Ktorý mikroskop možno použiť na pozorovanie baktérií

Štruktúra baktérií je oveľa jednoduchšia a jednotnejšia ako štruktúra najjednoduchších a nie je tu také bohatstvo foriem ako u nálevníkov. Táto uniformita a jednoduchosť štruktúry však robí z baktérií veľmi dobrý model pre mnohé experimenty. Vírusy sú ešte jednoduchšie a teda aj lepšie ako model. Ale o nich - neskôr, v osobitnej kapitole.

Aby sme sa mohli pozrieť na živé baktérie, vy a ja budeme musieť hľadať silnejšie a zložitejšie mikroskopy ako tie, ktoré možno použiť na zobrazenie nálevníkov. Bez zväčšenia 600-800 krát sa nezaobídete.

Ale zdroj, v ktorom môžete vždy nájsť rôzne baktérie, je vždy k dispozícii. Toto sú vaše vlastné ústa. Zoškrabte plak a zmiešajte ho s kvapkou vody alebo slinami na podložnom skle. To stačí na to, aby ste sa zoznámili s hlavnými formami baktérií.

Ak sa na ne pozriete cez obyčajný mikroskop používaný v lekárskych a biologických laboratóriách, budete zrejme sklamaní. Šedivé, s rozmazanými obrysmi, budú viditeľné veľmi malé tyčinky, guľôčky, nite. Dajú sa porovnať s bizarnými, ako sú tropické ryby, nálevníky?

V takzvanom mikroskope s fázovým kontrastom môžete vidieť viac. Rozdiel medzi týmto mikroskopom a bežným mikroskopom je v tom, že častice, ktoré sú rovnako priehľadné pre svetelné lúče, ale s rôznou hustotou, tu vyzerajú inak: hustejšie sú tmavšie, menej husté sú svetlejšie.

Je zaujímavé pozorovať živé baktérie v takzvanom mikroskope v tmavom poli. Lúče svetla tu neprechádzajú cez objekt pozorovania do šošovky mikroskopu, ale zboku. Pravdepodobne ste videli, ako jasne žiaria čiastočky prachu v lúči slnka, ktorý si prerazil cestu cez závesy alebo okenice v tmavej miestnosti.

Baktérie vyzerajú v mikroskope v tmavom poli približne rovnako – ako svetlé bodky na tmavočiernom alebo hnedastom pozadí. Zároveň sú ich všeobecné obrysy mierne rozmazané, ale pohyb baktérií je jasne viditeľný. A povaha pohybu umožňuje rozpoznať pôvodcov niektorých chorôb.

Foto: U.S. Geologický prieskum

Foto: Umberto Salvagnin

Iné baktérie nemajú bičíky potrebné na pohyb. To ale neznamená, že budú v zornom poli mikroskopu nehybné. Nie, bude sa vám zdať, že baktérie sa pohybujú naraz, ako mravce v roztrhanom mravenisku. Nejde však o nezávislý, aktívny pohyb mikróba, ale o takzvaný Brownov pohyb.

Brownov pohyb akýchkoľvek malých častíc plávajúcich v kvapaline (v žiadnom prípade nie iba mikróbov) je dôsledkom náhodného tepelného pohybu molekúl tejto kvapaliny. Molekuly vyvíjajú tlak na časticu zo všetkých strán a tá, takpovediac, „označuje čas“.

Ak sú však baktérie pod mikroskopom mobilné, uvidíte, ako rýchlo prekročia zorné pole, zamrznú na mieste a potom sa opäť ponáhľajú ďalej. Zaujímavé je najmä pozorovanie spirochét, podobných oživenej špirále z elektrického sporáka. Sú také tenké, že pod bežným mikroskopom je ťažké vidieť živú spirochétu.

Oveľa lepšie sú viditeľné pod mikroskopom v tmavom poli. Pravdepodobne ich nájdete v zubnom povlaku; stačí sa dobre pozrieť – najlepšie je hľadať spirochéty počas ich pohybu. Buď plávajú, krútia sa ako hady, alebo sa trhajú na mieste a dokonca sa skladajú na polovicu.

Živé baktérie nie je také vhodné prezerať pod mikroskopom ako mŕtve a zafarbené.

S akým zväčšením je žiaduce zakúpiť si mikroskop, aby ste videli mikroorganizmy v ACC?

Podrobnosti o štruktúre týchto organizmov boli študované presne na farbených prípravkoch. Na zafarbenie baktérií ich treba priložiť na sklo (ako sa hovorí urobiť šmuhu), vysušiť, zohriať na plameni horáka (aby sa bunky neskôr lepšie farbili) a kvapnúť kvapku špeciálnej farby. nátierka.

Ak sa ocitnete v mikrobiologickom laboratóriu, potom je tu samozrejme sada rôznych farieb. Jednou z najbežnejších je metylénová modrá. Keďže je súčasťou atramentu pre plniace pero, pre nedostatok kvalitnejšieho môžete na škvrnu nakvapkať kvapku atramentu. Po 6-8 minútach treba farbu zmyť vodou a škvrnu vysušiť.

V závislosti od toho, ktorý typ baktérie bol zafarbený, uvidíte pod mikroskopom guľôčky alebo tyčinky - rovné, zakrivené alebo podobné čiarke. Reťaze môžu byť vytvorené z palíc a guľôčok. Loptičky sú niekedy zoskupené do skupín po štyroch, ôsmich a šestnástich. Niektoré palice majú na koncoch zhrubnutia, ako hlavička zápalky. Toto sú hlavné formy baktérií.

Takýto stručný opis však pripomína slová filozofa, ktorý človeka definoval ako dvojnohého bez peria. V baktériách, dokonca aj zafarbených tým najjednoduchším spôsobom, možno nájsť pomerne veľa štrukturálnych znakov. O niektorých z týchto funkcií tu budeme diskutovať.

Tyčinkové baktérie sú v prírode najrozšírenejšie. Samotné slovo „baktéria“ v gréčtine znamená „tyč“. Jeden z najbežnejších mikróbov, takzvaný E. coli, má tvar dlhého oválu. E. coli žije v hrubom čreve; jeden gram ľudských výkalov môže obsahovať 2-3 miliardy týchto mikroorganizmov (predstavte si, koľko z nich sa v obývanej oblasti dostane do vonkajšieho prostredia!).

Patogénne mikróby, pôvodcovia dyzentérie, týfusu a paratýfusu, sú vo forme na nerozoznanie od Escherichia coli. Pôvodcom antraxu je tiež palica, ale s odrezanými koncami. Baktérie antraxu sú často usporiadané do dlhých vlákien nazývaných reťazce.

Pôvodcovia tetanu, plynatej gangrény a mnohých ďalších chorôb majú formu tyčiniek.

Niekedy sa môžete stretnúť s názvom "cholerová čiarka". Takzvané vibriá sú skutočne ako čiarka. Medzi ne patrí aj pôvodca cholery. Len si nepredstavujte cholerovú čiarku vo forme pulca, ako ju Majakovskij rád kreslil v „Windows of GROWTH“. Je to skôr zakrivená palica rovnomernej hrúbky. Presne povedané, toto nie je ani palica, ale segment špirály, jeden z jej neúplných závitov.

Globulárne baktérie sa nazývajú koky. Koky, zhromaždené v zhlukoch pripomínajúcich hrozno, sa nazývajú stafylokoky. Niektoré z nich, ktoré sa dostanú do rán alebo škrabancov, spôsobujú hnisavosť a spôsobujú vážne ochorenie u malých detí.

Veľa nešťastia spôsobujú človeku streptokoky – mikróby, ktoré vyzerajú ako šnúrky z korálikov alebo ruženec. Spôsobujú erysipel, tonzilitídu a dokonca aj srdcové choroby - endokarditídu. Koky, usporiadané v dvoch - diplokoky - človek vďačí za choroby, ako je meningitída, zápal pľúc, kvapavka.

Je ľahké určiť tvar baktérií v zafarbenom nátere, ale je nemožné študovať štruktúru bakteriálnej bunky do všetkých detailov. A ak ešte veľa vieme o štruktúre baktérií, tak tomu pomohli špeciálne metódy ich farbenia a štúdia pod elektrónovým mikroskopom.

• mikroskopická metóda: svetelná, fázovo kontrastná, fluorescenčná, elektronická;
• kultivačná metóda (bakteriologická, virologická);
• biologická metóda (infekcia laboratórnych zvierat);
• molekulárne genetická metóda (PCR - polymerázová reťazová reakcia)
• sérologická metóda - detekcia antigénov mikroorganizmov alebo protilátok proti nim;

Spôsoby prípravy preparátov pre mikroskopiu. Pomocou svetelného mikroskopu možno študovať mikroorganizmy v živom aj farebnom stave. Pri štúdiu mikróbov v živom stave je možné získať predstavu o veľkosti, tvare a povahe ich pohybu. Niekedy sú vo vnútri živej bunky viditeľné lesklé granule a spóry lámajúce svetlo. Na štúdium mikróbov v živom stave sa pripravujú prípravky z visiacich a rozdrvených kvapiek. Na prípravu prípravku na zavesenie kvapiek (obr. 19) sa do stredu krycieho sklíčka pomocou bakteriologickej slučky nanesie malá kvapka testovaného materiálu suspendovaného v kvapaline (izotonický roztok chloridu sodného, ​​mäsovo-peptónový vývar). Potom vezmú špeciálny pohár s otvorom v strede a jeho okraje natrie vazelínovým olejom. Zakryte kvapku testovacieho materiálu na krycom sklíčku s otvorom pre sklíčko tak, aby bola kvapka v strede otvoru. Ľahko stlačte podložné sklo a rýchlo ho otočte. Pri správnej príprave lieku kvapka visí dole do otvoru. Vazelínový olej zabraňuje jej vysychaniu.

Prípravok rozdrvených kvapiek sa pripraví nanesením kvapky hmoty suspendovanej v kvapaline na podložné sklíčko, ktoré sa potom prekryje krycím sklíčkom.

SVETLÁ OPTICKÁ MIKROSKOPIA

Na svetelnú mikroskopiu sa používa mikroskop. optické zariadenie, ktoré umožňuje pozorovať malé predmety. Zväčšenie obrazu je dosiahnuté sústavou šošoviek kondenzoru, objektívu a okuláru. Kondenzátor umiestnený medzi zdrojom svetla a skúmaným objektom zbiera svetelné lúče v poli mikroskopu. Šošovka vytvára obraz poľa mikroskopu vo vnútri tubusu. Okulár zväčšuje tento obraz a umožňuje ho vnímať okom.

Mikroskopia doma

Hranica rozlíšenia mikroskopu (minimálna vzdialenosť, pri ktorej je možné rozlíšiť dva objekty) je určená vlnovou dĺžkou svetla a apertúrou šošoviek. Teoreticky možný limit rozlíšenia svetelného mikroskopu je 0,2 µm; skutočné rozlíšenie možno zvýšiť zvýšením apertúry optického systému, napríklad zvýšením indexu lomu. Index lomu (ponor) kvapalných médií je väčší ako index lomu vzduchu („=1,0), na mikroskopiu sa používa niekoľko imerzných médií: olej, glycerín, voda. Mechanická časť mikroskopu obsahuje statív, stolík na predmety, makro- a mikrometrické skrutky, tubus, držiak tubusu.

Mikroskopia v tmavom poli umožňuje pozorovanie živých baktérií. Na to slúži tmavý kondenzor, ktorý zvýrazňuje kontrastné štruktúry nezafarbeného materiálu. Pred začatím práce sa svetlo nainštaluje a vycentruje na svetlé pole, potom sa odstráni kondenzor jasného poľa a nahradí sa vhodným systémom (napríklad OI-10 alebo OI-21). Prípravok sa pripravuje metódou „drvenej kvapky“, aby bol čo najtenší (hrúbka krycieho sklíčka by nemala byť hrubšia ako 1 mm). Pozorovaný objekt sa javí ako osvetlený v tmavom poli. V tomto prípade lúče z iluminátora dopadajú na objekt zboku a do šošoviek mikroskopu vstupujú len rozptýlené lúče. Ako imerzná kvapalina je vhodný vazelínový olej.

Fázová kontrastná mikroskopia umožňuje študovať živé a nenamaľované predmety zvýšením ich kontrastu. Pri prechode svetla cez farebné predmety sa mení amplitúda svetelnej vlny a pri prechode cez nefarebné predmety sa menia fázy svetelnej vlny, čo sa využíva na získanie vysoko kontrastného obrazu vo fázovo kontrastnej a interferenčnej mikroskopii. Pre zvýšenie kontrastu sú fázové prstence potiahnuté kovom, ktorý absorbuje priame svetlo bez ovplyvnenia fázového posunu. V optickom systéme mikroskopu sa používa špeciálny kondenzor s membránovým revolverom a centrovacím zariadením; šošovky sú nahradené ponornými apochromatickými šošovkami.

Polarizačná mikroskopia umožňuje zobrazenie nezafarbených anizotropných štruktúr (napr. kolagénové vlákna, myofibrily alebo bunky mikroorganizmov). Princíp metódy je založený na štúdiu objektu vo svetle tvorenom dvoma lúčmi polarizovanými vo vzájomne kolmých rovinách.

Interferenčná mikroskopia kombinuje princípy fázového kontrastu a polarizačnej mikroskopie. Metóda sa používa na získanie kontrastného trojrozmerného obrazu nenatretých predmetov. Princíp metódy je založený na bifurkácii svetelného toku v mikroskope; jeden lúč prechádza objektom, druhý - okolo neho. Oba lúče sú v okuláre spojené a navzájom sa rušia.

Luminiscenčná mikroskopia. Metóda je založená na schopnosti niektorých látok žiariť pri vystavení krátkovlnnému žiareniu. V tomto prípade sú emitované svetelné vlny dlhšie ako vlnová dĺžka, ktorá spôsobuje žiaru. Inými slovami, fluorescenčné objekty absorbujú svetlo jednej vlnovej dĺžky a vyžarujú svetlo v inej oblasti spektra. Napríklad, ak je indukujúce žiarenie modré, potom môže byť výsledná žiara červená alebo žltá. Tieto látky (fluoresceín izokyanát, akridínová oranž, rodamín atď.) sa používajú ako fluorescenčné farbivá na pozorovanie fluorescenčných (luminiscenčných) objektov. Vo fluorescenčnom mikroskope svetlo zo zdroja (ultravysokotlaková ortuťová výbojka) prechádza cez dva filtre. Prvý (modrý) filter zachytáva svetlo pred vzorkou a umožňuje svetlu s vlnovou dĺžkou, ktorá excituje vzorku. Druhé (žlté) oneskoruje modré svetlo, ale prechádza žlté, červené a zelené svetlo vyžarované fluorescenčným objektom a vnímané okom. Zvyčajne sa skúmané mikroorganizmy farbia priamo alebo pomocou AT alebo lektínov značených fluorochrómmi. Lieky interagujú s Ag alebo inými ligand viažucimi štruktúrami objektu. Luminiscenčná mikroskopia našla široké uplatnenie pri vizualizácii výsledkov imunochemických reakcií založených na špecifickej interakcii AT značeného fluorescenčnými farbivami s Ag sledovaného objektu.