Элективный курс «Биоморфологическое разнообразие грибов Пермского края» (стр. 4 )

Занятие 2. Морфология и структура клеток микроорганизмов.

Порядок Pseudomonadales. К этому порядку относится небольшие бесспоровые палочки диаметром около 1 мк, с полярными жгутиками (один или целый пучок) на одном или обоих концах клетки, а также извитые формы – вибрионы и спириллы. Представители этого порядка являются грамотрицательными бактериями.

Порядок Pseudomonadineae представлен бесцветными формами – палочками и спиралевидными организмами. Многие организмы этого порядка откладывают около своих клеток гидрат окиси железа.

Порядок Myxobacteriales объединяет так называемых миксобактерий, для которых характерно образование слизи. Миксобактерии очень сходны по форме с истинными бактериями как по размеру (0,7 – 10,0 мк) так и по форме (палочковидная и веретенообразная). Имеют четко оформленное, дифференцированное ядро. Размножаются путем поперечного изоморфного деления и перешнуровыванием. Миксобактерии являются сапрофитами. Обитают в почве, навозе, в гниющих растительных остатках и т. д. Многие из них разлагают клетчатку, хитин и другие вещества растительного и животного происхождения.

Порядок Mycoplasmatales. Представители этого порядка имеют сферические или овальную форму, а некоторые имеют вид мелких круглых гранул, тонких нитей или звездочек. Приближаются по размеру к самым мелким бактериям. Проходят через бактериологические фильтры. Плотной оболочки эти организмы не имеют, не образуют спор, неподвижны. Патогенные формы. Родственные им организмы обнаружены среди сапрофитов. Представитель – возбудитель пневмонии.

Порядок Actinomyceteales включает промежуточную группу организмов – бактерий, напоминающих грибы. Они образуют одноклеточные ветвящиеся нити длинной в несколько миллиметров, диаметром 0,5 – 1,0 мк. Некоторые относящиеся к данному порядку организмы (микобактерии) больше напоминают бактерии. По Грамму окрашиваются положительно. Размножаются спорами, овальными тельцами, на которые распадается нить, или же споры отделяются от конца этой нити. Организмы, входящие в этот порядок, обычно называют актиномецетами или лучистыми грибами. Представители его обитают главным образом в почве. Среди актиномецетов имеются сапрофитные и паразитные формы. Многие актиномецеты выделяют антибиотические вещества, что имеет важное значение в медицине.

Занятие 3. Микроорганизмы и окружающая среда.

Влажность. Высушивание большинство микроорганизмов переносят хорошо. При дефиците влаги они не размножаются.

Вода является основным растворителем веществ, необходимым для жизнедеятельности микроорганизмов, т. к. они могут жить и размножаться только при наличии в среде свободной воды, главным образом в капельножидком состоянии. Любое питательное вещество может существовать в минимальной концентрации, при которой микроорганизм его может использовать. От концентрации веществ зависит рост микроорганизмов. При очень больших концентрациях рост становится невозможным.

Температура. Микроорганизмы существуют при температуре окружающей среды и не могут регулировать собственную температуру. По отношению к температуре их можно разделить группы холодолюбивых, промежуточных и термолюбивых. Микроорганизмы по-разному относятся к предельным температурам. Если низкие они обычно переносят и после размораживания сохраняют способность к росту, то высокие, наоборот, довольно быстро их убивают. Обычно при температуре +60 погибают вегетативные клетки, в то время как споры могут выдерживать в течении нескольких часов температуру кипения.

Кислород. Микроорганизмы, для жизнедеятельности которых необходим кислород, называются облигатными аэробами, другим он не нужен – это облигатные анаэробы.

Кислотность. Оптимальное значение рН среды для большинства микроорганизмов находится в пределах 6,5-7,5.

Вода является основным растворителем веществ, необходимых для жизнедеятельности микроорганизмов. От концентрации веществ зависит рост микроорганизмов. При очень больших концентрациях рост становится невозможным.

Занятие 4. Оборудование для микробиологических исследований.

Электронный микроскоп – прибор, который позволяет получать сильно увеличенное изображение объектов на основе их взаимодействия с пучком электронов (рис.1).

Рис. 1. МАГНИТНАЯ ЛИНЗА. Витки провода, по которым проходит ток, фокусируют пучок электронов так же, как стеклянная линза фокусирует световой пучок.

ОБЫЧНЫЙ ПРОСВЕЧИВАЮЩИЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП (ОПЭМ) имеет электронный прожектор, ряд конденсорных линз, объективную линзу и проекционную систему, которая соответствует окуляру. Изображение обьекта проецируется на люминесцентный экран или фотографическую пластинку. Электронное изображение формируется электрическими и магнитными полями примерно так же, как световое — оптическими линзами. Магнитное поле, создаваемое витками катушки, по которой проходит ток, действует как собирающая линза, фокусное расстояние которой можно изменять, изменяя ток. Исследуемый объект обычно помещают на очень мелкую сетку, вкладываемую в специальный держатель. Держатель можно механическим или электрическим способом плавно перемещать вверх-вниз и вправо-влево.

Окончательное увеличенное электронное изображение преобразуется в видимое посредством люминесцентного экрана, который светится под действием электронной бомбардировки. Это изображение, обычно слабоконтрастное, как правило, рассматривают через бинокулярный световой микроскоп.

РАСТРОВЫЙ ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП (РЭМ)

В нем применяются электронные линзы для фокусировки электронного пучка в пятно очень малых размеров. Это пятно непрерывно обегает некоторый участок образца. Электрический сигнал, возникающий при бомбардировке объекта электронами пучка, используется для формирования изображения на экране телевизионного кинескопа. Увеличение (до 10 млн. раз) в данном случае понимается как отношение размера изображения на экране к размеру области, обегаемой пучком на образце.

РАСТРОВЫЙ ТУННЕЛЬНЫЙ МИКРОСКОП

В этом микроскопе тоже используется металлическое острие малого диаметра, являющееся источником электронов. В зазоре между ним и поверхностью образца создается электрическое поле. Число электронов, вытягиваемых полем из острия в единицу времени (ток туннелирования), зависит от расстояния между острием и поверхностью образца (на практике это расстояние меньше 1 нм). При перемещении острия вдоль поверхности ток модулируется. Это позволяет получить изображение, связанное с рельефом поверхности образца. Если острие заканчивается одиночным атомом, то можно сформировать изображение поверхности, проходя атом за атомом.

РТМ может работать только при условии, что расстояние от острия до поверхности постоянно, а острие можно перемещать с точностью до атомных размеров. Вибрации подавляются благодаря жесткой конструкции и малым размерам микроскопа, а также применению многослойных резиновых амортизаторов.

Занятие 5. Культивирование микроорганизмов.

Очень многие нетребовательные микроорганизмы хорошо растут в средах с минимальным содержанием питательных веществ. Однако другим для роста нужны микроэлементы, витамины или другие добавки.

Среды бывают жидкими и твердыми. Первые представляют собой раствор необходимых веществ в дистиллированной воде, для приготовления вторых – необходим агар–агар для придания им желеобразной консистенции. Желатин можно использовать только в тех случаях, когда для выращивания микроорганизмов не требуется использования термостата.

Если питательный раствор составлен из определенных химических соединений, то говорят о синтетической среде. Обычно для выращивания микроорганизмов вносят минимальное количество питательных веществ, необходимых для роста. В сложных средах содержится дрожжевой или мясной экстракты.

Примеры питательных сред.

Среда М9.

Na2HPO4 –6г., KH2PO4 – 3г., NH4CI – 0,5г., CaCI2 – 5мг., H2O - до 1л. Ростовой субстрат – глюкоза (40% р-р), 5 мл на 1 л.

Среда LB.

Триптон –10г, дрожжевой экстракт – 5г, NaCI – 10г, H2O – до 1л.

Приготовленные среды необходимо простерилизовать в автоклаве.

Лабораторная работа.

«Определение загрязненности воздуха методом оседания».

Чашку Петри со стерильной средой на 5 минут открыть в исследуемом помещении, закрыть, подписать, когда и где был произведен посев. После этого поместить ее в термостат на одну неделю. Считается, что за 5 минут на поверхность площадью 100см2 из воздуха оседает 10 тысяч микроорганизмов.

Для расчетов необходимо знать площадь питательной среды в чашке Петри (S=Пr2), количество колоний М/О на ней (визуальный подсчет), количество колоний на 100 см2. Перерасчет ведется на 1м3 воздуха.

При этом считается, что загрязненность воздуха:

·  низкая (если 1м3 воздуха содержит не более 2000 микроорганизмов);

·  средняя (если 1м3 воздуха содержит не более 2000-4000 микроорганизмов);

·  высокая (если 1м3 воздуха содержит не более 4000-6000 микроорганизмов);

·  очень высокая (если 1м3 воздуха содержит более 6000 микроорганизмов).

После проведения посевов чашки Петри поместить в термостат при температуре 370 С на сутки. По истечению этого времени произвести расчеты. Если нет возможности провести занятие в нужное время, можно чашки поместить в холодильник и хранить там несколько дней.

Занятие 6. Обработка полученных результатов. Анализ полученных культур микроорганизмов, их морфологии, систематики, зависимости от условий окружающей среды.

Характеристика наиболее распространенных представителей бактерий.

Порядок	Семейство	Рисунок
Eubacteriales	Bacillaceae – большинство представителей встречаются в молочных продуктах. Кокковидные и палочковидные формы.
	Azotobacteriaceae – азотфиксирующие свободно и связанно живущие формы.
Myxobacteriales	Myxoceaceae. Образуют шаровидные возвышающиеся над субстратом тела.
	Sorangiaceae. Характеризуются угловатой формой плодовых тел, собранной в кучу.
Mycihlfsmatalts	Представители имеют сферическую или овальную форму, встречаются патогенные формы.
Actinomycetales	Streptomecetactae. Образуют разветвленный мицелий. Размножаются спорами. Колонии плотные, врастающие в субстрат, часто пигментированные.
	Actinomycetaceae. Мицелий может распадаться на фрагменты, не образуют спор, многие виды являются возбудителями болезней.

Литература

1.гра — дело серьезное.// Учительская газета — 2004 — № 43.

2.нтерактивное обучение: новые подходы.// Учитель — 2000 — №1.

3., , . Информационные технологии на уроках химии (www. ipk. admin. tstu. ru).

3.Юрочкина интерактивного обучения на уроках химии (festival.1september. ru).

4., . Опыт внедрения электронного учебника по органической химии (www. nsu. ru).
5., . Электронный учебник «Органическая химия» (www. chemistry. ssu. samara. ru).

6.ормула собственного маршрута. Проектная деятельность как путь к взрослению // Газеты для учителей и родителей «1 сентября». – М.: Издательский дом «Первое сентября».-2001- №78.

7. , , . Информационные технологии на уроках химии (www. ipk. admin. tstu. ru)

8. , , . Органическая химия в тестах, задачах, упражнениях.- М.: Дрофа, 2003

9. . Экологический букварь.- С-Пб.: Печатный двор, 1994.

10. , . 2500задач по химии. М.: Оникс 21 век, Мир и Образование, 2002.

11. . . Ботаника с основами физиологии растений и микробиологии. М, Колос, 1969.

12., . Биология, полный курс. Ботаника. М, Оникс 21 век, 2002

13.Жизнь растений, под ред , том второй Грибы, М., Просвещение, 1976

14., . Микробиология. М. Колос, 1978

15.Г. Шлегель. Общая микробиология. М, Мир, 1987

16., , Биология, справочник. М., АСТ-ПРЕСС. 2001

17.Заварзин систематика бактерий. М.,Колос,1973

18. , Биология. Изд.6-е, Медицина, М., 1977

19.Тимаков . М., Медицина, 1973

20.Френкель – Химия и биология микроорганизмов. М., Мир, 1972

21.Энциклопедия «Современное естествознание». Том 2, Общая биология. М., Изд. Дом МАГИСТР-ПРЕСС, 2000

22.Жизнь растений. Том 1, Введение. Бактерии и актиномицеты. М., Просвещение,1974

23.Полянкевич микроскопы. Киев, 1976;

24.Спенс Дж. Экспериментальная ионная микроскопия высокого разрешения. М., 1986.