Меню Рубрики

Что можно увидеть в микроскоп 1200 крат

Наблюдение бактерий в микроскоп. Фото

Строение бактерий много проще и однообразнее, чем строение простейших, и здесь нет такого богатства форм, как у инфузорий. Однако это единообразие и простота строения делают бактерии очень хорошей моделью для многих опытов. Еще проще устроены, и поэтому еще лучше, как модель, вирусы. Но о них — после, в особой главе.

Чтобы посмотреть на живые бактерии, нам с вами придется поискать более сильные и сложные микроскопы, чем те, в которые можно рассмотреть инфузории. Без увеличения в 600—800 раз тут не обойтись.

Зато источник, в котором всегда можно найти множество разнообразных бактерий, доступен всегда. Это — ваш собственный рот. Соскребите зубной налет и размешайте его в капельке воды или слюны на предметном стекле. Этого вам хватит для ознакомления с основными формами бактерий.

Если вы посмотрите на них в обычный микроскоп, употребляющийся в медицинских и биологических лабораториях, то, наверное, разочаруетесь. Будут видны сероватые, с нечеткими контурами, очень маленькие палочки, шарики, нити. Разве их сравнить с причудливыми, как тропические рыбы, инфузориями?

В так называемый фазово-контрастный микроскоп вы сможете увидеть больше. Отличие этого микроскопа от обычного сводится к тому, что частицы, одинаково прозрачные для световых лучей, но с разной плотностью выглядят здесь по-разному: более плотные — темнее, менее плотные — светлее.

Интересно наблюдать живых бактерий в так называемый темнопольный микроскоп. Лучи света здесь идут не через объект наблюдения в объектив микроскопа, а сбоку. Вы, наверное, видели, как ярко светятся пылинки в солнечном луче, пробившемся из-за штор или ставни в темной комнате.

Примерно так же выглядят в темнопольном микроскопе и бактерии — как светлые точки на угольно-черном или коричневатом фоне. Общие очертания их при этом немного смазываются, но зато хорошо видно движение бактерий. А характер движения позволяет распознавать возбудителей некоторых болезней.


Фото: Saroj Regmi


Фото: U.S. Geological Survey


Фото: Umberto Salvagnin

Иные бактерии не имеют жгутиков, нужных для передвижения. Но это не значит, что в поле зрения микроскопа они будут неподвижны. Нет, вам покажется, что бактерии движутся, причем все разом, как муравьи в развороченном муравейнике. Однако это — не самостоятельное, активное движение микроба, а так называемое броуновское движение.

Броуновское движение любых мелких частиц, плавающих в жидкости (отнюдь не только микробов), — следствие беспорядочного теплового движения молекул этой жидкости. Молекулы давят на частицу со всех сторон, и она, так сказать, «топчется на месте».

Зато если под микроскопом подвижные бактерии, то вы увидите, как быстро они пересекают поле зрения, замирают на месте, а затем снова устремляются дальше. Особенно интересно наблюдать за спирохетами, похожими на ожившую спираль от электрической плитки. Они настолько тонки, что под обычным микроскопом живую спирохету трудно разглядеть.

В темнопольном микроскопе они видны гораздо лучше. Вы, наверное, найдете их в зубном налете; только хорошенько приглядитесь — лучше всего искать спирохет во время их движения. Они или плывут, извиваясь, как змейки, или дергаются на месте и даже складываются пополам.

Живых бактерий рассматривать в микроскоп не столь удобно, как мертвых и окрашенных.

С каким увеличением желательно приобрести микроскоп, чтобы увидеть в АКЧ микроорганизмы?

Детали строения этих организмов были изучены именно на окрашенных препаратах. Чтобы окрасить бактерии, нужно нанести их на стекло (как говорят, сделать мазок), высушить его, прогреть на пламени горелки (чтобы клетки впоследствии лучше подкрасились) и капнуть на мазок каплю специальной краски.

Если вы попадете в микробиологическую лабораторию, то там, конечно, найдется набор разнообразных красок. Одна из самых распространенных — метиленовая синяя. Так как она входит в состав чернил для авторучки, то за неимением лучшего можно брызнуть на мазок каплю чернил. Через 6—8 минут краску надо смыть водой и высушить мазок.

В зависимости от того, какой вид бактерий был окрашен, вы увидите под микроскопом шарики или палочки — прямые, изогнутые или похожие на запятую. Из палочек и шариков могут образовываться цепочки. Шарики иногда объединены в группы по четыре, восемь и шестнадцать. У некоторых палочек на концах есть утолщения вроде спичечной головки. Таковы основные формы бактерий.

Однако столь краткое описание напоминает слова одного философа, который определил человека как двуногое без перьев. У бактерий, даже окрашенных самым простым способом, можно найти довольно много особенностей их строения. О некоторых из этих особенностей мы здесь расскажем.

Палочковидных бактерий в природе больше всего. Само слово «бактерия» по-гречески значит «палочка». Один из самых распространенных микробов, так называемая кишечная палочка, имеет форму длинного овала. Кишечная палочка обитает в толстых кишках; в одном грамме человеческих испражнений может содержаться 2—Ъ миллиарда этих микроорганизмов (представляете, сколько их попадает во внешнюю среду в населенной местности!).

По форме от кишечной палочки неотличимы и болезнетворные микробы — возбудители дизентерии, тифа, паратифа. Возбудитель сибирской язвы — тоже палочка, но с обрубленными концами. Бактерии сибирской язвы часто располагаются в виде длинных нитей-цепочек.

Форму палочки имеют возбудители столбняка, газовой гангрены и многих других болезней.

Иногда можно встретить название «холерная запятая». Действительно, так называемые вибрионы похожи на запятую. К ним относится и возбудитель холеры. Только не представляйте себе холерную запятую в виде головастика, как любил ее рисовать в «Окнах РОСТА» Маяковский. Это скорее изогнутая палочка равномерной толщины. Строго говоря, это даже не палочка, а отрезок спирали, один ее неполный виток.

Читайте также:  Рассольник на 2 литра

Шаровидные бактерии называются кокками. Кокки, собранные в гроздья, напоминающие виноградные, носят название стафилококков. Некоторые из них, попадая в ранки или царапины, служат причиной нагноений и вызывают тяжелые заболевания у детей раннего возраста.

Много несчастий причиняют человеку стрептококки — микробы, похожие на нитки бус или четки. Они вызывают и рожистое воспаление, и ангину, и даже заболевание сердца — эндокардит. Коккам, расположенным по два — диплококкам, — человек обязан такими болезнями, как менингит, воспаление легких, гонорея.

В окрашенном мазке легко определить форму бактерий, но изучить строение бактериальной клетки во всех деталях невозможно. И если мы все-таки уже много знаем о строении бактерий, то этому помогли специальные методы их окраски и изучение их под электронным микроскопом.

  • микроскопический метод: световая, фазово-контрастная, флуоресцентная, электронная;
  • культуральный метод (бактериологический, вирусологический);
  • биологический метод (заражение лабораторных животных);
  • молекулярно-генетический метод (ПЦР — полимеразная цепная реакция)
  • серологический метод — выявления антигенов микроорганизмов или антител к ним;

Способы приготовления препаратов для микроскопии. При помощи светового микроскопа можно изучать микроорганизмы, как в живом, так и в окрашенном состоянии. При исследовании микробов в живом состоянии можно получить представление о размерах, форме и характере их движения. Иногда внутри живой клетки видны блестящие, сильно преломляющие свет гранулы и споры. Для изучения микробов в живом состоянии готовят препараты висячей и раздавленной капли. Для приготовления препарата висячей капли (рис. 19) бактериологической петлей в центр покровного стекла наносят небольшую каплю исследуемого материала, суспендированного в жидкости (изотонический раствор хлорида натрия, мясопептонный бульон). Затем берут специальное стекло с луночкой в центре и края ее смазывают вазелиновым маслом. Луночкой предметного стекла накрывают каплю исследуемого материала на покровном стекле так, чтобы капля находилась в центре луночки. Слегка прижимают предметное стекло и быстро переворачивают. При правильном приготовлении препарата капля свисает в луночку. Вазелиновое масло предохраняет ее от высыхания.

Препарат раздавленной капли готовят нанесением капли суспендированного в жидкости материала на предметное стекло, которое затем накрывают покровным.

Для световой микроскопии применяют микроскоп — оптический прибор, позволяющий наблюдать мелкие объекты. Увеличение изображения достигают системой линз конденсора, объектива и окуляра. Конденсор, расположенный между источником света и изучаемым объектом, собирает лучи света в поле микроскопа. Объектив создаёт изображение поля микроскопа внутри тубуса. Окуляр увеличивает это изображение и делает возможным его восприятие глазом.

Микроскопия в домашних условиях

Предел разрешения микроскопа (минимальное расстояние, на котором различимы два объекта) определяется длиной световой волны и апертурой линз. Теоретически возможный предел разрешения светового микроскопа равен 0,2 мкм; реальное разрешение можно повысить за счёт увеличения апертуры оптической системы, например путём увеличения коэффициента преломления. Коэффициент преломления (иммерсии) жидких сред больше коэффициента преломления воздуха («=1,0), при микроскопировании применяют несколько иммерсионных сред: масляную, глицериновую, водную. Механическая часть микроскопа включает штатив, предметный столик, макро- и микрометрический винты, тубус, тубусодержатель.

Темнопольная микроскопия позволяет наблюдать живые бактерии. Для этого используют темнопольный конденсор, выделяющий контрастирующие структуры неокрашенного материала. Перед началом работы свет устанавливают и центрируют по светлому полю, затем светлопольный конденсор удаляют и заменяют соответствующей системой (например, ОИ-10 или ОИ-21). Препарат готовят по методу «раздавленной капли», делая его как можно более тонким (толщина покровного стекла не должна быть толще 1 мм). Наблюдаемый объект выглядит как освещенный на тёмном поле. При этом лучи от осветителя падают на объект сбоку, а в линзы микроскопа поступают только рассеянные лучи. В качестве иммерсионной жидкости пригодно вазелиновое масло.

Фазово-контрастная микроскопия позволяет изучать живые и неокрашенные объекты за счёт повышения их контрастности. При прохождении света через окрашенные объекты происходит изменение амплитуды световой волны, а при прохождении через неокрашенные — фазы световой волны, что используют для получения высококонтрастного изображения в фазово-контрастной и интерференционной микроскопии. Для повышения контрастности фазовые кольца покрывают металлом, поглощающим прямой свет, не влияя на сдвиг фазы. В оптической системе микроскопа применяют специальный конденсор с револьвером диафрагм и центрирующим устройством; объективы заменяют на иммерсионные объективы-апохроматы.

Поляризационная микроскопия позволяет получать изображения неокрашенных анизотропных структур (например, коллагеновых волокон, миофибрилл или клеток микроорганизмов). Принцип метода основан на изучении объекта в свете, образованном двумя лучами, поляризованными во взаимно перпендикулярных плоскостях.

Интерференционная микроскопия объединяет принципы фазово-контрастной и поляризационной микроскопии. Метод применяют для получения контрастного трёхмерного изображения неокрашенных объектов. Принцип метода основан на раздвоении светового потока в микроскопе; один луч проходит через объект, другой — мимо него. Оба луча соединяются в окуляре и интерферируют между собой.

Люминесцентная микроскопия. Метод основан на способности некоторых веществ светиться при воздействии коротковолнового излучения. При этом испускаемые световые волны длиннее волны, вызывающей свечение. Иными словами, флюоресцирующие объекты поглощают свет одной длины волны и излучают в другой области спектра. Например, если индуцирующее излучение синее, то образующееся свечение может быть красным или жёлтым. Эти вещества (флюоресцеин изоцианат, акридиновый оранжевый, родамин и др.) используют как флюоресцирующие красители для наблюдения флюоресцирующих (люминесцирующих) объектов. В люминесцентном микроскопе свет от источника (ртутная лампа сверхвысокого давления) проходит через два фильтра. Первый (синий) фильтр задерживает свет перед образцом и пропускает свет длины волны, возбуждающей флюоресценцию образца. Второй (жёлтый) задерживает синий свет, но пропускает жёлтый, красный, зелёный свет, излучаемый флюоресцирующим объектом и воспринимаемый глазом. Обычно исследуемые микроорганизмы окрашивают непосредственно либо с помощью AT или лектинов, помеченных флюорохромами. Препараты взаимодействуют с Аг или другими связывающими лиганд структурами объекта. Люминесцентная микроскопия нашла широкое применение для визуализации результатов иммунохимических реакций, основанных на специфическом взаимодействии меченных флюоресцирующими красителями AT с Аг изучаемого объекта.

Читайте также:  Хлорид калия как получить

Все знают что бактерии были открыты с помощью микроскопа. Но далеко не всем известно, что наблюдать за ними не так-то просто. Все дело в том, что хотя и все живые объекты микромира не видны невооруженным глазом, но тем не менее имеют очень разные размеры. Так, размеры инфузории-туфельки составляют от одной десятой до полумиллиметра (0.3 мм в среднем). Размеры сувойки — 0.2 миллиметра. А вот бактерии обычно имеют размеры порядка 2-3 микрометров. Миллиметр составляет одну тысячную часть от метра, а микрометр всего лишь одну миллионную. Путем простых расчетов нетрудно убедиться, что типичная бактерия в 100 раз меньше инфузории. Потому-то они и не были видимы в первые микроскопы, имевшие небольшое увеличение порядка 30-40 кратного. Поистине инфузория, если бы она была слоном, увидела бы бактерий как мышей, бегающих вокруг нее. Не случайно многие бактерии, такие как сенная палочка, служат для нее кормом.

Даже самые крупные бактерии из доступных для широкого наблюдения (такие как селеномонады, обитающие во рту человека и животных), потребовали от их первооткрывателя Антони ван Левенгука создания микроскопа с 500-кратным увеличением. Вообще крупные бактерии являются скорее исключением: встречаются в морских глубинах или в навозе (который не каждый захочет приготавливать как препарат самостоятельно). Типичные же бактерии не только требуют 1000 и даже 1200-кратного увеличения (что само по себе близко к максимальной разрешающей способности оптического микроскопа), но и почти прозрачны, соответственно не видны без специального окрашивания. Мельчайшие бактерии, такие как многие грамоотрицательные палочки, имеют размеры всего лишь 0,2 микрометра, то есть еще в 10 раз мельче «средних» по размеру видов, и для детального изучения требуют уже дорогостоящего электронного микроскопа.

Но не стоит огорчаться — ведь для настоящего естествоиспытателя, пусть даже и любителя, сложности только подстегивают интерес к изучаемому предмету. Для начала нужно определиться с моделью микроскопа. Совсем дешевые модели, даже декларирующие 640-кратное увеличение, не подойдут. Выбирайте прибор с 1000 или более кратным увеличением. Конденсер микроскопа обязательно должен иметь ирисовую диафрагму, и давать минимум хроматических искажений, объективы также должны быть ахроматичесие. Ведь чем больше увеличение, тем важнее отсутствие частотных отклонений в световом потоке. Кроме того, при столь большом увеличении (а значит и высокой апертуре) в объектив попадает совсем мало света, соответственно источник освещения должен быть очень мощным. Причем в данном случае мощный свет не вреден для глаз, а совсем наоборот — слабый источник создаст слишком тусклое освещение в окуляре прибора, что вредно при длительных наблюдениях.

Но и это еще не все. При столь высоких коэффициентах увеличения, близких к максимальным для оптических приборов, при «сухом» наблюдении начинают сказываться аберрации, вносимые воздухом, находящимся между покровным стеклом и фронтальной линзой объектива. Ведь воздух имеет совершенно иной коэффициент преломления, сильно отличающийся от показателей преломления стекла. Из-за этого падает значение апертуры объектива, и теряется его максимальная полезная разрешающая способность. Не так-то сложно сделать объектив с 1000-2000 кратным увеличением, но если при этом невозможно будет увидеть четких границ изучаемого объекта, а лишь только смутные и бесформенные пятна, в нем не будет смысла.

По этой причине исследователи уже начиная с 17-го века начали использовать так называемые иммерсионные объективы, производя наблюдение в жидкой среде, как будто бы микроскоп был погружен в дистиллированную воду или в масло. Их оптические характеристики спроектированы таким образом, чтобы давать максимально возможное значение апертуры при условии нахождения жидкости (отсутствия воздуха) между фронтальной линзой объектива и покровным стеклом. Естественно что при этом сама линза объектива максимально приближена к изучаемому объекту. Сначала использовалась вода, но ее коэффициент преломления все-таки существенно ниже «стеклянного». Наилучших результатов полезного разрешения для своего времени (XIX век) удалось добиться выдающемуся немецкому инженеру Эрнсту Аббе, догадавшемуся использовать сосновую смолу, имеющую существенно более близкий коэффициент преломления. А английский ученый Роберт Толл смог подобрать наилучший вариант иммерсионного масла — смолу бальзамической пихты, или так называемый канадский бальзам. Все эти усовершенствования, вкупе с ростом качества самих объективов и конденсером Аббе, позволили отцу-основателю современной батериологии Роберту Коху открыть такие патогенные бактерии как возбудители сибирской язвы, холеры и туберкулеза. А ведь размеры холерного вибриона составляют всего 1,5 на 0,3 мкм!

В настоящее время уже чаще используют синтетическое иммерсионное масло, так как оно не теряет со временем своих характеристик, не высыхает так быстро как натуральное. Ведь при затвердении показатели преломления меняются, а со временем можно повредить и сам дорогостоящий иммерсионный объектив. Тут необходимо добавить, что при работе с иммерсионными объективами ни в коем случае нельзя использовать покровные стекла, имеющие толщину больше чем 0,17 мм во избежание повреждения фронтальной линзы объектива. К счастью, предметные и покровные стекла, которые Вы можете приобрести в нашем магазине, как раз рассчитаны на такую толщину. Естественно что все манипуляции нужно выполнять в одноразовых лабораторных перчатках, а предметное стекло должно быть максимально сухим, чистым и нежирным.

Фиксацию препарата с целью предотвращения его быстрого распада и уменьшения токсичности в домашних или школьных условиях лучше всего производить путем нагрева. Для этого предметное стекло с мазком препарата берут с помощью пинцета ориентируя препаратом вверх и плавным движением проводят 2-3 раза над пламенем горелки, например газовой плиты. Также возможна химическая фиксация с помощью метилового спирта и ацетона, однако этот способ требует большей аккуратности и осторожности. После чего производится окрашивание изучаемого образца.

Читайте также:  Как ухаживать за гибискусом садовым

Как уже было сказано выше, бактерии не только имеют очень малый размер но и почти бесцветны. По этой причине зафиксированный мазок бактериального материала на предметном стекле требует предварительного окрашивания. Существует масса различных как одноэтапных, так и многоэтпаных способов раскрашивания подобных препаратов. Многие из них, такие как используемая в лабораториях всего мира окраска по Граму, требуют для своего освещения отдельной статьи. Мы расскажем лишь о простых способах окраски объектов, доступных в домашних или школьных условиях.

Его нужно производить самыми малыми каплями жидкости, поэтому выполняется окрашивание не вручную а с помощью медицинской пипетки. Например можно воспользоваться каплей обычных чернил, таких какие использовались раньше для письма перьевыми ручками. Среди одноэтапных красителей, несложных в использовании, также можно порекомендовать люголь и бриллиантовый зеленый, если удастся найти то метиловый фиолетовый (первичный краситель по Граму).

Естественно, что после прикрытия препарата покровным стеклом, нужно капнуть на него каплю иммерсионного масла, прилагаемого в комплекте поставки устройства. После чего установить препарат на предметный столик, повернуть револьверное устройство в положение, когда над препаратом располагается иммерсионный объектив, и приблизить его с помощью ручки на корпусе микроскопа так, чтобы фронтальная линза непосредственно контактировала с иммерсионным маслом, создавая безвоздушную среду для наблюдений.

Какие бактерии не самых мелких размеров можно вырастить (или культивировать, как это называется на языке микробиологов) проще всего? Любители обычно выращивают инфузорий туфелек и их живую пищу — сенных палочек в так называемом сенном настое. Сенная палочка — настоящая бактерия, служит кормом для этих инфузорий. Как же приготовить сенный настой? В этом нет ничего сложного. На один литр воды нужно 10 грамм сена (желательно бобовых культур, но не обязательно). Воду с сеном кипятат в течение 20 минут, затем фильтруют и разбавляют в пропорции 1:1 или 2:3 отстоянной остывшей водой. Большинство микроорганизмов погибает во время кипячения, но споры сенной палочки выживают. Через пару дней в растворе споры порождают сенные палочки. Из них и можно сделать мазок для изучения под покровным стеклом.

Сенная палочка является не только прекрасным источником микроэлементов для кормовых животных (таких как телята) но и помогает растениям бороться со многими болезнями.

Если у Вас нет отвращения (качество неприемлимое для настоящего биолога), то можно приготовить и навозный настой, но соблюдая при этом максимальную осторожность.

После окончания работ не забудьте почистить иммерсионный объектив микроскопа с помощью фланелевой тряпочки. Не используйте старое загустевшее масло во избежение повреждения объектива. Если же все-таки по недосмотру иммерсионное масло слишком загустеет, объектив необходимо вывернуть и тщательно почистить с помощью ватной палочки, смоченной в спиртовом растворе для чистки объективов.

В настоящее время изучено и классифицировано несколько десятков тысяч бактерий. Они относятся к живым одноклеточным организмам и перманентно присутствуют в жизнедеятельности человека, по-разному влияя на здоровье. Они не обладают ядром и присущими растительным клеткам органоидами, т.е. относятся к прокариотам. Таким образом, максимальное увеличение микроскопа для просмотра бактерий, если речь идет о школьной (детской) модели, покажет лишь их форму, зафиксирует движение. Более четкую детализацию их клеточной структуры, включающую нуклеоид, рибосомы и мембрану — рассматривают на профессиональном оборудовании, применяется так называемая электронная микроскопия, когда изучаемый образец «атакуется» пучком электронов, а специальная аппаратура фиксирует их геометрические отклонения от траектории, тем самым формируя рельеф микрообразца.

Какое увеличение микроскопа нужно для просмотра бактерий на базовом любительском уровне, в учебный биологический прибор — это наглядно показывает следующий опыт, его легко провести в домашних условиях:

  1. Аккуратно проведите обычной зубочисткой по зубной эмали. На кончике останутся частички бактериальной биопленки;
  2. Извлеченную среду, имеющую в составе агрегированные бактерии, разотрите по центру предметного стекла, придавите покровным. Стеклышки склеятся, так как субстрат вязкий и в небольшом количестве содержит жидкость;
  3. Разместив микропрепарат на столике микроскопа, осуществите стандартную процедуру фокусировки. При этом должна быть включенной нижняя подсветка – смотрим препарат на просвет в светлом поле (метод проходящего света);
  4. На маленьком увеличении (40 крат) микроорганизмы будут незамеченными, но на приближении от160х до 640х (или 800х) – можно рассмотреть передвижение неких палочкообразных существ.

Это лактобациллы – молочнокислые микробы и опасный стрептококк (бактерия-паразит, обитающая в ротовой полости). Откуда они взялись? Благодатной почвой для размножения является сахар, содержащий глюкозу и фруктозу. Они приводят к процессу метаболизма бактерий, в результате выделяются разрушающие зубы кислоты. Чтобы сократить негативные последствия воздействия – пользуйтесь пастой и полосканием после каждого приема пищи.

Что понадобятся для описанного выше опыта:

  • Микроскоп с кратностью не менее 400х, с зеркальным или светодиодным осветителем.
  • По одному предметному и покровному стеклу.
  • Деревянная заостренная палочка.
  • Если есть необходимость в фотографировании увиденного, то подключите дополнительный аксессуар – цифровую камеру USB. В этом случае динамичная картинка будет сразу передаваться на монитор, фотосъемка происходит в программном интерфейсе на компьютере.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock detector