XVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Иммунитет в пробирке
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
После долгой и снежной зимы стало припекать солнышко, начал таять снег. С крыш капает капель. Такой прозрачной и чистой журчит вода после таяния льда, что кажется, в ней отсутствуют какие-либо микробы. Но так ли это? Мы хотим решить проблему, неужели после стольких дней, проведенных во льду, жизнь в воде полностью прекратилась?
Гипотеза:
Попав в неблагоприятные условия окружающей среды (например, в холод) микроорганизмы стараются перейти в состояние сна и переждать такое воздействие. С приходом тепла и появлением пищи они вновь начинают активную деятельность.
Если неблагоприятные условия окажутся очень суровыми и микроорганизм не сможет им противостоять – колония микробов начнет погибать.
Цель:получить представление о микроорганизмах в капле воды, об изменении их активности под воздействием факторов окружающей среды (способствующих их жизнедеятельности, или наоборот подавляющих микробную активность).
Задачи:
- получить представление о присутствии, видах и активности микроорганизмов в жидкой среде;
- приобрести начальные навыки микробиологических исследований (подготовка препаратов, работа с микроскопом);
- провести эксперимент по воздействию различных факторов окружающей среды на микроорганизмы.
Объект исследования: Микроорганизмы в жидкой среде.
Предмет исследования: Влияние благоприятных и неблагоприятных факторов на жизнедеятельность микробов.
Методы исследования:
В своей работе я использовала методы
- анализа
- эксперимента
Актуальность:
Результаты моей работы могут иметь развитие в медицине, фармацевтической или пищевой промышленности. Изучив воздействие различных факторов внешней среды на рост и размножение микроорганизмов, можно замедлять развитие вредных и опасных микробов, или наоборот способствовать росту полезных бактерий.
1. Теоретическая часть
В природе существует огромное количество микроорганизмов. Какие-то из них оказывают благоприятное воздействие на человека, какие-то просто необходимы для нашей жизни. А какие-то микроорганизмы являются вредными и даже опасными для жизни. Благоприятные и неблагоприятные факторы внешнего воздействия оказывают различное влияние на микроорганизмы. Комфортная температура окружающей среды, наличие достаточной влаги и пищи способствуют тому, что микроорганизмы размножаются и ведут активную жизнь. Наоборот, отсутствие одного или нескольких условий для жизни приводит к замедлению роста и размножения бактерий. А появление агрессивного воздействия убивает колонию микроорганизмов.
Кроме того, одинаковые проявления окружающей среды разными микроорганизмами воспринимаются по-разному. Например, большинство вирусов погибает при отсутствии влаги или попав в окружающую температуру порядка 40 градусов Цельсия. При этом, бактерии довольно комфортно себя ощущают и размножаются при нагревании до 60 градусов Цельсия. А споры некоторых бактерий могут выдерживать кратковременный сухой нагрев и до 150 градусов Цельсия.
2. Практическая часть
2.1. Ход эксперимента
В пробирку Эппендорфа взяли образцы жидкости из проталины с улицы (Приложение 1) и образцы жидкости из домашнего аквариума. Наблюдение производилось при помощи микроскопа Levenhuk D320L Base, обладающего цифровой видеокамерой.
Препараты рассматривались на увеличении 400 и 1000 крат. Для наблюдений на увеличении 1000 крат дополнительно использовалось специальное иммерсионное масло, капля которого наносилась сверху на покрывное стекло. «Масляный» объектив микроскопа в этом случае опускался в каплю иммерсионного масла, после чего регулировалась резкость изображения. Без применения иммерсионного масла на таком большом увеличении невозможно получить четкую картинку.
2.2. Приготовление микроскопического препарата.
Для приготовления каждого препарата использовался метод раздавленной капли. Для того, чтобы получить препарат, при помощи шприца капля каждого образца наносилась на предметное стекло (Приложение 2). Но, клетки большинства бактерий бесцветны и прозрачны. Это очень сильно затрудняет их изучение в световом микроскопе. Микроорганизмы становятся практически невидимыми. Чтобы сделать изучение бактерий более наглядным, я использовала синий краситель из набора для выращивания кристаллов для окраски препаратов. После нанесения капли жидкости на предметное стекло, в каплю препарата добавлялся синий краситель. Такая процедура в микробиологии называется прижизненной окраской бактерий. Затем, готовый препарат накрывается покрывным стеклом. Для примера, в эксперименте часть препаратов будет представлена без дополнительного прижизненного окрашивания бактерий.
2.3. Результаты наблюдений
2.3.1. Вода из аквариума
На первом видео (кадр из данного видео представлен в Приложении 3) запечатлен результат наблюдения капли из аквариума. Препарат не подвергался дополнительному окрашиванию, только применялся дополнительный светофильтр. Видно, что в капле воды «бурлит» жизнь.
2.3.2. Вода из проталины
Тут мы видим движение различных микроорганизмов в капле воды из проталины. Их зрительно меньше, чем в капле воды из аквариума. Это объясняется тем, что микроорганизмы «из проталины» находились в неблагоприятных условиях (отсутствие тепла, отсутствие пищи). Но даже, находясь во льду несколько месяцев, микроорганизмы не умерли. И при наступлении благоприятных условий, при таянии льда жизнь продолжилась вновь.
2.3.3. Воздействие спиртом
Перед проведением третьего наблюдения, в препарат был добавлен медицинский спирт в пропорции 1 к 1. Спирт является одним из действующих веществ во многих антисептиках. Поэтому результат наблюдения также показывает, что бактерии почти полностью прекратили жизнедеятельность. Если внимательно присмотреться, редко можно увидеть единичные микроорганизмы, появляющиеся в поле зрения цифровой камеры. Но, конечно, это совсем не та «жизнь», что была в предыдущих наблюдениях.
2.3.4. Воздействие соком чеснока
Перед четвертым наблюдением, в каплю воды из проталины был добавлен сок чеснока. Чеснок был предварительно протерт на мелкой терке и отжат через марлю в пробирку Эппендорфа. Результат наблюдения показал, что микроорганизмы продолжают двигаться в присутствии чесночного сока. Такой результат не совсем ожидаемый, поскольку чеснок известен, как сильный природный антибиотик. Возможно, результат наблюдения был бы ярче выражен, если воздействие чеснока на микроорганизмы проверять не сразу, после смешивания препарата и сока чеснока. Видимо, чесноку просто «было не достаточно времени» для своего полного воздействия на бактерии.
2.3.5. Воздействие соком лимона
Пятое наблюдение проводилось над каплей воды из проталины, помещенной в лимонный сок. Кислота лимона так же, как и спирт обладает довольно сильными антисептическими свойствами. Концентрация лимонного сока, при приготовлении препарата была высокой (100% от объема жидкости из проталины). На видео видно, что жизнедеятельность микроорганизмов, как и в случае со спиртом почти прекратилась. Однообразное движение частиц на видео в одном направлении скорее напоминает течение убитых микробов в жидкости, вызванное капиллярным давлением.
2.4. Выводы по результатам эксперимента
В результате проведенного эксперимента, я на практике увидела микробы, живущие в воде. Я получила наглядное представление о разнообразии их форм, размеров, поведении, смогла понаблюдать за их жизнью.
Мне удалось подтвердить устойчивость бактерий к холоду (до уровня минусовых температур зимой в условиях нашего климата). Я увидела возобновившуюся жизнь после того, как лед растаял.
Я на практике проверила воздействие различных агрессивных сред на активность микроорганизмов.
Заключение
Проведение данной исследовательской работы позволило мне получить практические навыки работы с микроскопом, навыки приготовления жидких препаратов, применения механизма окрашивания прозрачных материалов. Одним из ценнейших навыков стало умение применять иммерсионное масло для получения четкого изображения при больших увеличениях.
Завершая работу над исследованием, смело можно сказать, что цель достигнута, задачи выполнены, а гипотеза подтверждена.
В ходе написания работы я приоткрыла для себя безграничный микромир, со всем его многообразием. В будущем я планирую развивать теоретические знания и практические навыки по микробиологии, проводить новые эксперименты. Возможно, в будущем я открою эффективные способы противостоять болезням или смогу обнаружить зарождение жизни на другой планете.
Данную работу мы можем использовать на уроках окружающего мира, во внеурочной деятельности, в кружковой работе.
Список использованных источников и литературы:
Бухар М. Популярно о микробиологии. Изд-во Альпина нон-фикшн, 2012. – 218 с.
Поль де Крюи. Охотники за микробами. Изд-во Амфора, 2015. – 351с.
Сиротин А.А. Практикум по микробиологии. Изд-во БелГУ, 2007. - 80 с
Приложение 1
Взятие пробы из проталины
Приложение 2
Приготовление препарата
Приложение 3
Вода из аквариума
Приложение 4
Вода из проталины