Можно ли увидеть микробов под микроскопом?
С тех пор, как ученые обнаружили микробов, они учились их выращивать на различных питательных средах. Ведь для того чтобы знать, как бороться с тем или иным микроорганизмом, нужно изучить не только его форму, но и повадки, образ жизни, потребности в питании. Сейчас в лабораториях исследователи могут выращивать практически любой микроорганизм, для этого разработано огромное количество питательных сред. Но в прошлом, во времена Луи Пастера – родителя современной науки о микробах (микробиологии), в распоряжении ученых была доступна для изучения лишь вода из лесных луж и водоемов, настой сена и мясной бульон.
Слово «микроорганизм» понятие собирательное, в него входят все невидимые невооруженным глазом организмы — бактерии, грибы, одноклеточные и еще целый ряд микрожителей. К слову, вирусы не относят к микробам. Их выделяют в отдельную группу, и наблюдать их в обычный световой микроскоп не представляется возможным.
Микробы вездесущи, обнаружить их можно буквально на всем, что нас окружает. Они бывают аэробами, т.е. для их жизнедеятельности требуется присутствие свободного молекулярного кислорода, но могут быть и анаэробами, способными прожить в условиях без доступа кислорода. Размеры, форма и принципы питания у микробов очень разнятся, но из них всех, пожалуй, самой красивой и причудливой является инфузория туфелька.
Инфузорий можно часами наблюдать в микроскоп. Они имеют очень необычную форму и легко узнаются среди прочих микроорганизмов. Для наблюдения за ней не требуется длительных подготовок и специальных навыков. Ее может увидеть любой желающий даже с помощью самого простого микроскопа.
Проведение опыта с инфузорией
Для проведения опыта понадобится совсем немного воды из лесной лужи, зацветшего водоема, из вазы с цветами или даже из аквариума. Идеально, если в воде окажется несколько веточек водорослей. Препарат с инфузорией можно приготовить по принципу раздавленной капли, или сделать «висячую» каплю на предметном стекле с выемкой.
При рассматривании образца под микроскопом (лучше всего это делать на среднем или большом увеличении) можно заметить двигающихся овальных существ. Строго говоря, они не совсем овальные – передний конец инфузории заострен, а задний, наоборот, имеет сильно округлую форму. Одна из боковых сторон, приблизительно по центру туловища, вогнута, что придает существу большое сходство с подошвой туфли. Отсюда и название микроорганизма – инфузория туфелька. Вокруг всего тела инфузории располагаются в несколько слоев реснички, которые помогают ей двигаться и «загонять» пищу в ротовое отверстие, расположенное неподалеку от головного конца.
Для особо пытливых исследователей будет интересно понаблюдать за процессом пищеварения у инфузории. Пища, попавшая в ротовое отверстие, постепенно перемещается в «желудок» — пищеварительную вакуоль, похожую на пузырек. В ней пища переваривается, а затем выталкивается в другую вакуоль – сократительную, которая является чем то, наподобие кишечника у животных. Сократительная вакуоль служит для устранения остатков пищи наружу. Для того чтобы увидеть, как происходят эти процессы, нужно покормить инфузорию, например, несколькими капельками обычной туши для заправки перьевых ручек. После того, как инфузория заглотнет ее, можно рассмотреть месторасположение пищеварительной вакуоли – темный шарик на фоне светлого тела микроорганизма.
Многие знают, что инфузории относятся к классу простейших, но это название довольно относительное, т.к. многочисленные опыты над инфузориями обнаружили у них зачатки психической деятельности. К примеру, инфузорию помещали в узкую трубку, диаметр которой совсем немного превосходил размер самого животного. Трубку с обеих сторон запаивали. Когда инфузория доплывала до одной стороны, она делала попытки проплыть дальше, но вскоре разворачивалась головным концом и направлялась в другую сторону. Со временем инфузория стала тратить на развороты все меньше времени и сил, а значит, смогла приспособиться к новым условиям.
Но поражает в инфузории даже не это. В человеческом или другом сложном организме все клетки узкоспециализированы и выполняют какую-либо одну функцию. Инфузория же состоит из одной-единственной клетки, в которой есть, хоть и примитивная, но выделительная и пищеварительная системы, мышечная система, состоящая из сократительных волокон, двигательный аппарат из ресничек. Следовательно, эта единственная клетка может полностью обеспечивать все стороны жизнедеятельности. Возможно поэтому ученые прошлого с таким уважением относились к инфузории и часами просиживали над микроскопом, изучая и зарисовывая ее повадки.
Какие же микроскопы подойдут?
В микроскоп, способный давать увеличение не менее 600-800х крат, можно понаблюдать не только простейших, но и бактерий. Самый простой способ это сделать – собрать небольшое количество зубного налета и развести его в капельке воды. Так можно увидеть основных представителей царства бактерий. В простом лабораторном микроскопе они будут выглядеть неказисто – маленькие шарики, палочки или нити с нечеткими контурами. Но при использовании фазово-контрастного метода на более дорогостоящих лабораторных моделях можно рассмотреть гораздо больше. Их контуры станут четче, а тела будут выделяться ярким светом на темном фоне. И хотя внутреннюю структуру при таком исследовании изучить не получится (для этого нужно убить бактерий и окрасить), можно увидеть движение бактерий. А по характеру движений ученые определяют принадлежность бактерий к тому или иному классу и выявляют возбудителей некоторых болезней.
Для лабораторных же исследований, направленных на выявление и более точную идентификацию болезнетворных организмов, часто используются жидкие и плотные питательные среды. В них можно наблюдать не только отдельных микроорганизмов, но и целые колонии, т.е. большие скопления клеток, видимые невооруженным глазом. Однако эта техника достаточно сложная и не годится для применения в домашних условиях.
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.
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.
Попроще — увлечь ребенка и себя
 |
Levenhuk LabZZ M101 Увеличение 40—640 крат Микроскоп подойдет для знакомства и погружения в микроскопию. Обычно его покупают в подарок ребенку. Он покажет клетки растений и позволит увидеть простейших, вроде инфузории-туфельки. Удобно, что в комплекте есть набор для опытов и готовые препараты — сразу посмотреть на красоту микромира. На будущее производитель положил комплект предметных стекол, чтобы готовить свои препараты. |
 |
Bresser National Geographic 300-1200х Увеличение 300—1200 крат Есть все, чтобы погрузиться в микромир сразу после покупки. Микроскоп увеличивает сильно. В комплекте идут препараты, которые особенно интересно рассматривать при таком сильном увеличении. Подсветка достаточно мощная. Светодиод освещает объект на предметном столике. В отсутствие электричества можно воспользоваться зеркалом. Он отражает свет на объект исследования. Подобные микроскопы можно встретить в школах. Он подойдет для прозрачных объектов. |
 |
Levenhuk Rainbow 2L Увеличение 40—400 крат Рекомендуем присмотреться именно к нему. Микроскоп будет полезен начинающему и уже увлекшемуся исследователю микромира. Подходит для прозрачных и плотных объектов: подсветка комбинированная, светит сверху и снизу. Объективы качественные, сделаны из стекла. В комплекте идет набор для экспериментов. |
Серьезнее — изучить микромир
 |
Levenhuk Rainbow 50L Увеличение 40—800 крат Микроскоп подойдет, чтобы наблюдать за жизнью простейших организмов. Это хороший вариант для старта. Удобно, что в комплекте уже лежит комплект препаратов: срезы древесины и тканей, кусочки насекомых. Подсветка у него комбинированная — освещает снизу и сверху. Поэтому можно посмотреть, как устроены непрозрачные объекты. |
 |
Levenhuk Rainbow 50L Plus Увеличение 64—1280 крат Продвинутая модель. Подходит для дома. Особенно если хотите рассмотреть самые мелкие объекты. Здесь три стеклянных объектива. На окуляре находится линза Барлоу — чтобы получить максимальные 1280 крат. А еще корпус микроскопа сделан из стойкого металла. |
 |
Levenhuk 320 Увеличение 40—1600 крат Микроскоп лабораторного уровня. И он — на долгие годы работы, когда сами готовите препараты и выращиваете бактерии. Производитель подтверждает: дает пожизненную гарантию. Levenhuk 320 приятно пользоваться. Предметный стол можно двигать во все стороны: вверх, вниз, вправо, влево, назад и вперед. С такой регулировкой рассматривать препарат — наслаждение. Колесико для микроподстройки фокуса поможет при увеличении выше 800 крат. Подсветка яркая, светит снизу. И она тонко регулируется, чтобы настроить контраст, при котором будет удобнее рассматривать объекты. |
Запечатлеть на видео
 |
Levenhuk Rainbow D2L Увеличение 40—400 крат Хороший выбор, чтобы поделиться наблюдениями с единомышленниками. Изображение можно вывести сразу на монитор. Так зрение совсем не напрягается. Размер матрицы у камеры — 0,3 мегапикселя. Видео снимет в разрешении 640×480. У компьютера должен быть USB вход. В комплекте идет набор для опытов. |
 |
Levenhuk D70L Увеличение 40—1600 крат Цифровой микроскоп лабораторного уровня. Вместо окуляра — экран. Еще изображение можно вывести на экран ноутбука. Камера снимает с разрешением 1600×1200 пикселей. Размер матрицы — 2 мегапикселя. Качества хватит для ролика на Ютубе. Предметный стол можно двигать во все стороны. Корпус сделан из металла. В комплекте набор для опытов. |
Работать с ювелирной точностью
 |
Levenhuk 1ST Увеличение 20 крат Бинокулярный микроскоп — смотрят оба глаза. Они не напрягаются так сильно, как при работе с одним окуляром. Микроскоп не подойдет, чтобы поупражняться в биологии. Он для металлов, минералов и других плотных объектов. Дает стереоскопическое изображение — вы увидите объемную картинку. |
 |
Levenhuk DTX 30 Увеличение 20—230 крат Микроскоп, который легко захватить с собой и подключить к ноутбуку. Питается от USB разъема. Размер матрицы 2 мегапикселя. Камера снимает с разрешением 1600×1200 пикселей — подходит для Ютуба. В комплекте идет программа для работы с фото и видео. |
 |
Levenhuk DTX 500 LCD Увеличение 20—500 крат Микроскоп для работы там, где нужна ювелирная точность. Он выводит изображение на свой экран. Модель автономная. Встроенного аккумулятора хватит на два часа непрерывной работы. Также питается от сети. Есть похожая модель классом ниже — без экрана, с меньшим увеличением и дешевле. |
Какой он — микроскоп,
который не ограничивает творчество
Рекомендуем две модели, которые могут все — оптический Levenhuk 320 и цифровой Levenhuk D70L. Эти микроскопы помогут увидеть потрясающие картины микромира, попросту недостижимые с моделями начального уровня. Вот чеклист с характеристиками такого микроскопа, который не ограничивает:
- Конденсер Аббе — дает мощный свет. Ведь чем выше увеличение, тем темнее становится картинка.
- Иммерсионный объектив — дает увеличение выше 1000 крат.
- Ахроматические объективы — чтобы изображение не искажалось из-за высокого увеличения.
- Подвижный предметный столик — передвигать препарат, чтобы быстро найти объект наблюдения.
Как увидеть бактерии под микроскопом
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.
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.
| Главная » Статьи и полезные материалы » Микроскопы » Статьи о микроскопах, микропрепаратах и исследованиях микромира » Микробы на руках под микроскопом – как увидеть?
В качестве эксперимента рекомендуем поискать микробы на руках – микроскоп покажет их максимально детально. Для этого нужно обратиться к домашнему эксперименту, подробно описанному в этой статье. Потребуется приобрести реактивы и лабораторную посуду, но результат того стоит! Строго говоря, эту методику изучения микробов на руках под микроскопом можно применять и к исследованию микроорганизмов, обитающих в любых других местах. Все, что нужно: чашка Петри, питательная среда и образец для исследования. Ну, и, конечно же, микроскоп. А дальше – простое повторение уже освоенных шагов научного опыта. Еще один способ познакомиться с микробами – посетить музей или тематическое мероприятие. Например, мы регулярно проводим «День Открытой Астрономии» – праздник науки, на который может прийти любой желающий (вход бесплатный). И хотя в рамках ДОА в основном ведутся беседы о космосе и астрономии, в Москве и Санкт-Петербурге всегда выделяется зона для изучения микромира. Там консультанты мероприятия расставляют микроскопы – в них можно посмотреть на заранее подготовленные образцы, в том числе и на микроорганизмы. Ну и вместе с микромиром заодно можно поизучать и космос – телескопы на ДОА присутствуют всегда. Наименее хлопотный способ изучения микробов на руках – не под микроскопом, а по фото. Красочные снимки легко найти в интернете. Но нужно помнить, что самую достоверную информацию о микробах содержат профессиональные медицинские альбомы и научные журналы – для удовлетворения профессионального интереса стоит использовать именно их. Ребенку же больше подойдут обучающие пособия вроде книги знаний «Невидимый мир». Легкий язык изложения и множество ярких иллюстраций быстро погрузят юного исследователя в мир крошечных организмов. Но мы рекомендуем не отказывать себе в удовольствии изучать микромир собственными глазами через микроскоп. Приобретение учебного или любительского микроскопа не пробьет дыру в бюджете, зато семейный досуг станет более познавательным. Звоните, пишите – мы поможем подобрать подходящий оптический прибор для знакомства с микромиром! 4glaza.ru Использование материала полностью для общедоступной публикации на носителях информации и любых форматов запрещено. Разрешено упоминание статьи с активной ссылкой на сайт www.4glaza.ru. Производитель оставляет за собой право вносить любые изменения в стоимость, модельный ряд и технические характеристики или прекращать производство изделия без предварительного уведомления.
Другие обзоры и статьи о микроскопах, микропрепаратах и микромире:
|
Микробами, или микроорганизмами, принято называть все живые организмы, которые не видны невооруженным глазом. Они настолько малы (менее 0,1 мм), что детально их рассмотреть можно только в микроскоп. Наиболее часто встречаются одноклеточные микроорганизмы, но существуют и многоклеточные. А обитают они повсеместно, в том числе и на человеке.Как увидеть микробов? . Большая Переменка
Почему вода зелёная?
Как-то летом Ксюша отправилась погулять в городской парк Победы. Здесь-то её и поджидало маленькое открытие. Вода в речке Везёлке, что здесь протекает, позеленела. Но почему?
«Виной тому – сброс сточных труб, а тут ещё и водоросли быстренько начали размножаться (ещё бы – на дворе солнышко, тепло – любимая их среда!). Вот вода и позеленела», – пояснили взрослые.
Тогда Ксюша и решила исследовать водоёмы Белгорода, чтобы посмотреть, в каких микробов мало, в каких – много. Взяла уже известную ей Везёлку, а для сравнения ещё и белгородское водохранилище.
Домашний микроскоп
«Я пошла на пляж, чтобы посмотреть, как выглядят микробы. Но увидела только мутную воду, а микробов, как бы я ни старалась их рассмотреть, нет. Руководитель моего кружка Оксана Фёдоровна Боброва объяснила, что микробы такие малюсенькие, что без микроскопа увидеть их невозможно», – рассказала Ксюша.
Эх, так хочется увидеть этих микроскопических обитателей воды. Но как? Микроскопа нет, купить – дорого. Да и совсем неинтересно по очереди смотреть в него. Вот бы всем классом сразу отыскать микробов. Что думать-гадать. Надо сделать самой! И вновь на помощь пришла Оксана Фёдоровна. Оказывается, микроскоп-проектор смастерить проще простого. Всего-то нужны коробка, шприц и лазерная указка. Частично эту идею Ксюша позаимствовала из журнала «Популярная механика».
Поймаем капельку?
Хотите с нами понаблюдать за малюсенькими обитателями воды? Отлично! Только вначале запомните:
– для исследований лучше взять воду из реки или лужи, в них полно всякой живности, а вот в бутылочной воде ты её не найдёшь;
– пробу воды лучше поместить в пенициллиновую баночку с герметичной резиновой пробкой и рассматривать её в микроскоп в день сбора, чтобы микробы не успели погибнуть.
Нам понадобятся:
1) коробочка небольшого размера (можно взять из-под чая),
2) ножницы,
3) шприц с иглой,
4) пенициллиновая баночка с герметичной резиновой пробкой,
5) прищепка,
6) лазерная указка (можно купить в любом канцелярском магазине).
Поехали!
Шаг 1
Возьми небольшую коробочку и аккуратно вырежи в ней сквозные окошки, как показано на фото. Сверху проделай небольшое отверстие, чтобы в него можно было поместить шприц.
Шаг 2
Набери из баночки в шприц исследуемую воду. Аккуратно вставь его в наш «штатив» – коробку (см. рисунок). Размести коробочку примерно в 20 сантиметрах от стены светлого цвета (на неё будет проецироваться наше изображение) или листа белой бумаги.
Шаг 3
Выдави чуть-чуть воды так, чтобы маленькая капелька висела на конце иголки. Теперь самое сложное – зажми кнопку лазерной указки прищепкой. Нацель луч указки так, чтобы он прошёл через центр свисающей капельки.
Шаг 4
Але-оп! Выключаем свет и смотрим, что отобразилось на нашем «экране»!
Это интересно!
Идея микроскопа-проектора в том, что капля воды – увеличивающая линза, и если сквозь неё посветить тонким лучом света, на стену или лист бумаги проецируется увеличенное изображение всего,
что есть в капле.
Знакомьтесь: обитатели
Вернёмся к нашей истории. Кого же отыскала Ксюша в зелёной воде?
«В воде из реки Везёлки мы не увидели никаких микроскопических организмов, которые бы питались микробами. Значит, их так мало, что они не попали в нашу каплю. А вот в воде из белгородского водохранилища нашли множество мелких организмов – предположительно, бактерий. Ещё мы увидели более крупных обитателей: те, что с подвижными ресничками, – инфузории, те, что с подвижными усиками, – дафнии. Дафнии – мелкие рачки, дальние родственники креветки и речного рака. Инфузории и дафнии – полезные речные обитатели. Они поедают бактерии, фильтруют воду, а значит, помогают очищать наши водоёмы!» – поделилась итогами своего исследования Ксюша.
Бывают ли у микробов свои микробы. Вы удивитесь, когда узнаете ответ!
«Бывают ли у микробов свои микробы?»
Когда мы приходим домой с прогулки, перед тем как садится за стол или после того как наши руки касались чего-то грязного, мы обязательно моем их с мылом. Для чего мы это делаем? Для того, чтобы избавиться от сотен и тысяч малюсеньких живых существ — микробов, — которые успели поселиться на руках. Но как ни вглядывайся, никаких живых существ мы не увидим. Дело в том, что они такие крошечные, что разглядеть их можно только при сильном увеличении.
Впервые микробы увидел в 17 веке голландский ученый-самоучка Антони ван Левенгук. Он сам изобрел и изготовил двояковыпуклые линзы (лупу), которые увеличивали предметы в 160 раз! И был поражен, что куда бы он не посмотрел — на каплю воды, на мясо, на зубной налет, — он на всем видел мельчайшие живые существа. Но только почти через 200 лет французский ученый Луи Пастер выдвинул теорию о том, что именно микробы вызывают заболевания. В наше время знания о микробах значительно увеличились. Мы знаем, что слово микроб (от греч. «mikros» — маленький и «bios»- жизнь) обозначает целую совокупность мельчайших живых существ, невидимых глазу. Они делятся на два больших вида: безъядерные (клетки которых не имеют ядер) и эукариоты — те, в клетках которых есть ядро. К первым относятся бактерии и археи (которые раньше объединяли с бактериями, а теперь выделили в отдельную группу). Ко вторым грибы (только не те, что с ножками:), а некоторые виды микроскопических грибков, например, плесень) и протисты (простейшие одноклеточные животные, такие как амебы, инфузории и прочие). Всех их изучает наука микробиология. А вот вирусы, такие же крошечные возбудители многих болезней (например, знакомого всем гриппа) к микробом (как и к живым существам) не относятся, их выделяют в отдельную группу и изучает их другая наука — вирусология.
| Бактерии, протисты и грибы |
Еще мы знаем, что из всех живых существ на Земле микробов больше всего. Только одни бактерии составляют 70% всех живых организмов нашей планеты.
Мы знаем, что в теле человека только десятая часть клеток его собственная, остальные клетки принадлежат микробам. Например, в кишечнике человека обитают бактерии, и общий вес их около одного килограмма!
Еще мы знаем, что микробы бывают не только вредные, но и полезные. Они необходимы везде — для образования почвы, для образования многих полезных ископаемых (например, железных руд и нефти), для жизни растений (клубеньковые бактерии живут на корнях бобовых и обогащают почву азотом), для многих жизненных функций животных и человека (например, пищеварения), для получения многих продуктов (кефира, кваса, вина, дрожжевого теста, квашенных овощей). Даже кислород, которым мы дышим, когда-то в давние-предавние времена сделали бактерии!
В наше время увидеть микробы своими глазами мы можем при помощи специального прибора — микроскопа. У нас в городе, например, каждый год при краеведческом музее организовывается выставка, на которой любой желающий может посмотреть через микроскоп на различные виды микробов и тканей. И даже на экране монитора, подключенному к электронному микроскопу, увидеть те микробы, которые живут на его руках или во рту. Вот как выглядит мир микробов, живущих во рту моего сына:| Микробы под электронным микроскопом |
Но не обязательно иметь микроскоп, чтобы увидеть микробы. Давайте попробуем сами обнаружить их прямо у нас на кухне.
Для этого нам понадобится сырое молоко. Если его поставить в теплое место и оставить на несколько дней, то оно изменит свой вид — в нем появятся комочки, сверху отслоится прозрачная жидкость, молоко станет издавать кислый запах. Так и говорят, что «молоко скисло». Это произошло из-за того, что в молоке всегда есть немного бактерий определенного вида — молочнокислых. В теплой среде они начинают быстро размножаться. Новые бактерии рождаются не как у животных и людей — детки от мамы,- а просто взрослая особь делится на две совершенно одинаковые, которые тут же начинают расти, а когда вырастут до взрослого состояния, то опять делятся. Из одной бактерии получаются две, из этих двух — четыре, из четырех — восемь и т.д. И за несколько дней в нашем молоке их поселяются миллионы! Все они живут, двигаются, размножаются. В результате их деятельности в молоке начинается процесс брожения и в нем появляется много молочной кислоты. Что мы и наблюдаем.| Скисшее молоко |
Кстати, что-то подобное происходит и когда квасят капусту, и когда делают дрожжевое тесто — все эти процессы вызывают микробы.
Возьмем муку, воду и сухие дрожжи и замесим тесто. Оставим его на несколько часов около батареи. После этого заглянем в посуду — в тесте образовались пузырьки и оно «подошло» — увеличилось в размерах. Это и есть результат работы микробов — дрожжей рода Saccharomyces cerevisiae.
| Дрожжевое тесто |
| Плесень на хлебе |
Откуда она взялась на хлебе, ведь пакет был крепко закрыт? Дело в том, что в воздухе вокруг нас всегда находится какое-то количество микроскопических спор («семян») плесени. Они столь малы, что не видны без микроскопа. Споры попадают во все щели, на все вещи и продукты. Если условия для этих спор хорошие, то они начинают расти, и получается плесень. Она собирается в такие большие островки, что их уже становится видно невооруженным глазом. Есть такие продукты с плесенью нельзя — грибок выделяет токсины (яды) опасные для здоровья человека. Заплесневелый продукт надо сразу же выкидывать. Не поможет просто стереть плесень или отрезать плохой кусок — ведь то, что мы видим на поверхности, это еще не вся колония. Токсинами заражен весь продукт. И при нагревании грибок почти не разрушается, поэтому термообработка тут не поможет.
Ну а что же с нашим вопросом? Болеют ли сами микробы? Надо ли им самим «мыть руки»? Ответ: да. Хотя микробы такие маленькие, что любые частицы грязи гораздо больше их и просто не могут их испачкать, но на микробы все-таки могут «прицепляться» другие микроскопические частицы и вызывать у них болезнь. Например, есть целая большая группа вирусов — бактериофаги. Их название говорит само за себя: оно переводится с греческого как «пожиратели бактерий». Бактериофаги проникают внутрь бактерии и вызывают ее разрушение. Совсем недавно медицина научилась использовать это для того, чтобы с помощью специально подобранных бактериофагов лечить людей от болезней, вызываемых вредными бактериями.
| Бактериофаг |
Надеюсь, Наталья, мой ответ будет понятен вашей дочке 🙂 А на десерт я предлагаю сделать съедобные микробы. Эту необычную идею я подсмотрела в блоге у Даны. Мы сделаем две модели клетки: бактерию и какого-нибудь простейшего. Для этого нам понадобится желе, крупный фрукт (у нас это половинка замороженного абрикоса), волокна от шкурки банана, небольшие кусочки других фруктов.
Сделаем желе и разольем его в две формочки. Само желе — это цитоплазма. Ее отделяет от внешней среды клеточная мембрана — посудина. Первая наша клетка будет бактерией. У нее нет ядра, а генетическая информация представляет собой замкнутую цепочку ДНК, спутанную в клубок (смоделируем это волокнами от банана), которая находится в центре клетки — это нуклеоид.
Вторая клетка будет клеткой простейшего. В середину мы положим абрикос — это ядро клетки. И в заключение в обе «клетки» добавим небольшие кусочки других фруктов, которые станут символизировать все прочие органеллы — рибосомы, митохондрии и прочее, что этой клетке полагается. Когда желе застынет, дети смогут съесть эти микробы. Почти как бактериофаги «съедают» настоящие:)
| Съедобные микробы |
Микроскоп для микробиологии | Микроскопия — Микросистемы
Микроскопия для микробиологического исследования имеет ряд ключевых методик для грамотного анализа образцов. Отличительные особенности бактериологического исследования отражаются и в комплектующих необходимых для проведения работ. Основные методики исследования бактерий это светлопольное и темнопольное наблюдение, фазовый контраст, дифференциально интерференционно-контрастная микроскопия, поляризация, флуоресценция и конфокальная микроскопия. Данные методики позволяют повысить чёткость увеличенного изображения бактерий для определения их колоний, формы, морфологических признаков и структур. Каждая методика наблюдения требует наличия определенных конструктивных элементов на рабочих микроскопах. Микроскопы могут как специализироваться на одной конкретной методике исследования, так и быть универсальными, на которых при желании могут добавляться дополнительные принадлежности для осуществления того или иного метода микроскопии.
Размеры микроорганизмов могут колебаться в пределах от 0,7 мм до 0,3 мкм. Варьирование размеров до трёх порядков ведёт к необходимости наличия большого диапазона увеличения объективов. Типы световых микроскопов в зависимости от конструкции разделяются на две большие группы- прямые и инвертированные. В прямых, как в Olympus CX23. объектив находится над препаратом. В инвертированных микроскопах, как в Olympus IX53 объектив расположен с нижней стороны предметного столика, соответственно, конденсор освещает исследуемый образец сверху. Данная конструкция микроскопа наиболее удобна для исследования микроорганизмов и культур непосредственно в лабораторной посуде, через прозрачное дно посуды. Последний способ реализован в моделях инвертированных микроскопов Olympus серии IX и в модели CKX53. Так же для работы с живыми культурами компания Olympus предлагает воспользоваться CO2-инкубатором cellVivo, устанавливаемый на модели серии IX73. Удобство в его использовании заключается в возможности проводить наблюдения и исследования с микроорганизмами в режиме on-line.
Микроскопы Olympus в нашем каталоге
Методики, утверждённые ГОСТом, нередко требуют наличия конкретных характеристик у микроскопов для проведения анализов. Например:
- Микроскоп световой биологический с приспособлением для фазово-контрастного микроскопирования (ГОСТ 10444.11-89 «Продукты пищевые. Методы определения молочнокислых микроорганизмов») (ГОСТ 10444.9-88 «Продукты пищевые. Метод определения Сlostridium perfringens»)
- Микроскоп биологический с оптической системой в плоском поле зрения диаметром 1,382 мм, с передвижным столиком снабженным нониусом и препаратоводителя. (ГОСТ 10444.14-91 Метод определения содержания плесеней по Говарду.)
- Микроскоп биологический, обеспечивающий просмотр в проходящем свете, с увеличением 90х— 1000х. (ГОСТ 31746-2012 (ISO 6888-1:1999, ISO 6888-2:1999, ISO 6888-3:2003) Продукты пищевые. Методы выявления и определения количества коагулазоположительных стафилококков и Staphylococcus aureus)
- Микроскоп световой биологический , обеспечивающий увеличение 900-1000х. (ГОСТ 29185-91 «Продукты пищевые. Методы выявления и определения количества сульфитредуцирующих клостридий»)
- Микроскоп биологический с приспособлением для фазово-контрастного микроскопирования, обеспечивающий увеличение 900-1000 (ГОСТ 30425-97 Консервы. Метод определения промышленной стерильности)
- Микроскоп биологический, обеспечивающий просмотр в проходящем свете, с увеличением 900(х) — 1000(х) с иммерсионной системой или с приспособлением для фазово-контрастного микроскопирования. Прибор для подсчета колоний микроорганизмов (Мясо и мясные продукты. Общие требования и методы микробиологического анализа. ГОСТ р 54354-2011)
Светлопольная микроскопия является одним из основных методов лабораторного анализа микроорганизмов. Суть метода заключается в наблюдении окрашенного препарата в видимом спектре. Человеческий глаз легко улавливает изменения световой волны, проходящей через окрашенный препарат. Наблюдение возможно, если яркость отдельных участков препарата имеет достаточную разность интенсивности, для восприятия наблюдателем или камерой. Наиболее подходящими под данную методику являются оптические микроскопы моделей BX43, BX53 компании Olympus.
Разрешающая способность светового микроскопа определяется при прочих равных условиях апертурой микроскопа. Для увеличения разрешающей способности прибегают к помощи иммерсии. Размещённое между объектом наблюдения и объективом иммерсионное масло имеет показатель преломления выше чем воздух, тем самым уменьшает потери светового пучка при рассеивании. С помощью неё. можно рассмотреть объекты размером до 0,2 мкм, что соответствует пределам размеров микроорганизмов, и их легко наблюдать в световом иммерсионном микроскопе.
Микроорганизмы, как правило, бесцветные полупрозрачные организмы для эффективного наблюдения которых необходимо прибегать к таким дополнительным методам, как окрашивание препарата. Красители повышают контрастность мембраны, либо органелл (жгутики, в окрашивании по методу Бениньетти) бактерий. Методика окрашивания может содержать в себе простой способ, с одним красителем (метод Леффлера), либо сложные (окрашивание по Цилю-Нильсону, по Граму) представляющие собой дифференциальные диагностические методы окрашивания препаратов с помощью нескольких красителей, один из которых является основным, другой, дополнительным красителем- контрастом. Все вышеперечисленные методы относятся к позитивным- когда окрашивается сам препарат наблюдаемый на освещённом фоне микроскопа, но так же есть негативные методы (способ Бури), когда жидкой тушью заливается сам фон, на котором просматриваются более светлые. бесцветные бактерии.
Темнопольная микроскопия используется при наблюдении прозрачных неабсорбирующих объектов, которые невозможно рассмотреть методом светлого поля. Она основана на сильном рассеивании света наблюдаемым объектом, известным под названием эффект Тиндаля. Для осуществления метода необходимо наличие специального оборудования в микроскопе- темнопольного конденсора, объективы при этом остаются обычными. Исследуемый объект освещается косопадающим освещением, при котором поверхность может рассеивать лучи и в них наблюдатель и исследует объект. Такое освещение – есть EPI подсветка.
Daphnia obtusa при а) светлопольном и b) темнопольном микроскопированию
Темнопольная микроскопия позволяет наблюдать фактурные неоднородности поверхности. С задачами темнопольного микроскопирования отлично будет справляться серия микроскопов Olympus моделей CX43, BX43, BX53.
Фазово-контрастная микроскопия в отличие от темнопольного метода, позволяет рассмотреть слабоконтрастные структуры неокрашенных препаратов. Метод основан на регуляции изменении фазы световых волн, которые преобразуются в изменение интенсивности (амплитуды) световой волны уже различаемым глазом. Достигается это с помощью специальной системы колец в конденсоре и объективе, которая реализуется двумя типами: внутренним способом и внешним. Внутренний способ предполагает наличие специального фазового объектива и конденсора, внутри которых, находятся фазовые кольца, соответствующего друг другу размера.
Флуоресцентная (люминесцентная) микроскопия занимает особое место среди микроскопии. Так как не все микроорганизмы способны самостоятельно люминесцировать, есть необходимость подвергать их дополнительной обработке: флюорохромированию- окрашиванию люминесцирующими красителями, либо имуннофлюоресценции, где люминесценции достигают через реакцию меченых флуорохромами антител. Многие современные исследования бактерий включают в себя иммунофлуоресцентный анализ, где стекла просматривают под флуоресцентным микроскопом с фильтрами, подходящими для излучения FITC (Флуоресцеин изотиоцианата), с масляной иммерсией и увеличением от 500 до 1000 раз. В комплектацию люминесцентного микроскопа в отличии от обычного, входит мощный источник света, излучающий в широком спектре диапазоне, или в конкретной части спектра. Флуоресцентный метод использует закон Стокса, согласно которому длина волны люминесцентного испускания препарата больше длины волны возбуждения за счет потери энергии при переходе электронов в основное состояние. Так, если возбуждать люминесценцию в препарате синим цветом испускаемый спектр будет находиться от зелёного до красного, при возбуждении УФ-излучением- испускание может находиться в любой части видимого спектра. Флуоресцентный микроскоп комплектуется различными наборами фильтров обеспечивающие освещение препарата с заданной длиной волны и пропускающая в окуляры только длину волны свечения препарата. Задача исследователя- оценить характер свечения, форму, размеры и взаимное расположение микроорганизмов в препарате. Люминесценцию в микроскопировании наблюдают как в проходящем, так и в падающем свете. Методом флуоресценции выделяют анаэробные бактерии, как например, Fusobacterium Prevotella, в которых присутствует флуорохромное вещество. Белки связываются с флуорохромами образуя стойкие комплексы, видимые в люминесцентном микроскопе. Для осуществления данного метода необходимо наличие микроскопа включающей в себя мощный источник света, в большей мере в коротковолновой части спектра и наличие системы фильтров. Данная методика может осуществляться на микроскопах фирмы Olympus, моделях CX43, BX43, BX53, BX63, CKX53, IX53, IX73, IX83. Модели CKX53 и CX43, являются прекрасным решением для оснащения ветеринарных лабораторий. На них осуществляются исследования по методу темного поля, фазового контраста и флуоресценции, которые полностью покрывают требования к выполнению основных рутинных исследований в области ветеринарии. Особенно полезным является используемый в микроскопах метод FITC для диагностики бешенства. Данные характеристики делают CX43 и CKX53 незаменимым оборудованием в современной лаборатории.
Диатомовая одноклеточная водоросль при микроскопировании, а) светлое поле, в) фазовый контраст
Контраст Хоффмана или модуляционный контраст Хоффмана, так же известный как рельефный контраст — это метод позволяющий рассмотреть неокрашенные препараты с помощью косого освещения, создающий градиент оптических фаз. Препарат становится более контрастным за счет образования светящего гало по границам рассматриваемого объекта. С помощью данного метода можно наблюдать в более рельефном виде витальные (живые) препараты, которые могут находится как в стеклянной, так и в пластиковой посуде. Для осуществления данного метода среди линейки микроскопов Olympus требуется инвертированный исследовательский микроскоп, в конструкцию которого необходимо включить дополнительные элементы. Для реализации рельефного контраста необходимы объективы серии RС, конденсор со специальной вставкой и поляризатор. Рельефный контраст успешно используется на микроскопах IX53, IX73. IX83.
Поляризационная микроскопия является одним из важнейших методик при проведении лабораторных анализов. К данном числу относится диагностика подагры, силикоза, и других показателей, исследуемых, например, в осадке мочи. Без поляризационного анализа невозможен ряд исследований, проводимых в судмедэкспертизе и криминалистике. Суть метода состоит в изучении биологических структур с анизотропными свойствами: это различные кристаллы солей, волокна, липоиды, холестерин и др. Видимый свет преобразуется в поляризованный в специальном устройстве- поляризаторе. который помещается между осветителем и исследуемым препаратом. Второй поляроид, анализатор, располагается между препаратом и объективом с возможностью вращения и соответствующей градуировочной шкалой. Данные вставки могут быть изначально встроены в конденсор и в слот револьвера, соответственно. При скрещивании плоскостей поляризаторов относительно друг друга, анизотропные вещества наблюдаются как светлые объекты на тёмном фоне. Данная методика исследования осуществляется на ряде моделей микроскопов Olympus, таких как BX53, BX43, CX43.
Дальнейшая эволюция методики фазово-контрастной микроскопии привела к образованию нового типа микроскопирования, а именно, DIC- микроскопии, или дифференциальной интерференционно-контрастной микроскопии. Главным отличием является преодоление дифракционного гало, которое присутствует в первом случае. В основе метода так же присутствует поляризованный источник света, который разделяясь на два луча, проходящие различные оптические пути, снова интерферируют при слиянии. Данный способ подходит для рассмотрения витальных (живых) полупрозрачных клеток создавая чётко очерченное фактурное изображение с характерным рельефом соответствующей различной оптической плотности образца. Стоит заметить, что данная технология работает только со стеклянной посудой, или специальной пластиковой которая не искажает поляризованный свет. Для осуществления метода необходимо иметь специально оборудованный микроскоп, включающий в себя такие конструктивные элементы как поляризатор и анализатор, ДИК-призму в конденсоре, ДИК-слайдеры устанавливаемые в револьвер микроскопа и объективы план-флюориты. Отдельно следует осветить вопрос преимущества апохроматических объективов, которые имеют большие значения числовых апертур. Исправленные сферические и хроматические аберрации, особый состав оптических стёкол для линз, исправлен вторичный спектр способствуют повышенной чёткости изображения и цветопередачи, особенно при использовании ДИК-микроскопии. Соответствующая комплектация есть в моделях микроскопов Olympus BX53 со всеми необходимыми комплектами призм и объективов.
Squatinella rostrum в дифференциальной интерференционно-контрастной микроскопии
Конфокальная микроскопия представляет собой этап развития микроскопирования в которой источником света является лазер, Точечный детектор регистрирует возбуждение объекта от лазерного луча в пространстве и времени. Полученное изображение состоит из различных по глубине секций, что позволяет создать трёхмерное изображение объекта. Данный способ обеспечивает наивысшую разрешающую способность в биологических исследованиях.