Микроскоп - это оптический прибор, позволяющий получить обратное изображение изучаемого объекта и рассмотреть мелкие детали его строения, размеры которых лежат за пределами разрешающей способности глаза.
Разрешающая способность микроскопа дает раздельное изображение двух близких друг другу линий. Невооруженный человеческий глаз имеет разрешающую способность около 1/10 мм или 100 мкм. Лучший световой микроскоп примерно в 500 раз улучшает возможность человеческого глаза, т. е. его разрешающая способность составляет около 0,2 мкм или 200 нм.
Разрешающая способность и увеличение не одно и тоже. Если с помощью светового микроскопа получить фотографии двух линий, расположенных на расстоянии менее 0,2 мкм, то, как бы не увеличивать изображение, линии будут сливаться в одну. Можно получить большое увеличение, но не улучшить его разрешение.
Различают полезное и бесполезное увеличения . Под полезным понимают такое увеличение наблюдаемого объекта, при котором можно выявить новые детали его строения. Бесполезное - это увеличение, при котором, увеличивая объект в сотни и более раз, нельзя обнаружить новых деталей строения. Например, если изображение, полученное с помощью микроскопа, увеличить еще во много раз, спроецировав его на экран, то новые, более тонкие детали строения при этом не выявятся, а лишь соответственно увеличатся размеры имеющихся структур.
В учебных лабораториях обычно используют световые микроскопы , на которых микропрепараты рассматриваются с использованием естественного или искусственного света. Наиболее распространены световые биологические микроскопы: БИОЛАМ, МИКМЕД, МБР (микроскоп биологический рабочий), МБИ (микроскоп биологический исследовательский) и МБС (микроскоп биологический стереоскопический). Они дают увеличение в пределах от 56 до 1350 раз. Стереомикроскоп (МБС) обеспечивает подлинно объемное восприятие микрообъекта и увеличивает от 3,5 до 88 раз.
В микроскопе выделяют две системы: оптическую и механическую. К оптической системе относят объективы, окуляры и осветительное устройство (конденсор с диафрагмой и светофильтром, зеркало или электроосветитель).
Устройство световых микроскопов изображено на рис. 1.
Рис. 1. Устройство световых микроскопов:
А - МИКМЕД-1; Б - БИОЛАМ.
1 - окуляр, 2 - тубус, 3 - тубусодержатель, 4 - винт грубой наводки, 5 - микрометренный винт, 6 - подставка, 7 - зеркало, 8 - конденсор, ирисовая диафрагма и светофильтр, 9 - предметный столик, 10 - револьверное устройство, 11 - объектив, 12 - корпус коллекторной линзы, 13 - патрон с лампой, 14 - источник электропитания.
Объектив - одна из важнейших частей микроскопа, поскольку он определяет полезное увеличение объекта. Объектив состоит из металлического цилиндра с вмонтированными в него линзами, число которых может быть различным. Увеличение объектива обозначено на нем цифрами. В учебных целях используют обычно объективы х8 и х40. Качество объектива определяет его разрешающая способность.
Окуляр устроен намного проще объектива. Он состоит из 2-3 линз, вмонтированных в металлический цилиндр. Между линзами расположена постоянная диафрагма, определяющая границы поля зрения. Нижняя линза фокусирует изображение объекта, построенное объективом в плоскости диафрагмы, а верхняя служит непосредственно для наблюдения. Увеличение окуляров обозначено на них цифрами: х7, х10, х15. Окуляры не выявляют новых деталей строения, и в этом отношении их увеличение бесполезно . Таким образом, окуляр, подобно лупе, дает прямое, мнимое, увеличенное изображение наблюдаемого объекта, построенное объективом.
Для определения общего увеличения микроскопа следует умножить увеличение объектива на увеличение окуляра.
Осветительное устройство состоит из зеркала или электроосветителя, конденсора с ирисовой диафрагмой и светофильтром, расположенных под предметным столиком. Они предназначены для освещения объекта пучком света.
Зеркало служит для направления света через конденсор и отверстие предметного столика на объект. Оно имеет две поверхности: плоскую и вогнутую. В лабораториях с рассеянным светом используют вогнутое зеркало.
Электроосветитель устанавливается под конденсором в гнездо подставки.
Конденсор состоит из 2-3 линз, вставленных в металлический цилиндр. При подъеме или опускании его с помощью специального винта соответственно конденсируется или рассеивается свет, падающий от зеркала на объект.
Ирисовая диафрагма расположена между зеркалом и конденсором. Она служит для изменения диаметра светового потока, направляемого зеркалом через конденсор на объект, в соответствии с диаметром фронтальной линзы объектива и состоит из тонких металлических пластинок. С помощью рычажка их можно то соединить, полностью закрывая нижнюю линзу конденсора, то развести, увеличивая поток света.
Кольцо с матовым стеклом или светофильтром уменьшает освещенность объекта. Оно расположено под диафрагмой и передвигается в горизонтальной плоскости.
Механическая система микроскопа состоит из подставки, коробки с микрометренным механизмом и микрометренным винтом, тубуса, тубусодержателя, винта грубой наводки, кронштейна конденсора, винта перемещения конденсора, револьвера, предметного столика.
Подставка - это основание микроскопа.
Коробка с микрометренным механизмом , построенном на принципе взаимодействующих шестерен, прикреплена к подставке неподвижно. Микрометренный винт служит для незначительного перемещения тубусодержателя, а, следовательно, и объектива на расстояния, измеряемые микрометрами. Полный оборот микрометренного винта передвигает тубусодержатель на 100 мкм, а поворот на одно деление опускает или поднимает тубусодержатель на 2 мкм. Во избежание порчи микрометренного механизма разрешается крутить микрометренный винт в одну сторону не более чем на половину оборота .
Тубус или трубка - цилиндр, в который сверху вставляют окуляры. Тубус подвижно соединен с головкой тубусодержателя, его фиксируют стопорным винтом в определенном положении. Ослабив стопорный винт, тубус можно снять.
Револьвер предназначен для быстрой смены объективов, которые ввинчиваются в его гнезда. Центрированное положение объектива обеспечивает защелка, расположенная внутри револьвера.
Винт грубой наводки используют для значительного перемещения тубусодержателя, а, следовательно, и объектива с целью фокусировки объекта при малом увеличении.
Предметный столик предназначен для расположения на нем препарата. В середине столика имеется круглое отверстие, в которое входит фронтальная линза конденсора. На столике имеются две пружинистые клеммы - зажимы, закрепляющие препарат.
Кронштейн конденсора подвижно присоединен к коробке микрометренного механизма. Его можно поднять или опустить при помощи винта, вращающего зубчатое колесо, входящее в пазы рейки с гребенчатой нарезкой.
ЗАНЯТИЕ № 1
РАЗДЕЛ: ЦИТОЛОГИЯ
ТЕМА : «УСТРОЙСТВО СВЕТОВОГО МИКРОСКОПА И ТЕХНИКА МИКРОСКОПИРОВАНИЯ».
Форма организации учебного процесса: практическое занятие.
Место проведения: учебная комната.
Цель занятия: на основании знания устройства светового микроскопа освоить технику микроскопирования и приготовления временных препаратов.
Значимость изучаемой темы
Световая микроскопия – один из объективных методов биологических, медико-биологических и медицинских дисциплинах. Умение правильно пользоваться микроскопом, грамотно оценивать, интерпретировать, документировать (зарисовывать) наблюдаемую микроскопическую картину являются обязательным условием успешного освоения материала на практических занятиях по биологии, гистологии, патологической анатомии, микробиологии.
В результате работы на практическом занятии студент должен
знать:
· устройство светового микроскопа;
· правила работы со световым микроскопом.
уметь:
· работать со световым микроскопом на малом и большом увеличениях;
· готовить временный препарат;
· оформлять зарисовки микроскопических препаратов;
· оформлять протокол занятия.
Оснащение занятия:
Компьютер;
Проектор;
Презентация Power Point по теме;
Световой микроскоп;
Бинокуляр;
Микропрепараты (любые);
Предметные стекла;
Покровные стекла;
Чашки Петри;
Скальпель;
Марлевые салфетки;
Фильтровальная бумага;
Спиртовый раствор йода;
Луковица.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ЗАНЯТИЯ
РАБОТА № 1. УСТРОЙСТВО СВЕТОВОГО МИКРОСКОПА.
Задание 1:
- внимательно прочитайте содержание работы № 1 и изучите устройство светового микроскопа.
Рассмотрите основные части микроскопа: механическую, оптическую, осветительную.
К механической части относятся: штатив, предметный столик, тубус, револьвер, макро- и микрометрические винты.
Штатив состоит из массивного подковообразного основания, придающего микроскопу необходимую устойчивость. От середины основания вверх отходит тубусодержатель, изогнутый почти под прямым углом, к нему прикреплен тубус, расположенный наклонно.
На штативе укреплен предметный столик с круглым отверстием в середине. На столик помещают рассматриваемый объект (отсюда название «предметный»). На столике имеются два зажима, или клеммы, неподвижно фиксирующие препарат. По бокам столика расположены два винта – препаратовыделители, при вращении которых столик передвигаются вместе с объективом в горизонтальной плоскости. Через отверстие в середине столика проходит пучок света, позволяющий рассматривать объект в проходящем свете.
На боковых сторонах штатива, ниже предметного столика, найдите два винта, служащие для передвижения тубуса. Макрометрический винт, или кремальера, имеет большой диск и при вращении поднимает или опускает тубус для ориентировочной наводки на фокус. Микрометрический винт, имеющий наружный диск меньшего диаметра, при вращении перемещает тубус незначительно и служит для точной наводки на фокус. Вращать микрометрический винт можно только на полоборота в обе стороны.
Оптическая часть микроскопа представлена окулярами и объективами.
Окуляр (от лат. oculus - глаз) находится в верхней части тубуса и обращен к глазу. Окуляр представляет собой систему линз, заключенных в металлическую гильзу цилиндрической формы. По цифре на верхней поверхности окуляра можно судить о кратности его увеличения (Х 7, Х 10, Х 15). Окуляр можно вынимать из тубуса и заменять по мере надобности другим.
На противоположной стороне найдите вращающуюся пластинку, или револьвер (от лат. revolvo - вращаю), в которой имеется 3 гнезда для объективов. Как и окуляр, объектив представляет собой систему линз, заключенных в общую металлическую оправу. Объектив ввинчивается в гнездо револьвера. Объективы также имеют различную кратность увеличения, которая обозначается цифрой на его боковой поверхности. Различают: объектив малого увеличения (Х 8), объектив большого увеличения (Х 40) и имерсионный объектив, используемый для изучения наиболее мелких объектов (Х 90).
Общее увеличение микроскопа равно увеличению окуляра, умноженному на увеличение объектива. Таким образом, световой микроскоп имеет максимальную кратность увеличения 15 Х 90 или может максимально увеличивать в 1350 раз.
Осветительная часть микроскопа состоит из зеркала, конденсора и диафрагмы.
Зеркало укреплено на штативе ниже предметного столика и благодаря подвижному креплению его можно вращать в любом направлении. Это дает возможность использовать источники света, расположенные в различных направлениях по отношению к микроскопу, и направлять пучок света на объект через отверстие в предметном столике. Зеркало имеет две поверхности: вогнутую и плоскую. Вогнутая поверхность сильнее концентрирует световые лучи и поэтому используется при более слабом, искусственном освещении.
Конденсор находится между зеркалом и предметным столиком, он состоит двух-трех линз, заключенных в общую оправу. Пучок света, отбрасываемый зеркалом, проходит через систему линз конденсора. Меняя положение конденсора (выше, ниже), можно изменить интенсивность освещенности объекта. Для перемещения конденсора служит винт, расположенный кпереди от макро и микровинтов. При опускании конденсора освещенность уменьшается, при поднимании – увеличивается. Диафрагма, вмонтированная в нижнюю часть конденсора, также служит для регуляции освещения. Эта диафрагма состоит из ряда пластинок, расположенных по кругу и частично перекрывающих друг друга таким образом, что в центре остается отверстие для прохождения светового пучка. С помощью специальной ручки, расположенной на конденсоре с правой стороны, можно менять положение пластинок диафрагмы относительно друг друга и таким образом уменьшать или увеличивать отверстие и, следовательно, регулировать освещенность.
Задание 2:
- изучив содержание работы № 1 и рисунок 1, в рабочей тетради правильно обозначьте соответствующие детали микроскопа цифрами от 1 до 11.
Задание 3:
- в рабочей тетради письменно дайте ответы на вопросы для самоконтроля.
Вопросы для самоконтроля:
- Какие детали светового микроскопа относятся к механической части?
- Какие детали светового микроскопа относятся к оптической части?
- Какие детали светового микроскопа относятся к осветительной части?
- Укажите, какой кратности увеличения могут быть объективы?
- Укажите, какой кратности увеличения могут быть окуляры?
- Как называется объектив, кратностью увеличения х90?
- Какую кратность увеличения имеет объектив «большого» увеличения?
- Как можно найти общую кратность увеличения микроскопа?
- Какую роль выполняет конденсор?
- Для чего нужна диафрагма?
- В каких случаях используется вогнутая поверхность зеркала?
РАБОТА № 2. ТЕХНИКА МИКРОСКОПИРОВАНИЯ И ПРАВИЛА РАБОТЫ С МИКРОСКОПОМ.
Задание 1:
- внимательно прочитайте содержание работы № 2;
- законспектируйте технику микроскопирования и правила работы с микроскопом в рабочую тетрадь.
1. Установить микроскоп у края стола против левого плеча. С правой стороны расположить открытый альбом для практических занятий. Протереть окуляр марлевой салфеткой. Обратить зеркало микроскопа вогнутой стороной к источнику света.
2. Привести микроскоп в рабочее состояние:
· установить объектив малого увеличения на расстоянии 1-1,5 см от предметного столика;
· поднять конденсор до предела;
· смотря в окуляр одним глазом, не закрывая другого, равномерно и интенсивно осветить зеркалом поле зрения;
3. Поместить препарат на предметный столик микроскопа покровным стеклом кверху (обратить на это внимание). Передвигать препарат большим и указательным пальцами за ребро с тем, чтобы найти место, подлежащее изучению; средний палец должен упираться в предметный столик.
4. Опустить конденсор до положения, обеспечивающего наилучшее освещение препарата на малом увеличении.
5. Рассмотреть препарат с помощью 8- или 10-кратного объектива (малого увеличения). Найти место, подходящее для изучения при большом увеличении, поставить его в центр поля зрения и отрегулировать резкость изображения микровинтом.
6. При переходе с малого увеличения на большое необходимо, не меняя фокусного расстояния, повернуть револьверную пластинку объективов до щелчка, чтобы в рабочее положение встал 40-кратный объектив (большого увеличения). Микровинтом добиться резкого изображения. Работа макровинтом на большом увеличении запрещается, так как легко можно раздавить препарат.
7. Левая рука должна находиться на микрометрическом винте, слегка поворачивая его в обе стороны для просматривания деталей среза, лежащих на разной глубине поверхности среза.
8. Уяснив пространственное положение, пропорции и взаимоотношения деталей изучаемого объекта, приступить к зарисовке.
9. Запрещается снимать препарат из под объектива большого увеличения. Для того, чтобы убрать препарат с предметного столика микроскопа в рабочее положение ставится объектив малого увеличения и препарат снимается с предметного столика микроскопа.
10. Запрещается развинчивать какие-либо части микроскопа. В случае неисправности микроскопа обращаться к преподавателю .
Задание 2:
· подготовьте микроскоп к работе, по вышеизложенным правилам работы с микроскопом под пунктами 1-2;
· получите микропрепарат (любой) у преподавателя;
· получите резкое изображение сначала на малом, а затем на большом увеличении микроскопа согласно пунктам 3-7 правил работы с микроскопом;
· рассмотрев микропрепарат, правильно снимите его с микроскопа, согласно пункту 9 правил работы с микроскопом.
РАБОТА № 3. ТЕХНИКА ПРИГОТОВЛЕНИЯ ВРЕМЕННЫХ ПРЕПАРАТОВ
Задание 1:
- внимательно прочитайте содержание работы № 3;
- приготовьте временный препарат.
Возьмите предметное стекло из чашки Петри, держа его за боковые грани, и положите на стол. Отделите от кусочка луковицы мясистую чешуйку. На внутренней ее стороне находится тонкая пленка. Снимите ее пинцетом и отрежьте кусочек пленки размером несколько квадратных миллиметров. Положите этот кусочек на предметное стекло, наберите пипеткой раствор йода, капните каплю йода на пленку и накройте покровным стеклом (обязательно держа его за боковые грани, чтобы не оставить следов от пальцев).
Задание 2:
· ознакомьтесь с нижеизложенным описанием микроскопической картины временного препарата;
· получите изображение временного препарата на малом увеличении и рассмотрите его;
· получите изображение временного препарата на большом увеличении и рассмотрите его.
Рассмотрите препарат на малом увеличении. На препарате видна группа клеток, имеющих вытянутую, почти прямоугольную форму. Крупные округло-овальные ядра в клетках окрашены йодом в желто-коричневый цвет. Переведите объектив на большое увеличение и найдите двухконтурную оболочку клетки. Обратите внимание на её толщину. При внимательном рассмотрении цитоплазмы клетки видна ее зернистая структура. Ядро обычно занимает срединное положение в клетке. Иногда оно смещено к оболочке и приобретает сплющенную форму. В ядре можно заметить 1-2 ядрышка. Неокрашенные пустоты в цитоплазме клеток представляют собой вакуоли.
Задание 3:
· в рабочей тетради выполните зарисовку микроскопической картины временного препарата клеток кожицы лука, предварительно ознакомившись с образцом зарисовки и содержанием работы № 4.
Зарисуйте несколько клеток. На рисунке должны быть обозначены: 1) ядро 2) цитоплазма; 3) двухконтурная оболочка.
ОБРАЗЕЦ ОФОРМЛЕНИЯ ЗАРИСОВКИ:
Препарат: Кожица лука.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к лабораторному практикуму по дисциплине «Общая биология и микробиология» для студентов направления 240700.62 «Биотехнология»
Москва 2013
Введение
Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению 240700.62 «Биотехнология» и содержат тематику лабораторных занятий, цель которых привить студентам навыки работы в лаборатории с микроорганизмами, изучить их морфологию и физиологические свойства, освоить методы микробиологических работ. В качестве объектов исследования при выполнении работ используются чистые культуры микроорганизмов – продуценты биологически активных веществ.
Задачами методических указаний являются:
Ознакомление студентов с оборудованием микробиологической лаборатории и способами стерилизации питательных сред, посуды, инвентаря;
Освоение студентами техники выделения чистых культур;
Изучение студентами морфологических и культуральных признаков важнейших групп микроорганизмов;
Освоение студентами методов количественного учета микроорганизмов, в том числе и в пищевых продуктах.
Правила работы при выполнении микробиологического практикума. Техника безопасности в микробиологической лаборатории.
В лабораторию запрещается входить в верхней одежде и класть на столы личные вещи. В микробиологической лаборатории разрешается работать только в халатах, которые защищают одежду от контаминации микроорганизмами, а также препятствуют их распространению за пределы лаборатории. Волосы необходимо закалывать.
За каждым студентом закрепляется постоянное рабочее место, которое должно поддерживаться в постоянном порядке.
На всех пробирках, чашках Петри, колбах обязательно пишется название микроорганизма, дата его посева, фамилия студента, номер группы.
В ходе работы бактериологические петли и иглы обеззараживаются прокаливанием в пламени горелки до и после отбора микроорганизмов. Приготавливая препарат или производя пересев культур микроорганизмов, выросших на жидкой среде, пользуются не петлей, а пипеткой, в верхний конец которой должен быть вложен кусочек ваты, чтобы не допустить случайного соприкосновения микробного материала с полостью рта. Использованные шпатели, пипетки помещаются в фарфоровые стаканы с дезинфицирующими растворами, спички, фильтровальную бумагу, отработанные препараты помещают в кристаллизатор. Указанные предметы класть на стол категорически запрещается.
В случае попадания исследуемого материала или культуры микроорганизма на руки, стол, халат или обувь необходимо сообщить об этом преподавателю и под его руководством провести дезинфекцию.
После окончания занятия рабочее место дезинфицируется, использованный материал и другие предметы обезвреживаются, руки моются с мылом, помещение проветривают и, по возможности, стерилизуют с помощью УФ-ламп.
Устройство микроскопа. Препараты для микроскопирования.
Микроскоп. Основные правила микроскопирования.
Изучение морфологии и строения клеток микроорганизмов, величины которых измеряются микрометрами, нанометрами, ангстремами, возможно только с помощью микроскопов. В лабораторных условиях чаще всего используется световая микроскопия.
Микроскоп имеет механическую и оптическую части (рис.1). Механическая часть включает штатив, предметный столик, тубус с револьверной головкой, макро- и микрометрические винты. Нижняя часть штатива является опорой микроскопа, верхняя – тубусодержателем, который может перемещаться с помощью механизма, приводимого в действие вращением макрометрического и микрометрического винтов, предназначенных для грубой и тонкой фокусировки препарата соответственно. При вращении винтов по часовой стрелке тубусодержатель микроскопа опускается, против – поднимается. В верхней части тубусодержателя находится вращающийся вокруг своей оси револьвер. В отверстия нижней пластины револьвера ввинчены объективы. В верхний конец тубуса вкладываются сменные окуляры. Предметный столик круглой или прямоугольной формы служит для размещения на нем препарата, имеет в центре отверстие для прохождения лучей, освещающих препарат. Подвижный столик можно передвигать в горизонтальной плоскости двумя винтами, находящимися справа и слева. Это позволяет поместить любую точку препарата в центр поля зрения. На поверхности столика находятся два зажима для закрепления препарата. В случае неподвижного предметного столика, имеется гнездо для препаратоводителя, в которое он укрепляется (рис 1).
Рис. 1. Схема микроскопа "Биолам": 1 - окуляры; 2 – бинокулярная насадка; 3 - револьверное устройство; 4 – объектив; 5 - предметный столик; 6 – конденсор; 7 – корпус коллекторной линзы; 8 – патрон с лампой; 9 – шарнир; 10 – рукоятка перемещения кронштейна конденсора; 11 – микровинт; 12 – макровинт; 13 – тубусодержатель; 14 – винт для крепления насадки; 15 – световой индикатор; 16 – выключатель.
Оптическая часть микроскопа состоит из осветительного аппарата, объектива и окуляра. Осветительная часть микроскопа состоит из расположенных под предметным столиком конденсора и встроенного осветителя с низковольтной лампой накаливания. Конденсор представляет собой оптическую систему из двух линз: плосковыпуклой (верхней) и двояковыпуклой (нижней). Конденсор концентрирует параллельные лучи, идущие от источника света, в одной точке, фокусе, который должен находиться в плоскости препарата. Конденсор специальным винтом, расположенным под предметным столиком, перемещается вверх и вниз. Под конденсором имеется ирисовая диафрагма и откидная оправа для светофильтра. Ирисовая диафрагма служит для задержания лишних лучей света и позволяет при необходимости уменьшить апертуру конденсора (охват линзы; характеризуется количеством лучей, попадающих в линзу). Линзы конденсора вместе с ирисовой диафрагмой вмонтированы в цилиндрическую оправу.
Объектив представляет собой наиболее важную часть микроскопа. Он состоит из системы линз, заключенных в металлическую оправу, которые дают действительное увеличенное обратное изображение. Наружная линза, обращенная к предмету, называется фронтальной, это основная и единственная в объективе линза, дающая увеличение. Выше фронтальной располагаются коррекционные линзы. Они имеют различную кривизну и изготавливаются из стекла разной оптической плотности. Коррекционные линзы предназначены для устранения погрешностей и получения более четкого изображения.
Микроскопы снабжают съёмными объективами с собственным увеличение 8 х, 40 х и 90 х (100 х), обозначенными на металлической оправе. Увеличение объектива зависит от фокусного расстояния фронтальной линзы и от ее кривизны. Чем больше кривизна фронтальной линзы, тем короче фокусное расстояние и тем больше увеличение объектива. Поэтому чем больше увеличение дает объектив, тем ниже его следует опускать над плоскостью препарата.
Окуляр служит для рассмотрения изображения объекта, увеличенного с помощью объектива, и содержит две линзы: глазную (верхнюю) и собирательную (нижнюю). Микроскопы снабжают окулярами с увеличением в 5, 7, 10, 12, 15 и 20 раз, что указано на их оправе (5 х, 7 х, 10 х, 12 х, 15 х и 20 х). Различают моно- и бинокулярные микроскопы.
Общее увеличение , которое дает микроскоп, определяется произведением увеличения объектива на увеличение окуляра. Однако общее увеличение еще не характеризует всех возможностей микроскопа. Увеличенное изображение может оказаться как четким, так и нечетким. Отчетливость получаемого изображения определяется разрешающей способностью микроскопа – минимальным расстоянием между двумя точками, когда они еще не сливаются в одну. Чем больше разрешающая способность микроскопа, тем меньшей величины объект можно увидеть.
Микроскопический объект можно рассматривать в трех типах системы: сухой – между линзой объектива и объектом находится воздух; водной – между линзой объектива и объектом находится капля воды – водная иммерсия; масляной – линза объектива погружена в каплю иммерсионного масла – кедрового, касторового, вазелинового – масляная иммерсия.
РАЗДЕЛ: ЦИТОЛОГИЯ
ТЕМА : «УСТРОЙСТВО СВЕТОВОГО МИКРОСКОПА И ТЕХНИКА МИКРОСКОПИРОВАНИЯ».
Форма организации учебного процесса: практическое занятие.
Место проведения: учебная комната.
Цель занятия: на основании знания устройства светового микроскопа освоить технику микроскопирования и приготовления временных препаратов.
Значимость изучаемой темы
Световая микроскопия – один из объективных методов биологических, медико-биологических и медицинских дисциплинах. Умение правильно пользоваться микроскопом, грамотно оценивать, интерпретировать, документировать (зарисовывать) наблюдаемую микроскопическую картину являются обязательным условием успешного освоения материала на практических занятиях по биологии, гистологии, патологической анатомии, микробиологии.
В результате работы на практическом занятии студент должен
знать:
устройство светового микроскопа;
правила работы со световым микроскопом.
уметь:
работать со световым микроскопом на малом и большом увеличениях;
готовить временный препарат;
оформлять зарисовки микроскопических препаратов;
оформлять протокол занятия.
Оснащение занятия:
Компьютер;
Проектор;
Презентация PowerPointпо теме;
Световой микроскоп;
Бинокуляр;
Микропрепараты (любые);
Предметные стекла;
Покровные стекла;
Чашки Петри;
Скальпель;
Марлевые салфетки;
Фильтровальная бумага;
Спиртовый раствор йода;
Луковица.
Практическая часть занятия
Работа № 1. Устройство светового микроскопа.
Задание 1:
внимательно прочитайте содержание работы № 1 и изучите устройство светового микроскопа.
Рассмотрите основные части микроскопа: механическую, оптическую, осветительную.
К механической части относятся: штатив, предметный столик, тубус, револьвер, макро- и микрометрические винты.
Штатив состоит из массивного подковообразного основания, придающего микроскопу необходимую устойчивость. От середины основания вверх отходит тубусодержатель, изогнутый почти под прямым углом, к нему прикреплен тубус, расположенный наклонно.
На штативе укреплен предметный столик с круглым отверстием в середине. На столик помещают рассматриваемый объект (отсюда название «предметный»). На столике имеются два зажима, или клеммы, неподвижно фиксирующие препарат. По бокам столика расположены два винта – препаратовыделители, при вращении которых столик передвигаются вместе с объективом в горизонтальной плоскости. Через отверстие в середине столика проходит пучок света, позволяющий рассматривать объект в проходящем свете.
На боковых сторонах штатива, ниже предметного столика, найдите два винта, служащие для передвижения тубуса. Макрометрический винт, или кремальера, имеет большой диск и при вращении поднимает или опускает тубус для ориентировочной наводки на фокус. Микрометрический винт, имеющий наружный диск меньшего диаметра, при вращении перемещает тубус незначительно и служит для точной наводки на фокус. Вращать микрометрический винт можно только на полоборота в обе стороны.
Оптическая часть микроскопа представлена окулярами и объективами.
Окуляр (от лат. oculus- глаз) находится в верхней части тубуса и обращен к глазу. Окуляр представляет собой систему линз, заключенных в металлическую гильзу цилиндрической формы. По цифре на верхней поверхности окуляра можно судить о кратности его увеличения (Х 7, Х 10, Х 15). Окуляр можно вынимать из тубуса и заменять по мере надобности другим.
На противоположной стороне найдите вращающуюся пластинку, или револьвер (от лат. revolvo- вращаю), в которой имеется 3 гнезда для объективов. Как и окуляр, объектив представляет собой систему линз, заключенных в общую металлическую оправу. Объектив ввинчивается в гнездо револьвера. Объективы также имеют различную кратность увеличения, которая обозначается цифрой на его боковой поверхности. Различают: объектив малого увеличения (Х 8), объектив большого увеличения (Х 40) и имерсионный объектив, используемый для изучения наиболее мелких объектов (Х 90).
Общее увеличение микроскопа равно увеличению окуляра, умноженному на увеличение объектива. Таким образом, световой микроскоп имеет максимальную кратность увеличения 15 Х 90 или может максимально увеличивать в 1350 раз.
Осветительная часть микроскопа состоит из зеркала, конденсора и диафрагмы.
Зеркало укреплено на штативе ниже предметного столика и благодаря подвижному креплению его можно вращать в любом направлении. Это дает возможность использовать источники света, расположенные в различных направлениях по отношению к микроскопу, и направлять пучок света на объект через отверстие в предметном столике. Зеркало имеет две поверхности: вогнутую и плоскую. Вогнутая поверхность сильнее концентрирует световые лучи и поэтому используется при более слабом, искусственном освещении.
Конденсор находится между зеркалом и предметным столиком, он состоит двух-трех линз, заключенных в общую оправу. Пучок света, отбрасываемый зеркалом, проходит через систему линз конденсора. Меняя положение конденсора (выше, ниже), можно изменить интенсивность освещенности объекта. Для перемещения конденсора служит винт, расположенный кпереди от макро и микровинтов. При опускании конденсора освещенность уменьшается, при поднимании – увеличивается. Диафрагма, вмонтированная в нижнюю часть конденсора, также служит для регуляции освещения. Эта диафрагма состоит из ряда пластинок, расположенных по кругу и частично перекрывающих друг друга таким образом, что в центре остается отверстие для прохождения светового пучка. С помощью специальной ручки, расположенной на конденсоре с правой стороны, можно менять положение пластинок диафрагмы относительно друг друга и таким образом уменьшать или увеличивать отверстие и, следовательно, регулировать освещенность.
Задание 2:
Задание 3:
в рабочей тетради письменно дайте ответы на вопросы для самоконтроля.
Вопросы для самоконтроля:
Какие детали светового микроскопа относятся к механической части?
Какие детали светового микроскопа относятся к оптической части?
Какие детали светового микроскопа относятся к осветительной части?
Укажите, какой кратности увеличения могут быть объективы?
Укажите, какой кратности увеличения могут быть окуляры?
Как называется объектив, кратностью увеличения х90?
Какую кратность увеличения имеет объектив «большого» увеличения?
Как можно найти общую кратность увеличения микроскопа?
Какую роль выполняет конденсор?
Для чего нужна диафрагма?
В каких случаях используется вогнутая поверхность зеркала?
ОП.01 Микробиология, санитария и гигиена в пищевом производстве.
Тема 1.1. Морфология и физиология микроорганизмов
Предмет, цели и задачи курса
План
1. Краткий исторический обзор возникновения и развития микробиологии, гигиены и санитарии в пищевом производстве.
2. Классификация микроорганизмов. Характеристика основных групп микроорганизмов: бактерии, плесневые грибы, дрожжи, ультрамикробы.
3. Техника микроскопирования: устройство микроскопа, приготовление препаратов.
Краткий исторический обзор возникновения и развития микробиологии, гигиены и санитарии в пищевом производстве.
Микробиология (греч. Micro – малый, bios – жизнь, logos – учение) – наука о мельчайших, невидимых невооруженным глазом организмах, названных микробами или микроорганизмами. Она изучает закономерности их жизни и развития, а также изменения, вызываемые ими в организме людей, животных, растений и в неживой природе.
В настоящее время в соответствии с потребностями общества микробиология дифференцировалась на:
· медицинскую – изучает патогенные микроорганизмы, вызывающие заболевания человека, и разрабатывает методы диагностики, профилактики и лечения этих болезней;
· сельскохозяйственную – изучает возбудителей, разрабатывает различные методы борьбы с ними, изучает роль микроорганизмов в образовании и плодородии почвы;
· ветеринарную – изучает возбудителей заболеваний животных, разрабатывает методы диагностики этих болезней, способы лечения;
· промышленную (биотехнология) – изучает вопросы совершенствования и расширения технологии по получению пищевого белка, пищевого сырья из непищевого, значительное расширение производства кормового белка для сельскохозяйственных животных;
· пищевую – изучает микроорганизмы, применяемые в изготовлении разнообразных пищевых продуктов путем микробиологического синтеза, а также способы предотвращения их порчи, вызываемой микроорганизмами;
· водную – исследует микроорганизмы водоемов, их роль в пищевых цепях, в загрязнении и очистке питьевой и сточных вод;
· геологическую – изучает роль микроорганизмов в образовании и разложении полезных ископаемых;
· генетическую – рассматривает молекулярные основы наследственности и изменчивости микроорганизмов, разрабатывает методы и принципы получения новых штаммов, полезных для человека;
· космическую – занимается изучением влияния космических условий на земные организмы;
· военную – создание и производство бактериологического оружия.
Краткий исторический обзор возникновения и развития микробиологии.
Микробиология – относительно молодая наука, ее история насчитывает не более 300 лет. В истории микробиологии можно выделить два периода, морфологический и физиологический. Первый связан с именем голландца Антония ван Левенгука (1632–1723), который в конце XVII в. создал первые микроскопы, увеличивающие предметы в 160-300 раз. Второй связан с именем великого французского ученого Луи Пастера (1822–1895), которым были сделаны следующие открытия:
1857 – брожение, 1860 – самопроизвольное зарождение, 1865 – болезни пива и вина, 1868 – болезни шелковичных червей, 1881 – зараза и вакцина, 1885 – предохранение от бешенства.
Эти открытия послужили фундаментом дальнейшего развития микробиологической науки.
Развитие микробиологии связано и с именами выдающихся русских ученых. И. И. Мечников (1845–1916) открыл защитные свойства организма (явление фагоцитоза), создал учение о невосприимчивости (иммунитете) организма к заразным заболеваниям. С. Н. Виноградский (1856–1953) – основоположник учения о роли микробов в плодородии почвы. Д. И. Ивановский (1864–1920) впервые обнаружил существование ультрамалых микробов-вирусов, положил начало науке по изучению фильтрующихся вирусов – вирусологии.
Изучение курса ставит задачей дать специалистам знания, необходимые для практической деятельности, исходя из того, что современные методы сохранения пищевых продуктов основаны на изучении жизнедеятельности микроорганизмов. Без знаний по микробиологии и санитарии невозможно осуществлять и совершенствовать микробиологический и санитарный контроль предприятий общественного питания, разрабатывать эффективные меры по предотвращению развития и уничтожению посторонней нежелательной микрофлоры, а также обеспечивать население доброкачественными продуктами питания.
Классификация микроорганизмов. Характеристика основных групп микроорганизмов: бактерии, плесневые грибы, дрожжи, ультрамикробы.
Микробы - это мельчайшие, преимущественно одноклеточные живые организмы, видимые только в микроскоп. Размер микроорганизмов измеряется в микрометрах - мкм (1/1000 мм) и нанометрах - нм (1/1000 мкм).
Микробы характеризуются огромным разнообразием видов, отличающихся строением, свойствами, способностью существовать в различных условиях среды. Они могут бытьодноклеточными, многоклеточными инеклеточными.
Микробы подразделяют на бактерии, вирусы и фаги, грибы, дрожжи.
БАКТЕРИИ.
Бактерии - преимущественно одноклеточные микроорганизмы размером от десятых долей микрометра, например микоплазмы, до нескольких микрометров, а у спирохет - до 500 мкм.
Различают три основные формы бактерий - шаровидные (кокки), палочковидные (бациллы и др.), извитые (вибрионы, спирохеты, спириллы) (рис. 1).
Рис. 1. Формы бактерий: 1 - микрококки; 2 - стрептококки; 3 - сардины; 4 - палочки без спор; 5 - палочки со спорами (бациллы); 6 - вибрионы; 7- спирохеты; 8 - спириллы (с жгутиками); 9 – стафилококки.
Шаровидные бактерии (кокки) имеют обычно форму шара, но могут быть немного овальной или бобовидной формы. Кокки могут располагаться поодиночке (микрококки); попарно (диплококки); в виде цепочек (стрептококки) или виноградных гроздьев (стафилококки), пакетом (сарцины). Стрептококки могут вызывать ангину и рожистое воспаление, стафилококки - различные воспалительные и гнойные процессы.
Палочковидные бактерии самые распространенные. Палочки могут быть одиночными, соединяться попарно (диплобактерии) или в цепочки (стрептобактерии). К палочковидным относятся кишечная палочка, возбудители сальмонеллеза, дизентерии, брюшного тифа, туберкулеза и др. Некоторые палочковидные бактерии обладают способностью при неблагоприятных условиях образовывать споры. Спорообразующие палочки называютбациллами. Бациллы, напоминающие по форме веретено, называютклостридиями.
Извитые бактерии могут быть в виде запятой - вибрионы, с несколькими завитками - спириллы, в виде тонкой извитой палочки - спирохеты. К вибрионам относится возбудитель холеры, а возбудитель сифилиса - спирохета.
Бактериальная клетка имеет клеточную стенку (оболочку), часто покрытую слизью. Нередко слизь образует капсулу. Содержимое клетки (цитоплазму) отделяет от оболочки клеточная мембрана. Цитоплазма представляет собой прозрачную белковую массу, находящуюся в коллоидном состоянии.
Микоплазмы - бактерии, лишенные клеточной стенки, нуждающиеся для своего развития в ростовых факторах, содержащихся в дрожжах.
Некоторые бактерии могут двигаться. Движение осуществляется с помощью жгутиков - тонких нитей разной длины, совершающих вращательные движения. Жгутики могут быть в виде одиночной длинной нити или в виде пучка, могут располагаться по всей поверхности бактерии. Жгутики есть у многих палочковидных бактерий и почти у всех изогнутых бактерий. Шаровидные бактерии, как правило, не имеют жгутиков, они неподвижны.
Размножаются бактерии делением на две части. Скорость деления может быть очень высокой (каждые 15-20 мин), при этом количество бактерий быстро возрастает. Такое быстрое деление наблюдается на пищевых продуктах и других субстратах, богатых питательными веществами.
ВИРУСЫ
Вирусы - особая группа микроорганизмов, не имеющих клеточного строения. Размеры вирусов измеряются нанометрами (8-150 нм), поэтому их можно увидеть только с помощью электронного микроскопа.
Вирусы вызывают такие распространенные болезни человека, как грипп, вирусный гепатит, корь, а также болезни животных - ящур, чуму животных и многие другие.
Вирусы бактерий называютбактериофагами , вирусы грибов -микофагами и т. п. Бактериофаги встречаются повсюду, где есть микроорганизмы. Фаги вызывают гибель микробной клетки и могут использоваться для лечения и профилактики некоторых инфекционных заболеваний.
ГРИБЫ
Грибы являются особыми растительными организмами, которые не имеют хлорофилла и не синтезируют органические вещества, а нуждаются в готовых органических веществах. Поэтому грибы развиваются на различных субстратах, содержащих питательные вещества. Некоторые грибы способны вызывать болезни растений (рак и фитофтора картофеля и др.), насекомых, животных и человека.
Клетки грибов отличаются от бактериальных наличием ядер и вакуолей и похожи на растительные клетки. Чаще всего они имеют форму нитей -гифов. Из гифов образуетсямицелий, или грибница.
Грибы могут размножаться разными путями, в том числе вегетативным путем в результате деления гиф. Большинство грибов размножаются бесполым и половым путями при помощи образования специальных клеток размножения -спор.
Обширную группу грибов представляют плесневые грибы (рис. 2). Широко распространенные в природе, они могут расти на пищевых продуктах, образуя хорошо видные налеты разной окраски. Причиной порчи продуктов часто являются мукоровые грибы, образующие пушистую белую или серую массу. Мукоровый гриб ризопус вызывает «мягкую гниль» овощей и ягод, а гриб ботритис покрывает налетом и размягчает яблоки, груши и ягоды. Возбудителями плесневения продуктов могут быть грибы из рода пениииллиум.
Отдельные виды грибов способны не только приводить к порче продуктов, но и вырабатывать токсические для человека вещества - микотоксины. К ним относятся некоторые виды грибов рода аспергиллус, рода фузариум и др.
Полезные свойства отдельных видов грибов используют в пищевой и фармацевтической промышленности и других производствах. Например, грибы рода пениииллиум применяются для получения антибиотика пенициллина и в производстве сыров (рокфора и камамбера), грибы рода аспергиллус - в производстве лимонной кислоты и многих ферментных препаратов.
Актиномицеты - микроорганизмы, имеющие признаки и бактерий, и грибов. По строению и биохимическим свойствам актиномицеты аналогичны бактериям, а по характеру размножения, способности образовывать гифы и мицелий похожи на грибы.
Рис. 2. Виды плесневых грибов: 1 - пениииллиум; 2- аспергиллус; 3 - мукор.
ДРОЖЖИ
Дрожжи - одноклеточные неподвижные микроорганизмы размером не более 10-15 мкм. Форма клетки дрожжей бывает чаще круглой или овальной, реже палочковидной, серповидной или похожей на лимон. Клетки дрожжей своим строением похожи на грибы, они также имеют ядро и вакуоли. Размножение дрожжей происходит почкованием, делением или спорами.
Дрожжи широко распространены в природе, их можно обнаружить в почве и на растениях, на пищевых продуктах и различных отходах производства, содержащих сахара. Развитие дрожжей в пищевых продуктах может приводить к их порче, вызывая брожение или закисание. Некоторые виды дрожжей обладают способностью превращать сахар в этиловый спирт и углекислый газ. Этот процесс называется спиртовым брожением и широко используется в пищевой промышленности и виноделии.
Некоторые виды дрожжей кандида вызывают заболевание человека - кандидоз.
Техника микроскопирования: устройство микроскопа, приготовление препаратов.
Для исследования дрожжей, бактерий и плесневых грибов применяют микроскопы, предназначенные для рассмотрения прозрачных препаратов в проходящем свете (рис. 3).
Рис. 3. Микроскоп МБИ-1: 1 - зеркало, 2 - конденсор, 3 - предметный столик, 4 - объективы, 5 - револьвер, 6 - окуляр, 7 - тубус, 8 - тубусодержатель, 9 - макрометрический винт, 10 - микрометрический винт, 11 - ножка
Оптическая часть микроскопа . Основной частью оптической системы микроскопа является объектив, увеличивающий изображение предмета. Он состоит из ряда линз, склеенных канадским бальзамом и заключенных в металлическую трубку; на трубке имеется резьба, при помощи которой объектив ввинчивается в специальное гнездо револьвера.
Изображение, даваемое объективом, рассматривают с помощью окуляра, находящегося в верхней части тубуса микроскопа. Биологические микроскопы снабжаются тремя сменными окулярами. На верхней оправе линзы окуляра указано его увеличение. Обычно окуляры дают увеличение в 7, 10 и 15 раз. Общее увеличение объекта микроскопом равно произведению увеличения окуляра на увеличение объектива = 900 раз.
Осветительное устройство располагается под столиком микроскопа и состоит из конденсора с ирис-диафрагмой и зеркала.
Механическая часть микроскопа . Эта часть состоит из штатива, тубусодержателя с револьвером, винтов для передвижения тубуса (макрометрического и микрометрического), осветительного аппарата и предметного столика микроскопа. Основными частями штатива являются нижняя подставка (ножка), придающая микроскопу устойчивость, и тубусодержатель микроскопа.
Техника микроскопирования . Прежде чем начать микроскопирование, необходимо установить правильное освещение. Для этого с микроскопа снимают окуляр и, глядя прямо в объектив, устанавливают зеркало так, чтобы источник света (лампа или окно) были видны посредине объектива. После предварительной установки света на предметный столик микроскопа кладут готовый препарат и закрепляют его зажимами. При помощи макрометрического винта опускают тубус почти до соприкосновения с покровным стеклом. Затем, глядя в окуляр, постепенно поднимают тубус до появления изображения. Для наведения резкости пользуются микрометрическим винтом.
При микроскопиравании следует держать оба глаза открытыми. Смотрят в микроскоп левым глазом.
Техника приготовления препарата для микроскопирования . Каплю исследуемой жидкости наносят на чистое предметное стекло и осторожно накрывают покровным стеклом. Если препарат готовят с плотной питательной среды, то на предметное стекло наносят капельку чистой водопроводной воды, в нее помещают исследуемую культуру и препарат накрывают покровным стеклом. Под последним не должно оставаться пузырьков воздуха, так как они мешают микроскопированию. Избыток жидкости, выступающий из-за покровного стекла, убирают фильтровальной бумагой, заранее нарезанной небольшими узкими полосками. Готовый препарат помещают на предметный столик и исследуют.
