Mikrobiologia przemysłowa.pdf

(2159 KB) Pobierz
BIOTECHNOLOGIA
Mikrobiologia
przemysłowa
Wykłady
created by Katilla
z podziękowaniami dla Maćka :)
2012/2013
Mikrobiologia przemysłowa
Wykłady
Created by Katilla
Helicobacter pyroli
– przeżywa w żołądku – posiada zdolność do wydzielania śluzu, który zawiera polimery –
metabolity zewnątrzkomórkowe, które go chronią je przed działaniem kwasu. (ok. 30% populacji jest
nosicielami).
Gronkowiec złocisty
– Staphylococcus aureus –
siedzi w gardle – warunki tlenowo – beztlenowe.
Błona mikrobiologiczna
Folia mikrobiologiczna – spolimeryzowane związki – bardzo ściśle przylega do gładkiej powierzchni, chroni
przed reinfekcją, długo utrzymuje wilgoć – stosowana w medycynie – przyspiesza gojenie się ran.
-------------------------------------------------------------------------------------------------
MIKROSKOPY I APARATURA LABORATORYJNA
Mikroskop – przyrząd optyczny lub elektronowy wytwarzający znacznie powiększone obraz bardzo małych
organizmów lub przedmiotów.
Gr.
mikros
= mały i
skopeo
= oglądam
I wiek n.e. – powiększające właściwości szkła (Rzymianie)
Nazwa „mikroskop” – Grek Demiscianus (1614 rok)
Soczewki – podobieństwo do ziaren soczewicy
XIII i XIV wiek – pierwsze stosowanie soczewek do okularów
Lata 90 XVI wieku Hans Janssen i jego syn Zachary – prototyp mikroskopu o powiększeniu 9x
XVII wiek Antone van Leeuwenhoek (1632 – 1723) i Robert Hooke (1635 – 1703)
1665 – mikroskop Hooke’a o powiększeniu 40x
1667 rok – mikroskop Leeuwenhoeka 270x, czerwone ciałka krwi, plemniki, tkanki roślin i zwierząt,
bakterie i orzęski – zaprzeczył teorii samorództwa
XVII wiek – obserwacje chromatyczne – nierównomierne załamywanie się kolorów światła
przechodzącego przez soczewkę (barwne rozczepienie obrazu)
Lata 30 XVIII wieku Chester Hall – użycie drugiej soczewki o innych właściwościach zmniejsza
aberrację chromatyczną
Druga połowa XVIII wieku Dollond i Fraunhofer – pierwsze obiektywy „achromatyczne”
XVIII wiek aberracja sferyczna – promienie przechodzą przez soczewkę w różnych miejscach
(odmienne długości ogniskowania promieni)
1830 rok – Joseph Lister – likwidacja aberracji sferycznej poprzez precyzyjne rozmieszczenie
soczewek w określonych odległościach
1827 – Antoni Battista – obiektyw immersyjny – zwiększona zdolność rozdzielcza
1872 rok Abbe Ernst (1840 – 1905) profesor Uniwersytetu w Jenie, współwłaściciel zakładów
optycznych Zeissa. Przyrząd oświetlający, udoskonalenie obiektywu achromatycznego poprzez
użycie soczewek zanurzonych w cieczy
1876 rok Abbe – teoria falowych właściwości światła. Skutek defrakcji światła – obrazem punktu
nie jest punkt, lecz krążek świetlny, tym większy, im silniejsze powiększenie
1903 Zsigmondy Richard – ultramikroskop – obserwacje cząstek o wymiarach pojedynczych
mikrometrów (Nagroda Nobla 1925)
1935 – Zernike Frits – zasada kontrastu faz – możliwość badania bezbarwnych i przezroczystych
materiałów biologicznych (badanie procesów w żywych komórkach – Nagroda Nobla)
1941 pierwszy mikroskop z kontrastem fazowym (Carl Zeiss, Jena)
1931 Knoll Max i Ruska Ernst – prototyp mikroskopu elektronowego
1981 Binning Gerd i Rohrer Heinrich – skaningowy obraz obiektów – Nagroda Nobla
1
Mikrobiologia przemysłowa
Wykłady
Created by Katilla
Mikroskopy elektronowe
– podstawowa wada niemożliwa obserwacja ruchów charakteryzujących
żywe komórki (żywe komórki giną w próżni)
Ciągłe doskonalenie mikroskopów optycznych, zastosowanie technologii cyfrowej i kamer o
lepszej rozdzielczości
Mikroskopy
Zdolność rozdzielcza mikroskopu
jest to najmniejsza odległość dzieląca dwa punkty, które w
obrazie mikroskopowym dostrzegane są oddzielnie
Zdolność rozdzielcza mikroskopu świetlnego 0,2 – 0,25 μm
d = 0,61 λ/A
d – zdolność rozdzielcza
λ – długość fali tworzącej obraz
A – apertura numeryczna obiektywu mikroskopu
A = n x sin α
n – współczynnik załamania fali tworzącej obraz charakteryzujący środowisko zawarte pomiędzy
preparatem a soczewką obiektywu(w mikroskopach świetlnych jest to szkło lub powietrze)
α – kąt pomiędzy osią optyczną obiektywu a najbardziej skrajnym promieniem wpadającym do jego
soczewki czołowej przy prawidłowym zaogniskowaniu układu
n = 1 lub 1,56 przy zaogniskowaniu olejku immersyjnego α = 75 – 85
o
A = 1,2 – 1,4
Mikroskop współczesny
– dwa układy soczewek na jednej osi optycznej, składające się nawet z 10 różnych
soczewek wykonanych ze specjalnych gatunków szkła
Max powiększenie (120x obiektyw) i 30x okular = 3600 razy. Przy tak dużym powiększeniu
mikroskopu świetlnego obraz jest częściowo zniekształcony
Różne mikroskopy o specjalnej budowie do badań biologicznych, medycznych, metolograficznych i
innych
Nawet najbardziej udoskonalony mikroskop świetlny nie pozwala odróżnić szczegółów mniejszych
od 0,3 μm
Mikroskop świetlny nie pozwala badać wewnętrznej budowy materii oraz oglądać wirusów
Mikroskop elektronowy – powiększenie do miliona razy, rolę światła pełni wiązka elektronów, a
soczewek optycznych – soczewki elektronowe jako obszary odpowiednich pól magnetycznych lub
elektrycznych.
1931 – Knoll i Ruska – prototyp
1938 – Ruska i Borries – wersja użyteczna w firmie Siemens
Mikroskop skaningowy – powiększenie do 100 000 razy teoretycznie
Mikroskop elektronowy transmisyjny – powiększenie teoretyczne do miliona razy
Współczesne mikroskopy elektronowe i jonowe
(wiązka jonów) pozwalają dostrzec:
Budowę wewnętrzną i zewnętrzną różnych obiektów
Obrazy bakteriologów i wirusologów
Różnych molekuł
Ułożenie atomów w sieci krystalicznej
2
Mikrobiologia przemysłowa
Wykłady
Created by Katilla
Mikroskopu jonowe
– powiększają do 10 mln razy, rozróżnia się pojedyncze atomy
Podstawowa aparatura i sprzęt w laboratorium mikrobiologicznym:
1.
Mikroskopy optyczne
– świetlne (zwykłe i stereoskopowe)
Z użyciem obiektywu immersyjnego (obiektyw największego powiększenia + olejek
cedrowy)
Mikroskop do oglądania w ciemnym polu widzenia (ultramikroskop)
Mikroskop ultrafioletowy – zdolność rozdzielcza 0,1 (0,08 μm), granica sprawności
teoretycznej mikroskopu optycznego
Mikroskop fluorescencyjny – różnicowanie komórek martwych i żywych
Mikroskop kontrastowo – fazowy – obserwacja wewnętrznych struktur
Mikroskop konfokalny – fluorescencyjny z użyciem światła laserowego – do badań
cytologicznych
1.
Mikroskopy elektronowe:
Zamiast światła widzialnego użyto strumień elektronów, zdolności rozdzielcza 0,2 – 1 nm
(1 nm = 10
-9
cm)
Transmisyjny – powiększenie do 1 mln razy
Skaningowy – powiększenie do 100 tys. razy
Skaningowy – tunelowy
Jonowy – powiększenie do 10 mln razy
2. Mikroskop akustyczny
Fale świetlne zastąpione przez fale dźwiękowe, zdolność rozdzielacza do 1 – 2 nm
W skaningowym mikroskopie elektronowym:
Elektromagnetyczne soczewki służą jedynie do uformowania intensywnej wiązki elektronów,
skupiając je na powierzchni preparatu w plamkę o bardzo małej średnicy
Wiązka taka odchylana w regularny powtarzalny sposób, omiata wybrany na preparacie
prostokątny obszar, linia po linii, podobnie jak wiązka elektronów w kineskopie
W każdym punkcie na który pada wiązka elektronów część z nich się rozprasza, inne wnikają w
próbkę i oddziałując z jej atomami powodują emisję wtórnych elektronów, promieni
rentgenowskich i światła widzialnego
Odmiany mikroskopów świetlnych:
1. Technika ciemnego pola:
Wykorzystuje się zjawisko dyfrakcji (ugięcia) promieni świetlnych padających na obiekt o
bardzo małych rozmiarach
Przykład – dostrzeganie drobnych cząstek kurzu jeżeli znajdują się w smudze światła
wpadającego przez szczelinę w zasłonie okiennej – warunek obserwacji – spoglądanie na
smugę światła z boku, tak aby była widoczna na ciemnym tle
Mikroskopowanie w ciemnym polu umożliwia dostrzeżenie cząstek o wymiarach poniżej
zdolności rozdzielczej układu optycznego
Metodę ciemnego pola stosuje się głównie do obserwacji drobnoustrojów obecnych w
płynach ustrojowych
2.
Mikroskop kontrastowo – fazowy:
Siatkówka oka reaguje na:
a) długość fali świetlnej (odbierana jako barwa)
b) amplitudę (0dbieraną jako stopień jasności)
Siatkówka oka nie reaguje na fazę fali świetlnej
Różne struktury obecne w preparacie powodują odmienne przesunięcie fazy fali świetlnej
3
Mikrobiologia przemysłowa
Wykłady
Created by Katilla
W mikroskopie kontrastowo – optycznym zastosowano specjalny układ optyczny, który
przesunięcie fazy fali świetlnej przekształca w zmianę amplitudy
Struktury obecne w preparacie dostrzegane są w postaci skontrastowanej – jako
ciemniejsze i jaśniejsze
Technika stosowana do badania hodowli komórkowych (komórek nie zabarwionych) oraz
w preparatach słabo zabarwionych do wzmocnienia kontrastu (metody biochemiczne)
3.
Mikroskop interferencyjny:
Przekształca różnicę faz świetlnych w różnice ich amplitud
Służy do kontrastowania obrazu, analizy ilościowej suchej masy badanych struktur oraz do
określania grubości skrawków
4.
Mikroskop polaryzacyjny:
Wbudowane dwa pryzmaty (polaryzator i analizator) lub siatki polaryzacyjne powodujące
polaryzację światła
Obiekty widoczne jako jasne na ciemnym tle – do analizy preparatów histopatologicznych
5. Optyka Nomarskiego:
Specjalne systemy optyczne które są modyfikacją mikroskopii kontrastowo – fazowej i
interferencyjnej
Pozwala na wzmocnienie kontrastu nie zabarwionych struktur komórkowych i uzyskanie
ich plastycznego, prawie trójwymiarowego obrazu
6.
Mikroskop fluorescencyjny:
Fluorescencja – właściwości niektórych substancji chemicznych do emitowania światła
widzialnego pod wpływem naświetlania promieniami UV
Właściwości fluorescencji maja m.in. substancje obecne w komórkach i tkankach np.
porfiryny, witamina A, chlorofil oraz specjalne barwniki
Obraz w mikroskopie fluorescencyjnym jest niejako negatywem obrazu z typowego
mikroskopu świetlnego – na ciemnym tle widoczne są świecące (fluoryzujące) struktury
komórkowe i tkankowe
Źródłem światła jest specjalna żarówka (żarnik rtęciowy) emitująca promieniowanie UV
7.
Mikroskop konfokalny
(współogniskowy)
Konfokalny, skaningowy mikroskop świetlny przepuszcza promienie świetlne wyłącznie z
płaszczyzny formowania obrazu, eliminując światło pochodzące z warstw poniżej i
powyżej preparatu
Umożliwia obserwację „optycznych przekrojów” preparatu w ściśle określonej
płaszczyźnie
Źródłem światła jest laser emitujący wąski promień tworzący plamkę o średnicy 0,1 μm
(teoretyczna zdolność rozdzielcza)
Plamkę można przesuwać ze znaczną szybkością, kreśląc równoległe linie pokrywające
preparat. Taki sposób zbierania informacji z powierzchni nosi nazwę skanowania
Zsynchronizowanie zmian położenia oświetlenia preparatu i układu tworzącego obraz
(wspólne ognisko- współogniskowy) pozwala na oglądanie kolejnych warstw preparatu co
1 – 2 μm
Obraz jest rejestrowany elektronicznie i wyświetlany na monitorze np. odtwarzanie
trójwymiarowej struktury preparatu
8. Mikroskop odwrócony:
Niektóre preparaty biologiczne wymagają mikroskopowania od dołu np. hodowle w
płaskich naczyniach szklanych, w których komórki osiadają na dnie
Układ optyczny odwrócony o 180 stopni – źródło światła i kondensor w górnej części
mikroskopu, a obiektyw w i okular w dolnej
4

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin