II Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

ЕСТЬ ЛИ ТЕНЬ У МИКРООРГАНИЗМОВ?

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Котлярова В.И. 1

---

1

Башкова Н.Н. 1

---

1

Работа в формате PDF

908.4 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

 ВВЕДЕНИЕ

Человека на протяжении всей жизни окружает огромное количеств биологических объектов. И хотя, скорость развития техники и промышленности в наше время становится огромной, одним из главных факторов, влияющих на жизнь человечества в целом, остаётся природа.

Однако вопрос возможности познания всего спектра окружающего нас мира остаётся до сих пор открытым. Ещё несколько столетий назад, великие учёные, могли только высказывать элементарные догадки про существование микромира, мира мельчайших организмов, размеры которых настолько малы, что способность увидеть их находится за границами возможностей нашего глаза. Но, несмотря на небольшие размеры, эти маленькие и примитивные биологические объекты имеют большое, как позитивное, так и негативное влияние на жизнедеятельность живых организмов, в том числе и человека.

Ответ на вопрос «Есть ли тень у микроорганизмов?» актуален, интересен и неоднозначен. Сам микроскоп и большинство методов микробиологического исследования открыли в конце XVIв. С тех пор было открыто очень много более совершенных методик, которые значительно расширили границы микромира. Было установлено наличие организмов, настолько прозрачных, что рассмотреть их практически не возможно даже при использовании сверхчувствительных микроскопов. В настоящей работе мы постараемся экспериментальным путем решить эту проблему.

Данная тема особенно актуальна, для формирования правильного представления о мироустройстве, способствует развитию познавательного и творческого интереса. Изучение истории развития микробиологии и микроскопических методов, даёт понять, что, несмотря на достижение современной науки, рубежи биологии до сих пор не определены.

Проблематика вопроса заключается в том, что не все объекты способны отталкивать или преломлять свет, т.к. имеют достаточно прозрачную текстуру и, как правило, рассматриваются под микроскопом в жидкой среде. Можно сказать, что они «не имеют тень».

Цель исследования:

Практическое изучение основных представителей, окружающего нас микромира, не способных отбрасывать тень, доступными методами.

Гипотеза исследования:

Микроорганизмы имеют форму и объем, поэтому они должны иметь тень.

Задачи исследования:

1. Изучить имеющуюся литературу о микроорганизмах.

2. Познакомиться с методами исследования.

3. При использовании простейших методов исследования микроорганизмов, выявить микроорганизмы, имеющие бесцветное и прозрачное тело в исследуемых образцах.

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 История изучения микроорганизмов

Микроскоп, который стал одним из прототипов современного, открыли в конце XVI столетия. С тех пор он стал одним из главных инструментов микробиологов. Первые фундаментальные исследования при помощи микроскопа были выполнены в середине XVII столетия английским физиком и натуралистом Робертом Гуком. Который в своей книге «Микрография» опубликовал ряд своих микробиологических исследований.

Исследованиями Р.Гука заинтересовался великий голландский натуралист Антоны ван Левенгук. При помощи микроскопа он открыл удивительный мир микроорганизмов и назвал их «анималькулями», что в переводе означает - маленькие звери.

Приблизительно в то же время ученые впервые высказали предположение о том, что разнообразные инфекционные болезни вызываются «миазмами» - отравленными испарениями воздуха. Представление про «миазмы», как причину повальных болезней изменилось учением Фракасторо (XVI ст.), которое он изложил в своём труде «Про контагию, контагиозные болезни и их лечение», предположив, что эпидемии вызываются маленькими частичками «семенами». Это учение получило дальнейшее развитие в трудах Д.С. Самойловича (1784 г.), который считал, что возбудителями инфекционных заболеваний, являются наимельчайшие живые существа.

Настоящую научную основу учение о микроорганизмах получили только в первой половине XIX столетия с началом бурного развития бактериологии (Л.Пастер, Р.Кох, И.И. Мечников, Г.М. Минх, Д.К. Заболотный, П.Эрлих, Д.И. Ивановский, Л.А. Зильбер)

И только благодаря электронному микроскопу стало возможно открытие сложных внутриклеточных структур, развитие генной инженерии, биотехнологий, современной фармацевтики и других отраслей биологии.

1.  

   1. Разнообразие микроорганизмов

Понятие «мкроорганизмы», в просторечии – «микробы», охватывает широкий спектр мельчайших живых существ, которые невозможно увидеть невооружённым глазом. Среди микроорганизмов различают: вирусы, бактерии, микроскопические грибы и простейшие, как обозначено в таблице (Приложение 1).

Вирусы – мельчайшие микроорганизмы, которые имеют неклеточное строение. Рассмотреть вирусы можно только под очень сильным электронным микроскопом, что в значительной степени препятствовало их открытию. Впервые предположение о существовании вирусов высказал великий ученый Д.И. Ивановский.

Бактерии – охватывает группу микроорганизмов, которые в строении своей клетки не имеют главного управляющего центра – ядра. Бактерии бывают как патогенные, так и полезные. Все они – одноклеточные. Однако к группе бактерий относятся и цианобактерии, среди которых всего несколько лет назад выделили микроскопические многоклеточные формы.

Бактерий систематизируют по разным признакам, один из них – разнообразие формы организма. Таким образом, выделяют: Кокки (круглые бактерии), бациллы (палочкоподобные бактерии), вибрионы (согнутая форма) и спириллы (спиральная форма) (Приложение 2).

Микроскопические грибы – организмы, клетка которых имеет ядро, но с таким простым строением, что питание их происходит всей поверхностью тела. Группа включает много возбудителей инфекционных заболеваний. Которые вызывают разнообразные микозы (грибковые болезни). Однако есть и полезные формы (дрожжи).

Простейшие. По­ня­тие «про­стей­шие» или «про­ти­сты» впер­вые при­ме­не­но Гек­ке­лем в 1866 году для обо­зна­че­ния боль­шой груп­пы ор­га­низ­мов, ко­то­рые не от­но­си­лись ни к жи­вот­ным, ни к рас­те­ни­ям. Это ор­га­низ­мы, со­сто­я­щие из одной или несколь­ких кле­ток. Из несколь­ких сход­ных кле­ток со­сто­ят ко­ло­ни­аль­ные формы. Слож­ные мно­го­кле­точ­ные струк­ту­ры, тем более ткани, у них от­сут­ству­ют. От раз­лич­ных групп про­стей­ших про­изо­шли рас­те­ния, жи­вот­ные и грибы.

Существует распространённое заблуждение, что все микроорганизмы являются исключительно одноклеточными формами, то есть их тело состоит всего из одной клетки, которая выполняет все жизненно важные функции: рост, развитие, дыхание, размножение и т.д. Однако это мнение ошибочно, среди представителей «невидимого мира» есть ряд многоклеточных микроорганизмов.

ГЛАВА 2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Объектом данного исследования являются микроорганизмы, хорошо различимые при помощи оптического микроскопа. Известно, что вирусы невозможно увидеть при помощи данного вида микроскопа, таким образом, непосредственным объектом исследования являются бактерии, простейшие и микроскопические грибы. А именно вольвокс, эвглена зеленая, инфузория туфелька и дрожжи, Грамм позитивные и Грамм негативные бактерии. Исследуемые объекты были рассмотрены на постоянных и временных микропрепаратах.

Предмет исследования – способность микроорганизмов отбрасывать тень. С точки зрения физики, тень – свойство предметов отталкивать и преломлять световые лучи. Благодаря отражению света от предметов, человеческий глаз может различать их формы и очертания. Рационально предположить, что такой функцией обладают абсолютно все предметы. Однако, у большинства микроорганизмов достаточно высокая светопропускающая способность, что усугубляется еще и оптическими свойствами воды. Таким образом увидеть прозрачных микробов в капле воды под микроскопом иногда вообще не возможно.

Проведение исследований в значительной степени ограничено наличием специального оборудования, однако это не делает его невозможным.

В процессе проведения исследования был использован метод микроскопического наблюдения за уже готовыми и окрашенными постоянными микропрепаратами простейших, а так же метод окраски по Грамму, для выявления «невидимых» прозрачных бактерий в разных суспензиях.

Таким образом, при помощи достаточно простых технологий можно будет установить наличие в растворе микроорганизмов с низкой светопреломляющей способностью, то есть тех, которые не способны отбрасывать тень.

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

В процессе выявление микроорганизмов с высокой светопропускающей способностью на примере постоянных микропрепаратов были рассмотрены постоянные микропрепараты: вольвокса, эвглены зеленой и инфузории туфельки (Приложение 3). Кроме того, был рассмотрен и приготовлен временный микропрепарат дрожжей методом «раздавленная капля».

На поверхность обезжиренного предметного стекла наносят каплю исследуемого материала и покрывают ее покровным стеклом. Микроскопируют препарат с объективом 40Х.

Также была использована живая бактериальная культура, которая была собрана в 3-х местах: в луже, в водоёме и в грунте возле школы. Затем её посеяли на питательную среду в чашках Петри. Через 7 дней образцы окрасили по Грамму и рассмотрели под микроскопом. Контрольным образцом послужила не окрашенная культура бактерий. (Приложение 4)

Последовательно нанести на препарат определенные красители, различающиеся по химическому составу и цвету. Это позволяет выявить определенные структуры клеток и дифференцировать одни виды микроорганизмов от других. При этом Грамм позитивные микроорганизмы окрашиваются в синий или фиолетовый цвет, а Грамм негативные – в розовый или красный цвет. Окрас методом Грамма является сложным методом.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Как говорилось выше, вопрос «есть ли тень у микроорганизмов?» неоднозначный. С одной стороны, с точки зрения физики, все объекты на нашей планете, даже имеющие слабые светопреломляющие свойства имеют тень. Однако в процессе проведения исследования нами было установлено, что есть микроорганизмы, которые не видны без помощи специальных методов окрашивания. Поэтому наиболее приемлемый ответ: научно – да, с практической точки зрения – нет.

Все вышеперечисленные исследования, наталкивают на мысль – есть ли макроорганизмы, не способные отбрасывать тень? Что и будет моим возможным дальнейшим исследованием.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Биология. Живой организм: Учебник. 6 класс / Сонин Н.И. - М.: Дрофа, 2011. - 176 с.

2. Биология, Живой организм: Учебник. 5-6 класс / Сухорукова Л.Н., Кучменко В.С., Колесникова И.Я. — М.: Просвещение, 2013. — 143 с.

3. Бондарук М. М. Занимательные материалы и факты по биологии.- Волгоград: Учитель, 2007.- 174 с.

4. Биология. От амебы до человека: Учебник. 7 класс/ Вахрушев А А., Бурский О.В., Раутиан А.С., - М.: Баласс, 2013. — 320 с.

5. Зарубин Г. П., Новиков Гигиена города Ю. В. // М.: Медицина, 1986 г., стр. 80-81.

6. Мэскелл Хейзел.Что такое биология? Энциклопедия для любознательных Хейзел Мэскелл; пер. с англ. Б. Гахаева. – М. : Эксмо, 2010. – 96 с. : ил.

7. Остер Г. Б. Петька – микроб и другие [сказочные повести] – М. : Астрель : АСТ, 2011. – 254 с.

8. Чирков С. Н.Я познаю мир. Вирусы и болезни : детская энциклопедия/ С. Н. Чирков; худож. В. Н. Родин. – М. : АСТ: Астрель: Ермак, 2004. – 381 с. : ил.

Приложение 1

Разнообразие микроорганизмов

Приложение 2

Разнообразие бактерий

Приложение 3

Выявление микроорганизмов с высокой светопропускающей способностью на примере постоянных микропрепаратов и временного микропрепарата дрожжей

Приложение 4

Выявление микроорганизмов с высокой светопропускающей способностью

Иллюстрации

Рисунок 1

Образец 1, лужа

Рисунок 2

Образец 2, водоём

Рисунок 3

Образец 3, грунт

Рисунок 4

Образец 1, из лужи, окрашенный по Грамму

Рисунок 5

Образец 2, взятый из водоёма, по Грамму

Рисунок 6

Образец 3 из грунта, по Грамму