Порядок работы с микроскопом

ЧАСТЬ I

ОБЩАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ И ИММУНОЛОГИЯ

ЗАНЯТИЕ 1

Дата________________

 

Тема: ВВЕДЕНИЕ В МИКРОБИОЛОГИЧЕСКУЮ ЛАБОРАТОРИЮ. МИКРОСКОПИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

 

План занятия

1.Знакомство с рабочим местом и режимом работы в микробиологической лаборатории.

2.Знакомство с иммерсионным микроскопом и правилами работы с ним.

3.Упражнение в микроскопии на готовых препаратах с приме­нением сухих и иммерсионной систем.

4.Правила обращения с культурами микробов.

5.Приготовление препарата "раздавленная капля".

6.Приготовление и окраска препарата тушью по Бурри (негативный способ окраски).

7.Знакомство со специальными методами микроскопии (люминесцентная микроскопия).

 

Методические указания

§ I. а) Оборудование рабочего места.

На рабочем столе должно быть все необходимое для работы: микроскоп, иммерсионное масло, бактериологическая петля, спиртовка, набор красок, промывалка и ванна для промывки препаратов, предметные стекла и салфетки для протирания их, штатив для пробирок с культурами, пинцет, фильтровальная бумага для высушивания препара­тов и банка для отработанных стекол.

Из личных вещей студента на рабочем месте допускается иметь только рабочую тетрадь, в которой делают записи и зарисовки. Ничего лишнего (в том числе учебников и других книг) на рабочем столе не должно быть.

б) Режим работы в бактериологической лаборатории.

Работа с болезнетворными микробами требует обязательного соблюдения ряда правил личной и общественной профилактики. Каждый студент обязан работать в халате, на голову надевать шапочку или косынку, не курить и не принимать пищу в лаборатории, избегать суеты. По окончании работы необходимо вымыть руки с мылом.

§ 2. Важнейшей характеристикой каждого объектива микроскопа является его разрешающаяся способность. Разрешающей способностью называется расстояние между двумя точками, при котором они еще видны раздельно (т.е. не сливаются в одну). Разрешающая способ­ность объектива ограничивается такими недостатками оптической сис­темы, как сферическая и хроматическая аберрации,дифракция и т.д. Если первые два явления устранимы, то явление дифракции имеет мес­то в любой оптической системе. Оно ограничивает разрешающую способ­ность оптических систем. Разрешающая способность объектива с уче­том явлений дифракции описывается следующей формулой:

А = 0,61 ,

где А - минимальное расстояние между двумя точками объекта (разрешающая способность);

n - показатель преломления среды между препаратом и фронталь­ной линзой объектива (в случае масляной иммерсии n=1,51);

α- угол между оптической осью объектива и наиболее крайним лучом, попадающим в объектив из центра препарата;

λ- длина световой волны;

0,61 - коэффициент, который учитывает геометрические факторы при вычислении освещенности первого дифракционного максимума от круглого отверстия.

Величина n·Sinα постоянна для каждого объектива и называется числовой, или нумерической, апертурой. Она выгравирована на опра­ве объектива. В монобромнафталиновых иммерсионных объективах нумерическая апертура может варьировать в пределах от 1,25 до 1,60. При наличии воздуха между фронтальной линзой и покровным стеклом нумерическая апертура не превышает 0,95.

Из приведенной выше формулы видно, что разрешающая способность объектива прямо пропорциональная его числовой апертуре и об­ратно пропорциональна длине волны света, используемого при микроскопии. При микроскопии в видимом свете с длиной волны порядка 0,55 микрона и иммерсионным объективом с максимальной нумерической апертурой 1,60 разрешающая способность равна:

А = 0,61

Величина угла, при котором глаз способен различать раздельно две точки, называется углом резкого зрения. Для получения на сетчатке раздельного изображения двух точек световые лучи должны попасть в глаз под углом зрения, который стягивает дугу от 2 до 4 минут.

Изображение структур, разрешенных объективом, может быть увели­чено окуляром лишь настолько, чтобы оно просматривалось под углом, стягивающим дугу величиной от 2 до 4 минут. Это - полезное увеличение микроскопа. Полезное увеличение микроскопа не может превышать числовую апертуру более чем в 1000 раз. Поэтому максимальное полез­ное увеличение для микроскопов, имеющих иммерсионные объективы с апертурой 1,4-1,6, составляет 1400-1600. Применение в таких микроскопах более сильных окуляров никаких дополнительных деталей к структуре препарата, разрешаемой объективом, не выявляет.

Для полного использования разрешающей способности иммерсионного объектива необходимо выполнять следующие основные правила:

1)Конденсор осветительного аппарата должен быть поднят до отказа (до уровня предметного столика).

2)Диафрагма конденсора должна быть полностью открыта.

3)Во всех без исключения случаях работа ведется с плоским зеркалом, так как конденсор рассчитан на работу с параллельными пучками света.

Наряду с увеличением и нумерической апертурой одной из важных характеристик объектива является его свободное рабочее расстояние, т.е. расстояние между верхней поверхностью препарата и нижней поверхностью фронтальной линзы объектива при наведенном на фокус объективе. Эти расстояния следующие:

для объектива с увеличением х8 - 8,5 мм;

для объектива с увеличением 40х - 0,4 мм;

для объектива с увеличением 90х - 0,2 мм.

Знание этих расстояний необходимо для того, чтобы быстро сфокусировать микроскоп на препарате. Кроме того, чтобы правильно и быстро установить освещение, необходимо, чтобы объектив находился от препарата на свободном рабочем расстоянии.

Порядок работы с микроскопом

1.Проверить состояние осветительного аппарата (поднять кон­денсор, открыть его диафрагму, поставить плоское зеркало).

2.Положить на столик микроскопа исследуемый препарат и поставить слабый сухой объектив (8x) на расстояние несколько меньше свободного рабочего расстояния (для данного объектива 5-7 мм).

Рис.1 Дрожжевые клетки объектив 8x

Рис.2 Дрожжевые клетки объектив 40x

Рис.3 Дрожжевые клетки объектив 90x

3. Глядя в окуляр и вращая зеркалом, произвести предварительную установку освещения,

4. Медленно поднимая тубус макровинтом, добиться резкого изображения препарата. При использовании слабого сухого объектива в поле зрения, кроме препарата, может быть видно изображение источ­ника света, т.е. оконной рамы и других предметов, находящихся за окном.

5.Движением зеркала поставить в центре поля зрения наиболее светлый участок оконной рамы (например, участок неба с облаками), после чего можно переходить на микроскопию с сильным сухим или иммерсионным объективами. При этом мешающие детали исчезают из поля зрения, Если этого не происходит, то следует осторожно приподнять или опустить конденсор на 1-1,5 мм.

6.Поставив сильный сухой или иммерсионный объектив, ни в коем случае нельзя опускать тубус микроскопа, глядя в окуляр. Необходимо под контролем глаза, глядя сбоку, опустить объектив на расстояние меньше свободного рабочего, а затем, глядя в окуляр, макровинтом медленно поднимать тубус до тех пор, пока появится мелькание препарата. После этого точная установка достигается с помощью микровинта. Не следует делать микровинтом более половины оборота в одну или другую сторону. При фокусировке микроскопа полезно левой рукой слегка двигать препарат по поверхности предметного столика.

§ 3. Пользуясь изложенными сведениями, необходимо научиться быстро и правильно устанавливать препарат в Фокусе при всех трех объективах. Рассматривая препарат, следует обратить внимание на резкое увеличение числа разрешаемых подробностей при работе с иммерсионным объективом по сравнению с сухими объективами.

Зарегистрировать рабочий номер своего микроскопа и указать в таблице его основные параметры.

Рис.4. Микроскоп Обозначения: 1 - окуляр; 2 - тубус; 3 -штатив(колонка и ножка);4- макрометрический винт; 5- микрометрический винт;6- зеркало; 7 - конденсор;8- предметный столик;9- объектив; 10 – револьвер.

 

Параметры рабочего микроскопа.

Тип (марка)__________________________________________________

Заводской номер_____________________________________________

Увеличение окуляра__________________________________________

Номера объективов: 8x________________________________________

40x_______________________________________

90x_______________________________________

Нумерическая апертура

объективов: 8x________________________________________

40x_______________________________________

90x_______________________________________

Общее увеличение

с объективом 90x_______________________________________

Порядковый номер________________________________________

Роспись_________________________________________________

 

§ 4. Необходимо твердо усвоить основные приемы бактериологической техники: обращение с культурами микробов, использование бактериологической петли, спиртовок, способы обеззараживания использованного материала и отработанных стекол.

При работе с культурами микроорганизмов необходимо соблюдать следующие два основные принципа: 1 - не загрязнить микробами окружающей среды и не заразить самого себя и 2 - не загрязнить культуру посторонними микробами из окружающей среды, так как точная идентификация исследуемого возбудителя заболевания возмож­на лишь при условии выделения и сохранения его в чистой культуре.

Культуру бактерий сохраняют обычно на жидких и плотных питательных средах в пробирках, закрытых ватно-марлевыми пробками. При всех манипуляциях с культурой (приготовление мазка, пересев ее с одной среда на другую и т.д.) используют стерильную бакте­риологическую петлю из металлической проволоки. Правильно приготовленная петля диаметром от I до 5 мм должна быть полностью замкнута и не должна тлеть лишнего свободного конца. Петлю стерилизуют прокаливанием докрасна в пламени горелки, держа ее сначала вертикально, затем проводят 3-4 раза через пламя прилегающую к петле часть петледержателя.

Для соблюдения вышеуказанных принципов в случае приготовления бактериологическую петлю берут в правую руку как ручку или карандаш, а пробирку держат в левой руке между большим и указательным пальцами с тыльной стороны кисти почти в горизонталь­ном положении. При этом должна быть хорошо видна поверхность питательной среды с культурой бактерий.

Простерилизовав петлю, правой рукой захватывают пробку, прижимая ее мизинцем к ладони, освобождают ее небольшим поворотом, вынимают над пламенем горелки и, не выпуская пробку из руки (в таком положении она сохраняется в течение последующих манипуляций) обжигают края пробирки. Петлю вводят в пробирку, остужают прикосновением к внутренней стороне стекла и берут ею небольшое коли­чество культуры, стараясь не захватить при этом питательной среды. Вынув петлю, опять обжигают края пробирки, слегка обжигают пробку и закрывают ею пробирку. Не выпуская петли из руки, ставят пробирку в штатив и приступают к приготовлению мазка. После этого пет­лю стерилизуют и ставят в штатив.

С соблюдением этих основных правил производят и все другие манипуляции с культурами бактерий - пересев из пробирки в пробирку» из пробирки в чашку, из чашки в чашку и т.п.

В случае попадания культуры микробов на руки, другие предметы и пол необходимо немедлено протереть руки и загрязненные предметы ватой, смоченной дезинфицирующим растворов, а пол залить этим же раствором. Через 30 минут руки можно вымать с мылом.

§ 5. На чистое сухое предметное стекло нанести с помощью бактериологической петли каплю воды. Прокаленной и остуженной петлёй внести в небольшое количество (одну петлю) микробной массы и равномерно перемешать с водой. Петлю прокалить и поставить в штатив. Накрыть каплю чистым покровным стеклом и придавить его слегка рукояткой петли. Полученную "раздавленную каплю" поместить на предметный столик микроскопа и промикроскопировать сначала со слабым сухим объективом, затем с сильным сухим объективом и, наконец, с иммерсионным. Для установки препарата в фокусе следует найти вначале при малом увеличении капли, вывести его в центр поля зрения и затем по нему ориентироваться.

При микроскопии необходимо помнить, что рассматривание неокрашенного препарата возможно только с ограниченным освещением, что достигается опусканием конденсора или уменьшением отверстия ирис-диафрагмы,

§ 6. На чистое предметное стекло наносят каплю воды и рядом с ней несколько больших размеров каплю туши. В каплю воды вносят небольшое количество исследуемой культуры (получается облачко помутнения). Прокалив и остудив петлю(чтобы сжечь оставшуюся массу бактерий), готовят равномерную взвесь бактерий. Затем соединяют эту каплю с каплей туши, тщательно перемешивают и размазывают по стеклу тонким слоем. Высушивают мазок на воздухе и микроскопируют с иммерсионным объективом.

При микроскопии препарата рекомендуется начинать с более светлых участков его, а затем переходить на более темные. Необходимо помнить, что при негативных способах окраски микробы остаются не убитыми.

§ 7. Метод люминесцентной микроскопии.

Люминесцентная микроскопия основана на способности некоторых веществ светиться под действием коротковолновых лучей света. При этом длина волны излучаемого при люминесценции света всегда будет больше, чем длина волны света, возбуждающего люминесценцию. Так, если освещать объект синим светом, то он будет испускать лучи красного, оранжевого, желтого или зеленого цветов.

Препараты для люминесцентной микроскопии окрашивают специаль­ными (светящимися) люминесцентными красителями - флуорохромами (например, раствор акридинового оранжевого 1:5000 - 1:10000). Лучи света от сильного источника (обычно ртутной лампы сверхвысокого давления) пропускаются через сине-фиолетовый фильтр. Под действием

Рис.5 Стрептобацилла (“Раздавленная капля”)

Рис.6 Негативная окраска по Бури; объектив 90x

Рис.7 Люминесценция дрожжей, обработанных акридиновым оранжевым; объектив 40x

Рис.8 Оптическая схема люминесцентного микроскопа

этого коротковолнового излучения окрашенные акридиновым оранжевым бактерии начинают светиться красным или зеленым светом. Для того, чтобы синий свет, вызывающий люминесценцию, не мешал наблюдению, над окуляром микроскопа ставят "запирающий" желтый светофильтр, задерживающий синие, но пропускающие желтые, зеленые и красные лучи.

В результате при наблюдении в микроскопе на темном фоне будут видны микробные клетки, светящиеся желтым, зеленым или красным цветом. При окраске акридиновым оранжевым дезоксирибонуклеиновая кислота (ядерное вещество) будет светиться ярко-зеленым цветом, а находящаяся в цитоплазме рибонуклеиновая кислота - красным цветом.

Метод люминесцентной микроскопии позволяет изучать живые нефиксированные бактерии, окрашенные сильно разведенными растворами красителей, не причиняющих вреда микробным клеткам. По характеру свечения могут быть дифференцированы отдельные химические вещества, входящие в состав микробной клетки. Метод с большим эффектом может -быть использован для ускорения диагностики ряда заболеваний.

Флуоресцирующими красителями можно обрабатывать диагностические сыворотки, содержащие антитела к определенным бактериям. Краситель, например, изотиоцианат флуоресцеина, химически соединяется с глобулинами иммунной сыворотки и таким образом как бы избиратель­но метит антитела.

Люминесцирующие сыворотки могут быть использованы для идентификации выделенных культур бактерии и для ускоренной индикации патогенных микробов во внешней среде и в выделениях больных.

Сущность иммунофлуоресцентного метода исследования заключается в том, что из исследуемого материала готовят мазок и после высушивания и фиксации обрабатывают его люминесцирующей сывороткой (см. занятие 12). При наличии в исследуемом мазке гомологичных бактерий, вследствие адсорбции на них меченных флуоресцирующим краси­телем антител, в люминесцентном микроскопе на темном фоне препарата обнаруживается специфическое яркое желто-зеленое свечение по периферии бактериальных клеток. Центральная часть клеток не светится. Присутствующие в препарате посторонние микробные клетки не светятся.

Демонстрация в люминесцентном микроскопе бактерий, обработан­ных акридиновым оранжевым и люминесцирующей сывороткой.

 

 

Контрольные вопросы

От чего зависит разрешающая способность микроскопа?

Почему иммерсионные объективы имеют более высокую разрешающую способность по сравнению с сухими объективами с тем же отверстным утлом?

Что такое нумерическая апертура и по какой формуле она определяется?

Чему равны разрешающая способность современных оптических микроскопов и их полезное увеличение?

На какой высоте должен находиться при микроскопии конденсор?

Каким зеркалом следует пользоваться при работе на микроскопах, снабженных конденсором?

Чему равны свободные рабочие расстояния объективов микроскопов и для чего необходимо их знать?

Каким винтом микроскопа следует производить наводку на рез­кость?

Как следует производить наводку" микроскопа на резкость, чтобы избежать повреждения объектива и препарата?

Как выявить наличие загрязнения в окуляре?

Как правильно приготовить бактериологическую петлю?

Как следует держать пробирку, петлю и пробку при взятии ма­териала для приготовления препарата?

Как предохранить культуру микроорганизма от загрязнения из воздуха?

Как производится негативная окраска препарата по Бурри?

Как выглядят бактерии в препарате, приготовленном по Бурри?

Как должно быть установлено освещение при микроскопии неокра­шенных препаратов ("раздавленная капля")?

Как устроен люминесцентный микроскоп?

Каким светом наиболее целесообразно вызывать люминесценцию препарата и почему?

Каково назначение желтого окулярного светофильтра в люминесцентном микроскопе?

Что такое флуорохромирование, какие флуорохромы чаще приме­няются?

В чем заключается принцип иммунофлуоресцентного метода иссле­дования?

 

Приложение к ЗАНЯТИЮ 1

МЕТОДЫ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ

ИНФЕКЦИОННЫХ ЗАБОЛЕВАНИИ

Микроскопический. С помощью микроскопии нативного патологического материала определяют вид возбудителя заболевания по форме, взаиморасположению и способности окрашиваться определенными кра­сителями.

Бактериологический. Этот метод основан на выделении чистой культуры возбудителя заболевания и его идентификации (определение вида микроба).

Серологический. Метод основан на определении специфических антител в крови больных или переболевших инфекционными заболева­ниями к соответствующим возбудителям с помощью различных реакций (агглютинации, пассивной гемагглютинации, связывания комплемента, преципитации и других).

Биологический. В основе этого метода лежит заражение лабораторных животных исследуемым материалом от больного с целью воспроизведения у них инфекционного заболевания или последующего выделения возбудителя.

Аллергический. С помощью этого метода обнаруживают повышен­ную чувствительность макроорганизма к определенным возбудителям инфекционных заболеваний или продуктам их жизнедеятельности. Для аллергических проб используют препараты, которые называются аллергенами.

 

ПРИЗНАКИ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ МИКРООРГАНИЗМОВ (для определения вида микроба)

Морфологические - форма, величина и характер расположения микробов друг к другу.

Тинкториалные - способность микробов окрашиваться различ­ными красителями.

Культуральные - особенности роста микробов на жидких и плотных питательных средах.

Биохимические - способность микроорганизмов потреблять различные вещества (углеводы, белки и другие) с образованием характерных конечных продуктов, или наличие у микроорганизмов различных ферментов (уреаза, цистиназа и другие).

Антигенные - особенности химического состава микробных клеток (антигенной структуры), выявляемые с помощью специфических диагностических иммунных сывороток,

Чувствительность к специфическим фагам - способность бактерий лизироваться эталонными специфическими фагами.

Биологические свойства. Токсигенность - способность продуци­ровать экзотоксин. Чувствительность к определенным колицинам или тип синтезируемых колицинов.

 

Определение понятий "микроорганизмы" и "вид"

Микроорганизмы - это невидимые простым глазом живые существа, включающие в себя представителей всех царств жизни - плазмиды, вирусы, прокариоты (эубактерии и архебактерии) и эукариоты. Они стоят на низших ступенях эволюции и играют важную роль как в общей экономике природы, так и в патологии человека, животных и растений А.И.Коротяев).

Вид - совокупность микроорганизмов, имевших общий корень происхождения, сходный генотип (более 80% гомологии ДНК) и макси­мально близкие фенотипические признаки и свойства (А.И.Коротяев).

 

ЗАНЯТИЕ 2

Дата____________________

 

Тема: МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. МОРФОЛОГИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ

 

План занятия

А. Микроскопические методы исследования

I 1. Устройство электронного микроскопа.

2. Методы электронномикроскопического препарирования:

а)приготовление пленок-подложек;

б)негативное и позитивное контрастирование;

в)метод оттенения.

3.Методы получения ультратонких срезов:

а)способы фиксации и заливки биологических объектов; б)приготовление стеклянных ножей;

в) ознакомление с устройством ультрамикротома и получением ультротонких срезов.

4.Исследование ультратонких срезов в электронном микроскопе. Демонстрация.

5. Знакомство со специальными методами микроскопии (конденсор темного поля, фазовоконтрастный микроскоп).

Б. Морфология микроорганизмов

1. Морфология бактерий: шаровидные, палочковидные и извитыеформы. Приготовление, окраска и микроскопия препаратов-мазков.

2.Жгутики бактерий. Демонстрация готовых препаратов.

3.Наблюдение подвижности бактерий в препарате "висячая капля" и c помощью фазовоконтраcтного микроскопа. Метод полужидких сред (Пешкова).

 

Методические указания

А. Микроскопические методы исследования

§ I. Устройство электронного микроскопа.

Возможности световых микроскопов ограничены волновой природой света. При оптимальных условиях световые микроскопы позволяют наблюдать, вследствие явления дифракции, объекты размером не менее 1/2 - 1/3 длины световой волны (около 0,2μ).

Наибольшими возможностями в смысле разрешающей способности обладают электронные микроскопы, в которых пучок света заменен пучком электронов, длина волны которых составляет 0,04-0,05А.

Принципиальная оптическая схема электронного микроскопа аналогична схеме светового микроскопа, в котором все оптические элементы заменены соответствующими электрическими: источник света заменен источником электронов, стеклянные линзы - линзами электромагнитными, В электронных микроскопах просвечивающего типа различают три системы: электронно-оптическую, электропитания,

Электронно-оптическая система снабжена двумя конденсорными, объективной, промежуточной и проекционной линзами, обеспечивающими увеличение электронного микроскопа от 300 до 200000 крат. Промежу­точная и проекционная линзы обеспечивают плавное изменение увеличения при постоянном поле изображения.

фотографирование изображений при всех видах исследований производится на фотопластинки.

В комплект электропитания электронного микроскопа входят: шкаф питающего устройства, выпрямитель высоковольтный, пульт управления, щит распределительный, трансформатор высокочастотный, стабилизатор феррорезонансный, соединительные кабели. Устройство обеспечивает электрическое питание всех узлов электронного микроскопа от сети трехфазного переменного тока с напряжением 220 или 380В, частотой 50 гц.

Вакуумная система электронного микроскопа позволяет получать и поддерживать в процессе работы рабочий вакуум 2·10^-4 мм рт.ст. в колонне микроскопа, производить шлюзование камеры объекта и фотокамеры. Герметичность вакуумной системы и колонны микроскопа в местах их соединения обеспечивается применением резиновых уплотнителей. Вакуумная система состоит из следующих основных узлов: стояка, ва­куумного реле, высоковакуумного клапана, клапана распределитель­ного, комбинированной ловушки, камеры вакуумной, обходного клапана,

Рис.1 Оптическая схема электронного микроскопа. 1.Катод. 2.Первый конденсор. 3.Второй конденсор. 4. Столик объекта. 5. Объект. 6.Объективная линза. 7. Промежуточная линза. 8. Проекционная линза. 9.Люминесцирующий экран. 10. Фотокамера

ловушки предварительного разрежения, диффузионного насоса, вспомо­гательного диффузионного насоса, баллона предварительного разрежения, механического насоса.

Источником пуска электронов является электронная пушка, сос­тоящая из V -образного вольфрамового термокатода, который при нагревании до 2900° в результате термоэмиссии испускает свободные электроны, ускоряемые затем электростатическим полем, создаваемым между фокусирующим электродом и анодом. Электронный пучок затем формируется с помощью конденсорных линз и направляется на исследуемый объект. Электроны, проходя сквозь объект, за счет его различной толщины и плотности отклоняются под различными углами и попадают в объективную линзу, которая формирует первое увеличенное изображение объекта. После объективной линзы электроны попадают в промежуточную линзу, которая предназначена для плавного изменения увеличения микроскопа и получения диффракции с участков исследуемых образцов. Проекционная линза создает конечное увеличенное изображение объектов, которое направляется на флуоресцирующий экран. Благодаря взаимодействию быстрых электронов с веществом люминофора Флуоресцирующего экрана на нем возникает видимое изображение объекта. Увеличение конечного изображения на экране определяется как произведение увеличений, даваемых объективной, промежуточной и проекционной линзами.

 

§2. Методы электронно-микроскопического препарирования.

а) Приготовление пленок-подложек и их монтаж на предметные сетки

Электронномикроскопическому изучению могут быть подвергнуты как ультратонкие срезы различных тканей, клеток, микроорганизмов, так и целые бактериальные клетки, вирусы, фаги, а также субклеточ­ные структуры, выделенные при разрушении клеток различными способами.

Для того, чтобы исследовать различные объекты в световом микроскопе, их помещают на предметное стекло. При электронномикроскопических исследованиях роль предметного стекла (оно не может быть использовано, так как непроницаемо для электронов) выполняют очень тонкие, прозрачные пленки-подложки, которые крепятся на опорные сетки.

Обычно для исследований применяют сетки, приготовленные из платины или чистой меди и имеющие до 100 ячеек на I мм². Они могут быть плетеными или изготавливаются специальным фотохимическим способом. Выпускаются как в готовом виде с внешним диаметром 2 или 3 мм. так и в виде полотна, из которого вырубаются специальны­ми пробойниками.

Толщина пленок-подложек должна быть не более 200А, так как более толстые пленки увеличивают угловое рассеивание электронов, отчего контрастность изображения и разрешение структур объектов значительно уменьшаются. Чаще всего для электронномикроскопи-ческих исследований биологических объектов применяют коллодиевые, формваровые и угольные пленки-подложки.

Благодаря своему заряду электроны слабо проникают через плотные среды. Поэтому объект для исследования должен быть макси­мально проницаемым для электронов. По этим же соображениям подложка должна быть электрононейтральной, чтобы не задерживать электронов, и бесструктурной, чтобы не затемнять структуру объекта. Кроме того, подложки должны быть прочными, чтобы выдерживать высокую температуру. Для получения, пленок-подложек из нитроцеллюлозы пользуются 1,5-2%-ными растворами коллодия в амилацетате (чистый коллодий получают путем выпаривания аптечного эфирного раствора коллодия).
Каплю раствора коллодия наносят на поверхность дистиллированной воды, налитую в чашку диаметром около 20 см. Капля быстро растекается по поверхности воды, и после испарения амилацетата образуется тонкая пленка.

Пленки из формвара (поливинилформальдегида) несколько прочнее, чем из коллодия, но получать их сложнее, так как растворители формвара - диоксан, дихлорэтан - не растекаются по поверхности воды, как амилацетат. Для получения формваровых пленок чистое, хорошо отшлифованное стекло опускают в раствор 0,1-0,2%-ного формвара в диоксане или дихлорэтане, затем вынимают и подсушивают 5-10 минут на воздухе. На стекле образуется тонкая пленка, которую об­резают по краям стекла, стекло опускают под углом 450 в чашку с водой, пленку осторожно снимают на поверхность воды.

В последнее время все чаще применяют углеродные пленки (они химически инертны, хорошо переносят электронную бомбардировку, термостойки), которые получают путем испарения углерода в вакуумной установке. В установку помещают чистое шлифованное стекло и при контакте двух графитовых стержней, на которые подается электрический ток, на стекло распыляют углерод. Затем тонкую пленку, полученную на поверхности стекла, снимают на поверхность воды, как и в случае снятия формваровой пленки.

После того как на поверхности воды образуется тонкая пленка, полученная одним из вышеописанных способов, на пленку аккуратно пинцетом наносят опорные сетки выпуклой стороной вниз. После этого поверх сеток накладывают листок фильтровальной бумаги и снимают его вместе с пленкой о поверхности воды. Сетки оказываются заключенными между пленкой и фильтровальной бумагой. Бумагу подсушива­ют, и сетки вместе с подложкой снимают осторожно пинцетом для размещения на них объектов, подлежащих микроскопическому исследованию.

 

б) Методы негативного и позитивного контрастирования

При рассмотрении объекта в электронном микроскопе и выявлении тонких деталей его строения важны два основных фактора: разрешающая способность микроскопа и контрастность объекта. Ряд биологиче­ских структур рассеивают электроны почти так же, как и пленка-под­ложка, в результате чего контрастность настолько мала, что даже при достаточной разрешающей способности микроскопа изображение объекта не будет различимо. Для увеличения контрастности применя­ют ряд методов.

Негативное контрастирование. В основе этого метода лежит принцип разности контрастов. При этом исследуемый объект смешивают с раствором соли тяжелого металла и наносят на сетку. Контрастирующее вещество окружает объект более низкой плотности, в результате чего малоконтрастный объект становится отчетливо различим на окружающем его темном фоне. В этом случае получают негативный эффект. Для негативного контрастирования применяют 2%-ный раствор уранилацетата или 2%-ный раствор фосфорновольфрамовой кислоты.

Позитивное контрастирование. Известно, что соли тяжелых металлов могут специфически реагировать с различными биологическими веществами, тем самым они могут повы­шать контрастность соответствующих структур. Например, осмий хорошо реагирует с липоидными веществами, уранилацетат - с нуклеиновы­ми кислотами, соли свинца с белковыми компонентами клеток и тка­ней. Увеличение контрастности структур, возникающее после взаимодействия их с солями тяжелых металлов, обеспечивает позитивное контрастирование объекта, так как в результате "окраски" структуры становятся менее проницаемыми для электронов и выглядят темны­ми на светлом фоне препарата.

в) Метод оттенения

Для увеличения контрастности исследуемых объектов применяют также метод оттенения. При изготовлении образцов по этому методу исследуемый объект помещают в вакуумную напылительную установку и на него под определенными углами производят испарение металла (платины, палладия, золота, хрома, углерода) или их сплавов.

В тех местах, где объект будет экранировать пучок частиц, возникают тени. Рассеивание и поглощение электронов для различных участков объекта оказывается различным, в результате чего контрастность изображения возрастает. Этот метод позволяет не только увеличить контрастность, но и установить в ряде случаев размеры исследуемых объектов по длине тени и углу отклонения с использова­нием специальных формул.

§3. Методы получения ультратонких срезов

а) Способы фиксации и заливки биологических объектов

Основная цель фиксации - сохранить объект в таком состоянии, которое правильно бы отражало прижизненное состояние объекта. "В настоящее время в практике электронной микроскопии применяют хи­мические способы фиксации. По способу действия на живые структуры все химические фиксаторы разделяют на две группы:

1) фиксаторы, осаждающие (коагулирующие) белки - спирты, уксусная и пикриновая кислоты, соли тяжелых металлов, которые в основном применяют в световой микроскопии;

2) фиксаторы, стабилизирующие липиды - четырехокись осмия, формалин, перманганат калия.

Для фиксации клеток из культур микроорганизмом, выращенных на плотных и жидких средах, применяют 1%-ный раствор KMnO4 при­готовленный на ацетат-вероналовом буфере. При фиксации бактериаль­ных клеток по Ритер-Келленбергер применяют стандартный раствор: 1% OsO₄ в ацетат-вероналовом буфере (рН=6,0), в котором фиксатором является осмий.

После фиксации производят обезвоживание. В качестве обезвожи­вающих веществ используют этиловый спирт, метиловый спирт и ацетон, которые берут в возрастающих концентрациях (30°, 50°, 70⁰, 96°, 100⁰).

После обезвоживания объекты заключают в пластмассы или дру­гие среды. Так как оптимальная толщина срезов должна быть не более 250-800 А, то необходимо, чтобы заливочный материал обладал определенной твердостью и другими свойствами. Для этих целей исполь­зуют пластические массы - метакрилаты, эпоксидные смолы.

В практике электронной микроскопии чаще используют метакрилаты: бутилметакрилат и метилметакрилат. Бутилметакрилат полимеризуется в сравнительно мягкие блоки, поэтому к нему прибавляют 10-20% метилметакрилата. В качестве катализатора применяют 1-2%-ную перекись бензоила. Заливочную смесь (рабочую) заливают в желатиновые капсулы, где происходит полимеризация ее при 600 в тече­ние 48 часов.

б) Приготовление стеклянных ножей

Одним из самых важных этапов при получении ультра тонких срезов является процесс приготовления стеклянного ножа. Стеклянные ножи готовят из полос специального (зеркального) стекла, толщина которого должна быть 5 мм. Из такой полосы приготавливают квадраты размером 3x3 см, для чего стеклорезом вначале делают нарезки и по нарезу обламывают клетки-квадраты. Затем приготовленный квадрат надрезают по диагонали и разламывают.

Насечки стеклорезом производят таким образом, чтобы они не доходили до края стекла на 2-3 мм. После разламывания квадрата по диагонали с помощью лупы просматривают получившиеся лезвия. Обычно нож получается несколько неровным и только небольшая его, часть имеет ровный участок, который и используется в качестве лезвия.

В настоящее время промышленностью выпускается специальный прибор - станок для изготовления стеклянных ножей (ССН-1), который значительно облегчил процесс изготовления ножей. После изготовления ножа на нем укрепляют ванночку из лейкопластыря, и нож с ванночкой устанавливают в микротом.

Демонстрация приготовления стеклянных ножей с помощью прибора ССН-1.

 

в) Ознакомление с устройством ультрамикротома и получением ультратонких срезов

Незначительная проникающая способность электронов даже при бол

12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: