Бактерии - наши враги и друзья

Городская научно-практическая конференция                                                                                                                              «Шаг в науку»                                                                                                                                                    

«Бактерии – наши враги и друзья»

Секция биология

Выполнила  Афанасьева  

Дарья, ученица  7 А класса МБОУ «СОШ № 19»

Руководитель  Попыкина  

Ольга Анатольевна, учитель биологии и химии МБОУ «СОШ № 19»

Чита  2013 г

1. Введение

Трудно найти место на Земле, где не было бы бактерий. Меня заинтересовало, то что они настолько малы и мы их не видим без микроскопа. И при этом они бывают очень полезные и вредные, как нам рассказывали на уроках биологии. Кроме того, в настоящее время средствах массовой информации очень часто упоминаются разные виды бактерий, содержащихся в огромном множестве кисломолочных продуктов, которые очень вкусны и чрезвычайно полезны для здоровья человека. Также часто слышим с экранов телевизора и видим на прилавках магазинов разные виды мыла с надписью «Антибактериальное». Так кто же такие эти наши соседи  - бактерии?

В данном проекте я поставила перед собой цель доказать, что повседневная жизнь человека неразрывно связана с бактериями, значение которых нельзя охарактеризовать однозначно. Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач:

1. Изучить литературу из разных источников, где есть информация об особенностях представителей первых живых существ, появившихся много миллионов лет назад на нашей планете,
2. Познакомиться со специалистами, которые занимаются их культивированием,
3.  Самостоятельно вырастить некоторые штаммы бактерий.

В своей работе я  использовала разные методы и приемы: поисковый: изучала научную литературу по данному вопросу, аналитический: анализировала полученную информацию, исследовательский: встречи со специалистами в данной области, наблюдение за процессами взятия материала, посева на питательную среду, приготовление разных питательных сред, окраску препаратов, сопоставление результатов, выводы.

2.1. История открытия бактерий

Бактерии – древнейшие из известных организмов. Следы жизнедеятельности бактерий и сине-зелёных водорослей (строматолиты) относятся к архею и датируются возрастом 3,5 млрд. лет.

        Бактерии – мельчайшие из организмов, обладающих клеточным строением; их размеры составляют от 0,1 до 10 мкм. На обычной типографской точке можно разместить сотни тысяч бактерий среднего размера.

         Название бактерий произошло от греческого слова БАКТНОЛОВ, что означает ПАЛОЧКА. Бактерии - это живые микроорганизмы, чаще одноклеточные, относительно просто устроенные.

              Изучением бактерий занимается раздел микробиологии — бактериология. А специалистов называют бактериологи.

        Впервые бактерии увидел в оптический микроскоп и описал в 1676 году голландский натуралист Антони Ван Левенгук. Как и всех микроскопических существ, он назвал их «анималькули».

        Название «бактерии» ввёл в употребление в 1828 году Христиан Эренберг.

         В 1850-х годах Луи Пастер положил начало изучению физиологии и метаболизма бактерий, а также открыл их болезнетворные свойства.

Дальнейшее развитие медицинская микробиология получила в трудах Роберта Коха, которым были сформулированы общие принципы определения возбудителя болезни (постулаты Коха). В 1905 году он был удостоен Нобелевской премии за исследования туберкулёза.

2.2. Классификация бактерий

             В зависимости от формы клетки бактерии различают

• шарообразные кокки,
• палочковидные  бациллы,
• изогнутые  в виде  запятой  вибрионы,
• спиралевидные спириллы.

Очень часто бактерии образуют скопления в виде длинных изогнутых цепочек, групп и пленок. Некоторые бактерии  имеют один или несколько жгутиков. Среди бактерии есть подвижные и неподвижные формы. Подвижные передвигаются  за счет волнообразных сокращений или при помощи жгутиков.

         По способу питания бактерии делятся на две большие группы: автотрофы и гетеротрофы. К автотрофам, не нуждающимся в веществах, произведённых другими организмами, относятся фотосинтетики (например, пурпурные бактерии и сине-зелёные водоросли) и хемосинтетики (железобактерии, серобактерии, азотные бактерии). Цианобактерии (сине-зелёные водоросли) расщепляют воду на водород, используемый для синтеза углеводов, и кислород. По-видимому, именно эти организмы в свое время наполнили атмосферу Земли кислородом. К гетеротрофам относятся паразиты (возбудители гонореи, менингита и пр.) и сапрофиты (например, бактерии гниения или брожения).

        По способу дыхания бактерии делятся на аэробов (большинство бактерий) и анаэробов (возбудители столбняка, ботулизма, газовой гангрены). Первым для дыхания нужен кислород, для вторых кислород бесполезен или даже ядовит.

2.3. Распространение бактерий

  Почти нет места на земле, где бы не встречались бактерии. Особенно много их в почве. В 1 г почвы могут содержаться сотни миллионов бактерии. В теле человека также находятся большое количество бактерий. Человек состоит из человеческих клеток, а также бактериальных, грибковых и вирусных форм жизни. В теле человека несколько триллионов клеток и более 100 триллионов бактерий, их насчитывается пятьсот видов. Особенно много их в кишечнике, они помогают справиться с пищей: переваривают ее, а также в дыхательных путях, на коже, мочевыделительной системе. Они живут в воздухе, воде морей и океанов, выдерживают глубокую заморозку и высокие температуры.

2.4. Особенность процессов жизнедеятельности

Большинство бактерии бесцветно. Только некоторые из них окрашены в пурпурный или зеленый цвет.

             Бактериальные клетки окружены плотной оболочкой, благодаря которой сохраняет постоянную форму. По составу  и строению  оболочки бактерии существенно отличаются от растений и животных. Ядра, отделенного от цитоплазмы оболочкой, в клетке нет. Ядерное вещество  у большинства бактерии распределено в цитоплазме.

Бактерии размножаются путем деления примерно каждые 20 минут (в благоприятных условиях), Каждая дочерняя клетка является  копией родительской. Размножению препятствуют солнечные лучи и продукты их собственной жизнедеятельности.

        Поведение бактерий не отличается особой сложностью. Химические рецепторы регистрируют изменения кислотности среды и концентрацию различных веществ: сахаров, аминокислот, кислорода. Многие бактерии реагируют на изменения температуры или освещенности, некоторые бактерии могут чувствовать магнитное поле Земли.

При неблагоприятных условиях бактерия покрывается плотной оболочкой, цитоплазма обезвоживается, жизнедеятельность почти прекращается. В таком состоянии споры бактерии могут часами находиться в глубоком вакууме, переносить температуру от –240 °С до +100 °С. Число бактерии  различно в воздухе проветренных и непроветренных  помещениях. Условия жизни бактерии разнообразны. Одним из них необходим кислород воздуха, другие в нем не нуждаются  и способны жить в бескислородной среде.

2.5. Значение бактерий

Человек размножает некоторые виды бактерий, потому что нуждается в них и использует. Например, бактерии полезны при скисании молока и брожении сладких фруктовых соков. Многие сыры получили свой изысканный вкус благодаря бактериям. Главную массу «дружественных» микробов в кишечнике составляют бифидобактерии (85–95%). Среди остальных – молочнокислые бактерии, кишечная палочка, энтерококки и другие непатогенные или условно патогенные бактерии. Если возникает диcбактериоз, чаще всего сокращается число бифидобактерий.

Для профилактики дисбактериоза применяют кефиры и йогурты, обогащенные бифидобактериями (бифидок и биойогурты), а также живые йогурты.
Для лечения используют пробиотики. В их составе бактерий больше 10 миллионов, а в самых мощных – до нескольких миллиардов.

Тысячелетиями человек использовал молочные бактерии для создания многих молочных продуктов. Если в молоко добавить разные бактерии получатся, сыр, простокваша, кефир, йогурт, творог.

        Бактерии широко применяются в пищевой промышленности для квашения капусты (при этом образуются органические кислоты). Бактерии используются для выщелачивания руд (прежде всего, медных и урановых), для очистки сточных вод от органических останков, при обработке шёлка и кож, для борьбы с сельскохозяйственными вредителями, для производства медицинских препаратов (например, интерферона). Некоторые бактерии поселяются в пищеварительном тракте травоядных млекопитающих, обеспечивая переваривание клетчатки. Две важнейшие экологические функции бактерий – фиксация азота и минерализация органических останков. Связывание молекулярного азота бактериями с образованием аммиака (азотфиксация) и последующая нитрификация аммиака – жизненно важный процесс, поскольку растения не могут усваивать газообразный азот. Примерно 90 % связанного азота производится  клубеньковыми бактериями, живущими в  симбиозе с бобовыми растениями.

        Бактерии приносят не только пользу, но и вред. Они размножаются в пищевых продуктах, вызывая тем самым их порчу. Чтобы приостановить размножение, продукты пастеризуют (выдерживают полчаса при температуре 61–63 °C), хранят на холоде, высушивают (вяление или копчение), солят или маринуют.

Бактерии вызывают тяжёлые заболевания у человека (туберкулёз, сибирскую язву, ангину, пищевые отравления, гонорею и др.), животных и растений (например, бактериальный ожог яблонь). Благоприятные внешние условия увеличивают скорость размножения бактерий и могут вызвать эпидемии. Болезнетворные бактерии проникают в организм воздушно-капельным путем, через раны и слизистую оболочку, пищеварительный тракт. Симптомы болезней, вызываемых бактериями, обычно объясняются действием ядов, вырабатываемых этими микроорганизмами или образующихся при их разрушении. Естественная защита организмов человека и высших животных основана на фагоцитозе бактерий белыми кровяными тельцами и иммунной системе, вырабатывающей антитела, которые связывают и удаляют из кровотока чужеродные белки и углеводы. Кроме того, против бактерий существуют природные и синтетические лекарственные средства (например, пенициллин, разрушающий клеточную оболочку бактерии, или стрептомицин, инактивирующий рибосомы бактерий).  

3. Результаты проведенных исследований

            Цель работы: Изучение микробного пейзажа на поверхности предметов и рук учащихся.

            Для осуществления данной цели мы поставили перед собой ряд задач:

            1. Знакомство с работой микробиологической лаборатории, методами бактериологического исследования.

            2. Проведение посевов на питательные среды мазков взятых с «грязных» рук и мобильных телефонов учащихся.

            3. Микроскопическое исследование культур микроорганизмов, полученных после выращивания на питательных средах в лаборатории.

             Работа проводилась на базе микробиологической лаборатории кафедры микробиологии Читинской Государственной медицинской Академии. Лаборатория оснащена современным оборудованием. Выполняет широкий спектр  микробиологических исследований по изучению бактерий и диагностике многих заболеваний человека.

             Для получения чистой культуры микроорганизмов необходимо:

            1. Взятие материала стерильным предметом (тампон или дрот) от человека.

            2. Посев на питательную среду.

            3. Культивация в определенных условиях в термостате, для накопления микроорганизмов.

             4. Проведение мазков на предметные стекла, окрашивание специальными красителями (метиленовым синим), изучение под микроскопом.

              Питательная среда представляет собой вещество с добавлением сахара, белка, шоколада, агар-агара и т.д., является оптимальным субстратом для размножения бактерий. В термостате создаются оптимальные температурные условия для роста бактерий (необходимая температура и влажность воздуха). В среднем накопление бактерий происходит на 5 день. Для изучения может использоваться световой микроскоп, который позволяет определить  форму, размеры бактерии, их способность окрашиваться различными красителями.

              Для решения второй задачи с помощью лаборанта мы провели посевы мазков, взятых с грязных рук и поверхности мобильных телефонов, без предварительного мытья или обработки. Посевы проводили на специальные питательные среды. Культивация проводилась в термостате при температуре 34 градуса, 5 суток. Через 5 суток после проведения мазков на предметные стекла и их окраски красителями, в качестве которых можно использовать следующие вещества: метиленовая синь, раствор Люголя, метиленовый фиолетовый, фуксин  мы наблюдали рост большого количества различных бактерий, которые относились и к болезнетворным и к нормальным, т.е. не вызывающим заболевания.

Были обнаружены следующие бактерии: кокки – стафилококки, стрептококки, энтерококки; бациллы – кишечная палочка.

4. Выводы.

В  ходе работы над данным проектом я многое узнала о бактериях, способах их культивирования и изучения. Я побывала в микробиологической лаборатории, где с помощью специалистов вырастила и увидела эти существа  в современный микроскоп.

       В результате нашего исследования мы обнаружили большое количество различных бактерий на поверхности мобильного телефона и грязных рук, некоторые из которых могут быть причиной заболеваний. Практическая значимость работы заключается в необходимости мытья рук и дезинфекции мобильных телефонов, для профилактики заболеваний среди учащихся и необходимости размножать бактерии, которые приносят неоценимую пользу здоровью человека.

Из результатов нашего исследования  мы предлагаем:

   1. Проветривать классные комнаты и места скопления учащихся.

   2.  Обрабатывать и протирать предметы пользования (книги, тетради, ручки…)

   3. Чаще мыть руки, особенно после уроков, улицы, еды, а также перед едой

   4. Иметь в классах зеленые растения, которые выделяют фитонциды, которые угнетающе действуют на микроорганизмы. К растениям, обладающим фитонцидными свойствами,  относятся разные виды хлорофитума.

Литература

1. Учебник по биологии «О тех кто растет, но не бегает»
2. Вавилов С.И. Большая советская энциклопедия. 2-ое издание. М.: «БЭС», 1950
3. Воробьев А.А., Кривошеина Д.С. Основы иммунологии. М.: «Мастерство», 2001
4. Гранов Б.В., Павленко П.В. Экология бактерий. Ленинград: Изд-во ленинградского ун-та, 1989
5. Мишустин Е.Н., Емцев Т.В. Микробиология. М.: «Москва – Агропромиздат», 1987
6. Петровский Б.В. Большая медицинская энциклопедия. М.: Советская энциклопедия, 1975
7. Wikipedia –энциклопедия