Mikrobiologia - skrypt.pdf - pomoce naukowe - bimi4

SPIS TREŚCI

I. WSTĘP I RYS HISTORYCZNY (w skrócie) ................................................. 1

I.1. Definicja i przedmiot badań ................................................................ 1

I.2. Rys historyczny ................................................................................... 2

I.3. Działy mikrobiologii .......................................................................... 11

I.4. Kalendarium ...................................................................................... 19

II. LABORATORIUM MIKROBIOLOGICZNE ................................................. 60

II.1. ZASADY BEZPIECZNEJ PRACY W LABORATORIUM ......................... 62

MIKROBIOLOGICZNYM .................................................................... 63

II.2. WYPOSAŻENIE LABORATORIUM MIKROBIOLOGICZNEGO ............ 85

2.1. Podstawowa aparatura mikrobiologiczna ..................................... 87

2.2. Drobny sprzęt i szkło laboratoryjne ............................................ 139

2.3. Zadania ........................................................................................ 160

II.3. METODY JAŁOWIENIA ................................................................... 167

3.1. Metody fizyczne ........................................................................... 174

3.2. Metody mechaniczne ................................................................... 217

3.3. Metody chemiczne ....................................................................... 222

3.4. Zadania ........................................................................................ 232

II.4. WARUNKI HODOWLI MIKROORGANIZMÓW ................................ 254

4.1. Temperatura ................................................................................ 261

4.2. Tlenowość potencjał oksydacyjnoredukcyjny ......................... 274

4.3. Kwasowość odczyn środowiska ................................................ 298

4.4. Składniki odżywcze ..................................................................... 313

4.5. Przygotowywanie pożywek ......................................................... 395

4.6. Zadania ........................................................................................ 401

II.5. TECHNIKA WYKONYWANIA POSIEWÓW ...................................... 444

5.1. Pobór materiału i przygotowanie do posiewu ............................ 455

5.2. Technika posiewów ..................................................................... 489

5.3. Posiew ilościowy ......................................................................... 522

5.4. Izolacja czystych kultur .............................................................. 526

5.5. Rozcieńczalniki stosowane do przygotowywania zawiesin ........ 539

5.6. Zadania ........................................................................................ 546

II.6. WZROST DROBNOUSTROJÓW NA PODŁOŻACH ............................ 566

6.1 Wzrost i rozmnażanie się pojedynczej komórki ........................... 572

6.2. Wzrost liczebności całej populacji .............................................. 581

6.3. Charakterystyka wzrostu mikroorganizmów na pożywkach ...... 596

6.4. Metody oznaczania liczby drobnoustrojów ................................. 677

6.5. Zadania ........................................................................................ 739

II.7. MIKROSKOP I PRZYGOTOWANIE PREPARATÓW .......................... 769

DO OBSERWACJI MIKROSKOPOWYCH .......................................... 770

7.1. Mikroskop .................................................................................... 776

7.2. Technika wykonania preparatów mikroskopowych .................... 808

7.3. Określanie wielkości mikroorganizmów ..................................... 887

7.4. Zadania ........................................................................................ 902

LITERATURA .............................................................................................. 919

I. WST Ę P I RYS HISTORYCZNY (w skrócie)

I.1. Definicja i przedmiot bada Ń

MIKROBIOLOGIA – „ micros; bios; logos ” podobnie jak botanika i zoologia,

jest działem biologii – nauki o Ż yciu małych organizmów. Encyklopedia multimedialna

PWN okre Ś la mikrobiologi Ę jako „ nauk Ę o budowie, czynno Ś ciach i roli w

przyrodzie (gospodarce) drobnoustrojów” .

Przedmiotem bada Ń mikrobiologii s Ą zatem drobnoustroje (mikroorganizmy).

S Ą to „ ni Ż sze organizmy o mikroskopowych wymiarach, np. bakterie i zbli Ż one

do nich organizmy, wirusy, niektóre glony, grzyby, pierwotniaki; maj Ą

olbrzymie znaczenie w przyrodzie ”. Niewielkie wymiary komórki nie s Ą jednak

jedynym atrybutem drobnoustrojów. Okre Ś lenie „mikroorganizm” nawi Ą zuje tak Ż e do

metod badawczych, jakie wykorzystujemy w badaniach tych organizmów. W miar Ę

pełna definicja charakteryzuje mikroorganizmy jako:

• wsz Ę dobylskie organizmy mikroskopijnej wielko Ś ci, mierzonej w mikrometrach

(µm – 1/1000 mm) lub w nanometrach (nm - 1/1000 µm), których badanie jest

mo Ż liwe za pomoc Ą metod mikrobiologicznych, miedzy innymi mikroskopowych;

• organizmy jednokomórkowe lub tworz Ą ce układy komórek, lecz nie maj Ą ce

struktury tkankowej, przy czym ka Ż da z komórek charakteryzuje si Ę pełn Ą

autonomi Ą .

Drobne rozmiary tej grupy organizmów sprawiały, Ż e przez długi czas były one

nieznane i niewidoczne. Ich poznanie było bowiem uzale Ż nione od post Ę pu w

zakresie metod i technik badawczych, zwłaszcza mikroskopii, biochemii i genetyki.

Drobnoustroje wyst Ę puj Ą ce w Ś rodowisku człowieka były jednak ju Ż u zarania dziejów

przez ludzko ŚĆ wykorzystywane, np. do sporz Ą dzania piwa i wina, kwaszenia mleka i

warzyw, wypieku ciast. Powodowały tak Ż e niekorzystne zjawiska (choroby ro Ś lin,

zwierz Ą t i człowieka, psucie si Ę Ż ywno Ś ci).

I.2. Rys historyczny

Pierwsze wzmianki o chorobach spotyka si Ę ju Ż w najstarszych Ź ródłach. S Ą to

zapiski chi Ń skie i indyjskie (XX i X w p.n.e., ospa); o w Ś ciekli Ź nie wspomina kodeks

Esznana w Babilonii, a o gru Ź licy i malarii donosi HIPOKRATES – ojciec medycyny

greckiej. Pojawiaj Ą si Ę przypuszczenia, Ż e w otoczeniu człowieka wyst Ę puj Ą

nieznane czynniki odpowiedzialne za dot Ą d niewytłumaczalne zjawiska (Varro,

Columella I / II w p.n.e). Równie Ż w Biblii, w ksi Ę dze „ Leviticus ” jest wzmianka o

mo Ż liwo Ś ci przenoszenia si Ę choroby z organizmu chorego lub przedmiotu z którym

on si Ę stykał na organizm zdrowy. Nie znano jednak przyczyn i fakt ten przypisywano

nieokre Ś lonym „ miazmatom ”, „ złemu powietrzu ”

Dopiero Girolamo FRACASTORO , włoski przyrodnik (XV/XVI w), wysuwa

hipotez Ę , Ż e musi istnie Ć jaki Ś czynnik przenosz Ą cy chorob Ę zaka Ź n Ą . W dziele „ De

Contagione ” pisze: „ zaka Ż enie jest podobne do gnicia, przenosz Ą cego si Ę z jednej

rzeczy na drug Ą , jego zarodki (seminaria) s Ą bardzo aktywne, s Ą zbudowane z silnej

ci Ą gliwej substancji i odznaczaj Ą si Ę nie tylko materialn Ą , ale i spirytualn Ą antypati Ą w

stosunku do organizmu zwierz Ę cego ”. Nie wyja Ś nia jednak natury tego czynnika.

Znacz Ą cym osi Ą gni Ę ciem na drodze do poznania mikroorganizmów było

skonstruowanie przez braci Jensenów (XVI w), Roberta Hooke’a (XVII w)

pierwszych przyrz Ą dów optycznych. Za pomoc Ą takiego przyrz Ą du Hook dokonuje

pierwszych obserwacji komórek ro Ś linnych. Jednak za najlepszego w tym czasie

optyka i mikroskopist Ę uznaje si Ę holendra A. Van Leeuwenhoek’a (z zawodu

kupca, z zamiłowania przyrodnika), który skonstruował pierwowzór

jednosoczewkowego mikroskopu optycznego o powi Ę kszeniu około 300x i wy Ż szej

zdolno Ś ci rozdzielczej (XVII/XVIII w). Dzi Ę ki niemu po raz pierwszy zobaczył, opisał i

narysował bakterie, krwinki czerwone, plemniki, szczegóły budowy tkanek. Badania

te zaprzeczały idei samorództwa, jednak eksperymentalnie jej nie obaliły.

Rys.1. Mikroskop i rysunki wykonane

przez Leeuwenhoek’a (9)

Dzi Ę ki odkryciom Leeuwenhoek’a K.LINEUSZ (XVIII w) uznaje odr Ę bno ŚĆ

niewidzialnych gołym okiem organizmów i wyodr Ę bnia je w swoim systemie pod

nazw Ą „ Chaos infusorium ”. W grupie tej umieszcza tak Ż e mikroskopijne plemniki

oraz „ eteryczne mgiełki czasu kwitnienia ”.

Pomimo tych odkry Ć nie wi Ą zano jeszcze faktu obecno Ś ci i funkcji Ż yciowych

mikroorganizmów z procesami biologicznymi zachodz Ą cymi w Ś rodowisku i w

otoczeniu człowieka.

Znacz Ą cym post Ę pem w rozwoju mikroskopii było skonstruowanie w drugiej

połowie XIX w przez Abbego i Zeissa współczesnego mikroskopu optycznego z

aparatem o Ś wietleniowym (aparatem Abbego); wprowadzenie przez Siedentopfa i

Zsigmondy’ego do praktyki mikrobiologicznej mikroskopu ultrafioletowego; wreszcie

zbudowanie przez Ruska w latach trzydziestych XX w pierwowzoru mikroskopu

elektronowego o du Ż ej zdolno Ś ci rozdzielczej. Za ojca mikrobiologii jako nauki oraz

twórc Ę poszczególnych jej działów, a zwłaszcza mikrobiologii przemysłowej

(przemysłu fermentacyjnego), lekarskiej i weterynaryjnej uznaje si Ę francuskiego

biochemika i mikrobiologa Ludwika Pasteur’a (XIX w). Najwa Ż niejsze jego

osi Ą gni Ę cia to:obalenie uznawanej przez Arystotelesa hipotezy samorództwa

( generatio spontanea );wykazanie, Ż e fermentacje s Ą sposobem beztlenowego

oddychanie mikroorganizmów, wła Ś ciwych dla ka Ż dego typu fermentacji oraz Ż e

przyczyn Ą chorób wina i gnicia s Ą mikroorganizmy;opracowanie metod zwalczania

pebryny jedwabników – choroby zaka Ź nej wywoływanej przez pierwotniaki,

wprowadzenie szczepie Ń ochronnych przeciwko w Ą glikowi - chorobie bakteryjnej

bydła i ludzi, opracowanie metod szczepienia przeciwko cholerze drobiu oraz

w Ś ciekli Ź nie; wykorzystanie bie ŻĄ cej pary wodnej do konserwacji Ż ywno Ś ci

(pasteryzacja), gor Ą cej pary wodnej (120º) pod ci Ś nieniem do sterylizacji podło Ż y i

gor Ą cego suchego powietrza (180º) do wyjaławiania szkła; wprowadzenie metod

otrzymywania czystych kultur i podło Ż y selektywnych.

Współtwórc Ą bakteriologii i pionierem współczesnej nauki o chorobach

zaka Ź nych był niemiecki uczony Robert Koch (1843-1910), który praktyk Ę lekarsk Ą

rozpocz Ą ł jako lekarz powiatowy w Wolsztynie.

Prowadz Ą c badania zapocz Ą tkowane przez Pasteur’a opisuje sprawców w Ą glika

( Bacillus anthracis ), cholery ( Vibrio cholerae ) i gru Ź licy ( Mycobacterium tuberculosis ).

Na podstawie bada Ń nad sprawcami chorób zaka Ź nych ogłasza tzw. „ Postulaty

Kocha ”, których spełnienie jest warunkiem uznania danego mikroorganizmu za

sprawc Ę choroby. Postulaty te obowi Ą zuj Ą w medycynie, weterynarii i fitopatologii

(nauka o chorobach ro Ś lin). Najwi Ę ksze uznanie i Nagrod Ę Nobla zapewniły mu

jednak badania nad gru Ź lic Ą . Ponadto Koch opracował i zastosował metody

barwienia bakterii barwnikami anilinowymi, wprowadził stałe podło Ż a Ż elatynowe i

agarowe, dzi Ę ki czemu usprawnił izolacj Ę mikroorganizmów i uzyskiwanie czystych

kultur.

Rozwój technik badawczych pozwolił na dalsze odkrycia, mi Ę dzy innymi w

zakresie mikrobiologii rolniczej i przemysłowej. W drugiej połowie XIX w De Bary

opisuje grzyby chorobotwórcze dla ro Ś lin, Hansen badaj Ą cy dro Ż d Ż e wprowadza do

piwowarstwa czyste kultury, Iwanowski i Beijerinck oraz Löeffler i Frosch

wykrywaj Ą istnienie czynników zaka Ź nych przechodz Ą cych przez przeciwbakteryjne

filtry porcelanowe Chamberlanda (wirus mozaiki tytoniu oraz pryszczycy u bydła), a

Wehmer opisuje wytwarzanie kwasu cytrynowego przez grzyby. W pierwszej połowie

XX w Smith opisuje fitopatogenne bakterie, Weizman zajmuje si Ę pozyskiwaniem

acetonu i butanolu na drodze fermentacji beztlenowej, Tword i d’Herelle odkrywaj Ą

bakteriofagi, a Winogradzki , zajmuj Ą cy si Ę kr ĄŻ eniem pierwiastków, rozwija

mikrobiologi Ę gleby. Wskazuje na znaczenie mikroorganizmów w utrzymaniu jej

Ż yzno Ś ci i od Ż ywianiu ro Ś lin.

W Polsce L.Cienkowski okre Ś la przyczyn Ę ( Leuconostoc mesenteroides ) i

sposób zapobiegania powstawania „ Ż abiego skrzeku” w cukrowniach, A.

Pra Ż mowski opisuje bakterie brodawkowe ( Rhizobium ) i symbiotyczne wi Ą zanie

azotu atmosferycznego, izoluje bakterie z rodzaju Bacillus i Clostridium , B. Niklewski

opisuje bakterie wodorowe, O.Bujwid organizuje centrum pasteurowskie i pierwsz Ą

w Polsce wytwórni Ę surowic oraz szczepionek, T.Chrz Ą szcz rozwija badania nad

grzybami ple Ś niowymi, T.Matuszewski zajmuje si Ę mikrobiologi Ą mleczarstwa,

W.D Ą browski - przemysłem fermentacyjnym, a W.Syniewski opracowuje pierwszy

polski podr Ę cznik „Mikrobiologia fermentacyjna”. Mikrobiologi Ę gleby rozwijaj Ą S i

H.Krzemieniewscy, K.Bassalik i J.Ziemi Ę cka.

I.3. Działy mikrobiologii

Poszerzenie zakresu i tematyki bada Ń mikrobiologicznych w XX w

spowodował podział mikrobiologii na szereg działów, np. mikrobiologi Ę ogóln Ą

zajmuj Ą ca si Ę budow Ą , funkcjami Ż yciowymi i przemian Ą materii i mikrobiologi Ę

szczegółow Ą zajmuj Ą c Ą si Ę poszczególnymi grupami mikroorganizmów (wirusologia,

bakteriologia, czy te Ż mikologia), a w obr Ę bie tych działów: anatomi Ą i morfologi Ą ,

fizjologi Ą i biochemi Ą , ekologi Ą , genetyk Ą , ewolucj Ą i systematyk Ą . Pojawiły si Ę te Ż

działy mikrobiologii uwzgl Ę dniaj Ą ce miejsca bytowania mikroorganizmów (np.

mikrobiologia gleby, wód i Ś cieków, Ż ywno Ś ci), a tak Ż e wa Ż ne dla gospodarki

człowieka wzgl Ę dy praktyczne ( mikrobiologia lekarska, weterynaryjna, sanitarna,

rolnicza, przemysłowa i inne).

Prowadzenie tak szeroko zakrojonych bada Ń , w du Ż ym zakresie poza

naturalnym siedliskiem bytowania mikroorganizmów, stało si Ę mo Ż liwe dzi Ę ki

wykorzystaniu w laboratoriach mikrobiologicznych:

• sprz Ę tu pozwalaj Ą cego na sterylizacj Ę pomieszcze Ń , szkła laboratoryjnego i

podło Ż y, na których hodowa Ć mo Ż emy jeden, w danej chwili badany

mikroorganizm (lampy bakteriobójcze, pasteryzatory, sterylizatory); bezpieczn Ą

prac Ę z mikroorganizmami (komory z laminarnym obiegiem powietrza) i ich

hodowl Ę w okre Ś lonych temperaturach (termostaty);

• szkła laboratoryjnego, np. płytek Petrieg’o, kolb Erlenmayer’a, w których na

ró Ż nych podło Ż ach stały si Ę mo Ż liwe ró Ż ne sposoby izolacji i hodowli

mikroorganizmów;

• nowoczesnych technik mikroskopowych z wykorzystaniem mikroskopów o du Ż ej

rozdzielczo Ś ci i zwi Ą zków chemicznych pozwalaj Ą cych ró Ż nicowanie

mikroorganizmów lub fragmentów budowy ich komórki na drodze selektywnego

barwienia. Te ostatnie pozwoliły tak Ż e na sporz Ą dzanie specyficznych podło Ż y

(selektywnych, wybiórczych) wykorzystywanych do ró Ż nicowania i hodowli

ró Ż nych grup mikroorganizmów, badania ich wła Ś ciwo Ś ci biochemicznych i

wpływu na Ś rodowisko bytowania.

I.4. Kalendarium

XVI w.

- budowa mikroskopu zło Ż onego – Bracia Jensenowie

XVII w.

- budowa mikroskopu zło Ż onego, obserwacje komórek ro Ś linnych – Hook

- budowa mikroskopu i pierwsze obserwacje mikroorganizmów – A. v. Leeuwenhoek

XVIII w.

- opisy form bakterii i ich wydzielenie spo Ś ród pierwotniaków – M Ű ller

XIX w.

- pierwsza chemiczna teoria fermentacji – Gay-Lussac

- wykorzystanie pary wodnej pod ci Ś nieniem do wyjaławiania konserw –Appert

- wykrycie sprawcy krwisto Ś ci chleba i hostii ( Serratia marcescens ) – Bizio

- wykrycie j Ą dra komórkowego – Brown

- przypisanie bakteriom roli w niebieszczeniu mleka – Fuchs

- opisanie laseczki w Ą glika (Bacillus anthracis) – Davaine

- opisy fitopatogenicznych grzybów – De Bary

- obalenie teorii samorództwa, rozwój technik mikrobiologicznych, okre Ś lenie roli

mikroorganizmów w procesach fermentacyjnych, wprowadzenie szczepie Ń ochronnych

– L.Pasteur

- hodowla bakterii na podło Ż u stałym (ziemniak) – Fresenius

- frakcjonowana sterylizacja – Tyndall, Pra Ż mowski

- wprowadzeni barwienia bakterii barwnikami anilinowymi i stałych podło Ż y, badania nad

laseczk Ą w Ą glika ( Bacillus anthracis ), przecinkowcem cholery ( Vibrio cholerae ) i

pr Ą tkami gru Ź licy ( Mycobacterium tuberculosis ), ogłoszenie postulatów Kocha – Koch

- badania nad dro Ż d Ż ami - Hansen

- ulepszenie mikroskopu – aparat Abbego – Abbe

- wprowadzenie metody barwienia zło Ż onego – Gram

- opracowanie metody szczepie Ń ochronnych przeciwko w Ą glikowi, okre Ś lenie przyczyny

Ś luzowacenia cukru w cukrowniach ( Leuconostock mesenteroides ) i sposobu

zabezpieczenia roztworu cukru – Cie Ń kowski

- wpowadzenie filtrów bakteriologicznych Chamberlanda – Chamberland

- badanie procesów nitryfikacji i asymilacji azotu przez bakterie glebowe oraz izolacja

bakterii siarkowych, ekologia gleby – Winogradzki

- synteza kwasu cytrynowego przez grzyby z rodzaju Aspergillus – Wehmer

- wykrycie wirusa pryszczycy bydła – Frosch i L Ő fler

Mikrobiologia - skrypt.pdf

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: