На страже здоровья людей и природы, или Как ученые исследуют бактерии?

Первоначально разглядывание маленьких живых существ в микроскоп было своего рода забавой для пытливых умов. Прошло немало времени, прежде чем исследование бактерий было поставлено на научную основу. Благодаря этому ученые смогли связать наличие живых микроорганизмов с возникновением болезней и эпидемий.

Выращивание бактерий в чашке Петри

В наши дни развитие науки вообще и медицины в частности уже невозможно представить без микробиологии. Серьезные научные исследования проводят в лабораториях на специальном оборудовании, но повторить некоторые опыты можно и в домашних условиях.

История вопроса

О существовании бактерий сейчас известно каждому ученику начальной школы, но так было далеко не всегда. Впервые увидеть бактерии смог ученый из Нидерландов Антони ван Левенгук в 1674 г. Чтобы провести исследование и изучение бактерий, ему пришлось самостоятельно разработать и создать первый в истории человечества микроскоп.

Антоний Левенгук

Немного позже, в 1828 году, появилось название «бактерия» (от греч. «маленькая палочка»). Слово ввел в обиход немецкий ученый Христиан Эренберг.

Еще позже француз Луи Пастер и немец Роберт Кох, продолжая работу по изучению микроорганизмов, связали возникновение болезней с наличием в организме человека или животного бактерий. За создание бактериологической теории возникновения болезней Роберт Кох в 1905 году был награжден Нобелевской премией.

В XIX веке мир уже понимал, какую опасность таят патогенные бактерии, но организованно бороться с ними люди научились не сразу. Только в 1910 году Рафаэль Эрлих создал первый антибиотик.

Зачем нужны исследования микробов

Исследование живых микроорганизмов необходимо для обнаружения и идентификации возбудителя болезни в организме человека, животного или в окружающей среде. Микробиологическая лаборатория изучает патогенные бактерии, устанавливает их вид и проверяет на устойчивость к антимикробным препаратам.

исследование бактерий

Микробиологическое исследование необходимо не только для установления точного диагноза (анализы крови, мочи, кала, слизи), но и для определения безопасности для человека окружающей среды. Например, санитарно-эпидемиологическая служба в обязательном порядке исследует продукты, предназначенные для реализации населению.

Отбор проб для исследования

Чтобы получить представление о состоянии человека, животного или окружающей среды, нужны образцы материала (пробы), с которыми и будет работать лаборатория. Для людей и животных это будут различные анализы (кровь, моча, кал) или мазки (слизь), а для исследования продуктов или среды используют небольшое количество самого продукта (мясо, молоко и молочные продукты) или среды.

анализ мочи

Пробы для каждого вида исследований берут по определенной методике, но есть несколько общих правил. Нужно использовать стерильную посуду и, по возможности, проводить отбор проб в асептических (обеззараженных) условиях. В лабораторию пробы доставляют как можно быстрее, при необходимости в холодильных боксах. Соблюдение этих условий особенно необходимо в медицине.

Некоторые образцы могут быть опасными для здоровья, поэтому особенно важно правильно оформить сопроводительную документацию.

Методы исследования микроорганизмов

Итак, пробы взяты и доставлены в лабораторию. Думаете, теперь достаточно заглянуть в микроскоп чтобы разобраться что к чему? На самом деле все гораздо сложнее. Есть несколько основных методов определения живых бактерий.

Бактериологическим называют метод исследования бактерий (посев) в различных биологических образцах – материале от заболевшего человека или животного, образцах внешней среды, кормах, мясе, молоке и т.д.

Микроскопия, т.е. изучение под микроскопом лабораторного образца, дает возможность определить общее число микроорганизмов, их форму, размер и строение (их морфологию).

микроскопический метод

Но нельзя просто сунуть под микроскоп пробирку с молоком или мочой. Чтобы изучить живые (нефиксированные) бактерии, используют препараты, подготовленные одним из двух методов:

  1. Метод «раздавленной капли». На предметное стекло наносят каплю материала и накрывают покровным. Жидкость должна быть распределена по всей поверхности, но не выступать за границу покровного стекла.
  2. Метод «висячей капли» используют для живых микроорганизмов при возможности роста колонии. При таком способе можно наблюдать за объектом несколько дней. На покровное стекло капают исследуемый материал, быстро переворачивают каплей вниз и аккуратно укладывают на подготовленное предметное стекло с лункой посередине. Края лунки заранее смазывают вазелином для полной изоляции образца. Затем стекла переворачивают еще раз и получают свободно висящую каплю.

Для исследования патологического (опасного для здоровья) материала используют мазки-отпечатки (из органов, тканей) или тонкие мазки из другого материала. Пробы высушивают, фиксируют (чаще всего пронося образец над горелкой) и окрашивают.

Микроскопия осадка

При некоторых методах исследования изучают не только сам лабораторный материал, но и выпадающий осадок. Этот метод применяют при проведении анализа мочи.

Общий анализ мочи нужен для диагностирования и контроля многих заболеваний. Морфологическое исследование осадка мочи проводят следующим образом: в пробирку наливают 10-12 мл мочи, помещают в центрифугу (скорость 1500-2000 об/мин) на 10-15 мин. Оставшуюся мочу сливают, а осадок перемешивают.

общий анализ мочи

При проведении микроскопии осадка мочи определяют наличие в нем элементов клетки – эритроцитов, лейкоцитов, цилиндров, солей и клеток эпителия.

Выращивание культур микроорганизмов

Культурой бактерий называют совокупность микробов одного вида. Чтобы вырастить культуры бактерий, проводят посев материала на питательную среду. Например, дифтерийную палочку открыли и вырастили в чистой культуре уже 100 лет назад.

Для различных видов бактерий есть определенные комфортные условия (питание, температура, влажность и т.д.), в которых хорошо размножаются основные бактерии, но гораздо хуже посторонние микробы.

Изучение микробов в лаборатории

Засеянные лабораторные чашки и пробирки отправляют в термостат, где и выдерживают при необходимой температуре один-два дня, а иногда (туберкулез) и до трех-четырех недель. Затем проводят сравнение морфологии с известными признаками бактерий, описанными в классификационных схемах или определителях микробов.

Можно ли вырастить бактерии в домашних условиях

Детям будет любопытно попробовать вырастить собственные колонии бактерий в домашних условиях. Кроме того, такой опыт поможет им на уроках биологии в школе.

Бактерии есть повсюду, на всех поверхностях, в воде, воздухе, почве. Проще всего в домашних условиях использовать микроорганизмы, живущие на кухонных поверхностях или в туалете. Для этого нужна чашка Петри, питательная среда (агар-агар или мясной бульон) и ватный тампон.

Чашка Петри

Чашку Петри нужно тщательно вымыть, поместить в нее небольшое количество агар-агара или несколько капель мясного бульона. Ватным тампоном протрите любую поверхность на выбор и окуните тампон в питательную среду. Плотно накройте чашку Петри и поставьте в теплое место, где и оставьте ее на 2 – 3 дня. Каждый день наблюдайте за происходящим, можно делать рисунки или фотографии. Покажите детям, что интересные научные опыты можно ставить и в домашних условиях!

Пастеризация молока

Это тоже интересный опыт, который можно провести в домашних условиях, только направленный на уничтожение бактерий.

Французу Луи Пастеру мир обязан появлением молока длительного хранения (пастеризованного). Этот ученый разработал процесс для уничтожения микроорганизмов, находящихся в жидкости. Правда, Пастер обрабатывал вино и пиво, а не молоко.

Луи Пастер

Пастеризация молока заключается в нагревании его до температуры, близкой к точке кипения, и выдерживания в таких условиях. При пастеризации молока, в отличие от кипячения, не изменяются его вкус, запах и консистенция. Это простой и дешевый способ обеззараживания молока. Кроме того, все кисломолочные продукты теперь тоже изготавливают из предварительно пастеризованного молока.

На обычной кухне можно без труда провести пастеризацию молока. Для этого емкость с молоком ставят на паровую баню (в кастрюлю с горячей водой) и при постоянном помешивании доводят до температуры 63 — 65⁰С. Через полчаса емкость с молоком переносят в холодную воду, чтобы быстрее снизить температуру.

Носители бактерий

Кроме безобидных микроорганизмов, живущих рядом с нами, бывают и затаившиеся враги. Микробы, о которых мы не знаем, как бомба с часовым механизмом, живут в нашем теле и могут «взорваться» в любую минуту.

Возбудители инфекционных болезней иногда существуют в организме, никак не проявляя себя. Носительство – это одна из форм процесса распространения инфекции, когда человек может довольно долго являться источником болезни, сам того не подозревая. Различают носительство бактерий, патогенных паразитов, гельминтов и т. д.

Болезнетворные бактерии и организм человека какое-то время находятся в равновесии, нарушить которое может усиление или ослабление иммунитета. В первом случае защитная система организма побеждает болезнь, носительство как процесс прекращается. В противном случае ослабление иммунитета приводит к заболеванию.

Микробы в нашем организме: польза или вред

Виды носительства:

  1. Здоровое носительство. Болезнетворные бактерии существуют в клетках внешне здорового человека. Как правило, этот процесс длится недолго и сопровождается небольшим количеством патогенных бактерий – чаще всего дифтерийной палочки, возбудителей скарлатины и дизентерии.
  2. Инкубационное носительство наблюдается при всех инфекционных болезнях, но не всегда означает, что возбудитель выделяется в окружающую среду.
  3. Острым носительство называют в том случае, когда выделение болезнетворных микробов продолжается от нескольких дней до нескольких недель после того, как человек перенес заболевание. Если процесс длится дольше установленного срока, носительство считается хроническим.

Носительство можно определить только методами лабораторного исследования, выделяя болезнетворные микроорганизмы из мочи, крови, слизи, фекалий. Лечат носителей в стационаре при помощи антибиотиков и вакцинами.

Дифтерийная палочка

Одним из возбудителей, передаваемых носителем, является дифтерийная палочка. Этот микроб имеет множество форм, но хорошо определяется с помощью окрашивания анилиновым красителем.

дифтерийная палочка

Дифтерийная палочка

Дифтерийные бактерии растут при свободном доступе кислорода и температуре от 15 до 40⁰С. Хорошо размножаются в среде, содержащей кровь. То есть в организме человека есть все необходимые условия для роста дифтерийных палочек.

Распространяется дифтерийная бактерия также воздушно-капельным путем и представляет большую угрозу для здоровья. При дифтерии возникает острое воспаление верхних дыхательных путей и отравление организма токсинами, выделяемыми дифтерийной палочкой. Это последнее обстоятельство приводит к серьезным поражениям сердечно-сосудистой и нервной системы.

Для проведения бактериоскопии с помощью сухих ватных тампонов берут слизь и пленки из глотки. Анализ должен быть доставлен в лабораторию за три часа или быстрее. Если это невозможно, на месте проводят посев в чашку Петри и уже его отправляют на исследование. Результат появляется через 24 или 48 часов.

мазок из горла и носа

Процесс носительства дифтерийной палочки поддерживает циркуляцию заболевания и сохраняет угрозу эпидемии. Основным способом сдерживать рост дифтерийных возбудителей остается активная иммунизация.

Мир бактерий огромен и удивителен. Исследуя микроорганизмы, мы получаем возможность раскрыть многие тайны природы, позаботиться о своем здоровье и сохранить чистоту окружающей среды.

Похожие статьи:
Загрузка...

__________________________

Остались вопросы? Задайте их в комментариях к статье, мы обязательно ответим