Микробиология

О.Д. СИДОРЕНКО
Е.Г. БОРИСЕНКО
А.А. ВАНЬКОВА
Л.И. ВОЙНО
МИКРОБИОЛОГИЯ
УЧЕБНИК
Допущено
Министерством сельского хозяйства Российской Федерации
в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, 
обучающихся по специальности 35.03.07
«Технология производства и переработки 
сельскохозяйственной продукции»
Москва
ИНФРА-М
202

ФЗ 
№ 436-ФЗ
Издание не подлежит маркировке 
в соответствии с п. 1 ч. 4 ст. 11
УДК 579(075.8)
ББК 28.4я73
 
С34
Р е ц е н з е н т ы:
И.Ю. Чернов — д-р биол. наук, профессор кафедры биологии почв Московского 
государственного университета им. М.В. Ломоносова;
Д.И. Никитин — д-р биол. наук, профессор, ИНМИ им. С.Н. Виноградского РАН
А в т о р с к и й  к о л л е к т и в:
О.Д. Сидоренко, д-р с/х наук, профессор — Предисловие, гл. 1, 3–8, 10, 11, 
общ. ред.;
Е.Г. Борисенко, д-р техн. наук, профессор — гл. 11 (совместно с О.Д. Сидоренко);
А.А. Ванькова, канд. биол. наук, доцент — гл. 9;
Л.И. Войно, канд. биол. наук, доцент — гл. 2
Сидоренко О.Д.
С34
Микробиология : учебник / О.Д. Сидоренко, Е.Г. Борисенко, 
А.А. Ванькова, Л.И. Войно. — Москва : ИНФРА-М, 2024. — 286 с. — (Высшее 
образование).
ISBN 978-5-16-018764-8 (print)
ISBN 978-5-16-111668-5 (online)
Учебник представляет современные данные общей микробиологии, 
биотехнологии и биоконверсии возобновляемых ресурсов. Впервые отходы 
сельского хозяйства рассматриваются как исходное сырье для получения 
полезных продуктов: органических удобрений, кормовых добавок, лечебных 
препаратов и др.
Учебник предназначен для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности 35.03.07 «Технология производства и переработки 
сельскохозяйственной продукции».
УДК 579(075.8)
ББК 28.4я73
© Коллектив авторов, 2005
ISBN 978-5-16-018764-8 (print)
ISBN 978-5-16-111668-5 (online)
Подписано в печать 07.05.2023. 
Формат 60×90/16. Бумага офсетная. Гарнитура Newton. 
Печать цифровая. Усл. печ. л. 17,88.
ППТ20. Заказ № 00000
ТК 64600-2055768-250505
ООО «Научно-издательский центр ИНФРА-М»
127214, Москва, ул. Полярная, д. 31В, стр. 1
Тел.: (495) 280-15-96, 280-33-86. Факс: (495) 280-36-29
E-mail: books@infra-m.ru                 http://www.infra-m.ru
Отпечатано в типографии ООО «Научно-издательский центр ИНФРА-М»
127214, Москва, ул. Полярная, д. 31В, стр. 1
Тел.: (495) 280-15-96, 280-33-86. Факс: (495) 280-36-29

ПРЕДИСЛОВИЕ
Микробиология является одной из основных дисциплин биологии. Эта наука решает не только характерные лишь для нее теоретические и прикладные проблемы. Исследование микроорганизмов имеет огромное значение для развития таких наук, как
биохимия, молекулярная биология, генетика, биофизика, экология и ряд других.
Вклад микроорганизмов в структурирование сложных природных систем велик. Микроорганизмы составляют половину всей
живой биомассы Земли, они населяют практически все места обитания животных и растений, занимая также экстремальные ниши,
где не выживают высшие организмы. Микроорганизмы катализируют уникальные и важнейшие реакции живого мира, участвуют
в глобальных циклах элементов (углерода, азота, серы, фосфора,
кальция и др.). Рациональное использование биохимической активности микроорганизмов играет большую роль для повышения
плодородия почвы, добычи полезных ископаемых, восполнения
энергетических ресурсов и чистоты окружающей среды. Быстрое
развитие биотехнологии, представляющей собой крупнейшую отрасль промышленности XXI века, базируется прежде всего на использовании микроорганизмов как продуцентов множества полезных веществ (витаминов, антибиотиков, ферментов, аминокислот
и др.).
Круг проблем, требующих интенсивного и глубокого изучения
свойств микроорганизмов, весьма широк, а быстрое накопление
знаний в разных областях микробиологии определяет потребность
в постоянном обновлении учебных пособий для студентов. Возникновение биотехнологий, связанных с клонированием ДНК,
в том числе рекомбинантной, привело к появлению возможностей использовать генетически измененные микроорганизмы для
борьбы с загрязнениями природы, контроля роста растений и др.
В сельскохозяйственных вузах введен новый курс технологии
переработки продуктов животноводства, растениеводства и отхо3

дов агропромышленного комплекса (АПК). Успехи развития биотехнологии, с одной стороны, и преобладание микробиологии в
биотехнологических методах, с другой, поставили вопрос о специальных учебниках для агротехнологов по технологическому
применению микроорганизмов в сельском хозяйстве и использованию их в сельскохозяйственном производстве.
В настоящее время достаточно хорошо осознана недопустимость шаблонного применения агротехнических приемов, зоогигиены промышленного животноводства и использования отходов
АПК. В связи с глобальными проблемами сохранения природных
экосистем особо важное значение приобретают знания специфического применения биотехнологии для переработки и утилизации отходов АПК, борьбы с загрязнениями и использованием
биотехнологических методов с небиологическими технологиями.
В течение более 100 лет выдающиеся ученые —заведующие кафедрой микробиологии МСХА им. К.А. Тимирязева Н.Н. Худяков, В.С. Буткевич, М.В. Федоров, Е.Н. Мишустин издавали учебники по микробиологии, обобщая труды общей и специальной
(частной) микробиологии, традиционно включающих общий, почвенный и частично зоотехнический разделы микробиологии.
Важная особенность данного учебника состоит в освещении возможностей использования микробиологии в АПК, включая природоохранные мероприятия, применение бактериальных препаратов в повышении продуктивности растений, животных и плодородии почвы (использование биоцидов, биостимуляторов,
пробиотиков, пребиотиков и др.). Приведенные данные дают основу для творческого использования достижений биохимии, микробиологии, генетики и химической технологии в технологическом применении полезных качеств микроорганизмов.
Данный курс микробиологии для технологов АПК традиционно подразделяется на две части: общую и специальную (или
частную) микробиологию. Первая часть представляет материал о
строении клетки прокариот и структурах клетки, которые обеспечивают поступление в нее определенных соединений извне и секрецию метаболитов во внешнюю среду. В этой части рассматриваются факторы, влияющие на рост и развитие микроорганизмов,
а также роль микроорганизмов в кругообороте основных элементов окружающей среды.
Во второй, специальной части учебника рассматриваются основные особенности биологии почв и их биоразнообразие, расшифровываются механизмы протекающих в почве процессов, их
4

биохимическая сущность. Подробно рассматриваются микробнорастительные взаимоотношения, а также роль микроорганизмов
в растительных кормах.
Освещаются вопросы и решения проблемы загрязнения почвы,
водоемов, сельскохозяйственных угодий и в целом окружающей
среды вместе с технологиями переработки отходов АПК. Уничтожение отходов с помощью захоронения общепризнанно является
потенциальным источником загрязнения окружающей среды, поэтому в учебнике впервые обсуждаются проблемы, трудности и
перспективы биотехнологических приемов утилизации отходов.
Большое внимание уделено методам получения полезных продуктов из отходов АПК. При рассмотрении этих вопросов приводится огромный фактический материал, патентованные технологии, а также результаты многочисленных лабораторных, модульных и производственных испытаний, проведенных в СССР и в
последнее время в Российской Федерации. Изложенный материал формирует мировоззрение, отличное от того, которое присутствует в учебниках общей микробиологии.
При написании учебника использованы некоторые материалы академика Г.А. Заварзина, профессора Д.И. Никитина, профессора В.М. Горленко. Мы признательны всем коллегам, бескорыстно предоставившим опубликованные иллюстрации. Авторы признательны рецензентам за замечания и поддержку при написании
учебника: профессору Д.И. Никитину (ИНМИ им. С.Н. Виноградского РАН) и профессору И.Ю. Чернову (МГУ им. М.В. Ломоносова). Большая благодарность нашему редактору И.А. Типисевой за помощь в наведении порядка и современное изложение
текстов рукописи.
Помимо коллег, упомянутых выше, большую благодарность и
сердечную признательность выражаем В.П. Выменцу за долготерпение, внимательность и дружескую поддержку при подготовке
рукописи учебника и ее издании.

ЧастьI
ОБЩАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ
Глава 1
КРАТКИЙ ИСТОРИЧЕСКИЙ ОЧЕРК РАЗВИТИЯ
ОБЩЕЙ МИКРОБИОЛОГИИ
Микробиология (micro — малый, bios — жизнь, logos — наука)
как наука имеет многовековую историю и представляет собой одну
из основных дисциплин биологии. Связь микробиологии с практикой иллюстрируется на примерах применения научных достижений и открытий в сельском хозяйстве, промышленности, медицине, в преобразовании окружающей среды. Причем отдельные
открытия уже в процессе поиска предопределялись как нужные
практике, нацеливались на решение не только научных, но и практически важных проблем.
С глубокой древности, задолго до открытия микроорганизмов
человек использовал микробиологические процессы сбраживания
виноградного сока, скисания молока, приготовления теста.
В 1981 г. при раскопках Вавилона на дощечке, которая датируется примерно VI тысячелетием до н.э., было описание процесса
приготовления пива. В III тысячелетии до н.э. шумеры изготовляли до двух десятков сортов пива. Виноделы и сыровары древности даже не подозревали о существовании микробов, но это не
мешало им варить сыр и делать вино. На заре зарождения и развития естественных наук среди немногочисленных исследователей природы насчитывалось особенно много врачей, самой медицинской профессией вынужденных пристально вглядываться в
явления окружающего мира.
В старинных летописях описываются опустошительные эпидемии чумы, холеры и других заразных болезней. Эпидемии в
Средние века на Дальнем и Среднем Востоке уносили в определенные периоды большую часть населения. Из-за чумы обезлюдели целые области. В 527—565 гг. чума унесла половину жителей Римской империи, а в 1340 г. от чумы погибла 1/4 населения
Европы. Оспой болело 80% населения, многие умирали. Она была
6

причиной того, что население в то время не увеличивалось, несмотря на высокую рождаемость. В XVII столетии Германия ежегодно хоронила до 70 тыс. человек от оспы.
О существовании микроорганизмов только предполагали Гиппократ, Авиценна, Ф. Бэкон, Я. Гельмонт. Гиппократ, например,
предполагал, что во время эпидемий воздух содержит особые болезнетворные испарения — «миазмы», а древнеримский поэт и философ Варрон верил в существование «мельчайших животных»,
приносящих эпидемии. В эту эпоху были сделаны существенные
и достаточно точные наблюдения за многими инфекционными
болезнями. Это был эвристический период в развитии микробиологии. Любопытство и потребность знаний стимулировали человечество к активной деятельности.
Итальянский врач, ученый и поэт Джироламо Фракастро
(1478—1553) впервые писал о том, что инфекция передается при
непосредственном соприкосновении и передается через зараженные предметы, такие, как постель, одежда, продукты питания и
т.д. Фракастро впервые описал чумную лихорадку, чахотку, сифилис и другие заболевания. Идеи его опередили свое время; «контагии», или микробы, стали достоянием XIX в.
Открытие невидимого мира стало возможным в связи с развитием техники оптики после изобретения увеличивающего оптического устройства Г. Галилеем, построившим первый в мире
телескоп (1610). Настоящее устройство для изучения микроскопических объектов было сделано голландскими учеными — Хансом и Захариасом Янсенами. Впервые мир невидимых существ
наблюдал ученый-иезуит Анастасиус Кирхер, обнаруживший
мельчайших «червячков» в гниющем мясе, молоке, уксусе и т.д.
Разумеется, пользуясь микроскопом Янсенов с 32-кратным увеличением, Кирхер не мог видеть бактерии.
Первым, кому бесспорно удалось проникнуть в мир микробов,
был голландец Антуан ван Левенгук (1632—1723), использовавший
микроскопы с 160-кратным увеличением. Однако открытие им
мельчайших организмов (1684) еще не означало начала микробиологии. Пути к пониманию функции и роли этих «мельчайших
созданий», или «анималькулей» (от лат. аnimalcula — зверушка),
были разработаны химиками и физиками.
Открытия А. Левенгука вызвали живейший интерес ученых.
Однако слабое развитие в XVII—XVIII вв. промышленности и
сельского хозяйства и господствующее в науке схоластическое направление препятствовали развитию естественных наук, и в том
7

числе зарождающейся микробиологии. Господствовала «миазматическая теория» самопроизвольного зарождения болезней, червей в гниющем мясе, глистов в кишечнике и т.п. Достойно упоминания имя Даниила Саввича Туптало (Дмитрия Ростовского),
учившего, что самозарождение происходит без участия каких-либо
высших сил, т.е. в результате естественных причин. Это было важно в тот период, когда большинство ученых слепо верили в самозарождение, которое принималось безоговорочно с Античных времен вплоть до эпохи Возрождения.
Долгое время наука о микробах носила в основном описательный характер. Этот так называемый морфологический период развития микробиологии был малоплодотворным.
Письма А. Левенгука были переведены на английский язык и
опубликованы в Королевском обществе. В них описывались наблюдения и исследования собственных экскрементов, налета на
зубах людей, которые не чистят зубы, и т.д. В его открытиях были
зарисовки, и таким образом мир узнал о существовании мельчайших организмов. Описательный период в микробиологии должен
был бы заинтересовать ученых. Однако этого не происходило.
Открытие Левенгука в течение столетия оставалось незамеченным
и неиспользованным.
В 1769 г. университетский профессор аббат Лаззаро Спалланцани (1729—1799) доказал, что микробы происходят от себе подобных, и установил их роль в порче различных продуктов. Позже, в начале XIX в. Франсуа Аппер (1810) установил, что продукты можно сохранить, поместив их в герметичные сосуды с
последующим прогревом, а метод «аппертизации» стал первым
широко применяемым способом консервирования пищевых продуктов.
Экспериментальный период в микробиологии наступает с работ М.М. Тереховского (1740—1796), показавшего роль различных
физических и химических воздействий на микроорганизмы и подходы к термическому обеззараживанию различных объектов. Он
впервые применил экспериментальный метод исследования
(1775). Исследования М.М. Тереховского остались малоизвестными, хотя имели большое принципиальное значение. Ценным вкладом в молодую науку Мартына Матвеевича Тереховского  — этого первого в России наблюдателя и исследователя микроорганизмов — 
является 
рождение 
экспериментальных 
методов
исследования. Он определил микробное происхождение инфекционных болезней, доказал возможность уничтожения микробов ки8

пячением, обработкой паром или химическими соединениями, что
позднее легло в основы асептики, научно обоснованной Л. Пастером. Он утверждал, что организмы вообще и микроорганизмы
в частности не создаются какой-то творческой силой, а по закону, общему для всего животного мира, происходят путем размножения от предшествующих родителей.
Большой практический вклад в борьбу с болезнями (чумой,
в частности) внес выдающийся русский исследователь-врач Данило Самойлович Самойлович (Сущинский) (1743—1805), предпринявший попытку создания противочумной вакцины. Он
предположил возможность искусственного создания невосприимчивости к инфекционному агенту, впервые высказал мысль о существовании мельчайших живых существ — возбудителей чумы.
Хотя под микроскопом он не смог найти в органах умерших носителя болезни, но не отступил от своего убеждения и утверждал,
что чума вызывается «неким особливым и совсем отменным существом». За глубокое изучение вопросов борьбы с чумой он был
избран почетным членом многих западно-европейских академий.
Высказанные им положения относительно причины инфекционных болезней сыграли большую роль в дальнейшей разработке
теоретических и практических вопросов профилактики чумы и
многих других заразных болезней. В определенной степени
Д.С. Самойловича (Сущинского) можно считать предшественником Эдварда Дженнера, осуществившего профилактику натуральной оспы вакцинацией — искусственной прививкой возбудителя
коровьей оспы в 1796 г.
Следует отметить просвещенность царицы Екатерины II, состоявшей в переписке со знаменитыми французскими философами Д. Дидро и Ф. Вольтером. Она пристально следила за научными новинками, появившимися в Западной Европе. Именно она
настояла на том, чтобы в России было введено прививание оспы.
Для побуждения подданных к оспопрививанию царица раньше
всех сделала прививку себе и своему сыну Павлу. Любопытно, что
ее современник, французский король Людовик XV, пренебрегший
прививкой, умер от черной оспы в 1783 г.
Л.С. Ценковский (1822—1887), русский бактериолог, в своих
исследованиях доказал связь между растительным и животным
миром. Он первым указал на сходство бактерий с микроскопическими сине-зелеными водорослями. В 1883 г. Л.С. Ценковский
получил высокоэффективную, устойчивую и безвредную вакцину, которая в течение более 60 лет использовалась в нашей стране
9

для профилактики сибирской язвы сельскохозяйственных животных. Он изучил и описал 43 новых вида протистов — низших водорослей, инфузорий, миксомицетов; вместе с Фердинандом Коном установил близость бактерий с сине-зелеными водорослями,
открыл возбудителя превращения сахарной патоки в студень (лейконосток) и др.
Из науки описательной микробиология превратилась в опытную, экспериментальную науку, изучающую роль «загадочных»
организмов в природе и жизни человека. В XIX в. прогресс промышленности вызвал развитие техники и различных отраслей естествознания, обусловил быстрое развитие микробиологии, выросло ее практическое значение. Усовершенствование микроскопа
позволило выявить не только большое разнообразие мира
микробов, но и повлекло за собой изучение разнообразия их химической активности. Наступил новый период в развитии микробиологии.
Физиологический период связан с обнаружением и изучением
огромного многообразия физиологических функций микроорганизмов. Поворотным этапом в развитии микробиологии явилась
середина XIX в. Она обогатилась новыми данными из физики,
химии и биологии, что привело к стремительному прорыву в исследованиях микромира. Этот период связан с деятельностью
французского ученого-химика Луи Пастера (1822—1895) — основоположника современной микробиологии. Выдающаяся заслуга
Л. Пастера — создание и воспитание блестящей когорты учеников-коллег, работавших в различных областях микробиологии во
всех странах мира, в том числе в России.
Л. Пастеру принадлежит ряд исключительно важных открытий. К.А. Тимирязев назвал Пастера благодетелем человечества.
О нем написаны книги, монографии, составлены библиографические справочники — научные и популярные. Само имя Луи
Пастера ассоциируется с человеком, ученым. Заслуги Пастера хронологизированы на мемориальной доске у входа в его первую лабораторию (Высшая школа, Париж): «1857 г. — брожение; 1860 г. —
самопроизвольное зарождение; 1865 г. — болезни вина и пива;
1868 г. — болезни шелковичных червей; 1881 г. — зараза и вакцина; 1885 г. — предохранение от бешенства». По авторитетному
мнению академика А.И. Имшенецкого, «даже самые искренние
почитатели таланта Пастера не могли оценить значение его исследований и предугадать их влияние на дальнейшее развитие науки…
(стереохимии, микробиологии, медицины и технологии)».
10