Микробиология: руководство к лабораторным занятиям

МИКРОБИОЛОГИЯ

РУКОВОДСТВО К ЛАБОРАТОРНЫМ 

ЗАНЯТИЯМ

М.С. Пономарева

Л.Н. Шабурова
Н.Г. Ильяшенко

М.В. Гернет

Рекомендовано

учебно-методическим объединением по образованию 

в области технологии продуктов питания и пищевой инженерии 

в качестве учебно-методического пособия для студентов 
высших учебных заведений, обучающихся по направлениям

19.03.02, 19.04.02 «Продукты питания из растительного сырья», 

19.03.04 «Технология продукции и организация общественного питания», 

38.03.07 «Товароведение»

(квалификация (степень) —  бакалавриат и магистратура)

(утверждено Научно-методическим советом ИТиПМ 28.05.2021)

Москва
ИНФРА-М

2021

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ»

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

УДК 579(075.8)
ББК 28.4я73
 
П56

ISBN 978-5-16-017113-5

© Пономарева М.С., Шабурова Л.Н., 

Ильяшенко Н.Г., Гернет М.В., 2021

Пономарева М.С.

П56  
Микробиология: руководство к лабораторным занятиям : учебно
методическое пособие / М.С. Пономарева, Л.Н. Шабурова, Н.Г. Ильяшенко, М.В. Гернет. — Москва : ИНФРА-М, 2021. — 246 с. : ил. — (Высшее образование: Бакалавриат, Магистратура). 

ISBN 978-5-16-017113-5

В учебно-методическом пособии рассмотрены современные представ
ления о морфологии и физиологии микроорганизмов, имеющих большое 
значение для пищевой промышленности. 

Описан алгоритм проведения практических занятий, включая вопросы 

для самопроверки. Приведены основные требования к организации и оснащению микробиологической лаборатории. Подробно излагаются правила 
работы и техники безопасности в лаборатории, дано описание различных 
видов микробиологических инструментов и посуды, методов микроскопии, методов проведения микробиологических исследований, а также порядок подготовки материалов и оборудования.

Описаны методы исследования микробиоты природных биотопов, при
ведена оценка их безопасности с микробиологической и санитарно-эпидемиологической точки зрения. Содержатся требования, предъявляемые 
к микробиологическому состоянию основного сырья, вспомогательных 
материалов и готовой продукции пищевых производств. Помимо традиционных, изложены некоторые экспресс-методы изучения морфологических 
свойств микроорганизмов.

Представленные в учебно-методическом пособии рисунки и схемы 

обеспечивают более глубокое понимание дисциплины, а также облегчают 
студентам самостоятельную работу. 

Для студентов, обучающихся по направлениям подготовки 19.03.02, 

19.04.02 «Продукты питания из растительного сырья», 19.03.04 «Технология продукции и организация общественного питания», 38.03.07 «Товароведение», изучающих дисциплины «Микробиология», «Общая и пищевая 
микробиология», «Пищевая микробиология». Может быть полезно студентам-магистрам, изучающим дисциплину «Основы микробиологического и санитарно-гигиенического контроля пищевых производств», и специалистам пищевых производств.

УДК 579(075.8)

ББК 28.4я73

Предисловие

Учебно-методическое пособие предназначено для студентов 

высших учебных учреждений по направлениям 19.03.02, 19.04.02 
«Продукты питания из растительного сырья» — бакалавры и магистры, 19.03.04 «Технология продукции и организация общественного питания», 38.03.07 «Товароведение» — бакалавры, изучающих дисциплину «Общая и пищевая микробиология».

Практические занятия по микробиологии сопровождают теоре
тический курс по этой дисциплине. Данное методическое пособие
подготовлено в соответствии с Государственным образовательным 
стандартом высшего образования и Государственными требованиями к обязательному минимуму содержания и уровню подготовки выпускников по указанным направлениям.

Курс практических занятий рассчитан на студентов, начи
нающих знакомство с основами микробиологии и содержит краткое 
изложение некоторых общих теоретических положений этой науки, 
подробное описание проведения практических занятий, а также вопросы для самопроверки. Представленные в руководстве рисунки 
и схемы должны служить вспомогательным материалом и облегчить студентам самостоятельную работу при освоении дисциплины 
«Микробиология».

Практические занятия, необходимы, чтобы студенты научились 

пользоваться лабораторным оборудованием и аппаратурой, соблюдать технику безопасности при работе в микробиологической 
лаборатории, готовить питательные среды, реактивы и краски, соблюдать правила санитарии и личной гигиены.

Студенты дневного отделения (34 часа) выполняют задания 

по четырем темам, которые рассчитаны на восемь занятий; студенты очного и заочного отделений также выполняют задания 
по указанным темам, но при этом отдельные задания объединяются. После выполнения указанных заданий студент получает 
зачет по практической части дисциплины «Общая и пищевая микробиология».

1. Морфология микроорганизмов

Морфология — это наука, изучающая формы, специфику 

строения, подвижность, спорообразование, разновидности способов 
размножения клеток микроорганизмов. При исследовании таксономических видов микроорганизмов, их классификации, а также 
при определении идентичности того или иного микроба морфологические признаки изучают в первую очередь.

Основное разделение микроорганизмов основывается на осо
бенности строения ядерного аппарата — клетки прокариотных
(доядерных) микроорганизмов (от греч. pro — до, karion — ядро), 
к которым относятся бактерии и актиномицеты, не имеют истинного ядра. Их генетиче ский материал располагается в центральной 
части цитоплазмы и не отделен от нее ядерной мембраной.

Истинно ядерные микроорганизмы (эукариоты от греч. eu — 

насто ящий, истинный, karion — ядро) представлены микроскопическими грибами, дрожжами, водорослями и простейшими. В клетках 
эукариот присутствует истинное ядро (генетиче ский материал 
окружен ядерной оболочкой, которая представляет собой двойную 
мембрану). Строение клетки и функцио нальные особенности эукариотного микроорганизма подобны клеткам растений и животных.

Помимо прокариот и эукариот, существует группа микроор
ганизмов у которых отсутствует клеточное строение в нее входят 
вирусы и фаги.

Систематика (таксономия) — это наука о распределении 

(классификации) микроорганизмов по группам (таксонам), в соответствии с определенными признаками, а также установление 
родственных связей между ними. Присвоение микроорганизмам 
научных названий называется номенклатурой.

Таксономия (от греч. taxis — распределение, строй, порядок; 

nomas — закон) — это распределение (классификация) микроорганизмов по группам (таксонам) в соответствии с определенными 
признаками. Термин был предложен в 1813 г швейцарским ботаником О. Декандолем. Длительное время употреб лялся как синоним систематики. В 60–70-х годах ХХ века возникла тенденция 
включать  таксономию, как раздел систематики — учение о системе 
таксономических категорий, обозначающих соподчинение группы 
объектов — таксонов.

Низшим (наименьшим) таксоном является вид — это совокуп
ность организмов, имеющих общее происхождение, общие морфо

логические, физиологические и биохимические признаки, существующих в определенных условиях внешней среды. Таксон более 
высокого порядка — род (в него объединяются несколько видов). 
Роды объединяются в семейста, семейства — в порядки (отряды 
в царстве животных), порядки — в классы, классы — в отделы,
таксон наивысшего уровня (самый крупный) — царство.

Вид (species) → род (genus) →семейство (familia) →порядок 

(ordo) → класс (clasiss) →отдел (divisio) →царство (regnum).

Номенклатура — это система названий таксономических кате
горий в соответствии с международными правилами (правилами 
биологии). Используется двойная (биноминальная) номенклатура, 
предло женная К. Линнеем в XVIII веке (первые номенклатурные 
кодексы 1840–1860). Научное название дается на латыни и состоит 
из двух слов — Clostridium botulinum спорообразующая анаэробная 
палочковидная бактерия, выделенная впервые из колбасных изделий (лат. botulus — колбаса) — первое слово пишется с заглавной 
буквы и обозначает род, второе слово обозначает вид (пишется 
со строчной буквы).

2. Прокариоты (бактерии, актиномицеты)

Известно примерно 4000 видов бактерий, большинство из ко
торых представляют собой одноклеточные бесхлорофилльные микроорганизмы.

Форма и размеры бактерий

Одно клеточные бактерии подразделяют на три основные группы: 

шаро видные, палочковидные и извитые. Также в природе встречаются нитчатые формы (актиномицеты), кроме того в ХХ веке 
были открыты бактериальные клетки, имеющие вид разомкнутого 
или замкнутого кольца (тороидальные), звездообразную форму 
(стеллы), треугольную форму, червеобразную форму, клетки с выростами (простеками) (рис. 1).

Ширина клеток большинства бактерий не превышает 0,5–0,8 

мкм, длина палочко видных бактерий может колебаться от 0,5 до 3 
мкм. Одними из самых крупны бактерий являются актиномицеты, длина некоторых из них составляет 15–125 мкм, а ширина — 
5–35 мкм. Клетки спирохет могут достигать 500 мкм в длину. 
Самыми маленькими микроорганизмами являются микоплазмы, 
их размер — 0,1–0,15 мкм.

В пищевых производствах основное значение имеют шаро
видные и палочковидные бактерии.

Строение, химический состав и функции клеточных структур 

прокариотной клетки

Бактериальная клетка покрыта тонкой, эластичной и упругой кле
точной стенкой, которая придает ей форму, предо храняет от неблагоприятных внешних воздействий, защищает от проникновения воды 
в из быточных количествах (поддерживает тургор клетки), участвует 
в обмене веществ и является обязательной клеточной структурой.

Помимо клеточной стенки к обязательным структурным компо
нентам клетки относятся: цитоплазматическая мембрана (ЦПМ), 
рибосомы и нуклеоид (рис. 2).

Внутреннее содержимое клетки называется цитоплазмой, она

представляет собой вязкую коллоидную систему (70–80% вода) неодинаковой консистенции, обладает высокой плотностью. Одна ее 
часть имеет гомогенную структуру (цитозоль) и состоит из белковфермен тов, продуктов метаболизма, аминокислот. Другая часть 
представлена генетическим аппаратом, рибосомами, включениями 

различной химической природы (гранулы запасных веществ). 
У молодых клеток, вследствие активного обмена веществ, степень 
вязкости цитоплазмы низкая.

Цитоплазматическая мембрана (ЦПМ) отделяет цитоплазму 

от клеточной стенки. На долю ЦПМ приходится 8–15% сухого 

1

2

3

4

5

6
8

9

7
10

11

12

14
13

а

б

Рис. 1. Формы бактерий [1]:

1 — микрококки; 2 — стрептококки; 3 — диплококки и тетракокки; 

4 — стафилококки; 5 — сарцины; 6 — палочки без спор; 7 — палочки со спорами; 

8 — вибрионы; 9 — спириллы; 10 — спирохеты; 11 — тороиды; 12 — простеки 

(образующие выросты); 13 — червеобразные; 14 — шестиугольные; 

15 — актиномицеты (а — мицелий; б — спороносцы)

вещества клетки. В состав ЦПМ входят белки 50–75%, липиды 
15–45%, у многих видов — углеводы 1–19%. Главными липидными 
компонентами мембраны являются фосфолипиды и гликолипиды, 
также обнаружены хиноны, каротиноиды. ЦПМ имеет трехслойную 
структуру (белок-липиды-белок) с порами. При нарушении целостности цитоплазматической мембраны микроорганизм погибает.

6
7

8
9

10

5

4

3

2

1

14

13

11
12

Рис. 2. Строение бактериальной клетки [1]:

1 — жировые капли; 2 — гранулы полифасфата; 3 — мембранное образование; 

4 — базальное тельце; 5 — жгутики; 6 — капсула; 7 — клеточная стенка; 

8 — цитоплазматическая мембрана; 9 — мезосомы; 10 — рибосомы; 

11 — полисахаридные гранулы; 12- цитоплазма; 13 — нуклеоид;

14 — включения серы

В прокариотической клетке ЦПМ выполняет следующие фун
кции: транспорт питательных веществ из внешней среды внутрь 
клетки с помощью белков-переносчиков — пермеаз (трансфераз); 
вывод продуктов метаболизма; снабжение клетки энергией при участии окислительно- восстановительных фермен тов, локализованных 
на внутренней стороне ЦПМ; расщеп ление высокомолекулярных 
соединений посредством гидролитических фермен тов; регуляция 
осмоти ческого давления; регуляция конечного этапа синтеза мембранных липидов клеточной стенки.

У ряда бактерий внутри клетки образуются локальные впячи
вания (инвагинации) в ЦПМ — мезосомы, которые участвуют в размножении, энергетических и других процессах (имеют различные 
формы и размеры). У фирмикутных (грамположительных) они 
более сложного строения и более развиты, а у грациликутных (грамотрицательных) мезосомы встречаются реже.

Рибосомы — рибонуклеопротеиновые (РНК 60%, белок 40%) 

мелкие зернышки, шаровидной формы, расположенные в цито

плазме. Их функция — синтез белков в клетке. Количество рибосом 
колеблется от 5 тыс. до 50 тыс., в мо лодых клетках их содержание 
повышенное, также число рибосом зависит от условий культивирования.

Нуклеоид (бактериальная хромосома) — эквивалент ядра, пред
ставляет собой спирально закрученную нить ДНК (двойная спираль), замкнутую в кольцо, длина которой (развернутый вид — 
1,1–1,4 мм) в 1000 раз превышает длину бактериальной клетки. 
Является основным носителем генетической информация микроорганизма. В цитоплазме располагается в центральной части.

Плазмиды (внехромосомные факторы наследственности) — это 

мелкие кольцевидные, необязательные структуры клетки, состоящие из нуклеиновых кислот (ДНК). Присутствуют в клетках 
болезнетворных бактерий, которым придают дополнительные, полезные для организма свойства, например, устой чивость к лекарственным препаратам, болезнетворность (патогенность) и др.

Запасные вещества (гранулы резервных или запасных веществ) 

относятся к необязательным структурам клетки, они накапливаются при благоприятных условиях (избыток питательных веществ), и расходуются по мере необходимости (при недостатке питательных веществ).

К запасным питательным веществам, которые служат источ
ником того или иного химического соединения (например, углерода, 
фосфора) и энергии, относятся гранулы полисаха ридной природы 
(гликоген, крахмал и гранулеза (крахмалоподобные вещества)), липиды (гранулы и капельки жира (полимер β-оксимасляной кислоты, 
воск)), полифосфаты (волютин), соединения серы (для аэробных 
серобактерий, сера — источник энергии, для фотосинтезирующих — 
донор электронов) аморфного карбо ната кальция и др.).

Многие бактерии способны образовывать капсулу — слизистый 

слой с четко выраженными границами и аморфным строением, 
состоящий на 98% из воды, а также из полисахаридов (декстран, 
леван) или, иногда, полипептидов (капсула возбудителя сибирской 
язвы). Защищает клетку от пересыхания, механических повреждений, фагоцитоза. Наличие у бактерии капсулы видоспецифично 
и обуславливает вирулентность микроорганизма. Зачастую размер 
капсулы намного превышает размер клетки.

Например, Leuconostoc mesenteroides (Лейконосток), за короткий 

срок может вызвать ослизнение сахаросодержащего раство ра 
и превратить его в «клек». Уксуснокислые бактерии выделяют 
внеклеточную целлюлозу и соединяют клетки в кожистую пленку 
(вредители бродильных производств).

Способность бактерий к синтезу внеклеточных полимеров ис
пользуется при изготовлении полигюкинов (заменители плазмы 
крови), синтетических пленок, декстранового геля — сефадекса 
(фильтрующий материал, применяющийся в аналитической 
химии).

В пищевых производствах капсулы затрудняют борьбу с бакте
риями, которые подвергают ослизнению многие продукты: мясо, 
колбасы, творог, заквашеные овощи, пиво, вино, вызывают тягучесть мо лока, рассолов. А также делают более продолжительным 
и менее эффек тивным лечение различных заболеваний (пневмококки образуют капсульное вещество только в организме человека 
и животных).

Зачастую поверхность бактериaльной клетки покрыта ворсин
ками (фимбрии или пили) — короткими и тонкими (короче и тоньше 
жгу тиков), многочисленными (10 тысяч и более) прямыми нитями, длиной 0,3–4 мкм, шириной 5–10 нм. Они участвуют в регуляции водно-соле вого обмена и защищают от проникновения 
паразитов. Специальные фимбрии — F-пили (более крупные) обладают адгезивными свойствами, могут сокращаться и притягивать 
другие клетки и служат для передачи наследственной информации 
из клетки в клетку при ко нъюгации (подобие полового процесса) 
т.к. снабжены полым каналом.

Движение бактерий

Существуют как подвижные, так и неподвижные формы бак
терий. Способностью к движению обладают все извитые формы 
бактерий и многие палочко видные, а непод вижны — кокки и некоторые палочковидные бак терии.

Жгу тики (органы движения бактерий) представляют собой 

длинные (от 3 до 20 мкм), тонкие, жесткие, белковые (белок флагеллин), спиралевидные нити, закрученные против часовой стрелки. 
Количество варьируется от 1 до 100.

Жгутики прикрепляются к базальному тельцу (особая струк
тура, расположенная под ЦПМ, состоящая из 9–12 белков) и через 
поры мембраны и клеточной стенки проникают наружу. Расположение жгутиков на поверхности клетки учитывается при идентификации (рис. 3).

Существуют два типа подвижных бактерий — первый передви
гается только в жидкой среде, второй может передвигаться по плотному суб страту, выделяя слизь (скольжение). Бактерии передвигаются беспорядочно, но способны к направленному движению, 
так называемому таксису, которое зависит от внешних факторов.