XVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Царство бактерий
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Человек – венец творения, эволюционный эталон приспособления к жизни на планете Земля, он властвует над всем животным миром. Я задумался: правдивы ли эти утверждения? Человек не одинок, его окружают миллионы существ, многие из которых невидимы. Но подчас самые крошечные организмы являются толчком к эволюционным виткам, которые позволили человеку развиваться именно так, а не иначе. Я имею в виду бактерии. Бактерии (микробы) - самые распространенные и самые многочисленные живые организмы на нашей планете. Они вездесущие и чувствуют себя хорошо в любой среде: воде, воздухе, земле, а также внутри других организмов.
Так возникла ТЕМА моей исследовательской работы: «Бактерии: польза и опасность».
Я задумался, насколько они полезны и одновременно опасны для человека? Насколько уязвим человек для них? Так эта тема стала для меня актуальной.
Чтобы сделать правильные выводы по выбранной теме, я решил проанализировать утверждение: бактерии помогли зародиться жизни на планете Земля, но они же могут стать причиной гибели всего человечества. Так была выдвинута гипотеза: если бы не появились бактерии, возможно, жизнь бы так и не зародилась. Необходимо продолжить изучение бактерий, чтобы понять, как их можно использовать человечеству и как от них можно защититься, роль антибиотиков в бактериологическом контроле
Цель исследования:изучить бактерии, их пользу, степень опасности и методы борьбы.
Задачи:
1. Изучить виды бактерий.
2. Понять, как они помогли развиться всей жизни на планете.
3. Проанализировать, насколько они полезны и опасны.
4. Провести эксперимент.
5. Сделать выводы.
Объект исследования:микроорганизмы
Предмет исследования:Бактерии и их свойства
При написании работы были использованы следующие методы: чтение и обзор литературы, анализ, эксперимент.
Глава 1. Царство бактерий
2.1. Возникновение жизни на Земле
Считается, что бактерии появились на Земле более 3,5 млрд лет назад. Они были единственными живыми организмами на нашей планете.
Бактерии образовали плодородный слой почвы; насытили атмосферу кислородом; создали предпосылки для возникновения ядерных организмов (эукариотов), которые впоследствии развились в два царства: растения и животные.
Всё это говорит о том, что благодаря жизнедеятельности бактерий возникли благоприятные условия для зарождения жизни
2.2. Строение клетки бактерий
Бактерии являются одноклеточными или колониальными микроорганизмами, которые не имеют ядра. Они содержат аналог ядра - нуклеоид. Снаружи бактерия покрыта клеточной стенкой, под которой находится мембрана. Бактерии могут быть неподвижными или двигаться с помощью жгутиков.
Размножаются бактерии каждые 20-30 минут путем:
деления пополам;
почкования;
горизонтального генетического обмена (одни бактерии заимствуют часть ДНК у других). (Рис.1)
Виды бактерий различаются
Формой:
коки - имеют форму шара;
бациллы - форма цилиндра;
вибрионы - изогнутые, похожие на запятую;
спириллы - извилистые в форме спирали в 2-3 оборота;
спирохеты - закрученные спирально больше, чем в 3 оборота. (Рис.2)
Способом питания:
автотрофы - способны синтезировать органические вещества самостоятельно, среди них:
фототрофы - используют энергию света, но не выделяют кислород в атмосферу в процессе фотосинтеза;
хемотрофы - используют энергию химических реакций;
гетеротрофы - используют готовые органические вещества, среди них:
сапротрофы - питаются выделениями организмов или их остатками;
паразиты - питаются за счет других организмов;
симбиотрофы - ведут взаимовыгодное сосуществование с другими живыми организмами.
Потребностью в кислороде:
аэробные - для процессов окисления потребуют кислород;
анаэробные - живут в бескислородной среде.
2.4. Интересные факты о бактериях
На Земле обитает 5 нониллионов микроорганизмов. Это в разы превышает численность людей и животных на планете.
Бацилла и бактерия – это синонимы, которые пришли из разных языков. Бактерия – греческое слово, бацилла – латинское.
Бактерии чувствуют запахи.
Снежинки и изморозь на растениях образуются с помощью специальной бациллы.
Замороженные древние бактерии можно оживить.
Рот человека вмещает в себя 40 тысяч паразитов.
Существует бактерия, которая «поедает» тринит (Взрывчатое вещество). С помощью нее ученые хотят решить вопрос с разминированием.
У японцев в кишечнике обитают бактерии, которые помогают им переваривать все известные морепродукты.
На корпусе сотового телефона живет больше паразитов, чем под ободком унитаза. (Рис.3).
Насколько полезны и опасны бактерии
• способствуют почвообразованию;
• фиксируют азот из атмосферы;
• способствуют процессам пищеварения;
• очищают сточные воды;
• обогащают атмосферу кислородом;
• вызывают цветение воды;
• вызывают инфекционные заболевания;
• из них получают антибиотики, витамины, продукты питания.
Миллионы бактерий населяют наш кишечник, кожу, даже дыхательные пути. Они называются микробиотой, и ее баланс очень важен для сохранения здоровья: она создает условия, в которых вредные микроорганизмы жить не смогут. Две группы таких бактерий вы точно знаете: это бифидо- и лактобактерии, которые живут в кишечнике. (Рис.4).
Глава. Бактерии и человек
3.1. Опасные бактерии
Бактерии могут быть безопасными для живых организмов или болезнетворными. Такие бактерии-паразиты попадают в организм и начинают питаться за его счет, активно размножаются, повреждая клетки и отравляя их продуктами своей жизнедеятельности. Так и начинается заболевание. У человека бактерии вызывают туберкулез, коклюш, менингит, чуму, тиф, столбняк, холеру, дифтерию, фурункулез, стрептококковую ангину. У животных — бруцеллез, сибирскую язву. У растений подобная инфекция вызывает гнили, ожоги, пятнистости, увядание. Страшнейшие бактериальные эпидемии унесли жизни более 300 млн человек. (Рис.5).
3.2. Как можно защититься
Мир населен огромным количеством бактерий, и избавиться от них полностью невозможно, да и неразумно — ведь без них не сможем существовать и мы сами. Но предотвратить бактериальное заболевание в повседневной жизни возможно. Надо только придерживаться правил:
соблюдать гигиену, чаще мыть руки с мылом и пореже трогать руками лицо;
вакцинироваться;
носить медицинские маски в людных местах;
избегать поездок в экзотические страны;
обеспечить себе доступ к медицинской помощи;
не злоупотреблять антибиотиками;
пить чистую воду;
тщательно мыть овощи, фрукты и зелень, термически обрабатывать мясо. (Рис.5).
3.3. Эксперимент
Чтобы понять, насколько эффективно можно самостоятельно защититься от бактерий, проведём эксперимент. Нам понадобятся:
Три чашки Петри
Агар-агар
Дезинфицирующее средство
Микроскоп
Разведём агар-агар и зальем раствор в чистые чашки Петри. Оставим до полного застывания.
Немытыми руками оставим отпечатки на поверхности одной чашки
Специально потрогаем землю и песок. Оставим отпечатки во второй
Продезинфицируем руки специальным раствором и оставим следы в третьей чашке Петри
Оставим чашки Петри в тёплом месте на несколько дней
3.4. Выводы по 3 главе
Спустя два дня уже видно, что на питательной поверхности, где мы касались ее грязными руками, появились следы бактерий. Причем в чашке Петри №2 (где следы оставлены руками, трогавшими грунт), колония бактерий разрослась сильнее.
Спустя пять дней поверхность роста бактерий увеличилась, заполнив почти всё пространство в чашке
В чашке, где отпечатки были оставлены чистыми продезинфицированными руками, бактерий нет.
Не появились они и через пять дней
ВЫВОД: мы доказали, что мытье рук и обработка их специальным антибактериальным риском снижает риск заражения инфекцией
4. Борьба с бактериями
4.1. Роль антибиотиков в борьбе с бактериями
Антибиотики (греческий anti- против +bios жизнь) — это группа лекарственных средств, которые подавляют рост живых бактерий или полностью их уничтожают. Таким образом, это единственная группа препаратов, проникающих в организм человека, но вступающих во взаимодействие не с ним, а с микроорганизмами, которые в нем находятся.
Адаптация бактерий. Благодаря природному эволюционному механизму, бактерии быстро обучаются не только жить в среде с антибиотиками (приобретают «резистентность» — устойчивость, невосприимчивость), но и использовать их в пищу. Когда популяция бактерий оказывается в агрессивной среде, небольшая ее часть начинают активно мутировать в поиске способа обезвреживания опасного для них вещества. Как только кому-то удается найти подходящую генную комбинацию, они тут же делятся «благоприобретением» с другими членами сообщества. В результате вся популяция становится резистентной к лекарству. То же явление можно наблюдать, когда человек внезапно прекращает курс антибиотиков. Бактерии, которые не погибли во время лечения, т.к. прекратился приём препаратов – мутируют и позже, даже если возобновить лечение теми же антибиотиками, результата уже не будет!
4.2. Эксперимент
ОСТОРОЖНО! ОПАСНО!
Этот эксперимент можно проводить только при наблюдении взрослых!!!
Для этого эксперимента мне понадобилась одна чашка Петри, агар-агар, несколько видов антибиотиков, ватная палочка, дистиллированная вода.
Ватной палочкой я провёл по зубам и дёснам, затем перенёс слюну на готовую поверхность агар-агара. Предварительно смоченные в воде таблетки антибиотиков положил в чашку Петри. Оставил в тёмном месте на несколько дней.
4.3. Результат эксперимента
По результатам проведенных исследований можно сделать вывод, что бактерии, живущие в слюне, не смогли создать колонию вблизи помещённых таблеток. Проще говоря, антибиотики не позволили бактериям размножиться. Это доказывает эффективность антибиотиков в качестве лечащего средства, что и было доказано в моей работе.
В решении вопроса быть или не быть лечению антибиотиками, нет места черно-белой логике. Есть случаи, когда применение данных препаратов становится чуть ли не единственным шансом спасения жизни.
Выводы
Сегодня человечеству известны и изучены 10 000 видов бактерий, предположительно существует свыше 1 000 000. Но даже полученные знания о ранее известных бактериях не могут защитить нас от них на 100 % из-за постоянных мутаций последних. Более того на орбитальной станции «Мир» в конденсате воды была найдена бактерия, устойчивая практически ко всем антибиотикам. Это означает, что человек постиг только малую часть царства бактерий и никто не знает насколько оно обширно. Человек вовсе не венец творения и уж, конечно, не хозяин этой планеты. Он всего лишь часть фантастического мира, где микроскопическая бактерия может стать причиной полного вымирания человеческого вида. И бактерия же стала причиной возникновения человеческой формы жизни на планете Земля. Следовательно, выдвинутая ранее гипотеза подтвердилась.
6. Литература:
Блейзер Мартин. Плохие бактерии, хорошие бактерии. — Нью-Йорк: Э, 2014. — 350 с.
Евгений Комаровский. Бактерии и бактериальные инфекции. Стафилококк. —: Книжный клуб 36.6, 2008. — 32 с.
Айдан Бен-Барак. Почему мы до сих пор живы? Путеводитель по иммунной системе. —: Лаборатория знаний, 2016. — 210 с.
Руководство для врачей. —: Амипресс, 1994. — 208 с.
Хоулт Дж., Криг Н. Определитель бактерий Берджи. В 2-х т. Том 1. —: Мир, 1997. — 208 с.
Кирилл Стасевич. Почему антибиотики бессильны против вирусов?. —: Журнал «Наука и жизнь» № 7, 2014. — 208 с.7.
Микробиология дома: выращиваем полезные бактерии // probakterii. URL: https://probakterii.ru/prokaryotes/raznoe/vyrashhivanie-bakterij.html (дата обращения: 28.04.2018).
Антибиотики — только по назначению врача! // my-health. URL: http://my-health.ru/content/252-antibiotiki-tolko-po-naznacheniyu-vracha (дата обращения: 28.04.2018).
Я.Б. Иллюстрированная всеобщая исторiя письмен. C.-Петербургъ: Изданiе А.Ф. Маркса. - 264 с. и илл.
6. Киров Е.Ф. Теоретические проблемы моделирования языка. Казань, 1989.
7. Кузьмичев И.К. Введение в эстетику художественного сознания. Нижний Новгород, 1997.
8. Панов Е.Н. Знаки. Символы. Языки. М., 2000.
9. Потапов В.В. Краткий лингвистический справочник. Языки и письменность. М., 1997.
10. Интернет
Приложение:
Рис.1
Рис.2
Рис.3
Рис.4
Рис.5
Рис.6
Рис.7
Рис.8