IV Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗДРАЖИМОСТИ ИНФУЗОРИЙ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ТОКСИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
Коробко М.В.
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


Введение

Актуальность: Раздражимость-это характерная для всех живых существ, способность организма отвечать определенным образом на воздействия окружающей среды. В последнее время отмечается тенденция к использованию одноклеточных организмов в качестве модельных объектов для исследований, разработки быстрых методов оценки эффективности медицинских препаратов, токсичности веществ, загрязнения окружающей среды. Поэтому исследования раздражимости при действии на них различных веществ является одной из актуальных задач современной биологии.

Проблема проекта: использование одноклеточных организмов в качестве модельных объектов.

Цель проекта – изучение действия токсических веществ на инфузории.

Задачи: определенные для реализации цели:

1) вырастить культуру клеток парамеций;

2) изучить чувствительность парамеций;

3) использовать чувствительность парамеций для изучения защитных свойств растительных веществ.

Вид проекта: исследовательский, монопредметный, среднесрочный, индивидуальный. Предмет, в рамках которого выполнен проект: биология.


    1. Организационный этап проекта

  1. Этапы проекта и ожидаемые результаты

На первом этапе работы составлен план проекта, осуществлен выбор методов его реализации, места проведения исследования, определение сроков выполнения проекта.

План исследования включает:

а) изучение литературы (в течение недели);

б) подготовку материалов и выращивание объектов (в течение недели);

в) проведение эксперимента (1 день);

г) анализ полученных результатов (1 день).

В качестве основного метода исследования выбран лабораторный эксперимент с использованием микроскопа. Экспериментальная работа проводилась в лаборатории кафедры микробиологии и физиологии растений СГУ имени Н.Г.Чернышевского.

  1.  
    1. Теоретический этап проекта

Царство Животных разделяется на два подцарства – Одноклеточные и Многоклеточные. К одноклеточным, или простейшим, относятся животные, состоящие из одной клетки и являющиеся при этом, целостным организмом, которому свойственны все признаки живого: обмен веществ, рост и развитие, размножение, раздражимость. Раздражимость означает способность живого существа отвечать на воздействия окружающего мира активной деятельностью. В соответствии с различием условий жизни раздражимость проявляется по-разному у разных животных. У простейших организмов, ведущих неподвижный образ жизни, раздражимость проявляется главным образом в изменении их обмена веществ. У простейших, способных двигаться, раздражимость проявляется в их движении.

Изучение литературы по теме проекта показало, что раздражимость одноклеточных организмов используется в науке для различных целей: в оценке состояния окружающей среды, качества продуктов питания, эффективности медицинских препаратов. При этом наиболее удобным для экспериментальной работы объектом является инфузория–туфелька. Этот биологический организм является высокочувствительным, реагирует на химические соединения изменениями движения ресничек. Важным аспектом выбора инфузории в качестве объекта исследования является относительная простота выращивания и содержания.

Для получения профессиональной консультации мы обратились на кафедру микробиологии и физиологии СГУ им. Н.И.Чернышевского, где преподают курс «Биотехнологии», включающей раздел «Биоскрининг веществ». Профессор и заведующий кафедры С.А.Степанов предоставил нам лабораторию для проведения работы и дал методические рекомендации по исследованию влияния веществ на одноклеточный организм.

  1.  
    1. Практический этап проекта

Выращивание объектов. В качестве питательной среды для выращивания инфузорий использовали настой из сена с добавлением сухой банановой кожуры. Сено и банановую кожуру настаивали 3 дня, затем отфильтровали (Фото 1,2,3). Так как инфузории находятся в верхних слоях питательного раствора, для их выращивания нужна емкость низкая и широкая - чашка Петри. Для получения объекта взяли пробу воды (5 мл) из лужи, добавили ее в чашку Петри с питательным раствором. Оставили на 5 дней при комнатной температуре.

Изучение чувствительности инфузории. Известно, что спирт используют для создания стерильности, так как он губительно действует на одноклеточные организмы, повреждает их мембраны. Были использованы спиртовые растворы нескольких концентраций: 2%, 6%, 8%, 10%, 14%, 16% и 20%.На предметное стекло наносили каплю среды, содержащей парамеции, добавляли каплю исследуемого раствора. Вели наблюдение 3-5 минут, отмечая изменения в движении объектов: ускорение, замедление, круговые хаотические движения (Фото 4).

Изучение защитного действия растительных веществ. Известно, что некоторые вещества, содержащиеся в растениях, используют в медицине. Они могут защитить клетку от повреждений токсическими веществами. Для изучения защитных свойств был использован сок алоэ. В пробирку наливали 5 мл воды, добавляя одну каплю сока, выжатую из листа. На предметном стекле каплю среды, содержащей парамеции, смешивали с каплей раствора сока. Через минуту добавляли каплю спиртового раствора. Проводили наблюдение 3-5 минут, отмечая изменения в движении объектов.

  1.  
    1. Итоговый этап проекта

При изучении чувствительности инфузорий установлены изменения формы клеток и поведения парамеций при воздействии спиртовых растворов различных концентраций. При действии 6%-ного раствора спирта парамеции замедляли движение, но не останавливались, при этом клетки имели правильную форму. В 8%-ном спиртовом растворе объектысовершали круговые, хаотичные движения, но не останавливались. При этом клетки сохранили правильную форму. В 10% спиртовом растворе наблюдали остановку движения парамеций. Клетки располагались скоплениями, некоторые были округлены. При действии 16%-ного раствора спирта происходило изменение формы клеток парамеций: клетки раздуты с чётко выраженным ободком сферической формы. При добавлении 20% спирта клеточная стенка разрушается, наступает смерть основного количества клеток.

Исследование защитного действия растительных веществ показало, что в присутствии сока алоэ изменения наступают при более высоких концентрациях спирта. Результаты представлены в виде таблицы в Приложении. То есть можно утверждать, что вещества, которые содержатся в соке алоэ, защищают клетки от повреждения спиртом.

  1. Выводы

Исследования, проведенные при реализации проекта «Изучение раздражимости инфузорий под действием токсических веществ» позволяют сформулировать следующие выводы:

1.При действии токсического вещества наблюдаются изменения движения и формы клеток инфузорий. При увеличении концентрации вещества происходит замедление движения, затем движение ускоряется, становится круговым, и, наконец, останавливается.

2.Вещества растительного происхождения могут оказывать защитное действие на клетки. При их добавлении негативные изменения и гибель клеток наступает при более высоких концентрациях токсичных веществ.

3. Высокая чувствительность, быстрое размножение и неприхотливость к условиям содержания делает инфузории модельным объектом для исследований, например, в качестве индикатора токсичности воды, лекарств, пищи.

  1. Рефлексия проектной деятельности

Полученные результаты полностью соответствуют поставленной цели и выделенным задачам. Работа проведена методически грамотно. Выводы являются обоснованными, подкреплены результатами исследования в виде таблицы.

Проведенное исследование способствовало получению знаний о раздражимости как свойстве живых организмов, о строении парамеций, их использовании в науке; позволило узнать много нового о методах работы в лаборатории. Получены навыки планирования исследовательской работы, анализа результатов, работы с биообъектами, с лабораторной техникой.

  1. Информационно-методическое обеспечение

Материалы и оборудование: компьютер, микроскоп «Биолам», мерная пробирка, палочки стеклянные, стекла предметные и покровные, чашка Петри, пробирки (8 шт.), воронка и фильтр бумажный, растворы спирта (2%, 6%, 8%, 10%, 14%, 16% и 20%); лист алоэ, сено, кожура банана высушенная, проба воды из лужи.

Информационные ресурсы:

  1.  
    1. Юрьева Т., «Мир простейших», Ростов-на-Дону, «Феникс», 1999г., 167 с.

    2. http://www.aquamir63.ru/publ/akvarium_ot_a_do_ja/korm_i_kormlenie/startovyj_korm_infuzorija_tufelka_paramecium_caudatum/

    3. http://sbio.info/page.php?id=105

    4. http://www.lib.tpu.ru/fulltext/c/2014/C21/104.pdf

    5. http://d.120-bal.ru/biolog/25255/index.html

Приложение

Практический этап проекта: фото 1 (сверху слева) - рабочее место; фото 2 ( сверху справа) –приготовление питательной среды; фото 3 (снизу слева) – фильтрация питательной среды, фото 4 (снизу справа) – наблюдение за объектами в микроскоп.

Таблица 1.

Результаты наблюдений изучения защитного действия сока алоэ

Изменения движения и формы

инфузорий

Концентрация спирта

при которой наблюдаются изменения

Без добавления сока растений

С добавлением сока алоэ

Парамеции замедляют движение.

Клетки правильной формы

6%

8%

Парамеции совершают круговые, хаотичные движения. Клетки правильной эллипсовидной формы

8%

16%

Остановка движения. Клетки расположены скоплениями, некоторые округлены

10%

20%

Клетки раздуты

16%

 

Смерть клеток

20%