Микробиология

Екатеринбург
Издательство Уральского университета
2019

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

УРАЛЬСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМЕНИ ПЕРВОГО ПРЕЗИДЕНТА РОССИИ Б. Н. ЕЛЬЦИНА

Л. С. Лавренчук, А. А. Ермошин

МИКРОБИОЛОГИЯ

Практикум

Рекомендовано
методическим советом Уральского федерального университета
для студентов вуза, обучающихся по направлениям подготовки
06.03.01 «Биология», 05.03.06 «Экология и природопользование»,
по специальностям 30.05.01 «Медицинская биохимия»,
30.05.02 «Медицинская биофизика»

УДК 579(075.5)
ББК 28.4я73.5
        Л135

Практикум включает в себя 15 лабораторных работ, цель которых – ознакомить студентов с основными методами микробиологии и сформировать
у них навыки работы с культурами микроорганизмов. В пособии также представлены материалы для контроля – тестовые задания, задания с открытыми
ответами, список вопросов к экзамену.
Для студентов, изучающих дисциплины «Микробиология» и «Основы
биотехнологии и биоинженерии» в рамках модулей «Биоразнообразие», «Организм и среда», «Современные методы в биологии», «Молекулярная фитобиотехнология», «Современные методы в биологии».

Лавренчук, Л. С.
Микробиология : практикум / Л. С. Лавренчук, А. А. Ермошин ; М-во науки и высш. образования Рос. Федерации, Урал.
федер. ун-т. – Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2019. – 107 с.
ISBN 978-5-7996-2618-1

Л135

ISBN 978-5-7996-2618-1

Р е ц е н з е н т ы:
кафедра микробиологии Московского государственного университета
(заведующий кафедрой доктор биологических наук,
профессор А. И. Нетрусов);
О. В. Карначук, доктор биологических наук, профессор,
заведующий кафедрой физиологии растений и биотехнологии
Томского государственного университета

УДК 579(075.5)
ББК 28.4я73.5

© Уральский федеральный университет, 2019

На обложке:
фото Л. С. Лавренчука

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ ....................................................................................................... 4

ПРАВИЛА  ТЕХНИКИ  БЕЗОПАСНОСТИ  ПРИ  РАБОТЕ
В  МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИХ  ЛАБОРАТОРИЯХ ........................................... 6

ПРАВИЛА  РАБОТЫ  В  МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИХ  ЛАБОРАТОРИЯХ .... 8

МЕТОДЫ  КАЧЕСТВЕННОГО  И  КОЛИЧЕСТВЕННОГО  ИЗУЧЕНИЯ
МИКРООРГАНИЗМОВ ......................................................................................... 11
Лабораторная работа № 1................................................................................. 11
Лабораторная работа № 2 ............................................................................... 16
Лабораторная работа № 3 ............................................................................... 20
Лабораторная работа № 4 ............................................................................... 27

КУЛЬТИВИРОВАНИЕ  И  ИДЕНТИФИКАЦИЯ
МИКРООРГАНИЗМОВ ........................................................................................ 36
Лабораторная работа № 5 .............................................................................. 36
Лабораторная работа № 6 ............................................................................... 43
Лабораторная работа № 7 .............................................................................. 47
Лабораторная работа № 8 .............................................................................. 50
Лабораторная работа № 9 ............................................................................... 57
Лабораторная работа № 10 ............................................................................. 63

ОСНОВЫ  ГЕННОЙ  ИНЖЕНЕРИИ  МИКРООРГАНИЗМОВ ..................... 70
Лабораторная работа № 11 ............................................................................. 70
Лабораторная работа № 12 ............................................................................. 77
Лабораторная работа № 13 ............................................................................. 80
Лабораторная работа № 14 ............................................................................. 83
Лабораторная работа № 15 ............................................................................. 86

ПЛАН  РАБОТЫ  В  СЕМЕСТРЕ ......................................................................... 88

ВОПРОСЫ  ДЛЯ  САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ  ПОДГОТОВКИ ........................ 90

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ........................................................................................ 94

ПРИМЕРНЫЕ ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ ........................................................ 98

РЕЦЕПТЫ РЕАКТИВОВ ..................................................................................... 102

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ............................................... 104

ПРЕДИСЛОВИЕ

Микробиология – наука, объектом изучения которой являются
микроорганизмы различных систематических категорий. В самом
общем смысле в это понятие включаются бактерии, археи, вирусы,
микроскопические водоросли, грибы и простейшие. В более узком
смысле микробиология занимается изучением бактерий и архей,
так как остальные микроорганизмы являются объектом интереса
вирусологии, альгологии, микологии и т. д.
Микроорганизмы оказывают значительное влияние на биосферу в целом. В первую очередь они выступают в качестве незаменимого элемента биогеохимических циклов. Такие процессы, как,
например, азотфиксация, разложение сложных растительных полимеров (лигнина, целлюлозы, суберина, пектина), могут осуществляться исключительно микроорганизмами. Они играют существенную роль в формировании и развитии природных сообществ. Именно
микроорганизмы, которые первыми освоили оксигенный фотосинтез, задали тенденцию эволюции всему остальному живому миру.
Велико значение микроорганизмов и для человека. Впервые человечество начало использовать их для своих целей за тысячелетия до обнаружения самих микроорганизмов в приготовлении хлеба и производстве алкогольных напитков. Помимо этого, микроорганизмы являются возбудителями инфекционных заболеваний,
продуцентами в биотехнологии, модельными объектами для научных исследований.
Основные задачи курса микробиологии:
– формирование теоретических представлений о микроорганизмах – их морфологии, физиологии, биохимии и генетике;
– изучение экологического и таксономического разнообразия
бактерий;
– понимание роли микроорганизмов в формировании и развитии биосферы;

– формирование практических навыков работы с микроорганизмами, работа в асептических условиях;
– подготовка образцов, микроскопирование препаратов микроорганизмов;
– приготовление питательных сред и выращивание микроорганизмов;
– освоение классических и современных методов исследования
микроорганизмов;
– понимание практического и медицинского значения микроорганизмов для человека.
Микробиология тесно связана с биохимией, цитологией, генетикой, экологией, эволюционными теориями, медициной и множеством других наук. Для усвоения материала в рамках учебного курса «Микробиология» необходима прочная база по биохимии и цитологии в первую очередь, а также навыки работы с микроскопом.
Практикум состоит из нескольких частей:
1) 15 лабораторных занятий. Каждая лабораторная работа предваряется теоретическими основами и содержит в себе цель, список необходимого оборудования, ход работы и указания по заполнению рабочей тетради;
2) план лекций, лабораторных, домашних и проверочных работ;
3) вопросы для самоподготовки к текущей или промежуточной
аттестации;
4) перечень примерных вопросов к экзамену;
5) методика приготовления реактивов;
6) список основной и дополнительной литературы.
Курс «Микробиология» изучается в пятом семестре третьего
курса студентами, обучающимися по направлениям «Биология»,
«Медицинская биохимия», «Медицинская биофизика» и «Экология
и природопользование». Кроме того, данное учебное пособие будет полезно при изучении курсов «Основы биоинженерии и биотехнологии» на 4-м курсе бакалавриата и «Молекулярные фитобиотехнологии» в магистратуре. Авторы выражают благодарность Анне
Иванец за помощь в оформлении пособия.

ПРАВИЛА  ТЕХНИКИ  БЕЗОПАСНОСТИ
ПРИ  РАБОТЕ
В  МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИХ  ЛАБОРАТОРИЯХ

1. Работа в лаборатории ведется исключительно в халатах и сменной обуви или бахилах.
2. Верхняя одежда и сумки не должны находиться в лаборатории.
3. Запрещается принимать пищу и пить воду в лаборатории.
4. Работу с биологическим материалом проводить только предварительно обработанным инструментом.
5. При случайном попадании биологического материала на стол,
руки или другие поверхности необходимо сразу же оповестить
об этом преподавателя и провести обработку загрязненной поверхности дезинфицирующим раствором.
6. После работы необходимо тщательно вымыть руки с использованием дезинфекционных средств.
7. Рабочее место следует поддерживать в чистоте, не загромождать его посудой и лишними вещами.
8. Студентам запрещается работать в лаборатории в отсутствие преподавателя или лаборанта, а также в неустановленное
время без разрешения преподавателя.
9. К выполнению каждой лабораторной работы нужно приступать только после получения инструктажа по технике безопасности, ознакомления с методиками и разрешения преподавателя.
10. Лабораторную работу необходимо проводить в точном соответствии с описанием в методических указаниях.
11. Для проведения работы пользоваться только чистой, сухой
лабораторной посудой; для отбора объемов реактивов нужно иметь
мерную посуду (пипетки, бюретки, мензурку, мерный цилиндр или
мерный стакан); нельзя выливать избыток налитого в пробирку реактива обратно в емкость.

12. Если в ходе опыта требуется нагревание, надо следовать
предусмотренным методическими указаниями способам нагрева:
на водяной бане, на электроплитке или на спиртовке.
13. Нагревание предметного стекла в пламени спиртовки
при приготовлении некоторых препаратов следует проводить равномерно.
14. Запрещается работать с неисправными электроприборами.
О любых неисправностях следует незамедлительно информировать преподавателя.
15. По окончании работы следует привести в порядок свое рабочее место: помыть посуду, протереть поверхность рабочего лабораторного стола, закрыть водопроводные краны, выключить электрические приборы.

ПРАВИЛА  РАБОТЫ
В  МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИХ  ЛАБОРАТОРИЯХ

Стерильность – первое и основное условие работы в микробиологических лабораториях. Существует огромное количество способов эту стерильность обеспечить – более подробно о способах
стерилизации объектов написано далее. Здесь же будут приведены правила соблюдения стерильности в процессе работы.
1. Стерильность лаборатории в целом обеспечивается надеванием халатов, сменной обуви/бахил, регулярной уборкой, облучением помещений и обработкой всех поверхностей дезинфицирующими средствами.
2. Стерильность на рабочем месте обеспечивается работой в ламинарных боксах, в которых производится фильтрация входящего
воздуха ламинарными (без завихрений) потоками воздуха внутри
рабочей зоны (рис. 1). Белыми стрелками обозначены потоки стерильного воздуха, черными – загрязненного, серыми – внешнего.
Перед началом работы должна проводиться обработка бокса
УФ-излучением в течение 15–30 мин, затем – обработка поверхностей 70 % этанолом. Один раз в месяц следует разбирать съемные
детали, мыть бокс изнутри и также обрабатывать его 70 % этанолом. Также в зависимости от интенсивности работы один раз
в 3–6 месяцев необходимо проводить дезинфекцию фильтров парами формальдегида.
3. Стерильность рабочего пространства вне ламинарного бокса
обеспечивается обработкой дезинфицирующими растворами рабочих поверхностей и работой газовых горелок/спиртовок. 15-сантиметровая (в среднем) зона вокруг пламени спиртовки является
стерильной, и именно в ней необходимо проводить все работы.
4. Стерильность рабочего инструмента (микробиологических
игл и петель) обеспечивается их прокаливанием в пламени спиртовки / газовой горелки. Также в пламени горелки обжигаются горлышки пробирок и колб до и после работы с ними.

5. Стерильность сред, остального инструмента и посуды обеспечивается их автоклавированием или обработкой сухим жаром.
6. Отбор микроорганизмов проводится по следующему алгоритму:
– Тремя пальцами правой руки (большим, указательным, средним) взять микробиологическую петлю и прокалить ее докрасна
в пламени спиртовки.
– Пробирку с культурой взять в левую руку и, не выпуская
петли оставшимися пальцами правой руки (безымянным и мизинцем), вынуть пробку из пробирки и держать ее двумя пальцами во время всех дальнейших манипуляций. Ни в коем случае
не следует касаться пробкой каких-либо предметов и уж тем более
класть на стол!
– Одновременно с выниманием пробки следует обжечь горлышко пробирки/колбы во избежание ее загрязнения посторонней
микрофлорой. Нужно помнить, что все работы должны проводиться в непосредственной близости от пламени спиртовки.

Рис. 1. Устройство ламинарного бокса:
1 – фильтр для очистки воздуха; 2 – вентилятор
1
2