Изследване на микроби. Защита на здравето на хората и природата или как учените изучават бактериите? Значението на бактериите в биосферата и националната икономика

След като получих достатъчно информация за света на микроорганизмите, ми стана интересно да ги разгледам и да видя, използвайки конкретни примери, как работят ( Приложение 3).

Полезни употреби на микроорганизми, използвайки дрожди като пример.

Замесих две части тесто: едната с мая, другата без мая и изпекох кифлички.

след 20 минути тестото с мая започна да втасва, т.е. работата на микроорганизмите започна и обичайното тесто остана непроменено. Пайовете от тесто с мая се получиха пухкави, меки и вкусни, а кифличките от тесто без добавяне на мая - тежки и плоски.

Заключение:Маята произвежда въглероден диоксид, в резултат на което тестото „расте“, втасва и става пухкаво.

Мониторинг на млякото (опит взет от миналогодишния ми проект!).

Сложих две чаши мляко в хладилника и оставих две чаши на радиатора за един ден (по една чаша с пастьоризирано и варено мляко).

пастьоризираното мляко на радиатора вкисна на втория ден, на третия ден вкисна свареното мляко на радиатора, след това на седмия ден вкисна пастьоризираното мляко в хладилника, на деветия ден свареното мляко в хладилника стана кисело! (Маса 1).

Приложение 3. Таблица 1

Мониторинг на млякото
(Опит 2)

Заключение:гнилостните бактерии разваляха млякото, а бактериите на млечнокисела ферментация го превръщаха в пресечено мляко, което може да се яде. Вареното мляко издържа по-дълго в хладилника, а пастьоризираното вкисва по-бързо.

Видях как действат млечните микроорганизми.

Приготвяне на сметана от сметана.

Взех крема и го сложих на топло.

ден по-късно получих заквасена сметана, без дори да я разбивам.

Заключение:Сметаната бързо вкисва на топло в отворен съд.

Така се убедих, че „полезните“ микроорганизми помагат много храни да станат вкусни и здравословни!

Определяне на микроорганизми при наличие на консерванти в хранителната среда.

таблица 2

Определяне на микроорганизми
при наличие на консерванти в хранителната среда
(Експеримент 4)

дата(период на поява на микроорганизми)	Етикетирана проба с хранителна среда (описание)
	1	2		1		2
	Бульон "Knor" (син)	"Жив" бульон (син)		Бульон "Кнор"(червен), пръст		"Жив" бульон(червен), пръст
08.01.2017 – 10.01.2017 (2 дни)	помътняване на бульона
08.01.2017 – 11.01.2017 (3 дни)	имаше неприятна миризма
08.01.2017 – 12.01.2017 (4 дни)	появи се пяна		имаше лека утайка	появиха се петна от мухъл	появи се утайка
08.01.2017 – 13.01.2017 (4 дни)	-		-	петната от мухъл са се увеличили в диаметър
08.01.2017 – 16.01.2017 (7 дни)	-		количеството на утайката се е увеличило	петната от мухъл продължават да растат	удвояване на утайката

След два дни течността в съдовете помътня, а след 3 дни започна да излъчва неприятна миризма. Забелязах, че на четвъртия ден във всички проби с „жив” бульон се появи утайка, а в пробата с пръст надолу имаше повече утайка.

В епруветките с бульонни кубчета започнаха да настъпват промени върху повърхностния филм на всяка от пробите, но в пробата с капки от пръсти на повърхността започна да се образува плесен.

Оказва се, че микроорганизмите присъстват и в четирите проби, но в различни количества (това още веднъж потвърждава факта, че бактериите живеят на ръцете ни), но в епруветки с наведен пръст процесът на възпроизвеждане на микроорганизми се случва няколко пъти по-бързо.

След това взех няколко капки течност от епруветките и се опитах да ги разгледам под микроскоп, доколкото е възможно. В проби с „жив” и „нежив” бульон са открити различни видове микроорганизми.

Заключение:Всички проби са потвърдили наличието на микроорганизми в течността. Фактът за размножаване на микроорганизми в среда с консервант ми се стори странен. В крайна сметка се смята, че микроорганизмите не трябва да оцеляват в такива условия; консервантът трябва да ги убие. Мога да обясня това поведение на микроорганизмите само със срока на годност на кубчето бульон, тъй като лекарите не препоръчват да се консумира храна след изтичане на срока на годност!

Определяне на благоприятни условия за развитие и размножаване на бактерии.

Тя взе две парчета хляб и ги постави в плътно затворени найлонови торбички. Слагам едната в хладилника, другата на топло място, на перваза на прозореца, където винаги има слънце.

три дни по-късно забелязах, че върху торбата с прототипа, която беше държана на топло, се появиха капки вода, а ден по-късно започнаха да се образуват петна от плесен ( Таблица 3).

Таблица 3

Гледане на хляб
(Опит 5)

Заключение:по кората на хляба се появи плесен - мукор. Микроорганизмите причиняват разваляне на храната! Мухълът може да расте само на топло и влажно място, особено богато на хранителни вещества, а сухият въздух и ниската температура са основните пречки за развитието на мухъл.

Следователно с голяма степен на вероятност може да се предположи, че „лошите“ микроорганизми предпочитат да се развиват в топла, влажна среда.

Наличие на микроорганизми върху немити и измити ръце.

Сложих хранителната среда в две чисти чаши: обелих измитата картофена грудка, разрязах я наполовина и я накиснах за 2-3 часа в соден разтвор (1 ч.л./500 мл вода), след това я сварих и нарязах на парчета. Докоснах един слой картофи с немити ръце, а след това докоснах другия с измити ръце. Покрих чашите с капаци и ги поставих на тъмно и топло място за 4 дни.

четири дни по-късно бактериите се развиха върху резен картоф, който беше докоснат с мръсни ръце ( Таблица 4).

Таблица 4

Наличие на микроорганизми върху немити и измити ръце
(Експеримент 6)

Заключение:микроорганизмите не обичат чистотата, сапунът ги убива!

Наличие на микроорганизми върху предмети.

Взех проба с памучен тампон от парапета на стълбището на моя вход. Пробата се поставя в епруветка с хранителна среда („жив“ бульон) и се поставя на топло и тъмно място.

след един ден настъпи промяна в цвета, което показва наличието на вредни бактерии, а след три дни изпадна бяла пресечена утайка - колонии от бактерии ( Таблица 5).

Таблица 5

Наличие на микроорганизми върху предмети
(Опит 7)

Заключение:По предметите около нас има много различни микроорганизми, не винаги полезни, затова е необходимо да си миете ръцете!

Проведените експерименти потвърждават факта, че около нас има огромен брой различни микроорганизми, които, за съжаление, не винаги са „добри“.

Микроорганизми или микроби- това са живи същества с микроскопично малки размери, с които е наситена човешката среда: вода, почва, въздух, храна, човешки домове и предприятия.

Науката микробиология изучава структурата, метаболизма и условията на съществуване на микроорганизмите, както и тяхната роля в живота на човека. Микроорганизмите са подобни на животните и растенията, тъй като се намират на границата на животинския и растителния свят. Те са много разнообразни по форма и свойства, но общото за всички е малкият им размер. Затова се използват специални методи за изследването им. Поради малкия си размер микроорганизмите не могат да се видят с просто око. Запознаването на човека с тях започва с изобретяването на микроскопа. Първите микроскопи са били много примитивни, състоящи се от няколко ръчно изработени лещи и осигуряващи увеличение до 300 пъти; те бяха по същество примки. Въпреки това дори такива устройства позволяват да се изследва формата на някои микроорганизми.

Холандският натуралист Антон Льовенхук (1632-1723), който шлифова лещи със собствените си ръце и сглобява най-простите микроскопи, с изненада открива микроорганизми във всички предмети, които изследва: дъждовна вода, инфузия на сена, зъбна плака и др. Той описва с голям с точност формите на микроорганизмите, които той вижда под микроскоп (протозои, бактерии, гъбички и дрожди), ги нарича реснички и ги описва в книгата „Тайните на природата“. Льовенхук с право се счита за основател на описателната микробиология.

След откриването на Льовенхук много учени се стремят да изучават по-задълбочено свойствата на микроорганизмите и да използват придобитите знания в икономическите дейности. Заслугите на известния френски учен Луи Пастьор (1822-1895) към човечеството са огромни. След като започва работа като химик, Пастьор впоследствие се интересува от метаболизма на микроорганизмите. Пастьор обърна внимание на факта, че на повърхността на земята, поради наличието на микроорганизми, настъпват значителни химични трансформации: микроорганизмите не само унищожават мъртвите органични останки на животни и растения, но и почистват почвата и водните тела от тях.

Пастьор доказа, че развалянето на храната се получава в резултат на дейността на определени видове микроорганизми. В същото време той откри, че микроорганизмите също произвеждат полезна за хората работа. Изучавайки процесите на ферментация, Пастьор установява, че всяка ферментация (алкохолна, оцетно-кисела и млечно-кисела) се причинява от специфичен патоген. В своята работа "Изследване на ферментацията" той разглежда редица ферментационни индустрии, като приписва на утайката на дъното на ферментационния резервоар основната роля в процеса на ферментация. Преди Пастьор, например, утайките във винените бъчви се смятаха за отпадъци и се наричаха „винени екскременти“. Изследванията на Пастьор значително помогнаха на френските винопроизводители в борбата срещу микроорганизмите, причиняващи болести на виното, и той с право се смята за основател на техническата микробиология. По-късно Пастьор се интересува от бактериология и развива доктрината за специфичността на патогените на човешките инфекциозни заболявания, които също се оказват микроби, а също така създава ваксина срещу бяс.

Руските учени изиграха голяма роля в развитието на микробиологията. Сред тях най-известните са Л. С. Ценковски, И. И. Мечников, Н. Ф. Гамалея, Д. И. Ивановски, С. Н. Виноградски, В. Л. Омелянски и др.

Л. С. Ценковски (1828-1877) изучава различни групи микроорганизми, техните свойства и генетични връзки помежду си. Той е първият, който подготви и използва ваксина срещу антракс по овцете в Русия.

И. И. Мечников (1845-1916) получава световно признание за разработването на теорията за имунитета. Той обяснява механизма на имунитета на организма към инфекциозни заболявания. След по-нататъшно развитие тази теория формира основата на доктрината за антибиотиците.

N. F. Gamaleya (1858-1949) изучава много въпроси на медицинската микробиология. През 1886 г. Н. Ф. Гамалея организира първата станция на Пастьор в Русия за ваксинация срещу бяс в Одеса.

Д. И. Ивановски (1864-1920) е първият, който открива вируси, които причиняват болести по растенията. Той е основател на науката вирусология, която днес е широко развита и използвана.

Голям принос за развитието на микробиологията направи С. Н. Виноградски (1856-1953), който разработи метода на избирателните (селективни) култури. Използвайки го, С. Н. Виноградски идентифицира група нитрифициращи бактерии и открива специален тип хранене в микробите - хемосинтеза. Той също така откри най-важния процес - фиксирането на атмосферния азот от анаеробни бактерии - което е от голямо значение в кръговрата на веществата в природата.

Ученикът на С. Н. Виноградски, В. Л. Омелянски (1867-1928), направи много за развитието на микробиологията. Той създава първия руски учебник и практическо ръководство по микробиология. Гъбичните болести по растенията са изследвани от М. С. Воронин (1838-1903) и А. А. Ячевски (1863-1932), които поставят началото на науката за фитопатологията.

Руските учени Л. А. Иванов, С. П. Костичев (1877-1931) и А. Н. Лебедев (1881-1938) имат голям принос в изучаването на процесите на ферментация. През 1930 г., въз основа на работата на С. П. Костичев и В. С. Буткевич (1872-1942), в СССР е организирано производството на млечна киселина с помощта на микроскопични гъби. Трудовете на Я. Я. Никитинский (1878-1941) и неговите ученици бележат началото на развитието на микробиологията на консервното производство и съхранение на нетрайни хранителни продукти.

У нас хранителната микробиология е широко развита. Като наука микробиологията е разделена на самостоятелни дялове.

Обща микробиологияизучава различни аспекти от жизнената дейност на микробите, тяхната роля в кръговрата на веществата в природата и възможността за приложение в практическата човешка дейност. Най-важната функция на микробите за живота на земята е тяхното участие във въглеродния цикъл. Балансът между образуването на органични съединения от растенията и тяхното разграждане се поддържа от микроорганизмите. Общата микробиология изучава цикъла на други жизненоважни елементи в природата, свързани с живота на микроорганизмите: азот, желязо, сяра и др.

Техническа микробиологияе важна приложна наука. Тя изучава различни микроорганизми от гледна точка на използването на техните биохимични дейности за получаване на ценни продукти. Оказа се, че някои дрожди, бактерии и плесени образуват много полезни вещества по време на жизнените си процеси. Благодарение на изследванията на редица учени вече са разработени технологични процеси за използване на биохимичната активност на микроорганизмите. Така те произвеждат бира, вино, сирене, хляб, алкохол, органични киселини и др. Успехът на тези индустрии зависи от правилно подбраните култури от микроорганизми и режимите им на култивиране. Важно условие за получаване на висококачествени продукти е използването на чисти култури от микроорганизми - култури, които са получени от една клетка и имат редица производствено ценни свойства.

През последните десетилетия е усвоено производството на много нови ценни продукти от микробен произход: антибиотици, витамини, ензими, аминокиселини и др.

Техните производители са дрожди, бактерии, плесени и други микроорганизми. Възникна и започна да се развива бързо нов клон на националната икономика - микробиологичната индустрия.

Селскостопанска микробиологияразработва начини за повишаване на почвеното плодородие с помощта на микроорганизми.

Медицинска микробиологияизучава болестотворни (патогенни) микроорганизми, методи за предотвратяване на заболявания и тяхното лечение. Включва санитарна и ветеринарна микробиология, епидемиология и вирусология.

Санитарна микробиологияе наука, която разработва здравни мерки за предотвратяване на различни човешки заболявания. Санитарната микробиология е в пресечната точка с микробиологията, епидемиологията и хигиената и има превантивна насоченост. Първоначално санитарната микробиология е част от хигиената, но през 30-те години, благодарение на трудовете на съветските учени A.L.Miller, I.E.Minkevich, V.I.

Водна микробиологияизучава микроорганизмите, обитаващи водоемите. Занимава се и с проблемите на замърсяването на водата от промишлени отпадъци, пречистването на водата с помощта на микроорганизми и др.

В допълнение към полезните микроорганизми, които хората са се научили да използват за свои собствени цели, в природата има огромен брой вредни. Попадането им в хранителни продукти и полуфабрикати е нежелателно и опасно, тъй като някои микроорганизми са причинители на хранителни инфекции и отравяния. Доброто качество на хранителните продукти до голяма степен зависи от вида и броя на микроорганизмите, намиращи се в околната среда, суровините и производственото оборудване. Качеството на продуктите се определя от степента, в която е възможно да се предотврати микробно замърсяване на растителни и животински суровини по време на транспортиране, съхранение и технологична обработка. Поради това хранителните предприятия непрекъснато наблюдават микробиологичното състояние на производството, което позволява своевременно откриване на чужди и вредни микроби. За тези цели наред с химическа лаборатория е създадена микробиологична лаборатория, която разполага със специално оборудване.

Автоклавите са предназначени за производство на стерилни хранителни среди, върху които се отглеждат микроорганизми. В тези устройства под налягане стерилизиращият фактор е влажна пара при температури над 100 °C. Стъклените изделия (епруветки, пипети, петриеви панички, ферментационни епруветки за определяне на ферментационната активност и др.) се стерилизират в сушилни със суха пара при 160-170 °C.

Микроскопите ни позволяват да изследваме микробни клетки, които са невидими с просто око. В този случай се използват специални бои, за да се разкрие структурата на клетките. В допълнение към основното оборудване са необходими лабораторни консумативи: примки за инокулиране на микроорганизми на повърхността на хранителни среди, игли за инокулиране дълбоко в среди и др. В тези отрасли, където се използват култивирани микроорганизми, е необходимо специално оборудване и прибори за развъждане на чисти култури.

За да се предотврати навлизането на вредни микроби в технологични контейнери, полуфабрикати и готови продукти, са разработени превантивни мерки и санитарни правила. Вредните микроби също се унищожават активно по време на дезинфекция, извършвана в предприятията.

Важно средство за борба с микробното замърсяване в предприятията е обработката на суровини, които са минимално замърсени с микроби, поддържането на чистота на оборудването и контейнерите и стриктното спазване на установените технологични режими, които осигуряват условия, неблагоприятни за разпространението на чужда микрофлора.

За изследване на микроби са необходими подходящи лабораторни условия и оборудване. Лабораторните помещения са просторни, светли, чисти и изолирани. Работата в лаборатория изисква специално внимание, защото трябва да работите със заразен материал. Микроскопиране. Поради много малкия си размер, микроорганизмите се изследват с помощта на специално оборудване - микроскопи.

Микроскопът се състои от две части: механична и оптична. Механичната част на микроскопа се състои от статив, тубус 7 (фиг. 6), „револвер” 2, степен 4, микрометричен 10 и макрометричен 11 винтове. Оптичната част включва лещи 3, окуляри, огледала 6, осветителна апаратура 5 (кондензатор). Оптичната част е най-важната част от микроскопа. Под пързалката има огледало и кондензатори. Огледалото служи за отразяване (???) посоката на светлинните лъчи през кондензатора в лещата. Кондензаторът се състои от няколко лещи, които събират лъчи, отразени от огледалото на нивото на обекта, който се изследва. На долната повърхност на осветителното устройство е монтирана ирисова диафрагма, с която можете да намалите или увеличите осветеността на обекта, който се изучава. Обективът се състои от няколко лещи, затворени в обща метална рамка, върху която е нанесено число, показващо увеличението. Окулярът се състои от две лещи и увеличава изображението, което се получава (???) от обектива. Окулярът също има номер, показващ увеличението. Общото увеличение на микроскопа е равно на произведението от увеличението на обектива и увеличението на окуляра.
Разделителната способност на микроскопа е ограничена от дължината на вълната на светлината.

Има микроскопи с по-модерни конструкции. Така в бинокулярните микроскопи обектите се гледат с двете очи, което води до по-изпъкващо изображение на обектите. Ултрамикроскопите са проектирани да изследват обекти с размери под 0,2 микрона. Обектите в тези микроскопи се осветяват не от предавани лъчи, както в конвенционалния микроскоп, а от странични лъчи, излъчвани от силен източник на светлина.

Електронният микроскоп, който осигурява увеличение от 20 000 до 200 000 пъти или повече, е изобретен през 1932 г. С негова помощ можете да изследвате микроорганизми като вируси с размери няколко миликрона. При тези микроскопи поток от бързо движещи се електрони преминава през обекта, който се изследва, като изображението се получава на специален екран.
През последните години, освен описаните по-горе, започнаха да се въвеждат и флуоресцентни фазово-контрастни микроскопи, чието използване разшири възможностите за изследване на микроорганизмите. Така при флуоресцентна микроскопия изследваният обект се осветява с ултравиолетови лъчи от специален източник. В този случай някои микроби, които абсорбират енергия, могат след това да произведат видимо оцветено (зелено, жълто, виолетово) лъчение. По този начин, за разлика от конвенционалната микроскопия, флуоресцентният микроскоп изследва обектите в светлината, която излъчват. Във фазово-контрастен микроскоп вътрешната структура на живите клетки по време на живота и функцията на движенията се изследват по-ясно. Това се постига с помощта на специално проектирани фазови (пръстенови) лещи и кондензатор. Те променят фазата на вълната на предаваната светлина, като драматично увеличават контраста на изображението. Хранителни среди. За да се изследват различните свойства на микробите, те се отглеждат върху хранителни среди. За да се размножават микробите, такава среда трябва да съдържа достатъчно хранителни вещества, вода, минерални соли и източници на азот и въглерод. Особено внимание се обръща на осигуряването на стерилна среда за отглеждане на микроби, тъй като замърсяването на хранителната среда я прави неподходяща за употреба.

Има естествени и изкуствени хранителни среди. Като естествени хранителни среди се използват мляко, жлъчка, картофи, моркови, яйца и др. Изкуствените хранителни среди се приготвят предимно от месни или растителни запарки, като се добавят различни азотни продукти, въглехидрати и соли.

Опитни животни. Ролята на отделните микроби при възникването на заболявания, изучаването на естеството на инфекциозния процес, методите за лечение и профилактика на много инфекциозни заболявания са изяснени благодарение на широкото използване в микробиологията на метода за експериментална инфекция на опитни животни. .

От лабораторните животни в микробиологичната практика най-широко се използват морски свинчета, зайци, бели мишки, бели плъхове, понякога маймуни, дребни и говеда, котки, кучета и по-рядко птици (гълъби, кокошки). Изборът на едно или друго животно за изследване зависи от две условия: първо, животното трябва да е податливо на дадена инфекция, и второ, в естествени условия не трябва да има тази инфекция. Следователно за изследване на всяка инфекция се използва отделен животински вид. Например при изследване на туберкулоза и дифтерия опитни обекти са морски свинчета, при изследване на бяс - зайци и др.

Различават се следните основни методи: микроскопски, микробиологичен, експериментален, имунологичен.

1. Микроскопски - изследване на микроби в оцветено и неоцветено (нативно) състояние с помощта на различни видове микроскопи. Методът ви позволява да определите формата, размера, местоположението, структурните елементи и връзката с цвета на микробите. Понякога видът на микроба (гъбички, протозои, някои бактерии) може да се определи по характерни морфологични признаци.

Микробиологичен - (бактериологичен, културен) - посевен материал върху хранителни среди за изолиране на чиста култура и определяне на нейния тип (идентификация). В микробиологията културата е съвкупност от микроорганизми. Чистата култура е колекция от микроби от един и същи вид, отглеждани върху хранителна среда. Щамът е чиста култура, изолирана от определен източник в определено време (например щам Shigella flexneri № 8, изолиран от пациент К. на 20 септември). Клонът е генетично хомогенна чиста култура, получена в резултат на асексуално размножаване на първата клетка (използвана при изследване на микробни популации, в генетични експерименти).

Експериментални (биологични) - заразяване на лабораторни животни с микроби. Методът позволява:

изолирайте чиста култура от микроби, които не се развиват добре върху хранителни среди;

изследване на патогенните свойства на микроба;

получават имунобиологични препарати за специфична профилактика, диагностика и лечение.

4. Имунологичен (при диагностика на инфекции) - изследване на специфични реакции на макроорганизма при контакт с микроби.

В отговор на притока на микробни частици (антигени, Ag), имунната система на тялото произвежда специфични протеинови молекули - антитела (AT), които са способни да взаимодействат с този антиген по специфичен начин, за да образуват комплекс Ag + AT. Методът се основава на идентифицирането на такива комплекси. Има 2 вида метод: серологичен метод и алергичен метод. Серологичният метод се основава на откриването на АТ в кръв или други течности с помощта на известни микробни антигени (диагностикуми). Алергичният метод се основава на идентифициране на повишена чувствителност (алергия) към повторното навлизане на микробен алерген (AG) в тялото. Наличието на имунен отговор (под формата на AT или алергия) показва предишна среща с този микроб: може би човекът е имал съответната инфекция преди, е бил ваксиниран или в момента е болен.

Често образуването на комплекс от AG + AT с известен AT се използва за определяне на вида на чистата култура на неизвестен микроб, получен по време на изследване с помощта на микробиологичен метод (идентификация чрез антигенна структура).

Морфология и физиология на микробите микроскопски метод за изследване

Светлинен микроскоп с имерсионна система

За изследване на микроби в микроскоп е необходимо увеличение от приблизително 1000 пъти. Затова се използват микроскопи с имерсионна система ("потапяне" - потапяща система) включва имерсионна леща (х 90) и имерсионно масло, което запълва празнината между обекта, който се изследва, и предната леща на имерсионната леща. Тъй като показателите на пречупване на стъклото и маслото са сходни, това избягва загубата на светлинни лъчи поради тяхното отклонение и по този начин създава оптимално осветяване на зрителното поле. Необходимостта от концентриране на светлинния лъч се дължи и на изключително малкия диаметър на предната леща на имерсионния обектив. При микроскопиране трябва да се помни, че сухите системни обективи не са предназначени за потапяне в масло, което може да ги направи неизползваеми. Микроскопията с потапяща система ви позволява да изследвате убити микроби в оцветено състояние (тяхната форма, размер, относителна позиция, структура на бактериалната клетка) и да разграничите някои микроби от други.

Способността на микробите да се оцветяват по различни методи се нарича тинкториални свойства.

В някои случаи (изучаване на морфологията на гъбички, протозои и други относително големи обекти в живо, неоцветено състояние) се използва светлинен микроскоп със затъмнено зрително поле (x 40 или x 8 обектива) за микроскопия, „смачкан приготвят се препарати за капка“ или „висяща капка“.

Измерване на микроби.

Изследването на морфологичните характеристики на микробите (дължина, ширина, форма) често се извършва, за да се определи техният тип. Размерите на клетъчните микроорганизми варират от фракции от микрометър (μm, 10 -6 m) до няколко десетки микрометра. Малките бактериални клетки имат размери 1-2, големите от 8 до 12 микрона или повече. За измервания използвайте микрометър за окуляр (прозрачна линийка, вградена в окуляра).

Микроскоп с тъмно поле (ултрамикроскоп)

Особеност на този микроскоп е наличието на кондензатор на тъмно поле (параболоиден кондензатор), който концентрира светлинния лъч и го насочва към страната на изследвания обект. Поради факта, че директните лъчи се прекъсват от централната диафрагма на кондензатора, а наклонените лъчи, излизащи по периферията на диафрагмата, не влизат в обектива, ултрамикроскопът има тъмно зрително поле. При осветяване с наклонени лъчи от живи и неживи частици, вкл. микроби, част от отразените лъчи влизат в лещата; В този случай се наблюдава ярко сияние на частици на тъмен фон. Микроскопията в тъмно поле се използва за изследване на подвижността на микробите и за наблюдение на много тънки обекти (спирохети) в препарат на „натрошена капка“.

Микроскоп с фазов контраст

Този тип светлинен микроскоп ви позволява да изучавате структурата на живи, неоцветени микроби (прозрачни обекти). Когато светлината преминава през небоядисани микробни клетки, за разлика от цветните, амплитудата на светлинните вълни не се променя, а се променя само тяхната фаза, която не се засича от човешкото око. Фазово изместване възниква при преминаване през области с по-висока оптична плътност (рибозоми, нуклеоиди). Специални устройства: фазов кондензатор и лещи с фазови пръстени позволяват преобразуването на невидимите фазови промени във видими амплитудни.

Флуоресцентен микроскоп

Принципът на действие на този микроскоп се основава на явлението луминесценция. За да се получат изображения на обекти, те се обработват с флуорохроми, които при възбуждане от облъчване с късовълновата част на спектъра светят в цветове с по-голяма дължина на вълната (зелено, оранжево и др.). Както живите, така и убитите микроби (със „сухи“ или потапящи системи) се изследват във флуоресцентен микроскоп. Флуоресцентната микроскопия ви позволява да получите цветно изображение с висок контраст, да откриете малък брой микроби, да изследвате тяхната структура и химичен състав и да използвате метода на имунофлуоресценция.

Електронен микроскоп

Това устройство се различава от светлинните микроскопи със значително по-голяма разделителна способност (около 0,001 микрона) поради използването на електронен лъч вместо светлина и електромагнитни лещи вместо стъклени оптични. С помощта на електронен микроскоп се изследват вирусите и ултраструктурата на убитите макроорганизми.

Изготвяне на препарат за микроскопско изследване

Оцветяване по Грам.

Етап 1- изготвяне на цитонамазка.

Предметното стъкло се изпича на пламъка на газова горелка. С восъчен молив маркирайте границите на бъдещия щрих под формата на кръг с диаметър 1-2 см и поставете чашата на масата. С помощта на нагрята примка нанесете малка капка стерилен изотоничен разтвор на натриев хлорид (ICH) в средата на кръга. След това към тази капка се добавя малко количество бактериална култура, добре емулгирана и разпределена на тънък слой в кръга. Натривки от бульонни култури се приготвят без предварително прилагане на инхибиторни химикали.

2 сцена- сушене.

Стъклото се оставя на въздух, докато влагата изчезне.

3 сцена- фиксиране.

Фиксацията се извършва, за да се убият микробите, да се прикрепят към стъклото и да се увеличи тяхната чувствителност към багрила. За да се фиксира, върху пламъка на горелката се поставя предметно стъкло (размазване) три пъти за 2-3 секунди с интервал от 4-6 секунди. Петна от гной, кръв, храчки и едематозна течност се фиксират чрез потапяне в фиксиращи течности (ацетон, смес на Никифоров). Тази фиксация ви позволява да избегнете груби деформации на обекта на изследване.

Етап 4 - боядисване.

Има прости и сложни (диференциращи) методи за оцветяване. Простите методи позволяват да се прецени размерът, формата, местоположението и относителната позиция на клетките. Сложните методи позволяват да се установи структурата на микробите и често тяхното неравномерно отношение към багрилата. Пример за прости методи е оцветяването с фуксин (1-2 минути), метиленово синьо или кристално виолетово (3-5 минути), а сложните методи включват оцветяване по Грам, Романовски-Гимза и Ziehl-Neelsen.

Диференциален метод на Грах

След оцветяване с този метод някои бактерии се оцветяват в тъмно лилаво (грам-положителни, Gr+). други - бургундско-червени (грам-отрицателни, Gr-). Същността на този метод на оцветяване е, че Gr+ бактериите фиксират здраво комплекса от тинтява виолет и йод, без да се обезцветяват от етанол. Gr-бактериите след избелване се оцветяват с фуксин.

Етапи на оцветяване по Грам

Основни форми на бактерии

Първоначално гледането на малки живи същества през микроскоп беше вид забавление за любознателните умове. Отне много време, преди изследването на бактериите да бъде поставено на научна основа. Благодарение на това учените успяха да свържат наличието на живи микроорганизми с появата на болести и епидемии.

В наши дни развитието на науката като цяло и медицината в частност вече не може да се представи без микробиологията. Сериозни научни изследвания се извършват в лаборатории с помощта на специално оборудване, но някои експерименти могат да се повторят у дома.

Сега всеки ученик в началното училище знае за съществуването на бактерии, но това не винаги е било така. Ученият от Холандия, Антони ван Льовенхук, успя да види бактерии за първи път през 1674 г. За да проведе изследвания и изучаване на бактерии, той трябваше самостоятелно да разработи и създаде първия микроскоп в човешката история.

Малко по-късно, през 1828 г., се появява името "бактерия" (от гръцки "малка пръчка"). Думата е въведена в употреба от немския учен Кристиан Еренберг.

Още по-късно французинът Луи Пастьор и германецът Робърт Кох, продължавайки работата си по изучаването на микроорганизмите, свързват появата на болести с наличието на бактерии в човешкото или животинското тяло. За създаването на бактериологичната теория за възникването на болестите Робърт Кох е удостоен с Нобелова награда през 1905 г.

През 19 век светът вече разбира опасността, която представляват патогенните бактерии, но хората не се научиха веднага да се борят с тях организирано. Едва през 1910 г. Рафаел Ерлих създава първия антибиотик.

Защо са необходими микробни изследвания?

Изследването на живи микроорганизми е необходимо за откриване и идентифициране на причинителя на заболяване в човек, животно или среда. Микробиологичната лаборатория изследва патогенните бактерии, определя техния вид и изследва за резистентност към антимикробни лекарства.

Микробиологичното изследване е необходимо не само за установяване на точна диагноза (тестове за кръв, урина, изпражнения, слуз), но и за определяне на безопасността на околната среда за хората. Например, санитарно-епидемиологичната служба е длъжна да изследва продуктите, предназначени за продажба на обществеността.

Вземане на проби за изследване

За да получите представа за състоянието на човек, животно или среда, са необходими проби от материал (проби), с които ще работи лабораторията. За хора и животни това ще бъдат различни тестове (кръв, урина, изпражнения) или цитонамазки (слуз), а за изследване на продукти или околната среда малко количество от самия продукт (месо, мляко и млечни продукти) или околната среда се използва.

Пробите за всеки вид изследване се вземат по определен метод, но има няколко общи правила. Трябва да се използват стерилни контейнери и, ако е възможно, вземането на проби трябва да се извършва при асептични (дезинфекцирани) условия. Пробите се доставят в лабораторията възможно най-бързо, при необходимост в хладилни кутии. Спазването на тези условия е особено необходимо в медицината.

Някои проби могат да бъдат опасни за здравето, така че е особено важно правилно да подготвите придружаващата документация.

Методи за изследване на микроорганизми

Така се вземат проби и се доставят в лабораторията. Мислите ли, че сега е достатъчно да погледнете в микроскоп, за да разберете какво е какво? В действителност всичко е много по-сложно. Има няколко основни метода за определяне на живи бактерии.

Бактериологичният е метод за изследване на бактерии (засяване) в различни биологични проби - материал от болен човек или животно, проби от околната среда, фураж, месо, мляко и др.

Микроскопия, т.е. изследването на лабораторна проба под микроскоп дава възможност да се определи общият брой на микроорганизмите, тяхната форма, размер и структура (тяхната морфология).

Но не можете просто да поставите епруветка с мляко или урина под микроскоп. За да изследвате живи (нефиксирани) бактерии, използвайте препарати, приготвени по един от двата метода:

1. Метод на „натрошена капка“. Капка материал се поставя върху предметно стъкло и се покрива с покривно стъкло. Течността трябва да се разпредели по цялата повърхност, но да не надхвърля ръба на покривното стъкло.
2. Методът на висяща капка се използва за живи микроорганизми, при които е възможен растеж на колонии. С този метод можете да наблюдавате обекта в продължение на няколко дни. Тестовият материал се накапва върху покривното стъкло, бързо се обръща с падащата страна надолу и внимателно се поставя върху подготвено предметно стъкло с дупка в средата. Ръбовете на ямката се намазват предварително с вазелин, за да се изолира напълно пробата. След това чашите се обръщат отново и се получава свободно висяща капка.

За изследване на патологичен (опасен за здравето) материал се използват натривки от пръстови отпечатъци (от органи, тъкани) или тънки натривки от друг материал. Пробите се изсушават, фиксират (най-често чрез прекарване на пробата над горелка) и се оцветяват.

Микроскопия на седименти

При някои методи на изследване се изследва не само самият лабораторен материал, но и утайката, която пада. Този метод се използва при извършване на анализ на урината.

Общ тест на урината е необходим за диагностика и контрол на много заболявания. Морфологичното изследване на уринния седимент се извършва, както следва: 10-12 ml урина се изсипват в епруветка, поставят се в центрофуга (скорост 1500-2000 rpm) за 10-15 минути. Останалата урина се отцежда и утайката се смесва.

При провеждане на микроскопия на утайка от урина се определя наличието на клетъчни елементи в нея - червени кръвни клетки, левкоцити, отливки, соли и епителни клетки.

Отглеждане на култури от микроорганизми

Бактериалната култура е колекция от микроби от един и същи вид. За отглеждане на бактериални култури материалът се инокулира върху хранителна среда. Например, дифтерийният бацил е открит и отглеждан в чиста култура преди 100 години.

За различните видове бактерии има определени комфортни условия (хранене, температура, влажност и др.), При които основните бактерии се възпроизвеждат добре, но чуждите микроби се възпроизвеждат много по-зле.

Инокулираните лабораторни съдове и епруветки се изпращат в термостат, където се държат при необходимата температура за един до два дни, а понякога (туберкулоза) до три до четири седмици. След това морфологията се сравнява с известните характеристики на бактериите, описани в класификационни схеми или микробни ръководства.

Възможно ли е да се отглеждат бактерии у дома?

Децата ще бъдат любопитни да опитат да отглеждат свои собствени колонии от бактерии у дома. Освен това такъв опит ще им помогне в часовете по биология в училище.

Бактериите са навсякъде, по всички повърхности, във вода, въздух, почва. Най-лесният начин за използване на микроорганизми у дома е този, който живее на кухненските повърхности или в тоалетната. За да направите това, имате нужда от петриево блюдо, хранителна среда (агар-агар или месен бульон) и памучен тампон.

Петриевото блюдо трябва да се измие добре и в него да се постави малко количество агар-агар или няколко капки месен бульон. Използвайте памучен тампон, за да избършете всяка повърхност по ваш избор и потопете тампона в хранителната среда. Покрийте съда на Петри плътно и го поставете на топло място, където го оставете за 2 до 3 дни. Всеки ден наблюдавайте какво се случва, можете да правите рисунки или снимки. Покажете на децата си, че интересни научни експерименти могат да се правят у дома!

Пастьоризация на мляко

Това също е интересен експеримент, който може да се направи у дома, само че има за цел да унищожи бактериите.

Светът дължи появата на стабилно мляко (пастьоризирано) на французина Луи Пастьор. Този учен разработи процес за убиване на микроорганизми, открити в течности. Вярно е, че Пастьор е обработвал вино и бира, а не мляко.

Пастьоризацията на млякото включва нагряването му до температура, близка до точката на кипене и поддържането му при такива условия. При пастьоризиране на млякото, за разлика от варенето, неговият вкус, мирис и консистенция не се променят. Това е прост и евтин начин за дезинфекция на мляко. Освен това всички ферментирали млечни продукти вече се правят и от предварително пастьоризирано мляко.

В обикновена кухня можете лесно да пастьоризирате мляко. За да направите това, поставете съда с мляко на парна баня (в тиган с гореща вода) и при непрекъснато разбъркване го доведете до температура 63 - 65⁰C. След половин час съдът с мляко се прехвърля в студена вода, за да се намали бързо температурата.

Преносители на бактерии

Освен безобидните микроорганизми, които живеят до нас, има и скрити врагове. Микробите, за които не знаем, като бомба със закъснител живеят в тялото ни и могат да „избухнат“ във всяка минута.

Патогенните бактерии и човешкото тяло са в баланс за известно време, който може да бъде нарушен от укрепване или отслабване на имунната система. В първия случай защитната система на организма побеждава болестта и носителството като процес спира. В противен случай отслабеният имунитет води до заболяване.

Видове носители:

1. Статус на здрав носител. В клетките на привидно здрав човек съществуват патогенни бактерии. По правило този процес не продължава дълго и се придружава от малко количество патогенни бактерии - най-често дифтериен бацил, причинители на скарлатина и дизентерия.
2. Инкубационното носителство се наблюдава при всички инфекциозни заболявания, но не винаги означава, че патогенът се освобождава в околната среда.
3. Остро носителство се нарича, когато освобождаването на патогенни микроби продължава от няколко дни до няколко седмици след като лицето е претърпяло заболяването. Ако процесът продължава по-дълго от установения период, носителството се счита за хронично.

Превозването може да се определи само чрез лабораторни методи за изследване, изолиране на патогени от урина, кръв, слуз и изпражнения. Носителите се лекуват в болница с антибиотици и ваксини.

Дифтериен бацил

Един от патогените, предавани от носителя, е дифтериен бацил. Този микроб има много форми, но лесно се идентифицира чрез оцветяване с анилин.

Дифтериен бацил

Дифтерийните бактерии се развиват при свободен достъп на кислород и температури от 15 до 40⁰C. Те се размножават добре в среда, съдържаща кръв. Тоест, човешкото тяло има всички необходими условия за растежа на дифтерийния бацил.

Дифтерийната бактерия се разпространява и по въздушно-капков път и представлява голяма заплаха за здравето. При дифтерия възниква остро възпаление на горните дихателни пътища и отравяне на организма с токсини, отделяни от дифтерийния бацил. Последното обстоятелство води до сериозни увреждания на сърдечно-съдовата и нервната система.

За извършване на бактериоскопия се вземат слуз и филми от фаринкса с помощта на сухи памучни тампони. Тестът трябва да бъде доставен в лабораторията след три часа или по-малко. Ако това не е възможно, на място се инокулира петриево блюдо и се изпраща за изследване. Резултатът се появява след 24 или 48 часа.

Процесът на носителство на дифтерийния бацил поддържа циркулацията на болестта и поддържа заплахата от епидемия. Активната имунизация остава основният начин за ограничаване на растежа на дифтерийните патогени.

Светът на бактериите е огромен и удивителен. Изучавайки микроорганизмите, ние получаваме възможност да разкрием много от тайните на природата, да се грижим за здравето си и да пазим околната среда чиста.