XVI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке. Летняя площадка 2022
Микроскопическая жизнь или как построить дом для бактерий
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Дети постоянно слышат от родителей, что нужно мыть руки, овощи и фрукты, а так же содержать в чистоте предметы, которыми мы пользуемся каждый день, например телефон! Все это потому, что на них есть микробы и бактерии, которые могут навредить нашему здоровью. Приходиться верить на слово, потому что микробов и бактерий невозможно увидеть без микроскопа. Мне стало интересно выяснить, что такое микробы и бактерии, как они влияют на нашу жизнь и возможно ли в домашних условиях вырастить этих микроскопических существ.
Цель исследования: выяснить, что такое микробы и бактерии, как они влияют на нашу жизнь и возможно ли в домашних условиях вырастить этих микроскопических существ.
Задачи исследования:
Изучить литературу и интернет источники
Разработать анкету и провести опрос одноклассников
Провести эксперимент в домашних условиях
Проанализировать полученные результаты и сделать выводы
Гипотеза исследования: предположим, что из образцов бактерий, взятых из ротовой полости, уха и чисто вымытых рук одного человека, возможно, вырастить колонии бактерий, которые будут отличаться друг от друга?
Актуальность исследования: в жизни человека огромную роль играют микроорганизмы. Одни из них необходимы нам настолько, что без них невозможно существование людей, другие являются источником опасных заболеваний. Моё исследование поможет повысить уровень грамотности детей моего возраста и младше, в вопросах жизни, развития микроорганизмов и их влияния на окружающий мир.
Объект исследования: микроорганизмы
Предмет исследования: бактерии человека
Методы исследования: опрос, анализ, фотографирование, эксперимент, описание, сравнение, обобщение
1. Теоретическая часть
1.1. Что такое микробы и бактерии
Для того чтобы выяснить, что такое микробы и бактерии, как они влияют на нашу жизнь и возможно ли в домашних условиях вырастить этих микроскопических существ, я изучил и проанализировать литературу и интернет источники по теме моего исследования.
Я выяснил, что микробами принято называть все живые существа, неразличимые без микроскопа. Их размеры колеблются от долей микрона до нескольких микрон. Некоторые из них представляют собой многоклеточные организмы, но большинство состоят всего из одной клетки.
Сегодня учёным известно, что микробы – это наиболее древние живые существа на нашей планете. Они существуют более трёх с половиной миллиардов лет, из которых в течение примерно миллиарда лет были единственными обитателями Земли. Мир микроскопических существ, обитающих на нашей планете, чрезвычайно разнообразен. К микробам относятся: — бактерии; — простейшие одноклеточные – амёбы и др.; — микроскопические грибки. Микробы различают по их форме. Например, к названиям круглых бактерий прибавляют окончание – кокки: стафилококки, стрептококки и т.д. Спиралевидные микробы называют спирохетами, палочкообразные – бациллами. Очертания бифидобактерий похожи на двузубую вилку.
В чем же опасность, таких микроскопических существ? Как они могут принести вред человеку? Оказывается, попадая в благоприятную для себя среду, микробы начинают активно размножаться, стремясь заполнить собой всё пространство, пригодное для их существования. И чем больше их появляется, тем хуже человек себя чувствует.
Как же человек может защитить себя от вредных микробов? Я выяснил, что для борьбы с микробами в организме человека есть целый набор защитных средств: повышение температуры, повышение в крови количества лейкоцитов, выводящих токсины, а также специальные клетки-бактериофаги, которые способны нападать на бактерии и уничтожать их, не давая размножаться. Но если организм ослаблен, он не может быстро и в достаточном количестве вырабатывать защитные вещества – и тогда человек заболевает. Чтобы избежать многих заболеваний, следует придерживаться простых правил: почаще мыть руки, не есть немытые овощи и фрукты, не пить неочищенную или некипячёную воду, поддерживать чистоту в своём жилище и держать в порядке вещи. Ну а если уж довелось заболеть, и врач выписал антибиотики – специальные лекарства, которые уничтожают бактерии, то нужно пропить весь курс лекарств, не бросая лечение на середине.
А может быть польза от микробов и бактерий в природе и жизнедеятельности человека? Я выяснил, что бактерии могут быть очень полезны! В первую очередь это относится к бактериям гниения (сапрофитам). Их называют санитарами природы. Разлагая остатки растений и животных, бактерии превращают сложные органические вещества в простые неорганические (углекислый газ, воду, аммиак, сероводород). Бактерии повышают плодородие почвы, обогащая ее азотом. В желудке жвачных животных бактерии разлагают целлюлозу, что способствует более эффективному пищеварению. Велика положительная роль бактерий в пищевой промышленности. Многие виды бактерий используются для получения молочнокислых продуктов, сливочного масла и сыра, квашения овощей, а также в виноделии. В химической промышленности бактерии используются при получении спиртов, ацетона, уксусной кислоты. В медицине с помощью бактерий получают ряд антибиотиков, ферментов, гормонов и витаминов.
Вывод: проанализировав изученную информацию, я пришел к выводу, что микробы – это общее название для всех микроскопических организмов, они самые древние живые существа на нашей планете, а увидеть мы можем их только с помощью микроскопа. Существует много опасных микробов, бактерий и вирусов, которые могут нанести вред людям и животным. Однако так же существует очень большое количество полезных бактерий, которые сохраняют экологию нашей планеты и приносят огромную пользу в разных областях жизнедеятельности человека.
1.2. Роль бактерий в организме человека
Организм человека населяет огромное количество бактерий, их общий вес – от 1,5 до 2,5 кг. Бактерии живут в желудочно-кишечном тракте, на коже, в носоглотке и ротовой полости. Без полезных бактерий – мутуалистов (мутуализм – форма взаимодействия, при которой каждый организм извлекает определенную пользу) – перечисленные органы моментально подверглись бы атаке болезнетворных микробов. Эти микробы поселились бы на тканях организма, размножились и отравляли бы его токсичными продуктами своей жизнедеятельности.
Основной принцип работы бактерий в организме – создание такой среды на тканях органов, в условиях которой вредные микробы не могут выживать. Соответственно, попадая на кожу, в носоглотку или в желудочно-кишечный тракт, болезнетворные микробы просто погибают, поскольку среда, уже сформированная полезными микробами на тканях этих органов, является для вирулентных (опасных) прокариотов смертельной.
Микроорганизмы, которые населяют кожные покровы человека, играют роль естественного биологического щита, они также не дают возможность вредным бактериям развить активную деятельность на коже и тем самым оказывать отравляющее влияние на весь организм. Основными бактериями, которые контролируют безопасность кожи, рта и носоглотки, являются: микрококки, стрептококки, стафилококки. Стрептококки и стафилококки имеют в своем роду вредных (патогенных) представителей, которые могут отравлять организм.
Микробиом ротовой полости насчитывает миллионы микроорганизмов, большинство микробов являются полезными, предотвращая ротовую полость от колонизации вредными микроорганизмами, некоторые из них могут становиться патогенными при определенных условиях. Бактерии являются наиболее многочисленными из микроорганизмов ротовой полости и включают стрептококки (Streptococcus), актиномицеты (Actinomyces), лактобактерии (Lactobacterium), стафилококки (Staphylococcus) и пропионибактерии (Propionibacterium). Бактерии защищают себя от стрессовых условий во рту, производя липкое вещество, называемое биопленкой. Биопленка защищает бактерии от антибиотиков, других микроорганизмов, химических веществ, чистки зубов или веществ, опасных для микробов. Даже хорошо вычищенные зубы кишат миллиардами бактерий.
2. Практическая часть
2.1. Эксперимент
Изучая литературу и интернет -источники по теме своего исследования, я выяснил, что организм каждого человека населяет огромное количество бактерий. На основании этих знаний, я предположил, что из образцов бактерий, взятых из ротовой полости, уха и чисто вымытых рук одного человека, возможно, вырастить колонии бактерий (микроорганизмов), которые будут отличаться друг от друга. Для выращивания колоний бактерий из ротовой полости, уха и рук, я приготовил твердую, питательную среду.
Для работы понадобились:
|
1. чашки Петри; 2. сухая агаризированная среда LB; 3. дистиллированная вода 250 мл; 3. колба на 0,5 л., термостойкая; 4. сахар 2,5 гр.; 5. штатив; 6. спиртовка; 7. воронка; 8. термометр; 9. перманентный маркер. |
|
В колбу налил, приготовленную заранее, дистиллированную воду 250 мл. В воду переложил агаризированную среду LB из пакетика. Высыпал 2,5 грамма сахарозы, растворил ее. Взял колбу и вращательными движениями перемешал содержимое. Агар не растворился, он остался в виде мутного, вязкого осадка. |
На штатив закрепил колбу, зажег спиртовку. Довел раствор до кипения. Снял колбу со штатива и вращательными движениями перемешал раствор. Взял пять стерильных (чтобы не вырастить, посторонние бактерии) чашки Петри и на каждой из трех написал дату проведения опыта и название места, откуда будут взяты бактерии. На двух оставшихся написал дату. Очень важно, чтобы температура содержимого колбы не опустилась ниже +55°, иначе раствор начнет превращаться в желеобразную массу, которая очень быстро застывает и тогда ее невозможно разлить. Термометром измерил температуру, она +58°. Далее все поместил в чашу Петри. Проделал то же самое со второй, третьей, четвертой и пятой чашкой Петри. Температура в помещении +24°С. Мы оставили все чашки Петри с полученной питательной средой для выращивания бактерий на два дня, для подсушивания.
Провел посев бактерий, добытых из ротовой полости, уха, чисто вымытых рук человека. В данном опыте этим человеком являлся я сам. Для работы понадобились: чашки Петри с агаризированной средой LB; стерильные микробиологические петли; перманентный маркер. Я заранее подписал чашки Петри, поставив дату проведения опыта и написав название места получения бактерий. Извлек из упаковки стерильную микробиологическую петлю, собрал в своей ротовой полости слюну. Левой рукой приоткрыл чашку Петри с надписью «Рот» и зигзагообразными движениями нанес на питательную среду добытый на петлю материал. Я использовал для нанесения образца метод штриха, чтобы получить единичные клетки, каждая из которых даст свою колонию. Закрыл чашку и положил петлю в емкость с 10% раствором хлорамина для сброса отработанного материала.
Извлек из упаковки следующую стерильную микробиологическую петлю. Собрал в своем ухе на петлю опытный материал, левой рукой приоткрыл чашку Петри с надписью «Ухо» и зигзагообразными движениями нанес его на питательную среду. Закрыл чашку и положил петлю в нашу емкость для сброса отработанного материала. Тоже самое проделал с чашей под названием «Рука».
У меня осталось две чашки Петри с приготовленной питательной средой. Я поставил их на полку, температура в комнате +24°. По истечении примерно 48 часов я проверил чашки Петри с засеянными образцами. Колонии едва заметны, они только начали расти. Я решил, что оставлю мои колонии еще на 72 часа, в тех же условиях.
По прошествии примерно 72 часов, я рассмотрел колонии бактерий, которые выросли, в ранее засеянных мною, чашках Петри. И посмотрел, появились ли какие-либо колонии бактерий в чашках с питательной средой, которые я не засеял. Для этого понадобились: чашки Петри с выращенными колониями бактерий; чашки Петри с питательной средой, не засеянные мною, клетками бактерий; лупа с увеличением х3; лупа с увеличением х10; линейка; предметные стекла; покровные стекла; зубочистки.
Я открыл чашку Петри с надписью «Ротовая полость». По всему следу я увидел очень маленькие, едва заметные невооруженным глазом, прозрачные капельки. Они выстроились цепочкой, по нескольку штук рядом. Я взял предметное стекло, положил его перед собой. Покровным стеклом сделал тонкий срез питательной среды с колониями бактерий, о которых рассказал выше. Помогая себе зубочистками, расположил опытный образец на предметное стекло. Положил использованное покровное стекло и зубочистку в емкость с 10% раствором хлорамина для сброса отработанного материала.
Включил лампу на лупе с увеличением х10 и положил лупу на предметное стекло. Под лупой очень хорошо видны колонии, которые образовались в результате нанесения материала из ротовой полости. Я убедился, что они идут ровно по следу петли. Колонии имеют круглую, ровную, выпуклую форму. Они все почти одинаковые по размеру. В моей лупе, внутри есть линейка с делениями в 0,5 мм. И даже под лупой капельки не достигают размера 0,5 мм.
Еще поэтому же следу, выросла единственная колония белого цвета. Я взял лупу с увеличением х3 и рассмотрел ее. Она имеет форму замысловатой известковой пирамиды, растущей вверх. Ее края неровны, поверхность не гладкая. Взял линейку и измерил ее. Ее диаметр, примерно равен 2 мм.
В стороне, не по следу, выросла одна колония желтого и несколько колоний белого цвета. Эти колонии одиночные. Они различаются только по цвету, и имеют круглую, но не выпуклую форму. Их внутренняя структура напоминает срез дерева. Они имеют различный диаметр, я измерил, примерно - 0,5-2,5 мм. Закроем первую чашку Петри крышкой и отставим в сторону.
Взял чашку Петри с надписью « Ухо», открыл и рассмотрел ее содержимое. Ровно по следу, оставленному бактериальной петлей выросли колонии бактерий одного типа. Я взял лупу с увеличением х3 и рассмотрел их. Они выстроились тесной цепочкой по 7-10 в ряд. Имеют правильную, круглую форму, выпуклые. По виду напоминают маленькие белые жемчужинки. Некоторые из них соединены друг с другом, некоторые одиночные. Я взял линейку и измерил их размер. Диаметр равен примерно 1 мм. и меньше.
На среде, в этой же чашке, выросло три колонии цвета слоновой кости. Они находятся в стороне от следа. Круглые, гладкие, правильной формы, не выпуклые. Внутренняя часть похожа на срез дерева. Я измерил их линейкой, диаметр 1-3 мм. Закрыл вторую чашку крышкой и отставил в сторону.
Взял чашку Петри с надписью «Чистые Руки», открыл и рассмотрел колонии, содержащиеся в ней. По местам отпечатков пальцев выросли колонии разного типа. Я взял лупу с увеличением х3 и рассмотрел их. Маленькие белые «жемчужинки» имеют круглую, правильную форму, выпуклые. Взял линейку, измерил, их диаметр примерно 1 мм, чуть больше или меньше. Среди «жемчужен» есть одна колония. Она имеет очень необычный вид – ее поверхность напоминает коралл белого цвета, круглой формы. Эта колония растет вверх. Измерил ее линейкой, диаметр примерно 1 мм. Еще среди белых «жемчужных» колоний есть несколько колоний бежевого цвета. Круглые, правильной формы, гладкие. Измерение показало размер чуть больше 1 мм.
Отдельно на среде выросли несколько колоний белого и желтого цвета. Они похожи друг на друга и различаются только по цвету. Имеют правильную круглую форму, гладкие, не выпуклые. Внутренняя структура похожа на срез дерева, наблюдается разделение на кольца. Взял линейку, измерил их. Диаметр от 2 мм. до 5 мм. Закрыл третью чашку Петри и отставил ее.
Взял сразу две чашки Петри с питательной средой, которые я не засеивал бактериями. Открыл крышки и рассмотрел содержимое. Колонии имеют белый и желтый цвет. Круглые, правильной формы, плоские. Внутренняя структура похожа на кольца срезанного дерева. Я измерил их линейкой, радиус равен от 1мм. до 5 мм. Они схожи с теми колониями, которые выросли в наших засеянных чашках, но не по следу бактерицидной петли и отпечатков пальцев.
Общий вывод: в результате проведения опыта в домашних условиях моя гипотеза подтвердилась. Из всех образцов бактерий, которые я взял из ротовой полости, уха и чисто вымытых рук, выросли колонии бактерий (микроорганизмов). Они действительно отличаются друг от друга формой и цветом.
2.2. Анализ анкетирования учащихся 6 «ХБ» класса
Я разработал анкету с помощью, которой провел опрос среди одноклассников. В опросе приняло участие 25 человек. Возраст опрошенных 12 -13 лет. Проанализировав ответы ребят, я пришел к выводу, что 100% опрошенных знает о существовании бактерий.
90% считает, что бактерии существуют везде, 9% уверенны, что только на людях, 1% думает, что бактерии есть только в еде. 100% опрошенных уверенно ответили, что бактерии могут приносить пользу человеку, но при этом затруднились привести примеры полезных бактерий. Так же 100% опрошенных знают, что есть вредные бактерии, но никто из ребят не смог привести пример и написать их названия. 89% считает, что в домашних условиях можно вырастить бактерии, а 11% уверенны, что это невозможно. 80% ребят хотели бы увидеть, как выглядят настоящие бактерии, 20% считает, что это не интересно.
Заключение
В ходе работы над проектом, я узнал много новой и интересной информации. Выяснил что микробы – это общее название для всех микроскопических организмов, они самые древние живые существа на нашей планете, а увидеть мы можем их только с помощью микроскопа. Существует много опасных микробов, бактерий и вирусов, которые могут нанести вред людям и животным. Однако так же существует очень большое количество полезных бактерий, которые сохраняют экологию нашей планеты и приносят огромную пользу в разных областях жизнедеятельности человека.
Цель работы достигнута, поставленные задачи решены. Можно сделать выводы.
Общие выводы:
Организм каждого человека населяет огромное количество бактерий, их задача создать защитную среду и уберечь нас от вредных микробов и вирусов.
Чтобы избежать многих заболеваний, следует придерживаться простых правил: мыть руки, не есть немытые овощи и фрукты, не пить неочищенную или некипячёную воду, поддерживать чистоту в своём жилище и держать в порядке вещи.
Проведенный опрос подтвердил актуальность моей темы
В результате проведённого эксперимента в домашних условиях моя гипотеза подтвердилась. Из всех отобранных мной образцов удалось вырастить колонии микроорганизмов.
Список литературы и интернет источников
Бактерии [Электронный ресурс]. – Режим доступа : https://yandex.ru/turbo?text=https%3A%2F%2Fbiology.su%2Fbacteria
Вездесущие бактерии [Электронный ресурс]. – Режим доступа : https://oyla.xyz/article/vezdesusie-bakterii
Исследование наличия микроорганизмов на руках человека [Электронный ресурс]. – Режим доступа : https://moluch.ru/young/archive/14/1059/
Колонии микроорганизмов [Электронный ресурс]. – Режим доступа : https://dic.academic.ru/dic.nsf/dic_biology/2478/%D0%9A%D0%9E%D0%9B%D0%9E%D0%9D%D0%98%D0%98
Книга о том, что внутри тебя. Веселые и правдивые истории про болячки, микробы и здоровое тело/ Ховард Баннет. [пер. с англ. Д.А. Серебряковой] – Москва: «Дом Печати Издательство Книготорговли Капитала». 2020.– 256 с.: цв.ил.
Микроб редко приходит один. Как микроорганизмы влияют на нашу жизнь/Маркус Эгерт, Франк Тадеуш;[пер. с нем. Н.Римицан]. – СПб.: Портал,2020.–256 с.– (Серия «Биотека»).
Микромир. Роджерс К./Пер. с англ. А.И. Кима – М. : РОСМЭН, 2018.– 48 с.: ил. – (Детская энциклопедия).
Строим дом для бактерий // Как найти жизнь на кончиках своих пальцев [Электронный ресурс]. – Режим доступа : https://antimrakobes.mirtesen.ru/blog/43722985490/Stroim-dom-dlya-bakteriy--Kak-nayti-zhizn-na-konchikah-svoih-pal
Что такое микробы и чем они опасны? [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://www.vseznaika.org/biology/chto-takoe-mikroby-i-chem-oni-opasny/
Энциклопедия в дополненной реальности «Микромир» / сост.и пер. с англ. Кристина Антонова; отв.ред. Юлия Петрова, Наталья Банникова, Анастасия Троян; корр. Кристина Олейник.– Т. : Дэвар Медиа, 2018.– 48 с. : ил.