Методы микроскопического исследования микробов

Методы микроскопического исследования используют для изучения формы и структуры клетки, подвижности микробов.

Микроскопия в световом оптическом микроскопе

Световой микроскоп состоит из механической и оптической части. Механическая часть микроскопа — это штатив, состоящий из основания и колонки, к которой прикреплены тубус и предметный столик. В колонке имеются две винтовые системы для установки тубуса. Макрометрический винт служит для установки на фокус при слабых увеличениях (объектив х8), а при сильных объективах (х40, х90) — доя первоначальной, грубой установки. Для более точной установки служит микрометрический винт. Это одна из наиболее хрупких частей микроскопа, и работа с ним требует особой осторожности.

Оптическая часть микроскопа состоит из осветительного аппарата, объективов и окуляров.

Осветительный аппарат расположен под предметным столиком. В большинстве микроскопов свет отражается от зеркала и, пройдя через линзы конденсора, фокусируется в плоскости препарата. В современных микроскопах освещение достигается с помощью вмонтированного в микроскоп источника света.

Объективы представляют собой систему линз в металлической оправе. Передняя (фронтальная) линза — самая маленькая. От нее главным образом зависит увеличение микроскопа. Расположенные за ней линзы называются коррекционными, так как они предназначены для устранения недостатков оптического изображения.

На оправе объективов обозначается создаваемое ими увеличение: х8, х40, х90. Объективы х 8 (малое увеличение) и х40 — это сухие объективы. При работе с ними между фронтальной линзой объектива и препаратом находится воздух. При этом, вследствие разницы показателей преломления стекла (1,52) и воздуха (1,0), часть световых лучей, проходя через оптически неоднородные среды, рассеивается. При микроскопии с объективами х 8 и х 40 это не имеет значения. Но микробы настолько малы, что для их исследования необходимо более сильное увеличение, которое дает объектив х90. При работе с этим объективом рассеивание света должно быть устранено. Для этого между предметным стеклом и линзой помещают каплю жидкости, показатель преломления которой равен показателю преломления стекла. Более всего для этого подходит кедровое масло или его заменители. При микроскопии объектив погружают в каплю масла, поэтому объектив называют иммерсионным (лат. immercio — погружение), а масло — иммерсионным маслом. Иммерсионный объектив требует особо осторожного обращения. Фронтальная линза имеет настолько короткое фокусное расстояние до исследуемого объекта, что опускать объектив нужно медленно, глядя сбоку, чтобы не раздавить препарат, что связано с порчей линзы.

Окуляры имеют две линзы: верхняя называется глазной г нижняясобирательной. Окуляры обозначают по тому увеличению, которое они дают, например: х7, х10, х15. Окуляр дает увеличение, ничего не добавляя в деталях изображения, данного объективом.

Чтобы определить общее увеличение микроскопа, нужно умножить увеличение объектива на увеличение окуляра.

Разрешающая способность светового микроскопа — это наименьшее расстояние между точками в препарате, которые еще не сливаются в одно изображение. Для светового микроскопа эта способность зависит от длины волны видимого света, и предел разрешения оптического микроскопа равен 0,2 мкм.

Изображение объекта в микроскопе увеличенное и обратное.

Правила микроскопии с иммерсионной системой

Работать сидя.

Поднять конденсор до уровня предметного столика.

Глядя на верхнюю поверхность конденсора, осветить поле зрения.

Установить иммерсионный объектив.

На предметный столик поместить препарат с каплей Иммерсионного масла.

Глядя сбоку, осторожно опустить тубус с помощью макровинта до соприкосновения объектива с маслом и чуть-чуть погрузить его в масло, не доводя до соприкосновения с предметным стеклом.

Глядя в окуляр, медленно поднимать макровинтом тубус до получения изображения в поле зрения. Не разрешается опускать макровинтом тубус, глядя в окуляр.

Микровинтом, вращая его не более чем вполоборота, найти ясное изображение и рассматривать его. Держать оба глаза открытыми. Левой рукой передвигать препарат для общего обозрения. Если предметный столик подвижный — можно для более мелких и точных движений пользоваться боковыми винтами. Правой рукой слегка вращать микровинт, чтобы препарат всегда был в фокусе.

После просмотра препарата поднять тубус при помощи макровинта, снять препарат, установить объектив х8, вытереть мягкой салфеткой масло с иммерсионного объектива.

Микроскопия в темном поле. Для микроскопии в темном поле применяются особые конденсоры, у которых центральная часть линзы затемнена, за исключением узкой полоски по периферии. Кроме того, боковые поверхности конденсора представляют собой не прямую линию, а параболу. Внутренняя поверхность такого темнопольного параболоид-конденсора зеркальная. Лучи света попадают в темнопольный конденсор только через узкую полоску по периферии линзы. Затем они отражаются от его зеркальной поверхности и, если в поле зрения нет никакого объекта, то ни один луч не попадает в объектив. Поле зрения кажется совершенно черным. Если же в поле зрения есть какие-то объекты, например, микробы, то лучи, отраженные от них, попадают в объектив, и их можно видеть светящимися на темном фоне.

Это явление подобно тому, которое наблюдается в комнате с затемненными окнами, когда в косых лучах света, проникающих через щель, видны танцующие пылинки, при обычном освещении невидимые (феномен Тиндаля).

За неимением специального темнопольного конденсора можно обычный конденсор превратить в темнопольный, поместив между его линзами кружок черной бумаги, немногим меньше по диаметру линзы конденсора. В таком «приспособленном» конденсоре можно наблюдать достаточно ясно живых светящихся микробов, но поле зрения будет не черным, а серым.

Преимущество микроскопии в темном поле зрения состоит в том, что при этом можно видеть объекты более мелкие. Кроме того, в темном поле зрения лучше наблюдать в живом состоянии такие микробы, как лептоспиры, которые в водной среде не преломляют света и поэтому в проходящем свете совершенно прозрачны.

Фазовоконтрастная микроскопия. При прохождении через непрозрачные объекты, такие как окрашенные препараты микроорганизмов, амплитуда световых волн уменьшается. Такие изменения, называемые амплитудными, улавливаются человеческим глазом. Поэтому окрашенные микробы видны в обычном микроскопе.

Объекты, разные по плотности, но одинаковые по прозрачности, не меняют амплитуды световых волн, а только изменяют фазу. Такие фазовые изменения человеческий глаз не способен уловить. Поэтому живые клетки микробов, их структурные элементы в живом состоянии прозрачны в проходящем свете и для нас невидимы.

Фазовоконтрастный микроскоп превращает фазовые изменения в амплитудные. Поэтому структурные элементы с различной плотностью выглядят как более светлые и более темные. Это позволяет наблюдать не только фазовые объекты целиком, но и структурные элементы микробов.

Фазовоконтрастная микроскопия осуществляется с помощью обычного светового микроскопа, в котором заменяют объективы и конденсор на специальные — фазово-контрастные.

Люминесцентная микроскопия. Люминесценция — это свечение объекта за счет поглощенной световой энергии коротковолновой или ультрафиолетовой части спектра. Большинство микроорганизмов не обладает собственной люминесценцией, поэтому пользуются наведенной люминесценцией путем обработки микробов флюорохромами. Чаще всего используют акридин-оранж, аурамин, изоцианат флюоресцеина, которые светятся под влиянием ультрафиолетовых лучей. Некоторые флюорохромы избирательно связываются с определенными структурами, такими, как ядро, цитоплазма, включения. Таким образом, можно дифференцировать эти структуры. Препараты, обработанные флюорохромами, микроскопируют в специальных люминесцентных микроскопах, в которых объекты исследуются в ультрафиолетовых лучах.

Люминесцентная микроскопия используется для реакции иммунофлюоресценции (РИФ). В этой реакции для определения вида микробов препарат-мазок из исследуемого материала обрабатывают специфической антисывороткой, соединенной с флюорохромом. Если в материале содержатся микробы, соответствующие антисыворотке, то при микроскопии препарата в люминесцентном микроскопе наблюдается свечение микробов.

Электронная микроскопия. Возможности разрешающей способности светового микроскопа ограничены не качеством линз, а длиной волны видимого света. В электронном микроскопе вместо световых лучей используется поток электронов. Источником электронов является раскаленная вольфрамовая нить. Роль линз в электронном микроскопе выполняет круговое магнитное поле. Вначале электроны попадают в магнитный конденсор и сходятся в одной точке на рассматриваемый предмет, лежащий в безвоздушной среде на тонкой пленке коллодия. Затем пучок электронов проходит через объективную и проекционные линзы. Наблюдатель видит не поток электронов, а изображение, которое проецируется на флуоресцирующий экран или фотографическую пленку. Возникновение изображения на экране обусловлено тем, что различные части исследуемого объекта обладают неодинаковой проницаемостью для электронов. Электроноплотные участки выглядят темными, электронопрозрачные — светлыми.

С помощью электронного микроскопа можно наблюдать вирусы, детали морфологии микробов. Используя метод иммуноэлектронной микроскопии (ИЭМ), можно видеть и сфотографировать вирусы с присоединившимися к ним антителами.