XVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРООРГАНИЗМОВ
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
А вы задумывались над тем, что бактерии и микроскопические грибы прямо сейчас парят в воздухе перед вашим лицом, над вашими головами, в ваших волосах и на коже, на вашей одежде, тетрадях и ручках? Нет, нет, не надо бежать за антисептиком, это абсолютно нормально, мы живем в нестерильном мире.
Впервые я узнала о бактериях, когда прочитала о микробах Г. Остера "Петька-микроб". Сказка про Петьку-микроба и его многочисленное микробье семейство. Из этой книги я узнала, что микробы бывают разные: вредные и не вредные, полезные и не полезные. Одни бактерии помогают изготовить кефир, а другие вызывают ангину.
Чтобы узнать больше о бактериях, мне пришлось обратиться к энциклопедиям, справочникам и сети интернет. А разобраться со всем новым и иногда непонятным для меня, мне помогла моя мама - врач.
Актуальность. Интерес к микроорганизмам во многом определяется их исключительной ролью в окружающей среде и в жизни человек. Бактерии - часть нашей жизни. Без них не возможна жизнь на земле. Они окружают нас повсюду. Именно поэтому у меня возник большой интерес к этой теме. Мне всегда хотелось узнать, как влияют на нас мельчайшие частички и какое влияние оказывают на них различных факторы окружающей среды.
Объект исследования: микроорганизмы
Предмет исследования: биологические свойства микроорганизмов
Цель исследования: в домашних условиях самостоятельно вырастить микроорганизмы и провести над ними ряд опытов и экспериментов, чтобы увидеть их своими глазами и понять, насколько они чувствительны к изменениям окружающей среды и какое влияние они оказывают на человека.
Задачи исследования:
изучить литературу по заданной теме;
изучить правила и условия, необходимые для выращивания бактерий;
создать благоприятные условия для выращивания бактерий (подготовить питательные среды, стерильную посуду, создать температурный режим);
выделить бактерии путем посева на питательные среды мазков с разных поверхностей; изучить образцы с рук, зубной поверхности (до и после гигиенической обработки) и авторучки автора;
изучить воздействие внешних факторов на рост и развитие колоний бактерий; определить эффективность способа очищения рук от микробов с помощью воды и мыла/ дезсредства.
Методы исследования: наблюдения, беседа, эксперимент.
Глава 1. Теоретическая часть. Обзор литературы
Слово «бактерии», как и «вирусы», и «микробы», для нас с детства таит в себе определенный негативный оттенок, и связано с болезнями. Но так ли это?
Могут ли бактерии быть друзьями, а не врагами, защищать, а не угрожать? И вообще, что они из себя представляют, эти бактерии?
Бактериями называются живые микроорганизмы, которые не имеют ядра. Бактерии — это отдельное царство живых организмов. Они не относятся ни к растениям, ни к животным.
Бактерии - это самый древний организм на земле. Первые бактерии появились более 3,5 млрд. лет назад и на протяжении долгого времени были единственными живыми существами на нашей планете. Это также одни из наиболее универсальных «жителей» Земли. Они очень выносливы и приспособлены к любым условиям существования: переносят высушивание, сильные холода, нагревание до 90ºС, не теряя при этом жизнеспособность.
Они обнаружены везде: в капле даже самой чистой родниковой воды, в крупинках почвы, в воздухе. Способные жить в глубинах почвы и водоемах, в кислой и радиоактивной среде. Также они обитают на растениях и плодах, у различных животных и даже у человека в кишечнике, ротовой полости и на поверхности тела.
Несмотря на все старания ученых, человечество до сих пор не может выращивать их все лабораторно (это удается только относительно некоторых видов).
Первооткрывателем мира бактерий был Антоний Левенгук — голландский ученый 17 века, впервые создавший микроскоп, увеличивающий предметы в 160-270 раз. Но еще долгое время никому и в голову не приходило связать существование ничтожно малых существ — микробов — с заразными заболеваниями. Знания о болезнях, о причинах эпидемий и мерах борьбы с ними накапливались медленно и постепенно.
На сегодняшний день бактерия представляет собой примитивный одноклеточный организм, выделенный в царство с одноименным названием. При этом разнообразие бактерий довольно велико, они различны своей формой, способом передвижения, средой обитания. Длина бактерий составляет считанные микрометры, а форма их может быть самой разнообразной. (Приложения. Рис. 1)
В зависимости от формы бактерии разделили на три основные группы:
Шаровидные (кокки).
Похожие формой на обычную палочку бактерии называют палочковидными.
Вибрионы – дугообразные.
Бактерии, имеющие извитую форму, относятся к спиралям, и они преимущественно безвредны. Многие бактерии получили свое название не только по своему строению, но и в зависимости от влияния на определенный орган человека, или по названию вызываемой ими болезни. Как пример можно привести – менингококк, поражающий мозговую оболочку и вызывающий менингит или пневмококк, провоцирующий пневмонию в легких.
Кроме того, часто бактерии называют именами ученых, открывших их: риккетсии (многочисленная группа бактерий–паразитов, названная именем их первооткрывателя, американского ученого Г. Риккетса), шигеллы (возбудителя дизентерии основательно изучил японский учёный К. Шига в 1898 году) или, скажем, лямблии с сальмонеллами (назван в честь ученого, американского ветеринарного врача Д.Сальмон).
Наука, изучающая различные бактерии и вирусы, а также плесень и дрожжи, относящиеся к грибам, называется микробиология.
Различают следующие основные методы исследования микроорганизмов: микроскопический — изучение микробов в окрашенном и неокрашенном состоянии с помощью различных типов микроскопов; микробиологический — посев материала на питательные среды; экспериментальный — заражение микробами лабораторных животных; иммунологический — изучение ответных реакций организма на контакт с микробами.
Какие бывают бактерии? (Приложения. Рис. 2)
Бактерии, благотворно влияющие на человеческий организм, имеют название микробиота. В человеке их множество – миллионы: в кишечнике в первую очередь полезное действие оказывают лакто - и бифидобактерии. К ним относят ацидофильную палочку, анаэробную молочно-кислую бактерии. Важно поддерживать их необходимое количество, употребляя кисломолочные продукты.
В коже и дыхательных путях активно действуют микроорганизмы, относящиеся к стафило -, стрепто - и микрококкам. Но при попадании в рану или при переизбытке их в организме - приводят к заболеваниям.
В человеческом организме, в том числе на руках, обитает до 2 кг микробов. Это, прежде всего кожа, рот и зубы, пищеварительный тракт. Микробы на руках живут не только на поверхности кожи, но и в глубоких ее слоях. Там, в глубине кожи, находится до 20 % всех микробов, живущих на руках. Микроорганизмы на руках бывают постоянные и временные. Постоянные бактерии живут и размножаются не только в глубоких слоях кожи, но и в сальных и потовых железах, волосяных фолликулах, защищая нас от вредных факторов. Временные попадают на кожу рук при контакте с окружающей средой и при неблагоприятных для нас условиях могут вызвать различные заболевания.
Удалить из глубоких слоев кожи, постоянно живущие микроорганизмы с помощью обычного мытья рук с мылом невозможно, да и обычному человеку не нужно и даже вредно! Поскольку это нарушает естественный микробный фон, снижая защитные функции кожи, способствует развитию кожных заболеваний, трещин и ран. Чтобы удалить микроорганизмы с рук полностью, прибегают к специальным способам очистки рук — гигиеническая и хирургическая дезинфекции, что необходимо в основном только медицинским работникам при проведении хирургических вмешательств.
Основная же причина многих заболеваний очень проста - это не мытые руки! Заражение происходит при касании рта, носа или глаз грязными руками, при употреблении еды не мытыми руками, при рукопожатии, через предметы быта.
Таким образом, личная гигиена является важнейшим элементом формирования здоровья каждого человека и общества в целом. Без соблюдения простых правил поведения в нашей повседневной жизни и деятельности невозможно сохранить свое здоровье, продлить и улучшить качество жизни, а также предупредить появление многих различных заболеваний.
Получив достаточно информации о мире микроорганизмов, мне стало интересно на них посмотреть, и убедиться на собственном опыте в полученных знаниях.
Глава 2. Исследовательская часть. Подготовка к работе
Получив информацию о том, что бактерии бывают вредными и полезными, мне стало интересно на них посмотреть. Для этого я решила провести эксперимент.
Практическую часть своего исследования я начал с теоретического знакомства с лабораторией. К сожалению, в лабораторию, где занимаются выделением бактерий, посторонних не пропускают, так как там может быть очень опасно.
Мама мне рассказала о методиках выращивания микроорганизмов на питательных средах, о необходимом оборудовании: термостат — для поддержания постоянной температуры, ламинарный шкаф — для создания стерильности при проведении опытов, микроскопы, чашки Петри.
Я узнала, что рост и развитие микроорганизмов невозможен без соблюдения ряда условий:
Температурная среда. Наиболее благоприятной температурой для выращивания микробов является температура 37ºС
Стерильность. Стерилизации подвергается посуда, применяемые инструменты, среды, а также другие предметы, используемые в ходе исследования.
Питательная среда. Нормальный рост микроорганизмов возможен только в определенной питательной среде, состоящей из конкретного набора компонентов. Кроме того эти компоненты должны содержаться в особых пропорциях.
Питательная среда может быть простого (мясной бульон, желатин) и сложного состава (в которые добавляют различные витамины и органические вещества); жидкой (мясной бульон) и твердой (бульон, в который добавили агар-агар).
Приготовленную питательную среду помещают в стерильную лабораторную посуду. Чаще всего это чашки Петри, пробирки и колбы.
Материал для исследования необходимо наносить как можно быстрее, чтобы микроорганизмы из воздуха не попали на питательную среду и не исказили результат исследования.
Выращивание микроорганизмов в лабораторных условиях называется культивированием. В свою очередь бактерии, которые выросли на подобранной питательной среде, называют культурой. Когда группа бактерий развивается до такого уровня, что становится видна невооруженным глазом, такое скопление бактерий называют колонией.
Мама мне посоветовала, на какой питательной среде лучше прорастить микробы. Это простая твердая среда, потому как именно на ней можно увидеть бактерий невооруженным глазом. Для удобства слежения за ростом культивируемых культур, среда должна быть прозрачной.
Глава 3. Исследовательская часть. Подготовка питательной среды и посев проб
Создание питательной среды:
Для своего опыта мы сварили мясной бульон, растворили в нем немного сахара. Порошок агар-агар смешали с частью горячего бульона до полного растворения и варили до загустения, смешав с оставшимся бульоном. Охлаждаем в течение нескольких минут. Затем разливаем питательную среду в предварительно тщательно вымытые и обработанные в кипящей воде чашки Петри. Убираем в холодильник на несколько часов. За это время установится желе. Чашки Петри с застывшим агар-агаром можно хранить в холодильнике в течение 1-2 месяцев. При хранении их нужно перевернуть, чтобы конденсат не испортил подготовленную питательную среду. (Приложения. Рис. 3 и 4)
Глава 4. Исследовательская часть. Культивирование бактерий
Теперь пришло время собирать бактерии и выращивать колонии на агар-агаре в чашке Петри. (Приложения. Рис. 5)
Были взяты пробы:
1) с моей ладони без предварительной гигиенической обработки рук;
2) с моей ладони после мытья рук (двух кратное намыливание рук с тщательной обработкой всех поверхностей и межпальцевого пространства);
3) с поверхности зубов;
4) с поверхности зубов после чистки зубной щеткой и пастой на протяжении 1,5 минут;
5) со школьной авторучки.
Пробы с рук были взяты путем прямого контакта рук с питательной средой. (Приложения. Рис. 6)
Пробы с поверхности зубов и авторучки – стерильными зондами. (Приложения. Рис. 7 и 8)
Затем аккуратно проводим зондом по застывшему агар-агару в чашке Петри. Закрываем чашки Петри крышками и заклеиваем скотчем. Маркируем наши чашки, чтобы не перепутать. Переворачиваем и убираем в теплое место. Переворачивать нужно для того, чтобы капли, которые могут образоваться на крышке от испарения, не падали на наш объект исследования. Оставляем на несколько дней.
Перед проведением каждого этапа опыта, тщательно проветривали помещение, во избежание попадания на питательную среду микроорганизмов из внешней среды.
Через несколько дней можно наблюдать, что происходит в чашке Петри. Спустя 24часа. (Приложения. Рис.9-13)
Мы видим, что во всех чашках Петри выросли колонии бактерий.
В чашке с «необработанными зубами» выросло сразу 3 вида бактерий:
1) блестящие круглые колонии с четкими границами;
2) белые овальные колонии с неровными краями;
3) серые мелкие колонии с четкими границами.
В чашке с материалов «после чистке зубов» выросли только белые мелкие колонии с четкими границами.
В чашке с немытыми руками - 2 вида бактерий:
1) мелкие белые овальные колонии;
2) мелкие желтые, расположенные в виде виноградной грозди .
«В руках после мытья» - единичные мелкие белые овальные колонии
В чашке с «авторучки» - мелкие белые овальные колонии схоже с колониями с рук, но в большом количестве. Через 48 часов чашки «с немытыми руками» и «авторучкой выглядели» так. (Приложения. Рис. 14 и 15)
По истечению времени схожесть колоний становиться все более очевидной, а наиболее активный рост отмечается «на немытых руках», что вероятно свидетельствует о большей контаминации.
Большое количество колоний микроорганизмов, в чашках с заведомо «грязным материалом» наглядно демонстрирует наличие бОльшего количества микробов на немытых руках и нечищеных зубах, а разнообразие форм и строений колоний в этих чашках, дают основание предполагать о наличие различных видов бактерий на нашем теле.
Незначительное количество колоний после гигиенических мероприятий, убеждает нас в эффективности способа очищения рук от микробов с помощью воды и мыла и ротовой полости – зубной пастой и щеткой.
Наличие же микроорганизмов после, казалось бы, тщательных гигиенический процедур лишь подтверждает тот факт, что в нашем организме есть постоянно живущие бактерии, поддерживающие наш иммунитет.
Так, на основании проделанной работы можно сделать выводы:
Бактерии присутствуют не только в тех местах, где заведомо грязно. Они живут и на тех предметах, которые нашему глазу кажутся чистыми.
Бактерии очень быстро развиваются. Одна бактерия, которая не видна без
микроскопа, через сутки может образовать целую колонию, уже заметную
невооруженным глазом и в которой находится уже несколько миллионов бактерий!
Количество бактерий, а, следовательно, и наше здоровье, зависит от наличия и качества проведения гигиенических мероприятий. Вот почему важно соблюдать личную гигиену и поддерживать чистоту вокруг себя.
Глава 5. Исследовательская часть. Влияние условий внешней среды на бактерии
В данном опыте я хочу отследить, как воздействует различные условия внешней среды на рост и развитие бактерий.
Чашку Петри с материалом, который был собран с нечищеных зуб, мы поместили в микроволновую печь и дали питательной среде закипеть. Среда вновь приобрела жидкое состояние, а на ее свободно плавали колонии бактерий. (Приложения. Рис.16)
В чашку Петри с материалом, собранного с авторучки, осторожно из шприца мы добавили уксусную эссенцию. Никаких изменений не произошло. (Приложения. Рис. 17)
В чашку Петри с материалом, собранного с немытых рук, распылили аэрозоль кожного антисептика. Через 2 минуты мы увидели, что ряд колонии изменили свой внешний вид – форму (часть из них растворилась) и цвет (у большинства бактерий белый цвет изменился на светло-коричневый), что дает на основание предположить об изменении жизненной формы бактерии. (Приложения. Рис. 18)
Мы оставили наши пробирки еще на сутки. И что мы увидели спустя сутки? (Приложения. Рис. 19 и 20)
Наши бактерии в 1 и 2 чашках продолжали расти, колонии бактерий стали заметно больше, чем до проведения эксперимента! Колонии бактерий, которые мы поместили в, казалось бы, невыносимые условия, сохранили свою первоначальную форму и совсем не изменили цвет. Это значит, что температура кипения в течение 30 секунд и воздействие химического вещества (уксусной кислоты в данной концентрации) не оказали агрессивного воздействия на бактерии, и они продолжали расти и размножаться.
В третьей чашке - колоний стало меньше, приостановился рост оставшихся бактерий. Это позволяет сделать вывод о том, что химический агент, входящий в состав кожных антисептиков позволяет значительно снизить число микроорганизмов на наших руках! Особенно это актуально, когда мы не имеем возможность вымыть руки водой с моющими средствами (перекус на улице, в метро, после проезда на общественном транспорте и пр.). Ведь чаще всего человек заболевает от своих грязных рук – потер нос или поел грязными руками. Помним об этом!
Следовательно, наш вывод к данному этапу работы: не каждая агрессивная среда оказывает губительное влияние на рост и развитие бактерий.
Заключение
В результате проделанной работы можно сделать вывод, что мы добились поставленной цели – самостоятельно вырастили бактерии в домашних условия. На выращенных бактериях провели ряд экспериментов.
Для достижения цели:
читала литературу о микроорганизмах;
изучила и создали условия, необходимые для их выращивания бактерий;
выполнив посев мазков с различных поверхностей на питательную среду, выделили бактерии
путем экспериментов изучила свойства бактерий на действие внешних факторов
Бактерии без особых проблем можно вырастить в домашних условиях.
Множество микроорганизмов появляется на руках человека при контакте с предметами окружающей среды.
Большинство микробов, находящихся на теле человека, смываются при проведении простых гигиенических мероприятий с использованием воды и мыла. В отсутствии воды эффективным способом очищения рук являются антисептики. Поэтому первоочередным для каждого человека является соблюдение чистоты тела. На грязной коже поселяются микроорганизмы, что приводит к закупорке протоков и желез, в результате нарушается их деятельность, развиваются гнойничковые и грибковые заболевания. Особенно много бактерий накапливается на открытых участках тела - руках и под ногтями. Мыло позволяет уничтожить до 93 % микроорганизмов. Если Вы не забываете мыть руки перед едой, перед работой с продуктами, после посещения туалета, то у вас намного меньше шансов заболеть кишечными инфекциями.
В личной гигиене большое значение имеет здоровое состояние зубов, десен, слизистой оболочки рта. Это важно для нормального процесса питания, для профилактики желудочно-кишечных заболеваний. При недостаточном уходе за полостью рта могут развиваться болезни зубов, например, кариес.
Будьте аккуратны, ответственно относитесь к себе и своим близким!
Список литературы
Большая иллюстрированная Энциклопедия живой природы, Москва, «Махаон», 2011 г.
Сайт сестринское дело/ Дезинфекция рук, правила обработки http://sestrinskoe-delo.ru/dezinfektsiya-i-sterilizatsiya-v-stomatologii/dezinfektsiya-ruk-pravila-obrabotki-ruk
Сайт Роспотребнадзора/личная гигиена и здоровье http://46cge.rospotrebnadzor.ru/
П риложения
Рис. 2
Рис. 1
Рис. 4
Рис. 3
Рис. 6
Рис. 5
Рис. 8
Рис. 7
Рис. 10
Рис. 9
Рис. 12
Рис. 11
Рис. 14
Рис. 13
Рис. 18
Рис. 17
Рис. 16
Рис. 15
Рис. 20
Рис. 19