Основы микробиологии — в. м. самыгин — 2015

Что можно увидеть, и как это зависит от увеличения

На фотографиях многоклеточная морская водоросль — спирогира. На увеличении в 40 крат можно разглядеть отдельные клетки водоросли, на 100 — уже видно отчетливо. На 400 различимо содержимое клетки. Увеличивать дальше уже неинтересно.

Клетки человеческой крови — эритроциты, лейкоциты и тромбоциты — легко различить при увеличении в 800 крат. Здесь увеличивать до 2000 крат интересно. Причина — бактерии, настолько мелкие по сравнению с клетками крови.

Зверек тихоходка — для невооруженного глаза еле различимая точка. За ее жизнью можно понаблюдать при минимальном увеличении — 40 крат.

Увеличение. Кратность увеличения обычно начинается от двадцати и заканчивается на двух тысячах. Редко когда пригодится увеличение выше тысячи, только чтобы увидеть бактерий. Большинство времени используют минимальное увеличение — чтобы найти объект наблюдения. И приближают, когда хотят его рассмотреть.

Фокус. Минимальное увеличение используют для навигации еще потому, что все объекты четкие. А когда увеличивают, большая часть пространства размывается. И тогда фокус тонко настраивают на объект наблюдения. Здорово, если у микроскопов с высокой кратностью увеличения есть две ручки управления фокусом — для грубой и тонкой подстройки. С одной ручкой замучаешься фокусироваться на объекте.

Освещение. Чем сильнее объектив увеличивает, тем меньше света в него попадает. Поэтому без мощного источник света — темно, объекты не видно. Еще недостаточное освещение так напрягает глаза, что быстро становится некомфортно.

Дрожжи

Дрожжи занимают отдельное положение среди всех микробов, но их больше относят к царству грибов, а не к царству бактерий. Они представлены в виде неподвижных клеток, размер которых достигает всего от 2 до 10 мкм. Микроорганизмы имеют овальную форму. Процесс размножения может осуществляться несколькими способами:

• Половым.
• Делением.
• Почкованием.

Биологи считают, что дрожжи произошли от многоклеточных микроорганизмов, которым пришлось трансформироваться в результате попадания в более жидкую и сахаристую среду, в воду. В настоящее время большое значение отдается пекарским дрожжам, которые представлены множеством разновидностей. Их широко используют при изготовлении хлебобулочной продукции, пивоварении и при создании спирта. Для винных дрожжей выделяется особое место в виноделии. Их находят в истечениях деревьев, в нектаре цветов и на плодах винограда.

Историческая справка

Кто знает, как развивалась бы сейчас биология, если бы не первые микроскопы и пытливые ученые. Что-либо разглядеть и понять в давние времена было очень сложно, ведь тогда не существовало хорошей техники, и многие биологи изготавливали линзы для микроскопов, а нередко и сами приборы своими руками. Увидев что-либо интересное, ученый рисовал неизвестные объекты, а затем думал, анализировал, сравнивал — так рождались открытия.

Рассматривая срез пробкового дерева, Роберт Гук заметил множество одинаковых мешочков, или ячеек, зарисовал их и назвал клетками. После ученые предположили, что люди и животные также состоят из множества клеток.

Роберт Гук

Антони ван Левенгук был одним из выдающихся исследователей природы. Он первым увидел, что кровь — это не какая-то однородная жидкость, как думали его современники, а живой поток, в котором движется великое множество мельчайших телец. Теперь их называют эритроцитами. Важным открытием Левенгука были сперматозоиды, которые он увидел в семенной жидкости. Это те маленькие клетки с хвостиками, которые, внедряясь в яйцеклетку, оплодотворяют ее, в результате чего возникает новая жизнь. Антони ван Левенгук настолько был увлечен микромиром, что пытался рассмотреть все: воду из лужи, налет с зубов, тину из водных каналов, глаза насекомых, слюну.

Он первым разглядел в зубном налете множество мелких организмов, которым дал имя «анималькулюсы». Позже их назовут бактериями. Немало было желающих взглянуть на диковинные создания, и среди них — русский царь Пётр I.

Антони ван Левенгук

Клубеньковые бактерии

Клубеньковые бактерии – одна из самых изученных групп азотофиксирующих бактерийБактерии объединены в царство Eubacteria или Bacteria. Царство делят на несколько типов: Гр…. В настоящее время их относят к роду Rhizobium, а видовые названия обычно соответствуют названию того растения, из клубеньков на корнях которого, выделены бактерииБактерии объединены в царство Eubacteria или Bacteria. Царство делят на несколько типов: Гр…. В частности, Rhizobium trifolii – растение-хозяин клевер, Rhizobium phaseoli – растение-хозяин фасоль, Rhizobium leguminosarum – растение-хозяин горох. Это объясняется видоспецифичностью клубеньковых бактерийБактерии объединены в царство Eubacteria или Bacteria. Царство делят на несколько типов: Гр….

Симбиоз азотфиксирующих бактерий и корневой системы растения

Существование клубеньковых бактерий является примером мутуалистических (взаимовыгодных) симбиотических взаимоотношений, относящихся к типу эндосимбиозов, при котором клетки микроорганизмов находятся в клетках и тканях макроорганизма.

Клубеньковые бактерии – грамотрицательныеГрамотрицательные бактерии – это бактерии которые не окрашиваются кристаллич… подвижные палочки в свободном состоянии и в молодых клубеньках. При дальнейшем развитии они приобретают неправильную форму и превращаются в разветвленные, булавовидные или сферические бактероиды. На этой стадии происходит фиксация молекулярного азота.

Клубеньковые бактерии являются микроаэрофильными микроорганизмами, способными развиваться при низком парционном давлении кислорода в среде. Они хемотрофы, гетеротрофы (хемогетеротрофы), часто нуждаются в факторах роста (витаминах): тиамине, пантотеновой кислоте, биотине. Оптимальная температура роста – +24°C–+26 °C.

Обычно клубеньковые бактерии существуют в почве свободно, их количеств зависит от типа и характера почвы, предшествующей сельскохозяйственной обработки. Характерно, что в свободном состоянии, то есть, находясь в почве, данная группа бактерий не способна фиксировать азот из атмосферы, а использует связанный азот.

В корневой волосок проникает сразу несколько бактерийБактерии объединены в царство Eubacteria или Bacteria. Царство делят на несколько типов: Гр…. Процесс проникновения сопровождается инвагинацией мембраны корневого волоска. Это приводит к образованию трубки (инфекционной нити), выстланной целлюлозой, вырабатываемой клетками растения-хозяина. В ней располагаются интенсивно размножающиеся бактерииБактерии объединены в царство Eubacteria или Bacteria. Царство делят на несколько типов: Гр…. Инфекционная нить проникает в кору корня, проходит через ее клетки. Клубенек развивается при достижении инфекционной нитью тетраплоидной клетки ткани коры. Одновременно наблюдается полиферация тетраплоидной клетки и соседних диплоидных клеток коры. Индуцирует пролиферацию индолилуксусная кислота – растительный гормон, синтезируемый клубеньковыми бактериямиБактерии объединены в царство Eubacteria или Bacteria. Царство делят на несколько типов: Гр….В конце периода роста растения-хозяина часто наблюдается полное исчезновение бактерий из клубеньков в связи с их отмиранием. Вещества отмерших клеток поглощает растение-хозяин.

Для обогощения почвы клубеньковыми бактериями в промышленных масштабах производятся специализированные препараты, содержащие клубеньковые бактерииБактерии объединены в царство Eubacteria или Bacteria. Царство делят на несколько типов: Гр…. Они используются для предпосевной обработки семян бобовых.

Приготовление простого микропрепарата

Для приготовления простого микропрепарата вам понадобятся:

• два стекла: предметное и покровное;
• ватная палочка.

Стёкла должны быть сухими и чистыми, как и палочка. Предметное стекло нужно положить на ровную поверхность рядом с чашкой и взять из неё ватной палочкой немного материала. Теперь аккуратно поместите биоматериал на предметное стёклышко, а сверху накройте препарат покровным стеклом. Прижимать его не нужно. Попробуйте рассмотреть полученный образец под микроскопом, поместив его на предметный столик инструмента

С препаратом обращайтесь осторожно, чтобы не сдвинуть стёкла и не повредить его

Настраиваем микроскоп

В первую очередь необходимо настроить освещение. Для этого поверните зеркальце под предметным столиком таким образом, чтобы свет настольной лампы отражался от него и проходил через отверстие диафрагмы. Наблюдая в окуляр, поворачивайте зеркало до тех пор, пока все поле зрения (т.е. то, что вы видите в окуляр) не будет равномерно освещено. Теперь положите на предметный столик ваш препарат и зафиксируйте его специальными держателями. Установите объектив с самым маленьким увеличением. Глядя в окуляр, при помощи винтов настройки медленно поднимайте или опускайте тубус микроскопа до тех пор, пока в поле зрения не появится изображение препарата

Во время фокусировки можно осторожно подвигать препарат. Так вам будет легче правильно его расположить. Найдя изображение, вращайте винты еще медленнее, чтобы исследуемый объект стал максимально резким

После этого при необходимости установите большее увеличение. Все, можно рассматривать!

Найдя изображение, вращайте винты еще медленнее, чтобы исследуемый объект стал максимально резким. После этого при необходимости установите большее увеличение. Все, можно рассматривать!

Если к микроскопу прилагается встроенный осветитель, то зеркало вам не понадобится. Также нет необходимости его настраивать, если вы собираетесь рассматривать предметы в отраженном свете. В этом случае просто положите объект на предметный столик, который должен быть максимально освещен, и настройте фокус.

Другие внеклеточные структуры

Внешние структуры бактериальной клетки представлены не только клеточной стенкой и мембраной. У многих видов этих микроорганизмов есть капсула из экзополисахаридов. В ней содержатся линейные или разветвлённые полигликаны и полипептиды. Капсула защищает клетки непатогенных бактерий от высыхания. У патогенных видов она увеличивает вирулентность, поэтому иммунной системе сложно их подавить и уничтожить.

Бактериальные клетки могут иметь и другие внеклеточные структуры:

1. S-слой состоит из упорядоченных белковых субъединиц. Присутствует не у всех микроорганизмов. Есть бактерии, у которых он выступает единственной плотной оболочкой. S-слой не участвует в образовании формы бактерий. Он защищает их тела от внешних факторов и препятствует попаданию экзогенных молекул.
2. Жгутик. Подвижность бактерий обусловлена наличием одного или нескольких жгутиков, которые расположены на поверхности. Белковые структуры могут находиться на противоположных полюсах тельца или быть собраны в пучки. У некоторых бактерий они разбросаны по всей поверхности. Клетка движется, когда жгутик начинает вращаться по часовой стрелке или против неё.
3. Пили (фимбрии). Белковые структуры в виде ворсинок расположены на поверхности большинства бактерий. Пили участвуют в конъюгации микроорганизмов, прикреплении их к субстрату и иным клеткам. Они помогают адаптироваться прокариотам к новым условиям. Фимбрии могут быть тонкими и напоминать нити. Встречаются клетки, у которых пили представляют собой толстые палочкообразные структуры с осевыми отверстиями.

Некоторые грамотрицательные бактерии обладают шипами, которые представляют собой полые белковые структуры. Они состоят из спирально уложенных молекул спинина и прикреплены к мембране. Шипы могут быть конической или конусообразно-цилиндрической формы.

Общая характеристика бактерий

В отличие от вирусов, бактерии состоят из клеток, но клеток особенных.

Во-первых, бактерии – одноклеточные. То есть клетка бактерии – это и есть вся бактерия.

Во-вторых, у бактериальных клеток нет ядра.

Само слово «бактерия» происходит от греческого «палочка», и некоторые бактерии действительно выглядят как палочки, вернее, как длинные сосиски. Но есть и бактерии других форм (рисунок 1).

Рисунок 1

Учёные делят бактерии на группы в зависимости от их внешнего вида. Посмотрите на рисунок 1 и познакомьтесь: круглые шарики называются кокки, а если эти шарики собираются в цепочку, то это уже стрептококки, те, что похожи на палочки – бациллы, на запятую – вибрионы, а спиралевидные бактерии, напоминающие червяков – это спириллы.

Чтобы разглядеть бактерии, можно воспользоваться световым микроскопом. Размер бактерий от 0.5 до 5 мкм. Они крупнее вирусов, но гораздо меньше, чем клетки растений или животных. Большинство бактерий полупрозрачные, но некоторые виды – зелёные или красные. Среди них есть подвижные, передвигающиеся за счёт сокращений или жгутиков, похожих на крошечные лапки или на хвостики.

{"questions":,"items":}}}]}

Какой микроскоп годится для изучения бактерий?

Для изучения бактерий подойдёт любой биологический микроскоп. Можно приобрести школьный. Желательно не покупать самый дешёвый детский микроскоп с пластиковой оптикой. Поскольку школьные микроскопы предназначены для биологических опытов, в них установлена стеклянная оптика. Приобретайте инструмент с металлическим корпусом, потому что он более прочный и устойчивый.

Увидеть бактерии в микроскоп можно при увеличении от 160 крат и выше. Для работы с микроорганизмами вам будет достаточно биологического микроскопа с увеличением до 400 крат. Но если есть возможность — приобретите микроскоп с максимальным увеличением 800 крат или выше.

Какой микроскоп выбрать, чтобы он не пылился на полке

Микроскоп развлекает и развивает. Он познакомит с микромиром — красотой строения предметов и причудливых зверьков, скрытых от наших глаз. Поможет увидеть, как устроены вещи. А через это и понять их свойства — почему они ведут себя так, как ведут. Микромир завораживает.

Микроскоп — замечательный подарок. Ему обрадуется и ребенок и друг. Да и себе купить — незазорно. Только бывает так, что он увлекает лишь первые пару дней. А потом стоит на полке — жалко, только место занимает. Поэтому мы расскажем, какой микроскоп выбрать. Покажем серьезные модели и такие, с которыми не жалко просто поиграться. Но только те, что не ограничивают любознательных, если интерес к микромиру не угас.

Выбираем микроскоп себе домой:

Микроскопы экологов

Оптический микроскоп

Обычно экологи используют оптические микроскопы, дающие увеличение до 1000 раз. Для этого в световом микроскопе устанавливаются объективы, увеличивающие в 100 раз, и окуляры с 10-кратным увеличением.

Бактерии почвы, вызывающие тяжелое инфекционное заболевание ботулизм

Темнопольный микроскоп

Позволяет видеть объекты в специальные фильтры. Такой микроскоп нужен для исследования мельчайших бактерий или бактерий с очень низкой контрастностью, которые чересчур сливаются с окружающей средой.

Вольвокс — микроскопическая водоросль пруда в темнопольный микроскоп

Люминесцентный микроскоп

Необходим экологам для наблюдения за микроорганизмами, способными излучать свет, если их окрасить специальными красителями или облучить определенным диапазоном света. Высокая четкость изображения и светящиеся микробы — вот два преимущества, которые помогают работать быстро и качественно.

Электронный микроскоп

Позволяет изучать все микроорганизмы, которые невозможно увидеть в световой микроскоп. В нем вместо потока света используется пучок электронов, а вместо стеклянных линз — электромагнитные.

Бактерии в хозяйстве

При участии бактерий получают кисломолочнi продукты (кефир сыры) оцотову кислоту. Определенные группы бактерий используют для изготовления антибиотиков и витаминов. Применяют для квашения капусты и дубления кожи. А в сельском хозяйстве бактерii используют для изготовления и хранения зеленых кормов для животных.

Жаль в хозяйстве

Бактерii могут портить продукты питания. Поселяясь в продуктах они производят ядовитые вещества как для человека так и для животного.Если своевременно НЕ применить сыворотку и препараты отравлена ​​человек может погибнуть! Поэтому перед употреблением обязательно мойте овощи и фрукты!

Методики окрашивания препаратов в домашних условиях

Есть микробы, которые трудно рассмотреть без предварительного окрашивания препарата. В микробиологических лабораториях иногда применяют сложные составы для окрашивания, но дома вы можете воспользоваться обычным раствором Люголя, который всегда продаётся в аптеке. В его состав входят йодид калия и йод. Поместите на предметное стекло с помощью пипетки пару капель дистиллированной воды, а затем добавьте к ней каплю раствора. Осталось добавить к раствору образец — и он будет хорошо виден под микроскопом. Вместо раствора Люголя также подойдёт фиолетовый кристаллик или метиленовый синий.

Готовые препараты можно окрасить простым, но интересным методом. На одну сторону покровного стёклышка нанесите краситель, а на другую поместите салфетку из бумаги. Салфетка вытянет влагу с одной стороны и «затянет» под стекло краситель.

Полезный совет

Поскольку на наших руках всегда есть следы пота и жира, все работы по приготовлению микропрепарата лучше проводить в медицинских перчатках. Так на стёклах не останется следов, а результаты ваших исследований будут более достоверными. Кроме того, желательно не прикасаться к стёклам пальцами до проведения экспериментов, чтобы на них не осталось жирных следов

Если вы, всё же, хотите переместить стекло с места на место, не надевая перчаток, осторожно берите его за краешки, стараясь не касаться гладкой поверхности. Эти простые манипуляции позволят вам получить максимально чёткое изображение

Такие разные грибы

Грибы — очень большая и разнообразная группа живых организмов. На Земле существует около 100 000 видов грибов! Они поселяются на почве, растениях, продуктах питания, на стенах зданий и даже в теле человека. Из грибов изготавливают лекарства (антибиотики),они незаменимы в производстве сыров, кваса, пива, хлеба.

С помощью микроскопа изучают споры грибов, определяют грибковые заболевания человека, животных и растений.

Полезные грибы

С древних времен человек употребляет грибы в пищу. Они чрезвычайно богаты белками и приятны на вкус. Грибникам нужно уметь отличать съедобные грибы от несъедобных и ядовитых. Многие грибы выращиваются искусственно на специальных фермах.

Голубая плесень на сыре

Плесневые грибы находят применение в пищевой промышленности. Существует целая индустрия по выращиванию плесени. В различные виды сыров добавляют белую, голубую и красную (оранжевую) плесень.

Плесенью спасают человеческие жизни: из нее делают антибиотики — вещества, способные убивать вредные бактерии.

Антибиотик пенициллин

Широко используются дрожжи — полезные одноклеточные грибы. Без них невозможно изготовление хлеба, кваса, пива, спирта, вина, витаминов.

Вредные грибы

Многие грибы докучают человеку. На стенах зданий поселяется черная плесень, споры которой могут вызвать аллергию.

Черная плесень — это плесневый гриб аспергилл

Плесень портит продукты и может вызвать отравление. Употреблять заплесневелые хлеб, варенье, овощи, фрукты крайне опасно для здоровья.

Многие грибы вызывают болезни растений и губят урожай. Например, головня и спорынья поражают злаковые растения и могут стать причиной сильнейших отравлений у человека, поэтому на зернообрабатывающих заводах обязательно делают микроскопический анализ зерна.

Болезни, вызываемые паразитическими грибами, называются микозами. Обнаружить споры этих грибов можно только под микроскопом.

Парша — грибная болезнь яблонь

Грибы окружают нас всюду. В одном кубометре воздуха находится до 500 спор грибов. В одном грамме почвы — тысячи спор и сотни метров грибных нитей!

Грибы оказывают огромное влияние на окружающую среду, жизнь и здоровье человека.

Внеклеточные (внешние) структуры

Фимбрии и пили

Фимбрии (иногда называется «») представляют собой белковые трубки, которые отходят от внешней мембраны во многих членах Протеобактерии. Обычно они короткие по длине и в большом количестве присутствуют на всей поверхности бактериальной клетки. Фимбрии обычно служат для облегчения прикрепления бактерия на поверхность (например, чтобы сформировать биопленка) или в другие клетки (например, клетки животных во время патогенез). Несколько организмов (например, Миксококк) использовать фимбрии для подвижность для облегчения сборки многоклеточных структур, таких как плодовые тела. Пили похожи по структуре на фимбрии, но намного длиннее и присутствуют на бактериальной клетке в небольшом количестве. Пили вовлечены в процесс бактериальная конъюгация где они называются или же «». (бесполые пили) также помогают бактериям на поверхностях захвата.

S-слои

An S-слой (поверхностный слой) — это поверхностный белковый слой клетки, встречающийся во многих различных бактерии и в некоторых археи, где он служит клеточной стенкой. Все S-слои состоят из двумерного массива белков и имеют кристаллический вид, симметрия которого различается у разных видов. Точная функция S-слои неизвестно, но было высказано предположение, что они действуют как частичный барьер проницаемости для больших субстратов. Например, S-слой предположительно могут удерживать внеклеточные белки рядом с клеточной мембраной, предотвращая их диффузию из клетки. У некоторых патогенных видов S-слой может способствовать выживанию в организме хозяина, обеспечивая защиту от защитных механизмов хозяина.

Гликокаликс

Многие бактерии выделяют внеклеточные полимеры за пределы своих клеточных стенок, называемых . Эти полимеры обычно состоят из полисахариды и иногда белок. Капсулы являются относительно непроницаемыми структурами, которые нельзя окрашивать красителями, такими как Тушь. Это структуры, которые помогают защитить бактерии от фагоцитоз и высыхание. Слизистый слой участвует в прикреплении бактерий к другим клеткам или неодушевленным поверхностям с образованием биопленки. Слои слизи также можно использовать как запас пищи для клетки.

А-; B-; C-; D-

Жгутики

Пожалуй, наиболее узнаваемыми структурами внеклеточных бактериальных клеток являются: жгутики. Жгутики представляют собой штыревые структуры, выступающие из стенки бактериальной клетки и отвечающие за бактериальные клетки. подвижность (т.е. движение). Расположение жгутиков вокруг бактериальной клетки уникально для наблюдаемых видов. Общие формы включают:

• — Жгутик одиночный
• — Пучок жгутиков на одном из полюсов клетки
• — Один жгутик на каждом из двух противоположных полюсов
• — Множественные жгутики найдены в нескольких местах вокруг клетки.

Жгутик бактерий состоит из трех основных компонентов: хлыстовой нити, двигательного комплекса и соединяющего их крючка. Нить имеет диаметр около 20 нм и состоит из нескольких протофиламентов, каждая из которых состоит из тысяч нитей. флагеллин субъединицы. Пачка удерживается вместе крышкой и может быть заключена в капсулу, а может и нет. Моторный комплекс состоит из серии колец, фиксирующих жгутик во внутренней и внешней мембранах, за которыми следуют управляемые протонами мотор который приводит в движение вращательное движение нити.

Распространение в природе

О распространении бактерий в природе сказано и написано немало. Они населяют куда больше пространства, чем занимает человек (так как в последнем они тоже живут) и выполняют весьма немаловажные функции санитарные и природно-восстановительные.

Воздух

Наименее благоприятна для бактерий среда — воздух. И чем он холоднее, тем хуже живется в нем бактериям. Однако именно воздушно-капельным путем передаются многие бактериальные инфекции.

Водоемы

Вода — весьма благодатная среда для развития и роста бактерий — как полезных, так и патогенных. Именно через водоемы достаточно часто распространяются возбудители тяжелых заболеваний, нередко несущие все признаки эпидемий.

Почвы

Наибольшее количество бактерий обитает и размножается в почве, которая дает урожай. И именно от работы бактерий зависит, каким он будет. По определению, наибольшая роль в процессе обогащения почвы плодородным слоем принадлежит именно микрофлоре. Так, как поселившись в корнях растений, бактерии синтезируют полезные вещества.

Организм животного

Как и в любом другом, в организме животного проживают десятки тысяч бактерий, в том числе и патогенных для человека

Поэтому особое внимание хозяева домашних питомцев должны уделять санитарной обработке своих любимцев

Организм человека

Человеческое тело так же густо заселено микрофлорой, как и окружающая среда, причем в каждом отделе живут разные бактерии. Когда количество патогенных палочек превышает количество полезных, человек заболевает. Причем первые признаки их не всегда заставляют носителя взяться за лечение, а зря. Чаще первоисточником болезней становятся руки и полость рта.
Рис. 6

Строение клетки типичной грамположительной бактерии (обратите внимание на наличие только одной клеточной мембраны)