Jaký mikroskop lze použít k pozorování bakterií

Struktura bakterií je mnohem jednodušší a jednotnější než struktura těch nejjednodušších a není zde takové bohatství forem jako u nálevníků. Tato uniformita a jednoduchost struktury však činí z bakterií velmi dobrý model pro mnoho experimentů. Viry jsou ještě jednodušší, a proto jako model ještě lepší. Ale o nich - později, ve zvláštní kapitole.

Abychom se mohli podívat na živé bakterie, budeme muset vy i já hledat silnější a složitější mikroskopy, než jsou ty, které lze použít k zobrazení nálevníků. Bez 600-800násobného zvětšení se neobejdete.

Ale zdroj, ve kterém můžete vždy najít různé bakterie, je vždy k dispozici. Toto jsou vaše vlastní ústa. Odstraňte plak a smíchejte jej s kapkou vody nebo sliny na podložním sklíčku. To stačí k tomu, abyste se seznámili s hlavními formami bakterií.

Pokud se na ně podíváte obyčejným mikroskopem používaným v lékařských a biologických laboratořích, budete pravděpodobně zklamáni. Šedivé, s rozmazanými obrysy, budou viditelné velmi malé tyčinky, kuličky, nitě. Lze je srovnávat s bizarními, jako jsou tropické ryby, nálevníci?

V tzv. fázově kontrastním mikroskopu toho můžete vidět více. Rozdíl mezi tímto mikroskopem a běžným je v tom, že částice, které jsou pro světelné paprsky stejně průhledné, ale s různou hustotou, zde vypadají jinak: hustší jsou tmavší, méně husté jsou světlejší.

Zajímavé je pozorování živých bakterií v tzv. mikroskopu v temném poli. Paprsky světla zde neprocházejí objektem pozorování do čočky mikroskopu, ale ze strany. Pravděpodobně jste viděli, jak jasně prachové částice září ve slunečním paprsku, který si prorazil cestu závěsy nebo okenicemi v temné místnosti.

Bakterie vypadají v mikroskopu v tmavém poli přibližně stejně – jako světlé tečky na uhlově černém nebo nahnědlém pozadí. Současně jsou jejich obecné obrysy mírně rozmazané, ale pohyb bakterií je jasně viditelný. A povaha pohybu umožňuje rozpoznat původce některých onemocnění.

Foto: U.S. Geologický průzkum

Foto: Umberto Salvagnin

Jiné bakterie nemají bičíky nezbytné pro pohyb. To ale neznamená, že budou v zorném poli mikroskopu nehybné. Ne, bude se vám zdát, že se bakterie pohybují najednou, jako mravenci v roztrhaném mraveništi. Nejedná se však o samostatný, aktivní pohyb mikroba, ale o tzv. Brownův pohyb.

Brownův pohyb jakýchkoliv malých částic plovoucích v kapalině (v žádném případě ne pouze mikrobů) je důsledkem náhodného tepelného pohybu molekul této kapaliny. Molekuly vyvíjejí tlak na částici ze všech stran a ta takříkajíc „označuje čas“.

Ale pokud jsou bakterie pod mikroskopem mobilní, pak uvidíte, jak rychle překročí zorné pole, zamrznou na místě a pak se zase vrhnou dál. Zajímavé je především pozorování spirochet, podobných oživené spirále z elektrického sporáku. Jsou tak tenké, že je obtížné spatřit živou spirochetu pod běžným mikroskopem.

Jsou mnohem lépe vidět pod mikroskopem v tmavém poli. Pravděpodobně je najdete v zubním plaku; jen se dobře dívejte – nejlépe je hledat spirochety během jejich pohybu. Buď plavou, svíjejí se jako hadi, nebo sebou cukají na místě a dokonce se skládají napůl.

Živé bakterie není tak vhodné prohlížet pod mikroskopem jako mrtvé a zbarvené.

S jakým zvětšením je žádoucí zakoupit mikroskop, abyste viděli mikroorganismy v ACC?

Detaily struktury těchto organismů byly studovány přesně na obarvených preparátech. Pro obarvení bakterií je potřeba je dát na sklo (jak se říká udělat šmouhu), osušit, nahřát na plameni hořáku (aby se buňky později lépe barvily) a kápnout kapku speciální barvy stěr.

Pokud se ocitnete v mikrobiologické laboratoři, pak je tu samozřejmě sada různých barev. Jednou z nejběžnějších je methylenová modř. Vzhledem k tomu, že je součástí inkoustu pro plnicí pero, pro nedostatek lepšího můžete kapku inkoustu nasypat na šmouhu. Po 6-8 minutách je třeba barvu omýt vodou a nátěr vysušit.

Podle toho, jaký typ bakterií byl obarven, uvidíte pod mikroskopem kuličky nebo tyčinky – rovné, zakřivené nebo podobné čárkám. Řetězy mohou být tvořeny z tyčinek a kuliček. Míče jsou někdy seskupeny do skupin po čtyřech, osmi a šestnácti. Některé tyčinky mají na koncích zesílení, jako hlavička zápalky. To jsou hlavní formy bakterií.

Takový stručný popis však připomíná slova filozofa, který člověka definoval jako dvounožce bez peří. V bakteriích, dokonce i obarvených tím nejjednodušším způsobem, lze najít poměrně mnoho strukturních znaků. Některé z těchto funkcí zde probereme.

Tyčinkovité bakterie jsou v přírodě nejhojnější. Samotné slovo „bakterie“ v řečtině znamená „tyč“. Jeden z nejběžnějších mikrobů, tzv. E. coli, má tvar dlouhého oválu. E. coli žije v tlustém střevě; jeden gram lidských výkalů může obsahovat 2-3 miliardy těchto mikroorganismů (představte si, kolik z nich se v obydlené oblasti dostane do vnějšího prostředí!).

Patogenní mikroby, původci úplavice, tyfu a paratyfu, jsou ve formě k nerozeznání od Escherichia coli. Původcem antraxu je také tyčinka, ale s useknutými konci. Bakterie antraxu jsou často uspořádány do dlouhých vláken zvaných řetězy.

Původci tetanu, plynatosti a mnoha dalších nemocí mají podobu tyčinek.

Někdy se můžete setkat s názvem „cholerová čárka“. Takzvaná vibria jsou skutečně jako čárka. Patří mezi ně původce cholery. Jen si nepředstavujte cholerovou čárku ve formě pulce, jak ji Majakovskij rád kreslil v „Windows of GROWTH“. Je to spíše zakřivená hůl jednotné tloušťky. Přísně vzato, nejde ani o hůl, ale o segment spirály, jeden z jejích neúplných obratů.

Kulové bakterie se nazývají koky. Koky, shromážděné ve shlucích připomínajících hrozny, se nazývají stafylokoky. Některé z nich, které se dostanou do ran nebo škrábanců, způsobují hnisání a způsobují vážná onemocnění u malých dětí.

Hodně neštěstí člověku způsobí streptokoky – mikrobi, kteří vypadají jako šňůrky z korálků nebo růženec. Způsobují erysipel, angínu, a dokonce i srdeční onemocnění - endokarditidu. Koky, uspořádané ve dvou - diplokoky - člověk dluží onemocnění, jako je meningitida, zápal plic, kapavka.

Je snadné určit tvar bakterií v obarveném nátěru, ale je nemožné studovat strukturu bakteriální buňky do všech detailů. A pokud toho o struktuře bakterií ještě hodně víme, pak tomu pomohly speciální metody jejich barvení a jejich zkoumání pod elektronovým mikroskopem.

• mikroskopická metoda: světelná, fázově kontrastní, fluorescenční, elektronická;
• kultivační metoda (bakteriologická, virologická);
• biologická metoda (infekce laboratorních zvířat);
• molekulárně genetická metoda (PCR - polymerázová řetězová reakce)
• sérologická metoda - průkaz antigenů mikroorganismů nebo protilátek proti nim;

Způsoby přípravy preparátů pro mikroskopii. Pomocí světelného mikroskopu lze studovat mikroorganismy v živém i barevném stavu. Při studiu mikrobů v živém stavu lze získat představu o velikosti, tvaru a povaze jejich pohybu. Někdy jsou uvnitř živé buňky viditelné lesklé, silně světlo lámající granule a spory. Pro studium mikrobů v živém stavu se připravují přípravky ze zavěšených a drcených kapek. Pro přípravu závěsného kapkového preparátu (obr. 19) se do středu krycího sklíčka bakteriologickou kličkou aplikuje malá kapka testovaného materiálu suspendovaného v kapalině (izotonický roztok chloridu sodného, ​​masovo-peptonový bujón). Poté vezmou speciální sklenici s otvorem uprostřed a její okraje potře vazelínovým olejem. Zakryjte kapku zkušebního materiálu na krycím sklíčku s otvorem pro sklíčko tak, aby byla kapka ve středu otvoru. Lehce zatlačte na podložní sklíčko a rychle je otočte. Při správné přípravě drogy kapka visí dolů do otvoru. Vazelína zabraňuje jejímu vysychání.

Rozdrcený kapkový přípravek se připravuje nanesením kapky hmoty suspendované v kapalině na podložní sklíčko, které se pak překryje krycím sklíčkem.

SVĚTELNÁ OPTICKÁ MIKROSKOPIE

Pro světelnou mikroskopii se používá mikroskop. optické zařízení, které umožňuje pozorovat malé předměty. Zvětšení obrazu je dosaženo soustavou čoček kondenzoru, objektivu a okuláru. Kondenzátor umístěný mezi světelným zdrojem a studovaným objektem shromažďuje světelné paprsky v poli mikroskopu. Čočka vytváří obraz pole mikroskopu uvnitř tubusu. Okulár tento obraz zvětšuje a umožňuje oku jej vnímat.

Mikroskopie doma

Mez rozlišení mikroskopu (minimální vzdálenost, ve které lze rozlišit dva objekty) je určena vlnovou délkou světla a aperturou čoček. Teoreticky možný limit rozlišení světelného mikroskopu je 0,2 µm; skutečné rozlišení lze zvýšit zvětšením apertury optického systému, například zvýšením indexu lomu. Index lomu (ponor) kapalných médií je větší než index lomu vzduchu („=1,0), pro mikroskopii se používá několik imerzních médií: olej, glycerin, voda. Mechanická část mikroskopu obsahuje stativ, stolek na předmět, makro- a mikrometrické šrouby, tubus, držák tubusu.

Mikroskopie v temném poli umožňuje pozorování živých bakterií. K tomu slouží tmavý kondenzor, který zvýrazní kontrastní struktury neprobarveného materiálu. Před zahájením práce se světlo nainstaluje a vycentruje na světlé pole, poté se odstraní kondenzor světlého pole a nahradí se vhodným systémem (například OI-10 nebo OI-21). Přípravek se připravuje metodou „drcené kapky“, aby byl co nejtenčí (tloušťka krycího sklíčka by neměla být silnější než 1 mm). Pozorovaný objekt se jeví jako osvětlený v tmavém poli. V tomto případě dopadají paprsky z osvětlovače na předmět ze strany a do čoček mikroskopu se dostávají pouze rozptýlené paprsky. Jako imerzní kapalina je vhodný vazelínový olej.

Fázová kontrastní mikroskopie umožňuje studovat živé a nenatřené předměty zvýšením jejich kontrastu. Při průchodu světla barevnými předměty se mění amplituda světelné vlny a při průchodu nebarevnými předměty se mění fáze světelné vlny, čehož se využívá k získání vysoce kontrastního obrazu ve fázově kontrastní a interferenční mikroskopii. Pro zvýšení kontrastu jsou fázové kroužky potaženy kovem, který pohlcuje přímé světlo bez ovlivnění fázového posunu. V optické soustavě mikroskopu je použit speciální kondenzor s membránovým revolverem a centrovacím zařízením; čočky jsou nahrazeny imerzními apochromatickými čočkami.

Polarizační mikroskopie umožňuje zobrazení nezbarvených anizotropních struktur (např. kolagenových vláken, myofibril nebo buněk mikroorganismů). Princip metody je založen na studiu objektu ve světle tvořeném dvěma paprsky polarizovanými ve vzájemně kolmých rovinách.

Interferenční mikroskopie kombinuje principy fázového kontrastu a polarizační mikroskopie. Metoda se používá k získání kontrastního trojrozměrného obrazu nenatřených předmětů. Princip metody je založen na bifurkaci světelného toku v mikroskopu; jeden paprsek prochází objektem, druhý - kolem něj. Oba paprsky jsou v okuláru spojeny a vzájemně se ruší.

Luminiscenční mikroskopie. Metoda je založena na schopnosti některých látek při vystavení krátkovlnnému záření zářit. V tomto případě jsou emitované světelné vlny delší než vlnová délka, která způsobuje záři. Jinými slovy, fluorescenční objekty absorbují světlo jedné vlnové délky a vyzařují světlo v jiné oblasti spektra. Pokud je například indukující záření modré, pak může být výsledná záře červená nebo žlutá. Tyto látky (fluoresceinisokyanát, akridinová oranž, rhodamin atd.) se používají jako fluorescenční barviva k pozorování fluorescenčních (luminiscenčních) objektů. Ve fluorescenčním mikroskopu prochází světlo ze zdroje (ultravysokotlaká rtuťová výbojka) dvěma filtry. První (modrý) filtr zachycuje světlo před vzorkem a umožňuje světlu o vlnové délce, která excituje vzorek, aby fluoreskovalo. Druhý (žlutý) zpožďuje modré světlo, ale prochází žlutým, červeným a zeleným světlem emitovaným fluorescenčním objektem a vnímaným okem. Obvykle se studované mikroorganismy barví přímo nebo pomocí AT či lektinů značených fluorochromy. Léky interagují s Ag nebo jinými strukturami objektu vázajícími ligand. Luminiscenční mikroskopie našla široké uplatnění pro vizualizaci výsledků imunochemických reakcí založených na specifické interakci AT značeného fluorescenčními barvivy s Ag studovaného objektu.