I Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ФАКТОРОВ СРЕДЫ НА РОСТ БАКТЕРИЙ

• Авторы
• Файлы работы
• Наградные документы

Равко А.В. 1

---

1МБОУ СОШ №8 г.Белово, 6Б класс

Работа в формате PDF

7.7 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьника

ВВЕДЕНИЕ

Кузбасс место огромного количества угледобывающих шахт и разрезов. И, как и в любой отрасли, угледобывающая сталкивается с определенными проблемами. Одной из самых основных является наличие в шахтах метана.

В шахтах метан скапливается в пустотах среди пород, в основном, под кровлей выработок и может создавать взрывоопасные метановоздушные смеси. В старину шахтёры брали с собой в шахту клетку с канарейкой, и пока слышалось пение птицы можно было работать спокойно: в шахте нет метана. Если же канарейка замолкала на долгое время, а еще хуже — навсегда, значит — рядом смерть. В начале XIX века известный химик Х. Дэви изобрел безопасную шахтерскую лампу, затем на смену ей пришло электричество, но взрывы на угольных шахтах продолжались. В настоящее время концентрация метана в рудничной атмосфере контролируется автоматическими системами газовой защиты. [6]

Может ли еще что-то служить анализатором среды? Современные газоанализаторы дороги, использование канареек, на мой взгляд, не гуманно. Я захотела создать анализатор среды на основе бактерий, ведь микроорганизмы очень чувствительны к среде обитания.

Гипотеза: Бактериологические культуры реагируют на изменение среды неодинаково

Цель: Доказать влияние среды на бактериологические культуры

Задачи:

1. изучение литературы по данной тематике;

2. выбор методики проведения исследований;

3. проведение эксперимента;

4. определение эффективности;

5. анализ полученных данных;

6. выявление закономерностей, формулировка рекомендаций.

1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

В ходе эксперимента будут произведено исследование влияние среды на бактериологические культуры

1.  

   1. Получение бактериальных культур

Для посева я буду использовать те бактерии, которые окружают нас в обычной жизни. Я возьму мазки с клавиатуры компьютера, телефона, денежной купюры, дверной ручки и телевизионного пульта. Так же, будут сделаны посевы с пальцев рук.

1.  

   1. Техника безопасности

Для работы с непатогенными микроорганизмами нами были разработаны следующие правила техники безопасности

1. К работе с микробиологическими препаратами допускаются лица после прохождения инструктажа по технике безопасности.

2. В помещение с микробиологическими образцами запрещено вносить пищу, питьевую воду, посторонние вещи, запрещается принимать пищу.

3. Наблюдения заносятся в лабораторный журнал

4. На рабочем месте размещаются только необходимые для выполнения конкретной лабораторной работы оборудование и материалы.

5. При работе с микроорганизмами следует использовать средства индивидуальной защиты: респиратор, защитные очки, перчатки

6. При работе с микроорганизмами соблюдать осторожность и придерживаться приемов, исключающих возможность инфицирования.

7. Запрещается прикасаться к микробным культурам руками.

8. Если микроорганизмы случайно попали на стол, следует немедленно удалить их тампоном, смоченным дезинфицирующим раствором. При работе с жидкой культурой пользоваться спецсредствами для забора микроорганизмов.

9. В конце работы привести в порядок рабочее место. Тщательно вымыть руки и обработать ватным тампоном с дезинфицирующим раствором.

1.  

   1. Приборы и материалы

Для посевов будут использованы чашки Петри диаметром 90мм, в качестве среды для посева используется порошок сухого агара. Для отбора проб будут использованы стерильные марлевые салфетки и стерильные резиновые перчатки. Для обработки посевов будут использованы следующие препараты: вода, дегтярное мыло, обычное мыло, глицериновое мыло, жидкое антисептическое мыло Dettol, антисептическое мыло Safeguard, мыло с экстрактом ромашки, отвар ромашки, спирт, гелевый антисептик, противогрибковый препарат широкого спектра действия, антибиотик широкого спектра действия, раствор хлора 50%, раствор сахара. Для работ по наблюденью за посевами будут использованы восьмикратное увеличительное стекло на подставке. В качестве обеззараживающих растворов для утилизации отработанных сред использовался раствор хлора 50%. Для безопасности работ со средами использовались одноразовые резиновые перчатки, респиратор, защитные очки.

1.  

   1. Математические методы подсчета количества КОЕ

По В.Л. Омелянскому на 100 см² поверхности агара в течение 5-10 минут оседает такое количество бактерий, которое содержится в 10 л воздуха. Зная площадь чашки Петри (78,5 см²) и количество выросших колоний можно определить, какое количество микробов выросло бы на данной экспозиции на 100 см² среды:

,

где x – количество микробов на 100 см² питательной среды.

Площадь чашки можно заменить на площадь прикладываемого образца, в случаях когда посев не располагается по всей поверхности питательной среды.

В посевах, подвергшихся обработке, можно определить антибактериальную активность вещества, которым обработаны посевы. Для оценки активности рассчитывается относительное снижение числа микроорганизмов в посеве по сравнению с контрольным опытом. По формуле, предложенной Л.В. Антадзе

,

где К – число микроорганизмов в контроле, О – число микроорганизмов в опыте. [1, c.42].

1.  

   1. Методика эксперимента

      1. Подготовка питательной среды

Для отбора проб микроорганизмов существует множество разновидностей питательных сред: мясо-пептонный бульон (МПБ), мясо-пептонный агар (МПА), среда Лурия-Бертани (среда ЛБ), желточно-солевой агар и другие.

При проведении исследований использована среда, приготовленная из питательного сухого агара.

Для приготовления среды я размешала 25 г порошка в 1 л дистиллированной воды, довела до кипения. Кипячение производила до полного расплавления агара (2-3 мин), потом профильтровала через ватный тампон. Перед розливом в чашки Петри среда была охлаждена до 50⁰ С. По инструкции, среды нужно выдерживать в термостате и автоклаве. Но, так как цель нашей работы не получить чистую культуру, а выявить наличие бактерий, эти пункты были пропущены.

1.  
   1.  

      1. Методика посева образцов

Для посевов №№ 30,31,32,33,34 были взяты мазки с предметов быта. Для этого стерильной марлевой салфеткой были произведены мазки по предмету, после чего салфетка была помещена на некоторое время на питательную среду.

Материал для посева №30 брался с клавиатуры ПК, №31 – сенсорного экрана телефона, №32 – клавиатуры телевизионного пульта, №33 – денежной купюры, №34 – дверной ручки.

Для посевов №№ 1-20 была использована иная методика. Рука, с которой были взяты посевы, была одета в резиновую перчатку. Затем с перчатки срезался один палец. Освобожденным пальцем делалось прикосновение к питательной среде. Затем палец обрабатывался антисептическим раствором, и делалось еще одно прикосновение. Затем процедура повторялась со следующим пальцем. Данные действия были направлены на то, чтобы каждый палец обрабатывался только одним антисептическим препаратом.

Пробы №№ 1,3,5,7,9,11,13,15,17,19 – посев пальцем без обработки.

Проба №2 – обработка водой, №4 - дегтярным мылом, №6 – обычным мылом, №8 – глицериновым мылом, №10 – антисептическим мылом Dettol, №12 – антисептическим мылом Safeguard, №14 – мылом с содержанием ромашки, №16 – отвар ромашки, №18 – спиртом, №20 – гелевым антисептиком.

В ходе работы с чашками, каждая из них была пронумерована.

После проведения посевов чашки Петри были перевернуты и помещены в темное место со стабильной температурой. Для фиксации происходящих изменений был создан журнал наблюдений

1.  

   1. Работа с микробиологическими культурами

      1. Выделение бактериальных культур.

Так как посевы производились с неизвестными заранее микробиологическими культурами, то велика вероятность того, что в чашки, наряду с бактериями могли попасть грибковые культуры. Часто развитие одних организмов угнетает развитие другие, а некоторые способны выделять особые вещества – антибиотики.

Для устранения такого влияния, после того как в чашках появились видимые невооруженным глазом колонии микроорганизмов, чашки были обработаны противогрибковым средством широкого спектра действия.

В результате наблюдения было установлено, что рост части колоний остановился, что позволило сделать следующие выводы:

1.  
   1.  
      1.  
         1.  
            1.  
               1.  

                  1. Часть микробиологических колоний являлись грибковыми.

                  2. Увеличение числа КОЕ и рост размеров колоний, свидетельствует о снижении конкуренции между грибковыми и бактериологическими культурами.

1.  
   1.  

      1. Проверка влияния антисептических растворов бактериальную активность

Для этого этапа были взяты посевы №№1-20

Таблица количества КОЕ в разные дни для посевов №№1-20 представлена в Приложении 1.

В посевах, подвергшихся обработке, определим антибактериальную активность вещества, которым обработаны посевы. Для оценки активности рассчитывается относительное снижение числа микроорганизмов в посеве по сравнению с контрольным опытом. По формуле, предложенной Л. В. Антадзе

,

где К – число микроорганизмов в контроле, О – число микроорганизмов в опыте

Таблица значений антибактериальной активности веществ, которыми были обработаны посевы №№1-20, представлена в Приложении 2.

Диаграмма антибактериальной активности веществ использованных для посевов №№ 1-20 представлена в Приложении 2.

Как видно из таблицы (диаграммы), все не антисептические растворы значительно уменьшают количество выживших после обработки бактерий.

1.  
   1.  

      1. Проверка влияния сред на бактериальную активность

Для этого этапа были взяты посевы №№30-34

Для проверки влияния среды я выбрала следующие факторы

1. Температурный фактор: чашка с образцами была вынесена на мороз (посев №32)

2. Биологический фактор (антибиотики): чашка была обработана антибиотиком широкого спектра действия (посев №31)

3. Химическая фактор: чашка была обработана раствором хлора (посев №30)

4. Фактор среды (положительный): в чашку добавлен раствор сахара (посев №33)

5. УФ воздействие: чашка подвергалась УФ облучению (посев №34)

Таблица количества КОЕ в разные дни для посевов №№30-34 представлен в Приложении 1. В следствии этих воздействий, мы получили следующие результаты.

1. Температурный фактор: Количество КОЕ не изменилось, размер колоний не изменился. Следовательно, значительное снижение температуры прекращает рост бактерий

2. Биологический фактор (антибиотики): Количество КОЕ уменьшилось, размер колоний уменьшился. Следовательно, антибиотики значительно влияет на количество бактерий. Оставшиеся колонии можно объяснить устойчивостью к данному антибиотику.

3. Химическая фактор: бактериальные колонии практически исчезли. Следовательно, агрессивное химическое воздействие может полностью уничтожить колонии бактерий.

4. Фактор среды (положительный): в чашку добавлен раствор сахара

Количество КОЕ увеличилось, размер колоний увеличился. Следовательно, повышение и/или изменение питательности среды значительно влияет на количество бактерий. Новые КОЕ можно объяснить изменением питательной среды

1. УФ воздействие: Количество КОЕ уменьшилось, размер колоний уменьшился. Следовательно, УФ излучение значительно влияет на количество бактерий. Оставшиеся колонии можно объяснить недостаточным временем воздействия.

В посевах, подвергшихся обработке, определим антибактериальную активность вещества, которым обработаны посевы. Для оценки активности рассчитывается относительное снижение числа микроорганизмов в посеве по сравнению с контрольным опытом. Опять используем формулу предложенную Антадзе.

Таблица значений антибактериальной активности веществ которыми были обработаны посевы №№30-34 представлена в Приложении 2.

Диаграмма антибактериальной активности веществ использованных для посевов №№30-34 представлена в Приложении 2.

Как видно из таблицы (диаграммы), воздействие раствором хлора, антибиотиком и УФ-излучением значительно уменьшили количество бактерий в посеве. Добавление же раствора сахара значительно увеличило количество КОЕ, добавив бактериям питательной среды. Нулевое значение воздействия после помещения посева в условия низкой температуры не означает, что не произошло антибактериального воздействия. Просто для исчезновения имеющихся колоний бактерий или появления новых КОЕ должно пройти большее время. Но холод полностью остановил рост уже имеющихся КОЕ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе я выполнила все цели и задачи, которые ставила перед собой. Моя гипотеза полностью подтвердилась. На рост бактерий факторы среды оказывают значительное влияние. Выполнение данной работы помогло сформировать мне список требований к бактериальной культуре, которая могла бы служить анализатором среды. Например, такая культура могла бы определять содержание метана в шахте.

Культура – анализатор среды, должна удовлетворять следующим условиям:

1.  
   1.  
      1.  

         1. Быстрый рост

         2. Непатогенность

         3. Видимый маркер (фосфоресценция или яркая окраска)

         4. Резистентность (нетребовательность к условиям роста, кроме определяемого вещества)

         5. Эвритермность (нетребовательность к температурному диапазону)

Подбор данной бактерии требует исследований только в лабораторных условиях, зато этот способ позволил определять вещества, определение которых другими способами дорого или невозможно.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

1. Антадзе Л.В. Фитонциды в медицине, сельском хозяйстве и пищевой промышленности. – Киев: 1960.

2. Воробьев, Воробьев А.А., Быков А.С. Атлас по медицинской микробиологии, вирусологии и иммунологии: Учебное пособие для студентов медицинских вузов. – М.: Медицинское информационное агентство, 2003. – 236 с.: ил. Быков, 2003

3. Лабинская А.С. Микробиология с техникой микробиологического исследования. – М.: «Медицина», 1978. – 394 с.: ил.

4. Методическое пособие по учету, отчетности и организации СанЭпидСтанции. – Архангельск, Ротапринт, 1974. – 81с.

5. Шапиро Я.С. Микробиология: 10 – 11 классы: учебное пособие для учащихся общеобразовательных учреждений. – М.: Вентана-Граф, 2008. – 272 с.: ил

6. http://miningwiki.ru/w/index.php?title=%D0%9C%D0%B5%D1%82%D0%B0%D0%BD&oldid=29420

7. https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Окраска_микроорганизмов&oldid=68754275

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. ТАБЛИЦЫ

Таблица количества КОЕ в разные дни для посевов №№1-20

Таблица количества КОЕ в разные дни для посевов №№30-34

Таблица значений антибактериальной активности веществ которыми были обработаны посевы №№1-20

Таблица значений антибактериальной активности веществ которыми были обработаны посевы №№30-34

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. ДИАГРАММЫ

Диаграмма антибактериальной активности веществ использованных для посевов №№1-20

Диаграмма антибактериальной активности веществ использованных для посевов №№30-34

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. ЖУРНАЛ НАБЛЮДЕНИЙ