 |
Другие виды микроскопии. Самостоятельная работа. Занятие 2. Морфология мицелиальных грибов. Техника приготовления препаратов микроорганизмов
|
|
|
|
Другие виды микроскопии
Помимо микроскопии с помощью биологического микроскопа для улучшения изображения применяют и другие методы микроскопирования. Для получения рельефно-объемного, стереоскопического изображения применяют специальный бинокулярный микроскоп с парными окулярами.
Неокрашенные живые культуры микроорганизмов наблюдают также с помощью темнопольной микроскопии, которая позволяет несколько расширить разрешающую способность микроскопа. Микроскопия в темном поле основана на освещении объекта косыми лучами света. Эти лучи, не попадая в объектив, остаются невидимыми для глаза, поэтому поле зрения выглядит совершенно чёрным, а объекты, например микробные клетки, находящиеся в препарате, интенсивно светятся. Такое освещение препарата достигается применением специального темнопольного конденсора, которым заменяют обычный конденсор микроскопа. Для темнопольной микроскопии требуется более мощный источник света, чем для микроскопии в светлом поле, толщина препарата должна быть минимальной, а размер предметных стекол стандартным (толщиной до 1, 2 мм).
Широкое распространение в специальных методах исследования получили фазово-контрастная, люминесцентная и электронная микроскопия.
Большинство препаратов живых микроорганизмов слабоконтрастны, т. е. клетки мало отличаются по окраске и прозрачности от окружающей среды.
Фазово-контрастная микроскопия позволяет искусственно повышать контрастность препаратов, что дает возможность значительно подробнее изучать живые микроорганизмы. Увеличение контрастности достигается использованием особого приспособления к микроскопу.
При люминесцентной микроскопии препарат рассматривается в свете, излучаемом самим объектом во время облучения его ультрафиолетовыми лучами (явление флуоресценции). При этом наблюдается разнообразное свечение отдельных элементов рассматриваемого объекта в зависимости от их химической природы. Если объект не обладает собственной флуоресценцией, его обрабатывают специальными красителями − флюорохромами (акридиновый оранжевый, аурамин, родамин и др. ), т. е. применяют метод наведенной флуоресценции.
|
|
|
При электронной микроскопии вместо пучка света используется поток электронов – электронные лучи. Источником электронов служит вольфрамовая проволока, нагреваемая электрическим током (электронная «пушка»). В электронном микроскопе линзами являются электромагнитные поля соответствующей конфигурации, которые управляют движением электронов. Длина волны электронных лучей во много раз короче длины световых лучей, что позволяет получить большее увеличение и рассматривать объекты, невидимые в световом микроскопе.
Разрешающая способность электронных микроскопов в зависимости от класса колеблется от 0, 01 до 0, 1 нм. Электронную микроскопию применяют для изучения структуры микробных клеток, морфологии вирусов и др.
Самостоятельная работа
1. Промикроскопировать демонстрационные материалы в живом виде.
2. Оформить протокол исследования. В отчете по первому занятию дать рисунок – схему оптического микроскопа с обозначением его основных частей, а также зарисовать демонстрационные материалы.
Занятие 2. Морфология мицелиальных грибов
Техника приготовления препаратов микроорганизмов
в живом виде
Цель занятия − ознакомление с морфологией микроскопических грибов, их идентификацией по морфологическим признакам и методами их изучения под микроскопом в прижизненных препаратах.
|
|
|
Вопросы для обсуждения:
1. Особенности строения грибов.
2. Способы размножения и морфологические признаки. Понятия «совершенные и несовершенные грибы».
3. Органы бесполого размножения и типы спор.
4. Строение конидиеносцев у различных плесневых грибов.
5. Культуральные признаки.
6. Классификация грибов.
7. Способы приготовления прижизненных препаратов плесневых грибов.
План занятия:
1. Ознакомиться с основными морфологическими и культуральными свойствами микроскопических грибов, способами их размножения и систематикой (материал лекций, данное пособие).
2. Ознакомиться с понятием «идентификация микроорганизмов» и основными принципами идентификации микроскопических грибов.
3. Ознакомиться со способами приготовления препарата грибов в живом виде.
Самостоятельная работа.
Морфология и культуральные признаки грибов.
Основы систематики
Плесневые грибы − обширная группа эукариотных организмов − относятся к низшим растительным организмам и составляют царство Mycota. Грибы распространены в природе повсеместно. Споры грибов обнаруживаются в любых экосистемах, техногенных потоках и продуктах. Наибольшее количество грибов встречается в почве. Они принимают активное участие в биогеохимическом цикле превращений углерода в природе. Среди большого разнообразия грибов, приспособившихся к жизни в почве, имеется небольшая группа водных грибов, а также довольно обширная группа паразитических грибов, вызывающая заболевания человека, животных и растений (микозы).
Грибы способны выделять во внешнюю среду ферменты и абсорбтивным путем поглощают питательные вещества, продукты ферментативного гидролиза природных биополимеров и других растворимых веществ. Такой тип питания определяет положение почвенных грибов как самую крупную экологическую группу, участвующую в минерализации органических веществ в экосистемах.
Грибы образуют различные налеты (пушистые, паутинистые, ватоподобные, бархатистые, порошковидные и т. п. ) разнообразного цвета на пищевых продуктах, растительных остатках, специальных питательных средах, а также на органических материалах − бумаге, ткани, коже и т. д. Тело плесневых грибов состоит из отдельных ветвящихся нитей − гифов, диаметром от 5 до 50 и более мкм, тесное переплетение которых образует мицелий или грибницу, и различных органов размножения (иногда они отсутствуют). Рост грибов осуществляется за счет кончиков гиф и может продолжаться до тех пор, пока хватает питательных веществ; у некоторых грибов мицелий может занимать участок почвы до 15 м в диаметре. Мицелий может быть одноклеточным (представляет собой одну сильно разветвленную многоядерную клетку) и многоклеточным, в котором гифы имеют поперечные перегородки − септы. В зависимости от строения мицелия грибы делят на низшие − мицелий несептированный, нечленистый, и высшие − септированный многоклеточный мицелий.
|
|
|
Грибы (рис. 3) могут размножаться вегетативным путем (отдельными частицами мицелия), но большинство грибов размножаются посредством спор, которые образуются как бесполым, так и половым путем.
Рис. 3. Мицелиальные грибы:
а – мукор: 1 – спорангиеносец, 2 – спорангий, 3 – спорангиеспоры, 4 – колонка;
б – аспергиллус: 1 – конидии, 2 – стеригмы, 3 – конидиеносец, 4 – вегетативные гифы;
в – пенициллум: 1 – конидии, 2 – стеригмы, 3 – конидиеносец, 4 – вегетативные гифы;
г – оидиум: 1 – оидии, 2 – гиф; д – ботритис: 1, 2 – конидиеносец, 3 – конидии;
е – альтернария: 1 – конидиеносец, 2 – конидии
При бесполом размножении на вегетативном мицелии образуются органы спороношения – спорангиеносцы, например, у Mucor mucedo, и конидиеносцы – у представителей классов Ascomycetes и Deutermycetes. Внутри спорангиеносцев путем деления протоплазмы образуются эндоспоры (спорангиоспоры). На конидиеносцах образуются экзоспоры (конидии). Строение конидиеносцев различно у разных родов грибов. Например, у грибов рода аспергиллус (Aspergillus) конидиеносец одноклеточный, неветвящийся. На его конце имеется булавовидное вздутие, на котором расположены в один ярус бутылочковидные клетки – стеригмы, а на них одноклеточные окрашенные споры в виде цепочек – конидий. Конидиеносцы гриба пенициллиум Penicillum) представляют собой многоклеточные гифы, кистевидно разветвленные на концах. На концах ветвей расположены стеригмы (по 2–4), а на стеригмах − цепочки одноклеточных конидий, имеющих голубовато-зеленую окраску с различными оттенками (рис. 3).
|
|
|
Грибы, для которых характерен бесполый способ размножения, называются несовершенными. Грибы, размножающиеся половым путем, – совершенные грибы. По способу полового размножения грибы делят на классы (схема 1).
Схема 1
Зигомицеты – низшие грибы, имеют хорошо развитый несептированный мицелий. Отсутствие перегородок в мицелии определяет его многоядерность (ценоцитный мицелий). Типичный представитель зигомицетов Mucor pusillus развивается в виде войлоковидного налета серого цвета. Его мицелий образует структуры двух типов – разветвленные гифы (ризоиды), проникающие в субстрат, и поднимающиеся вверх над пучками ризоидов особые воздушные гифы − спорангиеносцы, расширяющиеся на верхушке, образуя округлый спорангий. Спорангий отделяется перегородкой от остальной части спорангиеносцев. Внутри спорангия развивается большое количество сферических эндоспор, служащих для размножения. Это бесполый способ размножения (см. рис. 3).
У зигомицетов существует и половой способ размножения, сопровождающийся образованием зигоспор. У гомоталлических форм зигоспоры появляются в результате слияния половых клеток, образующихся на одном и том же мицелии; у гетероталлических форм различают два вида мицелия, не отличающихся морфологически и обозначаемых как (+) и (− ). Зигоспоры образуются только при контакте гиф (+) с гифами (− ). При прорастании зигоспоры происходит мейоз и появляется гифа, образующая спорангий (рис. 4).
Аскомицеты – высшие грибы, имеющие многоклеточный ветвящийся мицелий. Клеточные перегородки имеют поры, что обусловливает ценоцитную природу цитоплазмы.
У аскомицетов различают два способа размножения: половой и бесполый. При половом способе слияние двух ядер приводит к образованию зиготы, которая превращается в аск (сумку), внутри него в результате деления диплоидного ядра образуются гаплоидные аскоспоры, их может быть от четырех до тысячи и более. При бесполом способе размножения на концах плодоносящих гиф – конидиеносцах – образуются экзоспоры-конидии (см. рис. 3).
К аскомицетам относятся многие виды плесневых грибов и дрожжей. Виды рода Penicillum используются при получении антибиотиков. Пенициллы размножаются в основном бесполым путем (несовершенные грибы), конидии образуются на концах мутовчаторазветвленных конидиеносцев, напоминающих кисть руки (отсюда и название пенициллов ‑ кистевики).
|
|
|
а
б
Рис. 4. Половые структуры грибов (а): 1 – зигоспора, 2 – сумки, 3 – базидии.
Структура мицелия и септовых спор (б): 1 – несептированный мицелий зигомицетов, 2 – септы с простыми порами аскомицетов, 3 – пряжковый мицелий и септы с долипорами базидиомицетов, 4 – почкующиеся клетки и псевдомицелий дрожжей
У аспергиллов конидиеносцы обычно одноклеточные, шаровидной, булавовидной или грушевидной формы. На них располагаются параллельно друг другу короткие кеглеобразные стеригмы, каждая из которых отшнуровывает цепочки конидий. Вся головка конидиеносца напоминает наконечник лейки со струйками воды, поэтому гриб называют леечным. Представители рода Aspergillus используются как продуценты лимонной кислоты и ферментов.
Базидиомицеты – наиболее высокоразвитая группа грибов, объединяющая все шляпочные грибы. Органы спороношения – базидии, клетки на концах гиф – содержат, как правило, четыре гаплоидных базидиоспоры, отделяющиеся от базидии путем отшнуровывания. Мицелий базидиомицетов многоклеточный, многоядерный, отличить его от мицелия аскомицетов можно по наличию пряжек – особых мицелиальных отростков крючкообразной формы, располагающихся над клеточными перегородками. Возникновение пряжек у базидиомицетов сопровождает процесс деления ядер и клеток (см. рис 4).
Несовершенные грибы (дейтеромицеты) – большая группа грибов, включающая как одноклеточные (дрожжи), так и многоклеточные мицелиальные формы. Общим для всех грибов этого класса является отсутствие половой стадии при размножении.
Одноклеточные дейтеромицеты – это дрожжи. К многоклеточным дейтеромицетам относятся виды pодов Fusarium, Oidium некоторые виды родов Penicillium и Aspergillus и др. Большинство представителей этих грибов являются фитопатогенными. Род Fusarium отличается серповидно изогнутыми многоклеточными конидиями, которые развиваются на коротких разветвленных конидиеносцах. Род Oidium характеризуется наличием сильно разветвленного мицелия, гифы которого легко распадаются на оидии – отдельные клетки, служащие для размножения. Один из видов этого рода – Oidium lactis, или молочная плесень, часто встречается в виде бархатистой пленки на поверхности кисломолочных продуктов, вызывая их порчу.
Большинство плесеней, постоянно обитающих на пищевых продуктах, размножаются бесполым путем с помощью оидий, конидий, спорангиаспор.
Многие грибы являются продуцентами антибиотиков, ферментов и витаминов (роды Penicillium и Aspergillus). Большая группа грибов способна вызывать заболевания у растений, животных и человека.
|
|
|
