Изучение биохимической активности бактерий
методическая разработка по теме

Государственное бюджетное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

«Московское медицинское училище № 15

Комитета здравоохранения  Москвы»

Учебно - методическое пособие

для проведения внеаудиторной работы и кружковой работы

по дисциплине

«Основы микробиологии и иммунологии»

ТЕМА:

"Изучение биохимической активности бактерий"

АВТОР: Ревягина Зоя Михайловна – преподаватель учебной дисциплины «Основы микробиологии и иммунологии» высшей квалификационной категории ГОУ СПО МУ №15.

Москва – 2012 г.

Составлено в соответствии

с Государственными требованиями

к минимуму содержания и уровню

подготовки выпускника                                    

по специальностям:                                         Сестринское дело 060501  

Акушерское дело 060102

РАССМОТРЕНО  И ОДОБРЕНО                                      УТВЕРЖДАЮ

НА  ЗАСЕДАНИИ ПЦК №3                                    ЗАМЕСТИТЕЛЬ ДИРЕКТОРА

ПРОТОКОЛ №  _______                                          ПО УЧЕБНОЙ  РАБОТЕ

«____» _____________ 2012 г.                                  _____________ /Попова Е. П./

ПРЕДСЕДАТЕЛЬ                                                      «____» ______________ 2012 г.

_____________/Парфёнова Л. Ф./                                                                  

СОГЛАСОВАНО

«____» ____________2012 г.

МЕТОДИСТ

___________/Пантелеева Е.М./

АВТОР: Ревягина Зоя Михайловна – преподаватель учебной дисциплины «Основы микробиологии и иммунологии» высшей квалификационной категории ГОУ СПО МУ №15.

 ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Биохимическая, или ферментативная, активность микроорганизмов лежит в основе тех изменений, которые происходят под влиянием метаболизма бактерий как во внешней среде, так и в организме человека. Ферментативная деятельность бактерий  используется в пищевой и фармацевтической промышленности, сельском хозяйстве и генной инженерии.   Ферменты патогенных бактерий участвуют в формировании патологических процессов в органах и тканях при инфекционной болезни. В лабораторной диагностике  инфекционных болезней изучение ферментативной активности бактерий имеет  огромное значение в ходе бактериологического метода исследования. Изучая биохимическую активность микроорганизмов, студенты не только глубоко познают особенности жизнедеятельности бактерий, но и знакомятся с одним из важнейших методов лабораторной диагностики инфекционных болезней.

       Изучение данной темы предполагает использование активных методов обучения в сочетании с традиционными:

в занятии предусмотрены этапы активизации базисных знаний (в данном случае по химии и теории микробиологии),

демонстрация преподавателем результатов опытов с ферментами бактерий, самоподготовка с использованием УМП,

самостоятельное решение проблемы в конкретной ситуационной задаче.

      В ходе занятия студенты овладевают навыками исследовательской работы. Решение ряда теоретических вопросов позволяет студентам достичь конкретных практических целей в ходе бактериологического метода исследования.

                                       Процесс работы над темой организован таким образом, что студент вынужден осмыслить основную проблему темы, найти ключ к её решению, изучив опорный конспект, и сделать вывод на основе логического обобщения результатов исследования. Работа студентов над данной темой не только даёт определённый объём информации, но и решает важнейшую педагогическую задачу – учит активно мыслить, обобщать результаты исследований, делать выводы. Важно, что наряду с коллективной формой обучения учебно-методическое пособие предполагает также индивидуальную самостоятельную работу каждого обучающегося в ходе решения конкретных ситуационных задач.

Цели занятия:                                                                  

Уметь                                                                                                                                             1) обнаружить ферменты бактерий с помощью специальных питательных сред;

2) использовать результаты исследования биохимической активности бактерий для определения вида патогенных микроорганизмов.

Знать      

1. особенности белкового и углеводного обмена патогенных бактерий;
2. значение изучения биохимической активности патогенных бактерий в лабораторной диагностике инфекционных заболеваний.

Межпредметные связи

ОСНАЩЕНИЕ ЗАНЯТИЯ

1. Методическое:

1. Учебно-методическое пособие "Изучение биохимической активности микроорганизмов".
2. Учебники: "Основы микробиологии, вирусологии, иммунологии" под ред.А.А.Воробьёва и Ю.С. Кривошеина. Изд. "Мастерство". Москва, 2012 г.

2. Материальное:

1. Слайды для интерактивной доски.
2. Цветные карандаши.

Для демонстрации:

3. Имитация чистых культур микроорганизмов - взвесь в физиологическом растворе; малый   цветной ряд Гисса до посева и тот же ряд после суточного культивирования  в термостате после посева.  

2.3.Пробирки с мясо-пептонным бульоном и индикаторными бумажками для определе-

      ния индола  и сероводорода до посева чистой культуры и  то же после посева через

      сутки культивирования  в термостате (имитация) .

ХОД  РАБОТЫ.

МОТИВАЦИЯ

                                                    Биохимическая, или ферментативная, активность микроорганизмов лежит в основе тех изменений, которые происходят под влиянием метаболизма бактерий как во внешней среде, так и в организме человека. Ферментативная деятельность бактерий  используется в пищевой и фармацевтической промышленности, сельском хозяйстве и генной инженерии.   Ферменты патогенных бактерий участвуют в формировании патологических процессов в органах и тканях при инфекционной болезни. В лабораторной диагностике  инфекционных болезней изучение ферментативной активности бактерий имеет  огромное значение в ходе бактериологического метода исследования. Изучая биохимическую активность микроорганизмов, студенты не только глубоко познают особенности жизнедеятельности бактерий, но и знакомятся с одним из важнейших методов лабораторной диагностики инфекционных болезней.

Часть I.

Освоение теории биохимии бактерий.

Задание:

      Письменно ответьте на вопросы, используя опорный конспект:

1. Определите понятие «сахаролитическая активность микроорганизмов».
2. Какие среды используются для изучения сахаролитических ферментов бактерий?
3. Какие ингредиенты входят в среды Гисса?
4. Определите понятие «протеолитическая активность микроорганизмов».
5. На каких средах можно изучать протеолитическую активность микроорганизмов?
6. Какими способами обнаруживают наличие продуктов распада белка в результате действия протеолитических ферментов бактерий?
7. О чём свидетельствует разжижение желатина при культивировании на МПЖ некоторых видов бактерий?

Часть II.

Демонстрация углеводных и белковых сред с посевами микроорганизмов.

Обсуждение основных проблем темы.

Задание:

                             Устно  ответьте на вопросы:

1. Как изменяются углеводные среды под воздействием микробов?
2. Почему  изменяются углеводные среды под воздействием микробов?
3. Как изменяются белковые среды под воздействием микробов?
4. Почему  изменяются белковые среды под воздействием микробов?
5. Как обнаруживают изменения в углеводных средах под воздействием бактерий?
6. Как обнаруживают изменения в белковых средах под воздействием бактерий?
7. Как  используют данные о сахаролитической и протеолитической активности бактерий в диагностике инфекционного заболевания?

Часть III.

Практическая работа.

Задание:

Решите ситуационную задачу, используя полученную на занятии информацию, данные задачи и справочную таблицу.

ВАРИАНТ  №1

Задача №1.

         Произвели посев культуры бактерий, выделенных у больного, на среды Гисса и на пептонную воду.Через 24 часа культивирования обнаружено: в средах с глюкозой, лактозой, маннитом и мальтозой цвет среды изменился с жёлтого на ярко – розовый и выделились пузырьки газа; в среде с сахарозой произошло помутнение без изменения цвета среды. Реактивная бумажка на сероводород почернела, а реактивная бумажка на индол стала малиновой.

Задание: 1. Зарисуйте результат проведённого исследования (2 –ой день). Расставьте под пробирками значки, обозначающие сахаролитическую и протеолитическую активность бактерий.

2. Используя данные своего исследования и справочную таблицу, определите  вид патогенных бактерий, выделенных у больного.

ГРАФИЧЕСКАЯ СХЕМА ОПРЕДЕЛЕНИЯ БИОХИМИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ

МИКРООРГАНИЗМОВ (1 вариант)

Первый день – посев микроорганизмов на среды Гисса и мясо – пептонный бульон для определения сахаролитической и протеолитической активности.

                                         Глюкоза      Лактоза      Маннит    Мальтоза    Сахароза        МПБ  

                                                                                  37°                  24 часа

Второй день: учёт результатов исследования. Зарисовать согласно условию задачи.

ВАРИАНТ №2

Задача №2.

   Произвели посев культуры бактерий, выделенных у больного, на среды Гисса и на пептонную воду. Через 24 часа культивирования обнаружено: в средах с глюкозой,  маннитом и мальтозой цвет среды изменился с жёлтого на ярко – розовый и выделились пузырьки газа; в среде с лактозой и сахарозой произошло помутнение без изменения цвета среды. Реактивные бумажки для определения сероводорода и индола не изменились.

Задание: 1. Зарисуйте результат проведённого исследования (2 –ой день). Расставьте под пробирками значки, обозначающие сахаролитическую и протеолитическую активность бактерий.

2. Используя данные своего исследования и справочную таблицу, определите  вид патогенных бактерий, выделенных у больного.

ГРАФИЧЕСКАЯ СХЕМА ОПРЕДЕЛЕНИЯ БИОХИМИЧЕСКОЙ

АКТИВНОСТИ  МИКРООРГАНИЗМОВ (2  вариант)

Первый день – посев микроорганизмов на среды Гисса и мясо – пептонный бульон для определения сахаролитической и протеолитической активности.

                                         Глюкоза      Лактоза      Маннит    Мальтоза    Сахароза        МПБ  

                                                                                 37°                  24 часа

Второй день: учёт результатов исследования. Зарисовать согласно условию задачи.

ВАРИАНТ  №3

Задача №3.

   Произвели посев культуры бактерий, выделенных у больного, на среды Гисса и на пептонную воду.  Через 24 часа культивирования обнаружено: в средах с глюкозой,  маннитом и мальтозой цвет среды изменился с жёлтого на ярко – розовый и выделились пузырьки газа; в среде с лактозой и сахарозой произошло помутнение без изменения цвета среды. Реактивная бумажка для определения сероводорода почернела, а реактивная бумажка для определения индола не изменилась.

Задание: 

1. Зарисуйте результат проведённого исследования (2 –ой день). Расставьте под пробирками значки, обозначающие сахаролитическую и протеолитическую активность бактерий.

2. Используя данные своего исследования и справочную таблицу, определите  вид патогенных бактерий, выделенных у больного.

ГРАФИЧЕСКАЯ СХЕМА ОПРЕДЕЛЕНИЯ БИОХИМИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ

МИКРООРГАНИЗМОВ (3 вриант)

Первый день – посев микроорганизмов на среды Гисса и мясо – пептонный бульон для определения сахаролитической и протеолитической активности.

                                         Глюкоза      Лактоза      Маннит    Мальтоза    Сахароза        МПБ  

                                                                                 37°                  24 часа

Второй день: учёт результатов исследования. Зарисовать согласно условию задачи.

ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ.

I. Определение сахаролитических ферментов бактерий.

          Сахаролитическая активность микроорганизмов – это способность бактерий с помощью ферментов разлагать сахара до более простых соединений – кислоты, газа, альдегидов. Эти вещества можно обнаружить в питательной среде с помощью специальных химических веществ – индикаторов.

          Для определения сахаролитических ферментов исследуемую культуру засевают на среды Гисса. «Пёстрый ряд» Гисса (короткая схема) содержит 5 пробирок с жидкими средами: к пептонной воде добавляют последовательно глюкозу, лактозу, маннит, мальтозу и сахарозу и индикатор Андреде в каждую пробирку. Цвет сред до посева – жёлтый. Исследуемую культуру засевают в среды Гисса и культивируют при 37°   18 – 24 часа. Под действием сахаролитических ферментов бактерий  углеводы расщепляются с образованием кислоты и газа. Наличие кислоты определяют по покраснению среды – в кислой среде индикатор Андреде меняет цвет с жёлтого  на  ярко - розовый. Выделение газа можно определить визуально по образованию пузырьков или более точно – с помощью поплавков, погружённых в среду перед посевом. При отсутствии у бактерий сахаролитических ферментов к данному углеводу рост  бактерий выражается в помутнении среды без изменения цвета. Наличие кислоты в среде в схеме бактериологического исследования обозначается «К», наличие газа – «Г».

II. Определение протеолитических ферментов бактерий.

      Протеолитическая активность микроорганизмов – это способность бактерий с помощью протеолитических ферментов расщеплять молекулы белка до аминокислот и простых веществ – сероводорода, индола и др.

      Для обнаружения протеолитических ферментов исследуемую культуру засевают на мясо – пептонный бульон или пептонную воду. Под пробки пробирок вводят индикаторные бумажки, пропитанные реактивными растворами.

       Если бактерии разлагают белок с образованием сероводорода, то реактивная бумажка  окрашивается в чёрный цвет. Некоторые бактерии разлагают белок с накоплением в окружающей среде индола. В этом случае индикаторная бумажка окрашивается в малиновый цвет. Присутствие продуктов распада белка в пробирке -  сероводорода и индола -  свидетельствует о протеолитической активности бактерий и обозначается на схеме  H2S (+)  и индол (+) соответственно.

III. Протеалитическую активность бактерий можно изучать на желатиновой среде. При посеве на желатин бактерии с сильной протеолитической активностью разжижают его. Форма разжижения желатина характерна для некоторых видов бактерий и используется как видовой признак в лабораторной диагностике инфекций.

Справочная таблица

«Дифференциация бактерий кишечной группы по биохимической активности на средах Гисса»

ЭТАЛОНЫ  ОТВЕТОВ

Часть I.

Освоение теории биохимии бактерий.

1. Определите понятие «сахаролитическая активность микроорганизмов».

Сахаролитическая активность микроорганизмов – это способность бактерий с поощью ферментов разлагать сахара до более простых соединений – кислоты, газа, альдегидов.

2. Какие среды используются для изучения сахаролитических ферментов бактерий?

          Для определения сахаролитической активности бактерий используют  среды Гисса.

3. Какие ингредиенты входят в среды Гисса?

«Пёстрый ряд» Гисса (короткая схема) содержит 5 пробирок с жидкими средами. В каждую пробирку  к пептонной воде добавляют последовательно глюкозу, лактозу, маннит, мальтозу и сахарозу и индикатор Андреде.

4. Определите понятие «протеолитическая активность микроорганизмов».

Протеолитическая активность микроорганизмов – это способность бактерий с помощью протеолитических ферментов расщеплять молекулы белка до аминокислот и простых веществ – сероводорода, индола и др.

5. На каких средах можно изучать протеолитическую активность микроорганизмов?

Протеолитическую активность бактерий изучают на мясо – пептонном бульоне, пептонной воде и желатине.

6. Какими способами обнаруживают наличие продуктов распада белка в результате действия протеолитических ферментов бактерий?

Под пробки пробирок c белоксодержащими средами вводят индикаторные бумажки, пропитанные реактивными растворами. Под действием продуктов распада белка в результате протеолитической активности бактерий индикаторные бумажки меняют цвет.

7. О чём свидетельствует разжижение желатина при культивировании на МПЖ некоторых видов бактерий?

Разжижение желатина свидетельствует о высокой протеолитической активности бактерий.

Часть II.

Обсуждение основных проблем темы.

1. Как изменяются углеводные среды под воздействием микробов?

Под воздействием сахаролитических ферментов бактерий в углеводных средах накапливаются продукты распада углеводов – кислота, газы, альдегиды и др.

2. Почему  изменяются углеводные среды под воздействием микробов?

Сахаролитические ферменты бактерий разлагают сахара до более простых соединений – кислоты, газа, альдегидов.

3. Как изменяются белковые среды под воздействием микробов?

Под воздействием протеолитических ферментов бактерий в белковых средах накапливаются продукты распада молекул белка - аминокислоты и простые органические и неорганические вещества – сероводород, индол, аммиак и др.

4. Почему  изменяются белковые среды под воздействием микробов?

Белковые среды изменяют свой химический состав в результате воздействия на белковые молекулы протеолитических ферментов бактерий.

5. Как обнаруживают изменения в углеводных средах под воздействием бактерий?

        Наличие кислоты определяют по покраснению среды – в кислой среде индикатор Андреде меняет цвет с жёлтого  на  ярко - розовый. Выделение газа можно определить визуально по образованию пузырьков или более точно – с помощью поплавков, погружённых в среду перед посевом.

6. Как обнаруживают изменения в белковых средах под воздействием бактерий?

Продукты распада белка, образовавшиеся в результате действия протеолитических ферментов бактерий, обнаруживают по изменению цвета индикаторных бумажек.

7. Как  используют данные о сахаролитической и протеолитической активности бактерий в диагностике инфекционного заболевания?

Данные о  сахаролитической и протеолитической активности бактерий используют для определения вида бактерий.

Эталоны ответов к задачам.

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ  №1

1. Зарисуем результат исследования согласно условию задачи.
2. Используя информацию опорного конспекта, обозначим результаты исследования.

Глюкоза         Лактоза      Маннит      Мальтоза    Сахароза        МПБ

     КГ              КГ              КГ                        КГ             _              H2S +  

                                                                                                         индол +

2.  Найдём в справочной таблице строку, соответствующую результатам проведённого исследования. Это первая строка, характеризующая биохимические особенности бактерий вида Esherihia сoli (кишечная палочка).

3.  Сделаем вывод: чистая культура, выделенная у больного, по биохимическим свойствам соответствует виду Esherihia сoli (кишечная палочка).  

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ  №2

1. Зарисуем результат исследования согласно условию задачи.

2. Используя информацию опорного конспекта, обозначим результат исследования условными значками.

  Глюкоза         Лактоза      Маннит      Мальтоза    Сахароза        МПБ                                                                                                                                            

      КГ                     -                КГ                КГ                -                H2S (– )(нет)

                                                                                                             Индол (–) (нет)

3. Найдём в справочной таблице строку, соответствующую результатам проведённого исследования. Это третья  строка, характеризующая биохимические особенности бактерий вида Salmonella paratiphi A.
4. Сделаем вывод: чистая культура, выделенная у больного, по биохимическим свойствам соответствует виду Salmonella paratiphi A.

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ  №3

1. Зарисуем результат исследования согласно условию задачи.
2. Используя информацию опорного конспекта, обозначим результат исследования условными значками.

  Глюкоза         Лактоза      Маннит      Мальтоза    Сахароза        МПБ                                                                                                                                            

      КГ                     -                КГ                КГ                -                H2S( +)

                                                                                                             Индол (–) (нет)

3. Найдём в справочной таблице строку, соответствующую результатам проведённого исследования. Это четвёртая  строка, характеризующая биохимические особенности бактерий вида Salmonella paratiphi В.
4. Сделаем вывод: чистая культура, выделенная у больного, по биохимическим свойствам соответствует виду Salmonella paratiphi В .

Критерии оценки учебной деятельности.

1. Студент правильно отвечает на вопросы, решение задачи соответствует эталону – "ОТЛИЧНО".

2.  Отвечает на вопросы правильно, в решении задачи 1-2 ошибки, не искажающие конечного результата – "ХОРОШО".

3.  Отвечает на вопросы с помощью преподавателя, в решении задачи 2-3 ошибки – "УДОВЛЕТВОРИТЕЛЬНО".

4. Не может ответить на вопросы, задача решена неправильно – "НЕУДОВЛЕТВОРИТЕЛЬНО".

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

I.    Обязательная литература.

1. "Основы микробиологии, вирусологии, иммунологии"  - учебник для студентов медицинских училищ и колледжей под ред. А.А.   Воробьёва и Ю.С. Кривошеина. Изд. "Мастерство". Москва, 2012 г.  

II.   Дополнительная литература.

1. «Игровое моделирование в деятельности педагога» 2 – е издание. А. П. Панфилова. Москва, «Академия», 2007 год.
2. «Медицинская микробиология» С. А. Павлович. Минск, «Высшая школа», 1997 г.
3. «Методика преподавания специальных дисциплин в медицинских училищах и колледжах». Учебное пособие. М. А. Мещерякова. Москва, «ГЭОТАР – Медиа»,    2006 г.
4.  «Микробиология» А. А. Воробьёв, А.С. Быков, Е. П. Пашков, А. М. Рыбакова           Москва, «Медицина», 2009 г.
5. «Микробиология» З. Н. Кочемасова, С. А. Ефремова, Ю. С. Набоков.                     Москва, «Медицина», 2004 г.
6. «Микробиология» К.Д. Пяткин, Ю. С. Кривошеин. Москва, изд. «Медицина», 2008 г.
7. «Практические навыки и умения медсестры инфекционного профиля» А. К. Белоусова, Л. А. Сербина. Ростов –на – Дону, изд. «Феникс» 2003 год.
8. "Сестринское дело при инфекционных заболеваниях" В. А. Малов. Москва, изд. "Мастерство", 2001 год.

III.  Электронные издания

1. «Биотехнология» Т. В. Калюжная и др. Электронное учебное издание. Москва. Министерство образования РФ,  ГУ РЦ ЭМТО, 2004 год.
2. «Инфекционные болезни» А. Г. Рахманова и др. (руководство для врачей), Москва, ИД «Равновесие» 2004 год.                                                                          
3.  «Медицинская микробиология, иммунология и аллергология» Атлас-руководство под редакцией А. А. Воробьёва и А. С. Быкова. Москва, изд. «ДиаМорф», 2002 г.
4. «Медицинская микробиология» Подколзина В. А. и Седов А. А. Москва, ИД «Равновесие» 2005 год.                  
5. «Медицинская энциклопедия» РАМН, Москва, изд. «Новый Диск», 2003 год.