Який мікроскоп можна побачити бактерії

Будова бактерій набагато простіше і одноманітніше, ніж будова найпростіших, і тут немає такого багатства форм, як інфузорій. Однак це однаковість і простота будови роблять бактерії дуже гарною моделлю для багатьох дослідів. Ще простіше влаштовані, і тому краще, як модель, віруси. Але про них – після, в особливому розділі.

Щоб подивитися на живі бактерії, нам із вами доведеться пошукати сильніші та складніші мікроскопи, ніж ті, в які можна розглянути інфузорії. Без збільшення у 600-800 разів тут не обійтися.

Зате джерело, в якому завжди можна знайти безліч різноманітних бактерій, доступне завжди. Це – ваш власний рот. Зіскребіть зубний наліт і розмішайте його у крапельці води чи слини на предметному склі. Цього вистачить для ознайомлення з основними формами бактерій.

Якщо ви подивіться на них у звичайний мікроскоп, що вживається у медичних та біологічних лабораторіях, то, мабуть, розчаруєтесь. Буде видно сіруваті, з нечіткими контурами, дуже маленькі палички, кульки, нитки. Хіба їх порівняти з химерними, як тропічні риби, інфузоріями?

У так званий фазово-контрастний мікроскоп ви можете побачити більше. Відмінність цього мікроскопа від звичайного зводиться до того, що частинки однаково прозорі для світлових променів, але з різною щільністю виглядають тут по-різному: щільніші - темніші, менш щільні - світліші.

Цікаво спостерігати живих бактерій у так званий темнопольний мікроскоп. Промені світла тут йдуть через об'єкт спостереження в об'єктив мікроскопа, а збоку. Ви, мабуть, бачили, як яскраво світяться порошинки в сонячному промені, що пробився через штори або віконниці в темній кімнаті.

Приблизно так само виглядають у темнопольному мікроскопі та бактерії – як світлі точки на вугільно-чорному чи коричневому фоні. Загальні обриси їх при цьому трохи змащуються, проте добре видно рух бактерій. А характер руху дозволяє розпізнавати збудників деяких хвороб.

Фото: U.S. Geological Survey

Фото: Umberto Salvagnin

Інші бактерії немає джгутиків, необхідних міграції. Але це значить, що у зору мікроскопа вони будуть нерухомі. Ні, вам здасться, що бактерії рухаються, причому всі разом, як мурахи в розкутому мурашнику. Однак це – не самостійний, активний рух мікроба, а так званий броунівський рух.

Броунівський рух будь-яких дрібних частинок, що плавають у рідині (не тільки мікробів), - наслідок безладного теплового руху молекул цієї рідини. Молекули тиснуть на частинку з усіх боків, і вона, так би мовити, «тупцює на місці».

Зате якщо під мікроскопом рухливі бактерії, ви побачите, як швидко вони перетинають поле зору, завмирають дома, а потім знову йдуть далі. Особливо цікаво спостерігати за спірохетами, схожими на спіраль, що ожила, від електричної плитки. Вони настільки тонкі, що під звичайним мікроскопом живу спірохету важко розгледіти.

У темнопольному мікроскопі вони видно набагато краще. Ви, мабуть, знайдете їх у зубному нальоті; тільки добре придивіться - найкраще шукати спірохет під час їхнього руху. Вони або пливуть, звиваючись, як змійки, або сіпаються на місці і навіть складаються навпіл.

Живих бактерій розглядати в мікроскоп не так зручно, як мертвих та забарвлених.

З яким збільшенням бажано придбати мікроскоп, щоб побачити мікроорганізми в АКЧ?

Деталі будови цих організмів було вивчено саме на пофарбованих препаратах. Щоб пофарбувати бактерії, потрібно нанести їх на скло (як кажуть, зробити мазок), висушити його, прогріти на полум'ї пальника (щоб клітини згодом краще підфарбувалися) і крапнути на мазок краплю спеціальної фарби.

Якщо ви потрапите до мікробіологічної лабораторії, то там, звісно, знайдеться набір різноманітних фарб. Одна з найпоширеніших – метиленова синя. Так як вона входить до складу чорнила для авторучки, то через брак кращого можна бризнути на мазок краплю чорнила. Через 6-8 хвилин фарбу треба змити водою та висушити мазок.

Залежно від того, який вид бактерій був пофарбований, ви побачите під мікроскопом кульки чи палички – прямі, вигнуті чи схожі на кому. З паличок та кульок можуть утворюватися ланцюжки. Кульки іноді об'єднані в групи по чотири, вісім та шістнадцять. У деяких паличок на кінцях є потовщення на кшталт сірникової головки. Такими є основні форми бактерій.

Однак такий короткий опис нагадує слова одного філософа, який визначив людину як двоногу без пір'я. У бактерій, навіть пофарбованих у найпростіший спосіб, можна знайти досить багато особливостей їх будови. Про деякі з цих особливостей ми розповімо тут.

Паличкоподібних бактерій у природі найбільше. Саме слово «бактерія» по-грецьки означає «паличка». Один із найпоширеніших мікробів, так звана кишкова паличка, має форму довгого овалу. Кишкова паличка мешкає у товстих кишках; в одному грамі людських випорожнень може міститися 2-Ъ мільярда цих мікроорганізмів (уявляєте, скільки їх потрапляє у довкілля у населеній місцевості!).

За формою від кишкової палички не відрізняються і хвороботворні мікроби – збудники дизентерії, тифу, паратифу. Збудник сибірки - теж паличка, але з обрубаними кінцями. Бактерії сибірки часто розташовуються у вигляді довгих ниток-ланцюжків.

Форму палички мають збудники правця, газової гангрени та багатьох інших хвороб.

Іноді можна зустріти назву «холерна кома». Справді, звані вібріони схожі на кому. До них належить і збудник холери. Тільки не уявляйте собі холерну кому у вигляді пуголовка, як любив її малювати в «Вікнах РОСТУ» Маяковський. Це скоріше вигнута паличка рівномірної товщини. Власне кажучи, це навіть не паличка, а відрізок спіралі, один її неповний виток.

Кулясті бактерії називаються коками. Коки, зібрані в грона, що нагадують виноградні, звуться стафілококів. Деякі з них, потрапляючи в ранки або подряпини, спричиняють нагноєння і викликають тяжкі захворювання у дітей раннього віку.

Багато нещасть завдають людині стрептококи - мікроби, схожі на нитки намиста або чотки. Вони викликають і бешихове запалення, і ангіну, і навіть захворювання серця - ендокардит. Кокам, розташованим по два - диплококам, - людина завдячує такими хворобами, як менінгіт, запалення легень, гонорея.

У фарбованому мазку легко визначити форму бактерій, але вивчити будову бактеріальної клітини у всіх деталях неможливо. І якщо ми все-таки вже багато знаємо про будову бактерій, то цьому допомогли спеціальні методи їхнього фарбування та вивчення їх під електронним мікроскопом.

мікроскопічний метод: світлова, фазово-контрастна, флуоресцентна, електронна;
культуральний метод (бактеріологічний, вірусологічний);
біологічний метод (зараження лабораторних тварин);
молекулярно-генетичний метод (ПЛР – полімеразна ланцюгова реакція)
серологічний метод – виявлення антигенів мікроорганізмів або антитіл до них;

Способи виготовлення препаратів для мікроскопії. За допомогою світлового мікроскопа можна вивчати мікроорганізми як у живому, так і в забарвленому стані. При дослідженні мікробів у живому стані можна отримати уявлення про розміри, форму та характер їх руху. Іноді всередині живої клітини видно блискучі гранули і суперечки, що сильно заломлюють світло. Для вивчення мікробів у живому стані готують препарати висячої та розчавленої краплі. Для приготування препарату висячої краплі (мал. 19) бактеріологічною петлею в центр покривного скла наносять невелику краплю матеріалу, що досліджується, суспендованого в рідині (ізотонічний розчин хлориду натрію, м'ясопептонний бульйон). Потім беруть спеціальне скло з ямочкою в центрі і краї змащують вазеліновим маслом. Лунцем предметного скла накривають краплю досліджуваного матеріалу на покривному склі так, щоб крапля знаходилася в центрі ямочки. Злегка притискають предметне скло та швидко перевертають. При правильному приготуванні препарату крапля звисає в луночку. Вазелінове масло захищає її від висихання.

Препарат розчавленої краплі готують нанесенням краплі суспендованого в рідині матеріалу на предметне скло, яке потім накривають покривним.

СВІТЛООПТИЧНА МІКРОСКОПІЯ

Для світлової мікроскопії застосовують мікроскоп -оптичний прилад, що дає змогу спостерігати дрібні об'єкти. Збільшення зображення досягають системою лінз конденсора, об'єктиву та окуляра. Конденсор, розташований між джерелом світла та об'єктом, що вивчається, збирає промені світла в полі мікроскопа. Об'єктив створює зображення мікроскопа всередині тубуса. Окуляр збільшує це зображення і уможливлює його сприйняття оком.

Мікроскопія в домашніх умовах

Межа роздільної здатності мікроскопа (мінімальна відстань, на якій помітні два об'єкти) визначається довжиною світлової хвилі та апертурою лінз. Теоретично можлива межа роздільної здатності світлового мікроскопа дорівнює 0,2 мкм; реальне дозвіл можна підвищити рахунок збільшення апертури оптичної системи, наприклад шляхом збільшення коефіцієнта заломлення. Коефіцієнт заломлення (імерсії) рідких середовищ більший за коефіцієнт заломлення повітря («=1,0), при мікроскопуванні застосовують кілька імерсійних середовищ: масляну, гліцеринову, водну. Механічна частина мікроскопа включає штатив, предметний столик, макро- та мікрометричний гвинти, тубус, тубусоутримувач.

Темнопільна мікроскопіядозволяє спостерігати живі бактерії. Для цього використовують темнопольний конденсор, що виділяє структурні структури незабарвленого матеріалу. Перед початком роботи світло встановлюють і центрують світлому полю, потім світлопідлоговий конденсор видаляють і замінюють відповідною системою (наприклад, ОІ-10 або ОІ-21). Препарат готують за методом «роздавленої краплі», роблячи його якомога тоншим (товщина покривного скла не повинна бути товще 1 мм). Об'єкт, що спостерігається, виглядає як освітлений на темному полі. При цьому промені від освітлювача падають на об'єкт збоку, а в лінзи мікроскопа надходять лише розсіяні промені. Як імерсійна рідина придатна вазелінове масло.

Фазово-контрастна мікроскопіядозволяє вивчати живі та незабарвлені об'єкти за рахунок підвищення їх контрастності. При проходженні світла через пофарбовані об'єкти відбувається зміна амплітуди світлової хвилі, а при проходженні через незабарвлені - фази світлової хвилі, що використовують для отримання висококонтрастного зображення фазово-контрастної та інтерференційної мікроскопії. Для підвищення контрастності фазові кільця покривають металом, що поглинає пряме світло, не впливаючи на зсув фази. В оптичній системі мікроскопа застосовують спеціальний конденсор з револьвером діафрагм та центруючим пристроєм; об'єктиви замінюють на імерсійні об'єктиви-апохромати.

Поляризаційна мікроскопія дозволяє отримувати зображення незабарвлених анізотропних структур (наприклад, колагенових волокон, міофібрил або клітин мікроорганізмів). Принцип методу ґрунтується на вивченні об'єкта у світлі, утвореному двома променями, поляризованими у взаємно перпендикулярних площинах.

Інтерференційна мікроскопія поєднує принципи фазово-контрастної та поляризаційної мікроскопії. Метод застосовують для отримання контрастного тривимірного зображення незабарвлених об'єктів. Принцип методу ґрунтується на роздвоєнні світлового потоку в мікроскопі; один промінь проходить через об'єкт, інший - повз нього. Обидва промені з'єднуються в окулярі та інтерферують між собою.

Люмінесцентна мікроскопіяМетод ґрунтується на здатності деяких речовин світитися при дії короткохвильового випромінювання. При цьому світлові хвилі, що випускаються, довші хвилі, що викликає свічення. Іншими словами, флюоресцентні об'єкти поглинають світло однієї довжини хвилі і випромінюють в іншій області спектра. Наприклад, якщо індукуюче випромінювання синє, то свічення, що утворюється, може бути червоним або жовтим. Ці речовини (флюоресцеїн ізоціанат, акридиновий помаранчевий, родамін та ін) використовують як флюоресцентні барвники для спостереження флюоресціюючих (люмінесцентних) об'єктів. У люмінесцентному мікроскопі світло від джерела (ртутна лампа надвисокого тиску) проходить через два фільтри. Перший (синій) фільтр затримує світло перед зразком та пропускає світло довжини хвилі, що збуджує флюоресценцію зразка. Друге (жовте) затримує синє світло, але пропускає жовте, червоне, зелене світло, що випромінюється флюоресцентним об'єктом і сприймається оком. Зазвичай мікроорганізми, що досліджуються, забарвлюють безпосередньо або за допомогою AT або лектинів, помічених флюорохромами. Препарати взаємодіють з Аг або іншими структурами об'єкта, що зв'язують ліганд. Люмінесцентна мікроскопія знайшла широке застосування для візуалізації результатів імунохімічних реакцій, заснованих на специфічній взаємодії мічених флюоресцентними барвниками AT з Аг об'єкта, що вивчається.