XXI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Панические атаки: жизнь в ловушке страха (антибиотики)

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Трофимова А.В. 1

---

1МБОУ "Брянская СОШ"

Хлызова Ж.В. 1

---

1МБОУ "Брянская СОШ"

Работа в формате PDF

1.4 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Современную нашу жизнь невозможно представить без антибиотиков. Антибиотики изобрели более 70 лет назад, чтобы спасать человеческие жизни и бороться со смертельно опасными заболеваниями, однако сегодня они стали объектом множества споров и дискуссий. Мнения разделились: кто-то считает, что антибактериальные препараты – современные средства, помогающие успешно противостоять инфекционным заболеваниям, другие уверены, что антибиотики сами по себе вызывают серьезные нарушения в человеческом организме, поэтому их прием представляет значительную опасность¹.

Я считаю, что изучение влияния антибиотиков на живые организмы актуально в настоящее время.  

Цель исследования: изучить антибиотики и их влияние на живые организмы.

Задачи исследования:

1. Изучить литературу и ресурсы сети Интернет по данной теме;

2. Систематизировать полученную информацию с целью выявления положительного и отрицательного воздействия антибиотиков на организм человека;

3. Исследовать подлинность наиболее распространенных антибиотиков пенициллиновой группы (фальсификация лекарств);

4. Исследовать действие антибиотиков на живые организмы: растения, простейшие;

5. Исследовать влияние антибиотика на способность ферментов слюны к гидролитическому расщеплению крахмала;

6. Проанализировать результаты, сделать выводы;

7. Составить буклет «Антибиотики: добро или зло?»

Предмет исследования: воздействие антибиотиков на живые системы.

Объект исследования: антибиотики пенициллиновой группы

Гипотеза: чрезмерное использование антибиотиков негативно влияет на биологические объекты.

Методы исследования: Поисковый, систематизация, Эксперимент, наблюдение, обобщение.

Глава I. Теоретическая часть

1.1. История открытия антибиотиков

Суть термина «антибиотик»: «анти» - против, «биос» - жизнь. В широком смысле это препарат, способный убивать или подавлять рост микроорганизмов, предназначенный для лечения бактериальных инфекций.

В 1928 году английский врач Александр Флеминг сделал открытие, которое положило начало новой эпохе в медицинской науке. Он обратил внимание на то, что до него наблюдали многие микробиологи, но они не придавали значения обнаруженному явлению. На плотной питательной среде в чашке Петри исследователь выращивал колонии бактерий. Во время эксперимента случайно попавшая из воздуха спора гриба положила начало росту грибной колонии среди бактерий. Но самое важное заключалось в том, что вокруг грибковых микроорганизмов бактерии вдруг перестали размножаться. Флеминг предположил, что колония гриба выделяет в питательную среду вещество, препятствующее росту бактерий. Его догадка полностью подтвердилась. Позднее сотрудникам Оксфордского университета британцу Говарду Флори и выходцу из Германии Эрнсту Чейну удалось выделить и определить структуру первого в мире антибактериального вещества, названного пенициллином по имени гриба - продуцента, относящегося к роду пенициллов. За пенициллином последовали открытия других антибактериальных веществ.

Термин предложил в 1942 году американский микробиолог, уроженец России Зельман Ваксман. С его именем связано также открытие другого широко известного антибактериального вещества - стрептомицина, по сей день применяемого для лечения туберкулеза.

Согласно наиболее распространенному в научном сообществе определению, антибиотиками называются вырабатываемые различными живыми организмами вещества, которые способны уничтожать бактерии, грибы, вирусы, обычные и опухолевые клетки или подавлять их рост. Но это не означает, что все существующие ныне антибиотики произведены живыми клетками. Химики давно научились улучшать, усиливать антибактериальные свойства природных веществ, модифицируя их с помощью химических методов. Полученные таким образом соединения относятся к полусинтетическим антибиотикам. Из огромного количества природных и полусинтетических антибиотиков в медицинских целях используют всего лишь около ста.

1.2. Классификация антибиотиков

Огромное разнообразие антибиотиков и видов их воздействия явилось причиной классифицирования и разделения антибиотиков на группы. Они делятся по способу получения, механизму действия, спектру действия, типу действия. Самой большой группой является классификация по химической структуре, которую хорошо используют в медицине, см. Приложение 1

1.3. Применение антибиотиков

Антибиотики очень широко применяются в медицинской практике для лечения различных бактериальных, грибковых инфекций. Антибиотики широкого спектра действия с успехом применяют при ряде заболеваний желудочно-кишечного тракта, а также с опухолевыми заболеваниями².

  Также антибиотики применяются в пищевой промышленности.  Они позволяют сохранять пищевые продукты без потери их питательной ценности. Антибиотики позволяет увеличить срок хранения продуктов до 2 суток и улучшить его внешний вид, запах, окраску.

1.4. Негативное воздействие антибиотиков

Антибиотики спасают жизнь человеку, но при этом приносят целую гамму побочных явлений и состояний. Наиболее выраженное негативное воздействие происходит в отношении желудочно-кишечного тракта, см. Приложение 2.

Важной задачей является создание новых препаратов антибиотиков, которые были бы активными в отношении устойчивых форм микробов и оказывали бы минимальное побочное действие на организм человека.

Но для того чтобы свести к минимуму негативные последствия приема антибиотиков, следует соблюдать ряд правил, которые являются профилактикой ущерба для здоровья.

1.5. Антибиотик пенициллин

В практической части будут исследованы антибиотики пенициллиновой группы.

Бензилпенициллин или просто пенициллин антибиотик, получаемый из плесневого гриба пенициллиума.

Пенициллиновые антибиотики имеют важное историческое значение, так как они являются первыми эффективными лекарствами против многих тяжелых заболеваний, например, сифилиса, а также инфекций, вызываемых стафилококками  и стрептококками.

Однако при смешанных инфекциях, вызываемых грамотрицательными бактериями, а также при малярии, туберкулезе, вирусных инфекциях, грибковых и некоторых других заболеваниях пенициллин неэффективен.

При применении бензилпенициллина в высоких дозах возможно развитие нейротоксических реакций: тошнота, рвота, повышение рефлекторной возбудимости, симптомы менингизма, судороги, кома.

Пенициллины хорошо изучены, однако в настоящее время многиебактерии приобрели устойчивость к пенициллину.

1.6. Человеческая слюна

Слюна – секрет слюнных желез, играющий большую роль в пищеварении. Процесс расщепления пищевых веществ начинается гидролитическими ферментами слюны. С одной стороны, ферменты имеют белковую природу, с другой - они проявляют каталитические свойства, т.е. влияют на скорость биохимических реакций.

Слюна имеет щелочную реакцию и состоит из 98,5-99 % воды, органических и неорганических веществ. В течение суток выделяется от 0,5 л до 2 л слюны. В состав слюны входят ферменты птиалин, мальтаза, лизоцим, соли калия и кальция, азотные соли, кислород, СО₂, азот.

Фермент птиалин расщепляет крахмал (полисахарид) до мальтозы (дисахарид, солодовый сахар), фермент мальтаза мальтозу до глюкозы (моносахарид). Оба фермента активны только в щелочной среде слюны.

Известно, что крахмал с йодом дает интенсивное синее окрашивание, по которому нетрудно узнать, где он сохранился. При обработке крахмала ферментами слюны он разрушается, если ферменты активны. В этих местах крахмала не остается, поэтому они не окрашиваются йодом и остаются светлыми.

Под действием ферментов слюны в ротовой полости начинается переваривание углеводов³. Пищеварение в ротовой полости имеет очень большое значение, так как является пусковым механизмом для функционирования желудочно-кишечного тракта и дальнейшего расщепления пищи. Ферменты, содержащиеся в слюне, участвуют в деградации нуклеиновых кислот вирусов и таким образом защищают организм от вирусной инфекции. Антибиотики попадая в ротовую полость изменяют Рh – среду (с нейтральной на щелочную), тем самым разрушая ферментативный состав слюны, поэтому происходит ухудшение способности слюны к гидролитическому расщеплению крахмала. Рекомендация: применять антибиотики  нужно в виде инъекций.

Глава II. Практическая часть

2.1. Исследование действия антибиотиков на живые организмы: растения, простейшие

2.1.1. Растения

Опыт 1. Влияние антибиотика на взрослое растение хлорофитум

Для опыта взяли два растения хлорофитум одного возраста и в течение 8 недель поливали одно растение отстоянной водопроводной водой, а другое раствором пенициллина 5000000 ед/л (5 г/литр). Получили следующие результаты: оба растения развивались нормально, лишь на восьмой недели стало наблюдаться истончение листовых пластинок и подсыхание кончиков листьев. Возможно, антибиотик угнетает деятельность почвенных бактерий.

Вывод: пенициллин оказывает «мягкое» воздействие, постепенно угнетая растение.

2.1.2. Простейшие

Опыт 2. Влияние пенициллина на культуру простейших

Взяли каплю воды из вазы, в которой в течение недели стояли цветы. Каплю поместили на предметное стекло и рассмотрели под микроскопом. В воде обнаруживаются разные виды простейших, которые активно передвигаются. При добавлении к культуре простейших раствора пенициллина слабой концентрации, видимых изменений, мы не обнаружили. При увеличении концентрации движения простейших замедляются, а потом прекращаются вовсе, наступает гибель простейших.

Вывод: пенициллин в высокой концентрации вызывает гибель простейших.

2.2. Исследование подлинности наиболее распространенных антибиотиков пенициллиновой группы

Для исследования подлинности антибиотиков мы использовали соли меди, поскольку они не требуют сложного оборудования и дорогих реактивов.

Согласно методике готовится водный раствор соли меди с концентрацией иона Cu²⁺ 0,1 моль/л, который используется при проверке любых пенициллинов.

Растворы антибиотика готовятся следующим образом: в 25 мл дистиллированной воды растворяют навеску лекарственной формы, содержащую 0,5 г антибиотика. Раствор получается мутным из-за нерастворимых добавок. Полученный раствор выстаивается около 30 минут, а затем фильтруется. В результате получается прозрачный раствор антибиотика с концентрацией 0,045 – 0,055 моль/л.

К раствору антибиотика приливается 10 мл раствора соли меди, перемешивается, делается вывод на основании таблицы, см. Приложение 3.

Вывод: Антибиотики пенициллиновой группы имеют незначительные отличия в своем строении, которые и служат для их определения. На основании анализа полеченных данных были сделаны следующие выводы: лекарственные препараты, купленные в аптеке, содержат в своём составе заявленные антибиотики, которые можно обнаружить с помощью качественных реакций на характерные группы атомов, кроме эритромицина (с ним реакции не получились).

2.3. Влияние антибиотика на свойства слюны

Реактивы и материалы: раствор йода, раствор крахмала, вода тёплая чистая, раствор слюны, раствор антибиотика.

Приготовление растворов:

Приготовление раствора слюны.

1. Набрать в рот 10 мл дистиллированной воды, подержать полминуты и собрать полученный раствор в пробирку, доведя объем с помощью дистиллированной воды до 10 мл;

2. Собрать порцию концентрированной слюны и разбавить её дистиллированной водой до 10 мл. Аккуратно перемешать раствор слюны, не вспенивая ( вспенивание может привести к инактивации фермента), чуть наклонив пробирку и поворачивая её вокруг оси.

3. Отмерить 20-25 мл дистиллированной воды и слить её в стакан. Из этого стакана ополаскивать рот в течение 1-2 минут и сливать жидкость в другой стакан. Повторить операцию 2-3 раза. Собранную жидкость профильтровать через вату.

Приготовление раствора крахмала.

½ чайной ложки пищевого или растворимого крахмала взбалтывают в стакане с небольшим количеством холодной воды (1/3 стакана). Образовавшуюся суспензию вливают в 200 мл воды, доведенной до кипения. Раствор хорошо размешивают и охлаждают.

Приготовление раствора йода.

Аптечный 5%-ый спиртовой раствор йода (йода настойка) разбавляют в 20 раз водой до цвета некрепкого чая.

Приготовление раствора антибиотика: 1 таблетку антибиотика, растолченную между ложками, помещают в стакан с 20-50 мл чистой воды. Смесь взбалтывают и дают отстоятся. Используют раствор, который может быть слегка мутным.

Ход работы:

1. Пронумеровать пробирки.

2. Налить в первую пробирку на ¼ объема раствор крахмала, добавить столько же раствора слюны и 2-3 капли раствора йода. Содержимое пробирки перемешать. Поставить пробирку в стакан с тёплой водой на 10 минут, после чего наблюдать за изменением окраски.

3. Налить во вторую пробирку на ¼ объема раствор крахмала, добавить столько же раствора слюны, затем столько же раствора антибиотика и 2-3 капли раствора йода. Содержимое пробирки перемешать. Поставить пробирку в стакан с тёплой водой на 10 минут, после чего наблюдать за изменением окраски.

Выполненные эксперименты зафиксированы в таблице, см. Приложение 4.

Вывод: Раствор в пробирке под номером 2 (амоксициллин) синий цвет не исчезает. Итак, синий цвет говорит о том, что антибиотик угнетающе повлиял на активность амилазы и помешал ей расщепить крахмал.

Раствор, где был антибиотик эритромицин (пробирка № 4) остался мутным, синее окрашивание обесцвечивается постепенно.

Раствор, где был антибиотик аугментин (пробирка №3) - синее окрашивание исчезает постепенно. Антибиотики оказывают влияние на ферменты, содержащиеся в

слюне.

Из изученных антибиотиков самым сильным блокатором ферментов амилазы является эритромицин, затем амоксициллин. Гидролитическое расщепление крахмала до мальтозы подавлял и аугментин. Таким образом, мы выяснили, что антибиотики вызывают снижение активности ферментов слюны к гидролитическому расщеплению крахмала. Применять антибиотики  лучше всего в виде инъекций.

Хотелось бы всех предупредить: без разрешения врачей нельзя употреблять антибиотики, ведь они воздействуют на наш организм.

Заключение

Несмотря на резкую критику антибиотиков, они, тем не менее, считаются одним из значимых открытий в истории человечества. Если до их изобретения люди умирали от обычной простуды, то сегодня антибактериальные препараты способны справиться с тяжелыми заболеваниями, ранее считавшимися неизлечимыми. Открытие антибиотиков произошло случайно, антибиотики губительно действуют на бактериальные клетки, появление новых антибиотиков связано с мутациями бактерий.

Строго соблюдая правила приема антибиотиков, можно в короткие сроки справиться с недугом, при этом ущерб для здоровья в целом окажется минимальным. И напротив, бесконтрольный прием препаратов опасен, поэтому иметь представление о пользе и вреде антибактериальных веществ особенно важно.

Антибиотики видятся панацеей от всех болезней либо же, напротив, игнорируются пациентами, полагающими, что вред от подобного рода препаратов многократно превосходит пользу. И в том, и в другом случае срабатывают стереотипы. Нет хороших или плохих антибиотиков, есть антибиотики, которые применены правильно или неправильно.

Лучший вклад в борьбе с антибиотикорезистентностью заключается в том, чтобы воздерживаться от приема антибиотиков без рецепта врача и не советовать подобные препараты окружающим. Ведь антибиотики — это лекарства, которые мы можем потерять, и человечество будет отброшено в начало прошлого века.

Все поставленные задачи в процессе выполнения исследовательской работы были решены, цели достигнуты, гипотеза подтвердилась. Практическая значимость моей исследовательской работы заключается в том, что работу можно использовать в сообществе обучающихся, с целью информирования об антибиотиках.

Список литературы

1. Алексеев В.Г., Лапшин С.В. Проверка пенициллинов // Научно-популярный журнал. Химия и жизнь – XXI век, №5, 2008

2. Абдуллин И. М. Антибиотики в клинической практике, Саламат, 1997;

3. Мецлер Д. Биохимия, тт. 1–3. М., 1980;

4. Шемякин М. М. [и др.], Химия антибиотиков, 3 изд., т. 1—2, М., 1961;

5. Намазова-Баранова Л.С., Баранов А.А. Антибиотикорезистентность в современном мире. Педиатрическая фармакология. 2017; 14 (5): 341–354. doi: 10.15690/ pf.v14i5.1782 [ Leyla S. Namazova-Baranova, Alexander A. Baranov. Antibiotic Resistance in Modern World. Pediatricheskaya farmakologiya — Pediatric pharmacology. 2017; 14 (5): 341–354. doi: 10.15690/pf.v14i5.1782]

6. http://www.wikipedia.ru

7. https://junoclinic.ru/bolezni/gastroenterologia/negativnoe-vliyanie-antibiotikov

8. http://zdravotvet.ru/11-pravil-kak-pravilno-prinimat-antibiotiki/

9. http://www.extramedicine.ru/tuns-675-66.html

10. https://mag.103.by/medicinskie-stati/121609-antibiotiki-i-ih-vlijanije-na-zdorovyje-cheloveka/

11. http://argcrb74.ru/stati-o-zdorove/204-antibiotiki-vred-i-polza.html

12. https://una-clinic.ru/info/spisok-antibiotikov-penitsillinovogo-ryada-opisanie-i-lechenie

13. https://www.ataman-chemicals.com/ru/products/amilaza-4487.html

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Приложение 5

Приложение 6