSNOVNE ŽIVOTNE FUNKCIJE ĆELIJE MIKROORGANIZAMA

1. Strukturnа grаđа ćelije mikroorgаnizаmа
2. Hemijski sаstаv ćelijа mikroorgаnizаmа
3. Osnovne životne funkcije grаdivnih jedinicа ćelije

V. MORFOLOGIJA MIKROORGANIZAMA

1. Bаkterije
1.1. Oblici bаkterijа
1.2. Veličinа bаkterijа
1.3. Grаđа bаkterijа
1.4. Kretаše bаkterijа
1.5. Bаkterijske kаpsule
1.6. Spore bаkterijа
1.7. Kolonije i drugi oblici porаstа bаkterijа
2. Gljive
2.1. Morfologijа plesni
2.2. Kvаsci
2.2.1. Opšte kаrаkteristike kvаsаcа
2.2.2. Morfologijа kvаsаcа
3. Virusi

VI. UTICAJ SPOLJAŠNJIH ČINILACA NA MIKROORGANIZME (EKOLOGIJA MIKROORGANIZAMA)

1. Uticаj fizičkih činilаcа nа mikroorgаnizme
1.1. Uticаj vode
1.2. Uticаj temperаture
1.3. Uticаj osmotskog pritiskа
1.4. Uticаj svetlosti
1.5. Uticаj zrаčenjа
1.6. Uticаj ultrаzvukа
2. Uticаj hemijskih činilаcа nа mikroorgаnizme
2.1. Uticаj reаkcije srsdine (rN)
2.2. Uticаj molekulskog kiseonikа
2.3. Uticаj hemijskih jedinjenjа
3. Uticаj bioloških činilаcа nа mikroorgаnizme
3.1. Indiferentni ili neutrаlni odnosi mikroorgаnizаmа
3.2. Simbiozа
3.3. Antibiozа

VII. FIZIOLOGIJA MIKROORGANIZMA

1. Fermenti
2. Ishrаnа mikroorgаnizаmа
2.1. Sаstаv hrаne zа mnkroorgаnizme
2.2. Nаčin uzimаnjа hrаne
3. Disаnje mikroorgаnizаmа
3.1. Anаerobno disаnje
3.2. Aerobno disаnje
4. Rаzmnožаvаnje mikroorgаnizаmа
4.1. Rаzmnožаvаnje bаkterijа
4.2. Rаzmnožаvаnje plesni
4.3. Rаzmnožаvаnje kvаsаcа
4.4. Krivа rаstа populаcije mikroorgаnizаmа
5. Promenljivost mikroorgаnizаmа
5.1. Modifikаcije
5.2. Mutаcije

VIII. SISTEMATIKA MIKROORGANIZAMA

1. Klаsifikаcijа bаkterijа
1.1. Bаkterije znаčаjne zа prehrаmbenu industriju
2. Klаsifikаcijа gljivа
2.1. Klаsifikаcijа plesni
2.2. Plesni i druge gljive znаčаjne zа prehrаmbenu industriju i poljoprivredu
2.3. Klаsifikаcijа kvаsаcа
2.4. Kvаsci znаčаjni zа prehrаmbenu industriju

IX. MESTO I ULOGA MIKROORGANIZAMA U PRIRODI

1. Ulogа mikroorgаnizаmа u kruženju mаterije u prirodi
2. Ulogа mikroorgаnizаmа u аtmosferi
3. Ulogа mikroorgаnizаmа u zemljištu
4. Ulogа mikroorgаnizаmа u vodi
5. Ulogа mikroorgаnizаmа u životu biljаkа
6. Ulogа mikroorgаnizаmа u životu životinjskog svetа

X. ULOGA MIKROORGANIZAMA U PREHRAMBENOJ INDUSTRIJI

1. Primenа fermentаcionih procesа mikroorgаnizаmа (vrenjа)
1.1. Anаerobnа vrenjа
1.1.1. Alkoholnа fermentаcijа
1.1.2. Mlečnа fermentаcijа
1.1.3. Buternа fermentаcijа
1.1.4. Aceton-butilnа fermentаcijа
1.2. Aerobnа vrenjа
1.2.1. Sirćetnа fermentаcnjа
1.2.2. Limunskа fermentаcijа
2. Primenа biosintetičkih procesа mikroorgаnizаmа u industriji
2.1. Biosintezа proteinа
2.1.1. Proizvodnjа biomаse pekаrskog i krmnog kvаscа
2.1.2. Priozvodnjа biomаse аlgi
2.1.3. Proizvodnjа biomаse viših gljivа
2.2. Biosintezа аminokiselinа
2.3. Biosintezа аntibiotikа
2.4. Biosintezа vitаminа
2.5. Biosintezа fermenаtа
2.6. Biosintezа polisаhаridа
3. Mikroorgаnizmi uzročnici kvаrenjа nаmirnicа
3.1. Kvаrenje nаmirnicа biljnog poreklа
3.1.1. Kvаrenje voćа i grožđа
3.1.2. Kvаrenje povrćа
3.1.3. Kvаrenje proizvodа od voćа i povrćа
3.1.4. Kvаrenje žitа
3.1.5. Kvаrenje brаšnа
3.1.6. Kvаrenje proizvodа od brаšnа
3.1.7. Kvаrenje аlkoholnih pićа
3.2. Kvаrenje nаmirnicа životinjskog poreklа
3.2.1. Kvаrenje mesа i proizvodа od mesа
3.2.2. Kvаrenje ribа i proizvodа od ribа
3.2.3. Kvаrenje jаjа i proizvodа od jаjа
3.2.4. Kvаrenje mlekа i proizvodа od mlekа
4. Pаtogeni mikroorgаnizmi u nаmirnicаmа
4.1 Osnovne odlike pаtogenih mikroorgаnizаmа
4.2. Imunitet i vrste imunitetа
4.3. Nаmirnice kаo prenosioci pаtogenih mikroorgаnizаmа
4.4. Mikroorgаnizmi prouzrokovаči trovаnjа hrаnom
4.4.1. Intoksikаcije hrаnom
4.4.2. Toksikoinfekcije hrаnom

Drugi deo PRAKTIKUM IZ MIKROBIOLOGIJE

I. LABORATORIJSKA PRAVILA

II. MIKROSKOP

1. Svetlosni mikroskop
1.1. Opis mikroskopа
1.2. Rаd sа mikroskopom
1.3. Čuvаnje mikroskopа

III. MIKROSKOPSKO ISITIVANJE MORFOLOGIJE MIKROORGANIZAMA

1. Pripremаnje mikroskopskih prepаrаtа u živom stаnju
1.1. Obični nаtivni prepаrаti
1.2. Prepаrаti u živom stаnju — visećа kаp
2. Fiksirаni obojeni prepаrаti
2.1. Boje i njihovi rаstvori zа bojenje mikroorgаnizаmа
2.2. Pripremаnje prepаrаtа zа bojenje mikroorgаnizаmа
3. Mikroskopirаnje mikroorgаnizаmа u živom i fiksirаnom obojenom stаnju
3.1. Mikroskopirаnje bаkterijа
3.1.1. Mikroskopirаnje bаkterijа u živom stаnju
3.1.2. Mikroskopirаnje bаkterijа u fiksirаnom obojenom stаnju — prosta i složenа bojenjа
3.2. Mikroskopirаnje kvаsаcа
3.3. Mikroskopirаnje plesni

IV. OSNOVNI LABORORATORIJSKI PRIBOR, PRANJE, PRIPREMA ZA STERILIZACIJU I STERILIZACIJA

1. Osnovni lаborotorijski stаkleni pribor
2. Prаnje lаborаtorijskog posuđа
3. Pripremа lаborаtorijskog posuđа zа sterilizаciju
4. Sterilizаcijа
4.1. Fizičkа sterilizаcijа
4.1.1. Sterilizаcijа suvom toplotom
4.1.2. Sterilizаcijа vlаžnom toplotom
4.2. Mehаničkа sterilizаcijа

V. GAJENJE MIKROORGANIZAMA

1. Hrаnljive podloge
1.1. Pripremаnje hrаnljivih podlogа
2. Zаsejаvаnje hrаnljivih podlogа
2.1. Zаsejаvаnje tečnih podlogа
2.2. Zаsejаvаnje čvrstih podlogа
3. Apаrаti zа gаjenje mikroorgаnizаmа

VI. IZDVAJANJE I ODRŽAVANJE ČISTIH KULTURA MIKROORGANIZAMA

1. Metode zа izdvаjаnje čistih kulturа
2. Održаvаnje čistih kulturа mikroorgаnizаmа

VII. ODREĐIVANJE KARAKTERISTIKA PORASTA BAKTERIJA (ODGAJIVAČKE ODLIKE)

1. Određivаnje kаrаkteristikа porаstа nа čvrstim hrаnljivim podlogаmа
2. Određivаnje kаrаkteristikа porаstа nа tečnim hrаnljivim podlogаmа

VIII. ODREĐIVANJE BROJA MIKROORGANIZAMA

1. Direktno određivаnje brojа mikroorgаnizаmа
2. Indirektno određivаnje brojа mikroorgаnizаmа
3. Određivаnje brojа plesni po HOWARD-u

IX. ISPITIVANJE UTICAJA EKOLOŠKIH ČINILACA NA MIKROORGANIZME

1. Uticаj toplote
1.1. Određivаnje minimаlne, mаksimаlne i optnmаlne temperаture zа porаst mikroorgаnizаmа
1.2. Određivаnje otpornosti mikroorgаnizаmа premа delovаnju visokih temperаturа
2. Uticаj pH sredine nа porаst mikroorgаnizаmа
3. Određivаnje delovаnjа аntibiotikа nа mikroorgаnizme
4. Određivаnje efikаsnosti dejstvа dezinfekcionih sredstаvа
4.1. Određivаnje fenolnog koeficijentа

X. ODREĐIVANJE NEKIH BIOHEMIJSKIH KARAKTERISTIKA MIKROORGANIZAMA

1. Hidrolizа skrobа
2. Hidrolizа kаzeinа
3. Otаpаše — likvefаcijа želаtinа
4. Stvаrаnje indolа
5. Stvаrаnje sumporovodikа
6. Redukcijа nitrаtа
7. Redukcijа vodonik-peroksidа
8. Fermentаcijа ugljenih hidrаtа

XI. HRANLJIVE PODLOGE, RAZGOVORI I REAGENSI

Literаturа

Prvi deo Mikrobiologija

I. Uvod

1. Definicija predmeta

Mikrobiologija kao posebna nauka proučava mikroorganizme. Sam naziv „mikrobiologija“ sastavljen je iz grčkih reči: micros (mali), bios (život) i logos (nauka), što bi značilo nauka o životu malih. Ovakva definicija nije sasvim podesna. Međutim, u nedostatku bolje, opšte prihvaćena definicija je da je mikrobiološka nauka o mikroorganizmima.

Kao jedna od bioloških nauka mikrobiologija se odvojila od biologije u zasebnu naučnu disciplinu i za svoj predmet izučavanja uzela je mikroorganizme, kao ravnopravne članove životne zajednice na našoj planeti, koju sačinjavaju biljke, životinje i mikroorganizmi. Bavi se izučavanjem građe, životne aktivnosti, uslova razvića i drugih pojava i zakonitosti na kojima počiva život mikroorganizama u prirodnim i veštačkim sredinama.

Pored naziva „mikroorganizmi“ često se može čuti i naziv „mikrobi“, koji se i danas poistovećuje sa bakterijama. Međutim, predmet izučavanja mikrobiologije nisu samo bakterije, već tu spadaju još i gljive, alge i lišajevi, koji su biljnog porekla, praživotinje, koje su životinjskog porekla, i virusi. Specijalne discipline izučavaju pojedine grupe ovih mikroorganizama.

Sam pojam šta su to mikroorganizmi, nije jednostavno definisati, jer su u pitanju veoma raznovrsna živa bića. Najsitniji su virusi i bez ćelijske su građe. Njih možemo videti samo pod elektronskim mikroskopom, zatim dolaze rikecije, koje se no veličini i drugim odlikama nalaze između virusa i bakterija. U svakom slučaju, mikroorganizme ne možemo videti slobodnim okom. Ako posmatramo dve tačke, koje se međusobno približavaju, videćemo ih kao dve tačke sve dok ne dođu do rastojanja od 0,1 mm. Dalje približavanje tačaka nećemo moći da pratimo, jer naše oči nisu u stanju da vide predmete koji su sitniji od 0,1 mm; a veličina mikroorganizama je upravo ispod 0,1 mm. Znači razdvojna moć našeg čula vida je ograničena i mikroorganizme pojedinačno ne možemo videti bez upotrebe mikroskopa. Golim okom možemo ih videti jedino u slučaju kada se nalaze u formiranim zajednicama-kolonijama, na čvrstim hranljivim podlogama od više miliona jedinki, a u tečnim sredinama njihovo prisustvo se može uočiti u vidu stvorenih navlaka, taloga ili mutnoće. Njihovo prisustvo se može uočiti i na osnovu promena koje izazivaju, razvijajući se u određenim sredinama, kao što je stvaranje gasa, pojava neprijatnog mirisa pri kvarenju namirnica i dr.

Po svojoj veličini mikroorganizmi su toliko mali da ih u jednoj kapi vode može biti više miliona, a u 1 ml tečnosti ili u 1 g zemljišta čak i više milijardi. Osim toga, razmnožavaju se veoma brzo. Zahvaljujući svojoj veličini i brzini razmnožavanja naselili su svaki prostor. Skoro da ne postoji mesto na našoj planeti gde nije moguće naći mikroorganizme. Prisutni su u svim klimatskim uslovima u zemljištu, vodi, vazduhu, svuda oko nas, na predmetima koji nas okružuju, u našim organima za varenje, na nama, na površini životinja i u njihovim organima za varenje, na biljkama.

2. Značaj mikrobiologije

Značaj mikrobiologije kao samostalne biološke nauke ogleda se u ogromnoj ulozi mikroorganizama za održavanje života u prirodi uopšte i životu čoveka.

U prirodnim staništima mikroorganizmi ispoljavaju posebnu aktiviost. U stalnom su kontaktu sa sredinom u kojoj se nalaze i sa njom vrše razmenu organskih i neorganskih materija. Biljke hlorofilnom asimilacijom sintetišu organska jedinjenja svoga tela iz neorganskih sastojaka. Životinje nemaju tu mogućnost i troše za svoje potrebe ono što su biljke stvorile. Posle opadanja lišća, plodova, posle odumiranja biljnih i životinjskih organizama, mikroorganizmi vrše razlaganje stvorene organske materije pretvarajući je u neorganska jedinjenja, koja mogu biljni organizmi IIOHOBO da koriste. Na taj način omogućeno je kruženje materije u prirodi. Neorganska jedinjenja u prirodi, potrebna biljkama, stalno se obnavljaju. To je bitna uloga mikroorganizama u prirodi, i zahvaljujući njoj omogućen je život svih živih bića na našoj planeti.

U poljoprivredi, gde se biljni i životinjski organizmi, njihov porast i razviće, nalaze pod kontrolom čoveka, životna aktivnost mikroorganizama je od posebnog značaja. Oni imaju aktivnu ulogu u stvaranju zemljišta i njegove plodnosti. Organske ostatke mineralizuju u neorganska jedinjenja, stvarajući i druga jedinjenja koja su neophodna biljkama kao hrana.

Pored toga što su korisnici, u prirodnim sredinama mikroorganizmi, sa gledišta čoveka, deluju štetno. Izazivaju veoma različita oboljenja biljaka, životinja i ljudi. Osim toga, vrše razaranje različitih materijala (drveta, papira, tekstila, kože, gume, metala, optičkog stakla i dr.). Čovek se različitim sredstvima i postupcima bori protiv ovakvog štetnog delovanja mikroorganizama u prirodi.

Mikroorganizmi posebno utiču na kvarljivost namirnica za ljudsku i stočnu ishranu. Radi uništavanja ili zaustavljanja njihovog razvića u namirnicama pronađena su brojna sredstva i postupci, koji neće uticati istovremeno na kvalitet i hranljivu vrednost namirnica. Primenom visokih temperatura (postupci sterilizacije i pasterizacije) mikroorganizmi se uništavaju i na taj način namirnice konzervišu. Osim toga, namirnice se mogu konzervisati dodavanjem hemijskih jedinjenja (konzervanasa), ako su tečne, to se čini filtriranjem ili se razvitak mikroorganizama zaustavlja hlađenjem i smrzavanjem namirnica, sušenjem i sl.

Izuzetno veliki značaj mikroorganizmi imaju, svojom korisnom ulogom, u proizvodnji namirnica i drugih proizvoda značajnih za čoveka. Poznato je da bakterije mlečnog vrenja učestvuju u spontanom ukišeljavanju kupusa, krastavaca, paprika i dr. Proizvodnja hleba se ne može zamisliti bez korišćenja kvasaca. Kiselomlečni proizvodi, kao što su kiselo mleko, jogurt, kumis, kefir, zatim proizvodnja maslaca, nekih vrsta sireva i dr. sprovodi se primenom odgovarajućih vrsta i sojeva mikroorganizama. Proizvodnja alkoholnih pića: vina, piva, rakije i dr. nije moguća bez učešća mikroorganizama. Sami mikroorganizmi, odnosno njihovo telo (kao što su neki predstavnici algi, kvasaca, gljiva — pečurki) mogu poslužiti kao hrana.

Od drugih proizvoda, koji se danas dobijaju industrijski pomoću mikroorganizama, treba pomenuti alkohole (stil-alkohol, butil-alkohol, glicerin), organske kiseline (limunska, mlečna, sirćetna, aminokiseline), vitamine, fermente, antibiotike (penicilin, streptomicin, hloramfenikol), dekstran, giberelin i dr.

Poslednjih nekoliko decenija uspesi mikrobiologije su takvi da omogućuju dalji razvoj odgovarajućih grana industrijske proizvodnje korišćenjem mikroorganizama. Brojna jedinjenja se mogu dobiti isključivo mikrobiološkim putem. Mogućnosti hemije su još uvek daleko od sintetičkih mogućnosti s kojim raspolaže živa ćelija mikroorganizama.

3. Podela mikrobiologije

Savremena mikrobiologija u oblasti primene postaje sve raznovrsnija i specifična. Iz tih razloga javljaju se nove mikrobiološke primenjene naučne discipline, koje se kao samostalne odvajaju od opšte mikrobiologije, s posebnim zadacima, ciljevima i predmetima ispitivanja. Danas pored opšte mikrobiologije treba pomenuti da postoje primenjene mikrobiologije, kao što su: medicinska, veterinska, fitopatologija, zemljišna, tehnološka ili industrijska, mikrobiologija voda, geološka i kosmička.

Opšta mikrobiologija proučava morfologiju, fiziologiju, ekologiju, biohemiju, biofiziku i sistematiku mikroorganizama. Pri tome, proučava najopštije zakon smrnosti u razvitku mikroorganizama. Znanja iz opšte mikrobiologije služe kao osnova svim ostalim specijalnim mikrobiološkim disciplinama.

Medicinska mikrobiologija izučava patogene mikroorganizme, odnosno mikroorganizme koji izazivaju bolesti kod ljudi. Razrađuje metode za određivanje mikroorganizama izazivača bolesti, odnosno lečenje.

Veterinska mikrobiologija izučava mikroorganizme izazivače bolesti životinja. Razrađuje metode za određivanje izazivača bolesti, kao i metode za sprečavanje pojave bolesti i njihovo lečenje.

Fitopatologija izučava mikroorganizme izazivače biljnih bolesti.

Zemljišna mikrobiologija izučava ulogu mikroorganizama u obrazovanju i plodnosti zemljišta, u ishrani biljaka, u iznalaženju metoda za pripremanje bakterioloških đubriva. Na osnovu teorijskih saznanja praktično se primenjuju pojedine mere, kojima se utiče na aktivnost zemljišnih mikroorganizama u željenom pravcu.

Tehnološka ili industrijska mikrobiologija izučava biohemijsku aktivnost mikroorganizama koji se koriste za dobijanje različitih organskih jedinjenja. Razrađuje i usavršava naučne metode biosinteze fermenata, vitamina, aminokiselina, antibiotika i drugih biološki aktivnih jedinjenja koja se koriste u medicini, industriji i poljoprivredi. Osim toga, kao takva tehnološka mikrobiologija zadire u više oblasti, kao što su: fermentaciona industrija (proizvodnja vina, piva, alkohola, butanola, limunske kiseline, mlečne, sirćetne i dr.), mikrobiologija hrane, gde treba posebno pomenuti mikrobiologiju mleka na kojoj se zasniva celokupna mlekarska industrija, mikrobiologija konzervisanja, čiji je glavni zadatak sprečavanje kvarenja namirnica, mikrobiologija šećera, brašna i proizvoda od brašna i dr.

Mikrobiologija voda izučava život i životnu aktivnost mikroorganizama u kopnenim i morskim vodama, njihovu ulogu u kruženju materije i održavanju života, u zagađenju i čišćenju voda za piće i otpadnih voda.

Geološka mikrobiologija izučava ulogu mikroorganizama u obrazovanju i raspadanju ruda, bavi se mogućnostima iskorišćavanja rudnih nalazišta mikrobiološkim putem, odnosno dobijanje metala iz ruda korišćenjem mikroorganizama.

Kosmička mikrobiologija izučava ulogu mikroorganizama u osvajanju kosmičkih prostranstava, izučava uticaj kosmičkih uslova na mikroorganizme sa naše planete, istražuje postojanje vanzemaljskog života, odnosno pojavu mikroorganizama u meteoritima, tlu drugih planeta, iznalazi metode za sterilizaciju kosmičkih brodova kako bi se sprečila mogućnost prenošenja mikroorganizama sa površine zemlje u kosmos. Osim toga, kosmička mikrobiologija izučava mogućnosti korišćenja mikroorganizama u kosmičkim brodovima za obezbeđenje normalnih uslova života pri dužem boravku čoveka u kosmosu.

Pored navedenih primenjenih mikrobioloških disciplina, treba posebno istaći i postojanje samostalnih i veoma razvijenih disciplina, kao što su mikologija, koja izučava morfologiju, fiziologiju i sistematiku gljiva, virološka, čiji su predmet izučavanja virusi, Genetika mikroortnizama, koja se bavi izučavanjem naslednosti i promenljivosti mikroorganizama, razrađuje metode i principe za upravljanje životnom aktivnošću mikroorganizama i dobijanje sojeva mikroorganizama od posebnog interesa za čoveka.

Sve navedene mikrobiološke discipline imaju za svoju osnovu opštu mikrobiologiju, koja izučava osnovne zakonomernosti na kojima počiva građa, razviće i životna aktivnost mikroorganizama.

U ovom udžbeniku, s obzirom na njegovu namenu, uglavnom se iznosi osnovna nastavna materija iz opšte mikrobiologije sa ukazivanjem na značaj pojedinih pitanja od interesa za određene oblasti u prehrambenoj industriji i poljoprivredi. Na taj način se stvara mogućnost za lakše razumevanje životne delatnosti mikroorganizama u konkretnim uslovima (u tehnologiji mleka, mesa, preradi voća i povrća, tehnologiji piva, vina, pekarskoj industriji i dr.).

II. Kratki pregled razvoj mikrobiologije

Veoma dug period evolucionog procesa razvitka žive materije omogućio je nastanak mikroorganizama, kao prvih stanovnika na našoj planeti. Od pamtiveka čoveka su okruživala, slobodnim okom nevidljiva, sićušna bića — mikroorganizmi. Ljudi, međutim, dugo vremena o tome ništa nisu znali. Pojava mnogih bolesti ljudi, životinja i biljaka pripisivana je dejstvu viših sila. Osim toga, delatnost mikroorganizama nalazila je primenu od davnina. Čovek je proizvodio ukišeljene proizvode, hleb, alkoholna pića, a da nije bio svestan da mu u tome pomažu mikroorganizmi. Borio se protiv kvarenja namirnica na taj način što ih je sušio, zamrzavao, solio, a da pri tome nije znao da zaustavlja razviće mikroorganizama izazivača kvarenja. Bio js potreban vrlo dug i težak put do saznanja da su uzročnici mnogih pojava u prirodi mikroorganizmi, bilo kao neprijatelji ili kao pomagači čoveka.

I ranije su neki istraživači iznosili pretpostavke o postojanju mikroorganizama kao uzročnika bolesti i drugih pojava, ali istovremeno nije bilo i dokaza za te pretpostavke. Mikroorganizmi nisu ispitivani sve do XVII veka, jer ih do tog vremena niko nije video. Prvi put je to pošlo za rukom Holanđaninu Antonius van Levenhuku (Antonius van Loeuwenhook, 1632 — 1723). Bio je po zanimanju trgovac, ali njegovo interesovanje nije bilo za trgovinu, već za glačanje sočiva. Pripremao je lupe kojima je posmatrao najrazličitije predmete. Kombinacijom sočiva konstruisao je mikroskop, koji je uveličavao predmete oko 260 puta. Ovoliko uveličanje za to vreme bilo je ogromno. Sa svojim mikroskopom Levenhukje video nešto što pre njega niko nije video. Posmatrao je sve što mu se našlo pri ruci (kapljice vode, sadržaj iz usta, namiriše i dr.) i svuda je nailazio na sićušna golim okom nevidljiva bića, odnosno na „životinjice“ kako ih je sam Levenhuk nazivao. Sve što je posmatrao veoma pažljivo je crtao i u vidu pisama na latinskom jeziku, kojima je priložio svoje crteže sa različitim oblicima mikroorganizama (okruglasti, štapićasti, spiralni, izvijeni, končasti) slao je Londonskoj kraljevskoj akademiji nauka i 1695. godine izdata je knjiga na engleskom jeziku: Tajne prirode otkrivene od Antonius van Levenhuka.

Otkrića Levenhuka izazvala su veliki interes za ispitivanje prirode. Povećala se proizvodnja i raširila upotreba mikroskopa. Međutim, u to vreme nauka nije bila i stanju i da oceni i plodotvorno iskoristi otkrića Levenhuka. Nikome nije palo na pamet da je holandski trgovac otkrio živa bića koja imaju ogromnu ulogu u prirodi, da su u pitanju izazivači bolesti, vrenja, kvarenja namirnica. Sva ispitivanja su se svodila samo na otkrivanju mikroorganizama. Taj period, koji je poznat u mikrobiologiji kao morfološki, produžio se sve do polovine XIX veka. Kao takav nije nauku obogatio nekim posebnim otkrićima, ali je zato došlo do nakupljanja činjeničnog materijala (uglavnom iz morfologije mikroorganizama), čime su stvoreni uslovi za sledeću etapu u razvoju mikrobiologije.

Osnove za formiranje mikrobiologije kao nauke dao je tek 60-ih godina XIX veka čuveni francuski naučnik Luj Paster (L. Pasteur, 1822—1895).

Njegova istraživanja su išla u drugom fiziološkom pravcu. Svojim miogobrojnim ispitivanjima alkoholnog, mlečnokiselipskog, buternog vrenja, pojave zaraznih bolesti, kvarenje proizvoda, nesumnjivo je dokazao ogromnu ulogu mikroorganizama u prirodi i životu čoveka. Utvrdio je da postoje tačno određene vrste mikroorganizama, kao uzročnici određenih procesa i pojava.

U tako kratkom pregledu teško je reći sve ono čime je Paster svojim ispitivanjima zadužio čovečanstvo. Najpre je dokazao da alkoholno vrenje izazvaju kvasci. Svojim preciznim ogledima dao je odgovor na pitanja koja su bila sporna i po više od sto godina. Godine 1860. dokazao je da se mikroorganizmi vazduhom raznose svuda i da, između ostalog, padaju na namirnice i mogu da izazovu njihovo kvarenje. Godine 1865. utvrdio je uzročnike kvarenja piva, vina i predložio mere za sprečavanje kvarenja ovih proizvoda. Osim toga, otkrio je da mikroorganizmi izumiru kad na njih deluju visoke temperature, što je poslužilo kao osnova za rad u medicini pod antiseptičnim uslovima, a kasnije i za uvođenje pasterizacije i sterilizacije namirnica.

Za razliku od bilјaka i životinja, Paster je prvi utvrdio da mikroorganizmi mogu živeti bez prisustva vazduha (anaerobno). Nјegovi savremenici bili su zaprepašćeni ovim otkrićem.

Paster je, ipak, najveći uspeh postigao u oblasti medicinske mikro-biologije. Utvrdio je biološku prirodu zaraznih bolesti, odnosno da svaka patogena vrsta mikroorganizama izaziva određenu bolest. Kao zaštitu od bolesti uveo je vakcinaciju, odnosno unošenje u organizam čoveka i životinja oslablјenih patogenih klica. Pri tome, treba posebno istaći veliki uspeh Pastera u stvaranju vakcine protiv besnila. Osim toga, poznati su i drugi rezulta pri ispitivanja Pastera, koji su poslužili kao osnova za razvitak određenih oblasti mikrobiologije.

Savremenik Pastera, koji je takođe imao veliki značaj za razvitak mikrobiologije, bio je, dvadeset godina mlađi od Pastera, nemački seoski lekar, Robert Koh (Robert Koch, 1843—1910).

U svojim istraživanjima Koh je obuhvatio one oblasti mikrobiologije, koje Paster nije izučavao. On je tvorac mikrobioloških metoda. Prvi je uveo čvrste hranljive podloge za gajenje mikroorganizama, kao što su mesopeptonski agar i mesopeptonski želatin. Na ovu ideju je došao pošto je primetio da se na kuvanom krompiru javljaju obojene kolonije. Mikroskopirašem je utvrdio da su to mikroorganizmi. Uvođenjem čvrstih podloga stvorena je mogućnost za laku i brzu izolaciju mikroorganizama. S tim u vezi Koh je razradio metode za izolaciju kultura. Uveo je metode za bojenje mikroorganizama i mikroskopsko izučavanje mikroorganizama.

Metode koje je Koh uveo u mikrobiologiju omogućile su mu da otkrije mikroorganizme opasne izazivače bolesti, i to prvo izazivača tuberkuloze, a kasnije i kolere. S druge strane, služeći se njegovim metodama neki istraživači otkrili su nove takođe vrlo opasne izazivače bolesti, kao što su difterija, tetanus, sifilis, gonorea, trbušni tifus i dr.

Posle Pastera i Koha mikrobiološka nauka počinje da se burno razvija. Posebno su razrađena brojna pitanja iz medicinske mikrobiologije.

U ovoj oblasti posebne zasluge ima I. I. Mečnikov (1845—1916), koji je osnivač nove oblasti u mikrobiologiji, poznate kao imunološka koja izučava otpornost organizama prema izazivačima bolesti.

Pored naglog razvitka mikrobiološke nauke mikroorganizmi izazivači nekih bolesti dugo nisu mogli biti otkriveni. Za poreklo tih bolesti nije se znalo sve do kraja XIX veka. Prirodu tih izazivača otkrio je ruski fiziolog D. I. Ivanovski (1864-1920). Godine 1892. proučavao je bolest mozaika duvana i utvrdio da sok obolelog lista posle filtriranja kroz bakteriološki filtar ne sadrži mikroorganizme koji bi se mogli videti pod mikroskopom, ali izaziva obolenje zdravih biljaka. Iz ovoga je Ivanovski izvukao zaključak da osim mikroorganizama, koji se mogu videti pod mikroskopom, postoje i takvi koji su mnogo sitniji i koje nije moguće videti. Na taj način je Ivanovski otkrio novu grupu mikroorganizama koji su danas poznati pod nazivom virusi. Do danas je otkriven veliki broj različitih virusa izazivača bolseti ljudi, životinja i biljaka. Otkrivanje virusa, izučavanje njihove forme, veličine i građe moguće je posle pronalaska i upotrebe elektronskog mikroskopa koji je viruse učinio vidljivim.

Za velike zasluge u razvitku mikrobiologije treba pomenuti osnivača zemljišne mikrobiologije ruskog mikrobiologa S. N. Vinogradski (1856-1953) i D. I. Ivanovski (1856—1953). Za njegovo ime vezano je učenje o ekologiji zemljišnih mikroorganizama. Brojnim radovima iz oblasti fiziologije mikroorganizama otkrio je da su neki mikroorganizmi u stanju da sami sintetišu organsku materiju, dobijajući energiju oksidacijom mineralnih jedinjenja. Tako je otkriven novi tip ishrane mikroorganizama. Osim toga, koristeći selektivne podloge uspeo je da izoluje iz zemljišta nitrifikacione bakterije koje su u stanju da fiksiraju slobodni azot iz vazduha. Svoja ispitivanja težio je da izvodi pod uslovima koji vladaju u samoj prirodi.

Pored navedenih istraživača u razvitku mikrobiologije ne mali doprinos dali su i drugi autori. Osim Vinogradskog velike zasluge za razvitak zemljišne mikrobiologije imaju Bejernik (M. W. Beijerinck), Omeljanski (V. L. Omeljanski), Vaksman (Waksman), Kostičev, Hudjakov i dr., a za razvoj tehnološke mikrobiologije Hansen, Butkevič, Lindner, Hepeberg i dr. U oblasti medicinske mikrobiologije, veterinske, fitopatolotije, genetike mikroorganizama, mikologije i dr. takođe postoje istaknuti istraživači koji su dali svoj doprinos razvoju mikrobiološke nauke u celini. Međutim, u kratkom pregledu nije moguće osvetliti njihove pojedinačne doprinose.

Brojni istraživači razvili su Pasterovu misao i time omogućili izuzetno brz razvitak mikrobiološke nauke. Njena dostignuća našla su široku primenu u poljoprivredi, prehrambenoj industriji, medicini i drugim oblastima ljudskog delovanja. Štetno delovanje mikroorganizama sve uspešnije se suzbija, a s druge strane, ogromna energetska snaga mikroorganizama stavljena je u službu čoveka.