XIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Влияние различных видов антибиотиков на микроорганизмы.
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение.
В настоящее время практически каждый день мы сталкиваемся с болезнями и различными способами, которые помогают их избежать или вылечить. С самого детства заботливые мамы и бабушки твердят нам о том, что лук и чеснок – лучшие лекарства, и нужно обязательно пользоваться этими дарами природы. В современной медицине часто встречается понятие «антибиотики».
Под антибиотиками подразумеваются не только те препараты, которые сейчас можно найти на витрине почти любой аптеки, но и природные вещества, которые окружают нас повсюду. К сожалению, многие не догадываются о лекарственных свойствах и пользе различных растительных продуктов, трав, масел, и т.д. Антибиотики помогают поддерживать иммунитет и лечить многие заболевания, благодаря их свойству убивать или обезвреживать микроорганизмы.
Существуют различные мнения по поводу существующих сейчас лекарств. Многие и до сих пор придерживаются традиционной народной медицины, не принимая аптечные препараты. Другие же наоборот, считают, что современная медицина отлично развита и более эффективна. Чтобы выяснить, что же эффективнее, вещества природного происхождения на примере фитонцидов или аптечные препараты, была поставлена цель.
Цель: изучение влияния природных и синтетических антибиотиков на микроорганизмы на примере инфузории туфельки.
Задачи:
Изучить по доступным источникам:
Что такое антибиотики, какие виды антибиотиков выделяют, какими свойствами обладают;
Что такое природные и синтетические антибиотики;
Какие существуют наиболее известные природные антибиотики, какова их польза, и составить их список;
Вырастить в домашних условиях культуру инфузории туфельки;
Провести опыт «Сравнение влияние различных антибиотиков на культуру инфузорий»;
Сделать выводы о том, какие антибиотики больше влияет на культуру инфузории.
Гипотеза: возможно, синтетические антибиотики оказывают большее влияние на простейших.
Объект исследования: природные и синтетические антибиотики
Предмет исследования: бактерицидные и бактериостатические свойства антибиотиков.
Методы исследования: теоретические – изучение литературы и интернет-источников по теме, и практические – анализ, сравнение, наблюдение, эксперимент.
1. Теоретическая часть
1.1. Что такое антибиотики
Антибиотики — антибактериальные лекарственные препараты из группы антимикробных препаратов. Природные и синтетические антибиотики широко применяются в качестве препаратов для лечения инфекций.
Термин антибиотик предложен в 1942 году Ваксманом.
В зависимости от источника и способа получения химиотерапевтические лекарственные средства можно разделить на 2 группы: антибиотики – вещества природного происхождения либо вещества полученные путём модификации природных вещества; синтетические химиотерапевтические средства (сульфаниламиды, нитрофураны, хинолоны, нитроимидазолы и т.д.)
Антибиотики - вещества, синтезируемые микроорганизмами и продукты модификации этих веществ, избирательно подавляющие рост патогенных микроорганизмов, низших грибов, а также некоторых вирусов и клеток злокачественных новообразований.
В широком смысле слова антибиотиками называют низкомолекулярные эффекторы изначально природного происхождения (синтезируемые не только микроорганизмами, но и растениями, животными), способные подавлять рост живых клеток. Антибиотики растительного происхождения называют фитонцидами.
1.2. Классификации антибиотиков
В различных источниках существует огромное количество классификаций антибиотиков.
В зависимости от типа действия различают следующие группы антибиотиков: бактерицидные – вызывающие гибель микроорганизмов (βлактамные антибиотики, аминогликозиды); бактериостатические – нарушающие способность микроорганизмов к делению (макролиды, аминогликозиды, тетрациклины).
В зависимости от спектра действия антибиотики могут быть: влияющие преимущественно на грамположительные микроорганизмы (бензилпенициллин, эритромицин); влияющие преимущественно на грамотрицательные микроорганизмы (уреидопенициллины, монобактамы); широкого спектра действия (тетрациклины, аминогликозиды); противотуберкулёзные антибиотики (стрептомицин, рифампицин); противогрибковые антибиотики (нистатин, грамицидин); антибиотики, влияющие на простейших (трихомицин); противоопухолевые антибиотики (адриамицин, оливомицин).
1.3. Природные антибиотики
Все природные антибиотики можно разделить на четыре группы: натуральные антибиотики, растительные продукты, травы и эфирные масла. Очень много растений и природных средств обладают антибиотическими свойствами, но спектр их действия разный. Конечно, по силе действия с фармакологическими препаратами их не сравнить, но и нанести большого вреда, как химиопрепараты, они не могут. У них практически нет побочных действий, и стоят они намного дешевле.
Некоторые растения, содержащие в себе природные антибиотики и их польза для организма:
Базилик. Применяется при простудах, гриппе — выгоняет мокроту из бронхов, избавляет от кашля. Может снижать температуру, устраняет бессонницу и нервные напряжения.
Брусника. Плоды брусники богаты пектиновыми веществами, полифенолами и эфирными маслами. Содержит около 70 полезных органических соединений, витаминов, особенно витамин С. Рекомендуется при лечении заболеваний мочевыделительной системы, особенно циститов, а также для повышения аппетита после перенесенных тяжелых болезней и травм.
Голубика. Ягоды содержат аспириноподобное вещество, которое обладает болеутоляющим и жаропонижающим действием, и не дает инфекции распространиться по всему организму.
Горчица. Порошок горчицы содержит в своём составе куркумин и аллил изотиоцианаты (AITC), которые способны предотвращать и уменьшать раковые клетки.
Имбирь. Корень имбиря обладает антимикробным, противовоспалительным, отхаркивающим действиями, жаропонижающим и потогонным.
Калина красная. Мощный природный антибиотик с антисептическими свойствами, применяется при простуде, кашле, гриппе, ангине, пневмонии, бронхитах, при авитаминозе, высокой температуре тела.
Капуста. Содержит сахар, клетчатку, а также каротин, фолиевую кислоту, соли калия, кальция, фосфора и весь набор витаминов, которые нам необходимы.
Клюква. Применяется при заболеваниях мочеполовой системы, полости рта. Издавна использовали при лихорадке, простудных заболеваниях, цинге, повышенном кровяном давлении, заболеваниях почек, при хронических гастритах с секреторной недостаточностью.
Корица. Иммуномодулятор и тонизирующее средство. Полезна при ОРВИ и простудах, поскольку обладает выраженным потогонным действием, при унынии и депрессии, мигренях, метеоризме и диарее.
Лимон. Один из лучших природных антисептиков, входит в состав множества лечебных препаратов: для снятия воспаления, заживления ран, борьбы с микробами и глистами, укрепления организма.
Лук. Помогает повысить иммунитет, убивает патогенные микроорганизмы, нормализует кишечную флору и восстанавливает микробный баланс полости рта, активирует обмен веществ, способствует кроветворению и очищению крови, помогает справиться с фурункулезом и некоторыми кожными заболеваниями.
Малина. Прекрасное противовоспалительное, антисептическое, антибактериальное и потогонное средство. Содержащаяся в малине салициловая кислота понижает температуру, не вызывая осложнений. Применяется при инфекции верхних дыхательных путей, простуда, ягоды способны снять боль в суставах, снизить температуру.
Мёд и прополис. Для профилактики ОРВИ мёд полезен каждый день. Настойка прополиса помогает при отитах, фарингитах, тонзиллитах, гайморите, гнойных ранах.
Облепиха. Обеззараживающее и ранозаживляющее средство, противовоспалительное. Содержит дубильные вещества, олеиновую, стеариновую, линолевую и пальмитиновую кислоты. Применяется при фарингитах, тонзиллитах, поражении кожи, при ослабленном иммунитете.
Редька. Сок чёрной редьки — мощнейший антисептик, способен заживлять раны и язвы; обладает отхаркивающим и противопростудным средством. Полезна при сахарном диабете, кашле, бронхите, гриппе и ангине, улучшает пищеварение и обмен веществ.
Хрен. Корни являются сильнейшим природным антибиотиком, применяющимся при инфекционных заболеваниях верхних дыхательных путей.
Чеснок. Уничтожает вирусы и бактерии, выводит кишечных и прочих паразитов, снижает давление и предотвращает тромбоз. Чесноком лечат дифтерию, язвенную болезнь, туберкулез.
Летучие эфирные масла чеснока кроме всего прочего могут предупредить онкологические заболевания.
2. Практическая часть. Влияние антибиотиков на культуру инфузории туфельки
2.1. Получение культуры простейших
Были изучены методы выращивания инфузории туфельки.
Способ №1. Шаг № 1. Подготовить пустую бутылку/банку и литья растений. Подготовьте резервуар — это может быть пустая бутылка или стеклянная банка. Заполните её водой из аквариума. Инфузории питаются бактериями, поэтому потребуется подготовить культуру для их появления. Возьмите листья не ядовитых растений, тщательно промойте и поместите их в резервуар с водой. Подойдут листья деревьев, салата, кожура огурца и т. п. Шаг №2. Добавить сухой рыбий корм из растительных компонентов. Другим важным компонентом помимо листьев растений может служить рыбий корм из водорослей (спирулина, хлорелла), в виде высушенных хлопьев или гранул. Они используются при кормлении растительноядных видов, продаются практически во всех специализированных зоомагазинах или на «птичьем рынке». Шаг № 3. Поставить резервуар на освещённое место. Обе культуры (листья и корм) должны простоять на солнце в течение недели или больше. Разумеется, в наших широтах выращивать инфузорий лучше летом, когда солнечных дней в избытке. Бутылка/банка должна быть открыта, чтобы происходил газообмен. Один или два раза в день содержимое аккуратно перемешивается.
Способ №2. Инфузория легко разводится в домашних условиях на различных питательных средах (корки банана, сено, молоко, листья салата, горох, и т. д.). Трехлитровую банку на две трети заполняют остуженной кипяченой или «старой» аквариумной водой. В банку помещают пятую часть свежей или подсушенной корки банана. Питательная среда для инфузорий готова уже через сутки, когда вода в банке помутнеет. Если вода в банке слишком мутная и имеет сильный запах сероводорода, что свидетельствует о том, что в банке слишком высокая концентрация культуральной среды (положено слишком много банановых корок), воду необходимо слить и заложить новую культуру, поскольку в таких условиях инфузории размножаться не будут. Если инфузорий нет, из пруда, где обитают инфузории, берут немного подгнивших водных растений и помещают их в банку с питательной средой. Туфельки размножаются быстро и через неделю при благоприятных условиях их можно увидеть даже невооруженным глазом в виде массы беловатых подвижных точек, в верхней части сосуда.
Способ №3. Приготовьте чистую культуру инфузории. Для этого наберите небольшую баночку воды из прибрежной части водоема или со дна аквариума со взвесью ила и растительными остатками. Проверьте под микроскопом наличие инфузорий. Несколько капель этой воды поместите на стекло, добавьте крупинку соли или каплю молока. Рядом, со стороны света, поместите каплю чистой, отстоянной воды и заточенной спичкой проведите водный мостик от одной капли к другой. Инфузории очень быстро устремятся в сторону чистой воды и света. Наберите чистую воду с инфузориями стеклянной пипеткой и поместите в 3-х литровую банку. В первые дни выращивания инфузорий обеспечьте слабую аэрацию воды, такую, чтобы осадок со дна банки не поднимался. Температуру воды поддерживайте 22-26°С. Приготовьте питательный раствор для инфузорий. Возьмите 10 г сена, поместите в 1 л воды и прокипятите 20 минут. Кипячение уничтожит всех микроорганизмов, оставит только стойкие споры сенной палочки. Через 2-3 дня сенная палочка разовьется в достаточном количестве. Она-то, после размножения, и будет кормом для самих инфузорий. Настой храните в прохладном месте в течение месяца. По необходимости добавляйте его в культуру инфузорий.
Мы получали культуры инфузорий, добавив банановую кожуру воду из аквариума, а также в воде из водоема. Для развития культуры требуются минимальный свет и температура не выше 18-20°С. Сильный свет и тепло ускоряют процессы гниения, а в банке-инкубаторе они должны происходить в замедленном темпе.
Через 3-4 дня после закладки культуры, вода в банке сильно мутнеет и начинает издавать гнилостный запах. Постепенно запах исчезает, а спустя 5—6 дней в верхних слоях воды, наиболее богатых кислородом, появляются скопления инфузорий.
2.2. Эксперимент 1. Действие фитонцидов на культуру инфузории туфельки
Влияние измельчённых листьев некоторых видов комнатных растений на культуру инфузорий (по Б. П. Токину, бесконтактный метод).
Оборудование: листья комнатных растений с черешками, микроскоп, ступка с пестиком, пипетка, предметные и покровные стёкла, сосуд с культурой инфузорий, ткань для протирания микроскопа и предметного стекла, чистая вода для промывания, секундомер.
Выполнение работы: подготовка оборудования к работе: получили кашицу из листьев растения, растирая их в ступке пестиком. Взяли пинцетом сок исследуемого растения.
Нанесли каплю с культурой инфузорий на предметное стекло, наблюдали за активностью инфузорий под микроскопом при увеличении в 40 раз. Методика работы с микроскопом стандартная. Затем нанесли капли кашицы рядом с каплей культуры инфузорий (Приложение А).
Наблюдали за изменением активности инфузорий, до их гибели, отмечая время с помощью секундомера. Опыты проводились по три раза. Данные заносились в таблицу 1, сравнивая с данными по литературным источникам.
Таблица 1.
|
№ п/п |
Вид комнатного растения |
Время прекращения активности инфузорий (среднее значение из 3-х экспериментов в минутах) |
|
1 |
Герань зональная |
1,5 |
|
2 |
Диффенбахия пятнистая |
1,5 |
|
3 |
Хлорофитум хохлатый |
2 |
|
5 |
Сансивиерия трехполосная |
2,5 |
|
6 |
Монстера лакомая |
2,7 |
|
7 |
Капля с инфузориями (контроль) |
40 (до высыхания капли) |
Пришли к следующим выводам. Разные виды комнатных растений проявляют различную фитонцидную активность клеточного сока. Наибольшую активность фитонцидов тканевого сока из эксперимента у герани зональной, хлорофитума хохлатого и диффенбахии пятнистой. Наименьшую фитонцидную активность из исследуемых комнатных растений проявила – монстера лакомая. Показатели фитонцидной активности не совпали с данными других источников, растения проявили большую активность, но соотношение примерно совпадают.
Это подтверждает данные литературы о том, что фитонцидная активность меняется в течение года и зависит от условий.
2.3. Эксперимент 2. Влияние некоторых синтетических химиопрепаратов на культуру инфузорий.
Оборудование: синтетические химиопрепараты образец 1 (в форме суспензии, действующее вещество - амоксициллин + [клавулановая кислота]) и образец 2 (в форме таблеток, действующее вещество - амоксициллин тригидрат), микроскоп, пипетка, предметные и покровные стёкла, сосуд с культурой инфузорий, стакан для раствора препарата, ткань для протирания микроскопа и предметного стекла, чистая вода для промывания, секундомер.
Выполнение работы:
Нанесли каплю с культурой инфузорий на предметное стекло, наблюдали за активностью инфузорий под микроскопом при увеличении в 40 раз. Затем нанесли каплю препарата рядом с каплей культуры инфузорий (предварительно растворив таблетку образца 2 в воде).
Наблюдали за изменением активности инфузорий, до их гибели, отмечая время с помощью секундомера. Опыты проводились по пять раз с каждым препаратом. Данные заносились в таблицу 2. Необходимо отметить, что инфузории погибали от действия препарата образца 1 в течение 63-220 секунд, а от образца 2 в течение 55-96 секунд.
Таблица 2.
|
№ п/п |
Название препарата. |
Время прекращения активности инфузорий (среднее значение из 5-х экспериментов в минутах) |
|
1 |
Образец 1 |
1,8 |
|
2 |
Образец 2 |
1,2 |
|
3 |
Капля с инфузориями (контроль) |
40 (до высыхания капли) |
В результате сделали следующие выводы. Препараты с одинаковым действующим веществом могут в разной степени влиять на микроорганизмы. Образец 2 оказал большее влияние на культуру инфузории туфельки, чем образец 1. Следовательно он является более сильным препаратом.
Заключение.
По доступным источникам изучено: что такое антибиотики, какие виды антибиотиков выделяют, какими свойствами они обладают; что такое природные и синтетические антибиотики; какие существуют наиболее известные природные антибиотики, какова их польза, и составлен их список.
В домашних условиях выращена культура инфузории туфельки; проведены опыты «Влияние различных антибиотиков на культуру инфузорий».
По результатам проведённых экспериментов можем сделать следующие выводы.
Так как в результате первого исследования мы получили пять значений (значений времени, за которое погибли инфузории), то мы не можем сравнить их со значениями из второго исследования, которые входят в промежуток между наименьшим и наибольшим значениями первого эксперимента. Для сравнения мы вычислили среднее значение в первом опыте, оно равно 2,04 секунды. Данное значение легко сравнить со значениями 1,2 и 1,8 из второго опыта.
Наша гипотеза подтвердилась, и синтетические препараты быстрее оказали действие на культуру инфузории туфельки, т.е. быстрее вызвали её гибель. Следовательно, их можно считать более сильными препаратами, чем природные антибиотики – фитонциды. Не исключено, что синтетические антибиотики наносят также больший вред иммунитету человека, чем природные, и в данной ситуации выбор антибиотиков и, в общем лекарств принадлежит непосредственно самому человеку.
Лекарственные препараты и растения имеют большое значение, особенно в настоящее время – период осенних и зимних эпидемий, а также коронавируса. В ходе работы мы выяснили, что антибиотики бывают не только синтетическими, но также и природными. Природных антибиотиков существует огромное множество, и все они в основном используются как народные средства, имеют большую пользу для организма человека практически без побочных эффектов. Фитонциды оказывают весьма сильное влияние на микроорганизмы, но всё же уступают аптечным препаратам.
Список литературы
Гортинский, Г. Б. Целебные растения в комнате [Текст] / Г. Б. Гортинский, Г. П. Яковлев – М.: Наука, 1993.
Жерносек А. К. Фармацевтическая химия. Практическое руководство. Часть 2. [Текст] / А. К. Жерносек — Витебск: ВГМУ, 2010. - 198 с.
Крицман В. А. Энциклопедический словарь юного химика [Текст] / В. А. Крицман, В. В. Станцо – М.: Книга по Требованию, 2021. – 322 с.
Крылов Ю. Ф. Удивительный мир лекарств. [Текст] / Ю. Ф. Крылов М.: Знание, 1985.
Лекарственные растения (растения – целители) [Текст] / А. Ф. Гаммерман [и др.] – М.: Наука, 1983.
Макаров К. А. Химия и здоровье: книга для внеклассного чтения учащихся 8-10 классов средней школы [Текст] / К. А. Макаров; [ред. Л. И. Соколова]. – Москва: Просвещение, 1985. – 143 с.
Околитенко Н. Биология для увлечённых [Текст] / Н. Околитенко. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2007.
Покровский В. Н. Антибиотики и бактерии. [Текст] / В. Н. Покровский – Москва: Знание, 1990. – 64 с.
Токин Б. П. Целебные яды растений: учеб. пособие [Текст] / Б. П. Токин – Ленинград: Изд-во Ленинградского университета, 1980.
Химия антибиотиков [Текст] / М. М. Шемякин, А. С. Хохлов, М. Н. Колосов и др. – Москва: Изд-во Акад. наук СССР, 1961.
21 самый лучший природный антибиотик [Электронный ресурс] // Режим доступа: https://www.kp.ru/best/msk/21-antibiotics/
Приложение.
Рис.1. Выращивание культуры инфузорий
Рис.2,3. Инфузории под микроскопом
Рис.4,5. Воздействие антибиотиков на инфузории