XXII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Выявление бактерий в школе и изучение способов снижения отрицательного влияния на организм школьников

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Недбайлова Ю.Р. 1

---

1ГБОУ лицей №179 г.Санкт-Петербурга

Степаненкова Т.А. 1

---

1ГБОУ лицей №179 г.Санкт-Петербурга

Работа в формате PDF

0.9 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение:

Бактерии — это микроскопические одноклеточные организмы. Они являются одной из самых ранних известных форм жизни на Земле. Существуют тысячи разных видов бактерий. Они живут в любой среде по всему миру.

Бактерии — неотъемлемая часть нашей жизни. Они обитают на поверхности кожи, в ротовой полости, в кишечнике и т.д. Эти микроорганизмы появились задолго до нас, и в процессе эволюции человеческому организму пришлось научиться с ними сосуществовать.

Мир бактерий оказывает человеку огромную услугу, но он же, мир бактерий, обладает и разрушающим эффектом, являясь источником огромного количества болезней. Избавиться от этой угрозы человек так и не смог, хотя и пытается всю свою историю противостоять природе.

1.1.Актуальность исследовательской работы.

В настоящее время уделяется большое внимание изучению бактерий и вирусов, их влияние на организм человека. Учёные всего мира работают над созданием лекарств против многих инфекционных болезней.

Актуальность данной научной работы заключается в изучении влияния бактерий на организм школьников и выявлении способов снижения отрицательного влияния этих микроорганизмов на здоровье. В школьном образовательном учреждении ребенок проводит 11 лет своей жизни, поэтому санитарно-гигиеническое состояние помещения и предметов, бактериологическая среда могут оказать существенное влияние на организм.

Совсем недавно в Нижегородской области была вспышка эпидемии гриппа, частично был приостановлен учебный процесс.

Многие сады закрывались на карантин. Даже в нашем классе есть случае, когда 30-40% одноклассников одновременно находятся на больничном.

В связи с этим мне стало интересно узнать, как школа может влиять на распространенность бактерий. Влияет ли соблюдение санитарных условий в школе, соблюдение правил личной гигиены на снижение заболеваемости.

1.2.Проблема исследования

 Наличие малой осведомленности людей о бактериях. Изучением микроорганизмов необходимо, так как это позволит найти новые методы лечения болезней.

Мы предположили, что если подробно изучить бактерии окружающей среды, познакомится с их возникновением, то эти знания помогут нам оценить их пользу и вред.

1.3.Гипотеза исследования:

Ухудшение санитарно-гигиенических условий учебного кабинета и предметов, находящихся в нем вследствие скопления большого количества людей, приводит к увеличению содержания бактерий.

1. 4. . Цель исследования 

Выяснить, находятся ли бактерии на предметах школьной среды.

1.5. Задачи исследования

1. Рассмотреть историю изучения бактерий.

2. Определить влияние бактерий на человека.

3. Изучить школьную среду на наличие бактерий.

4. Провести опрос школьников на знание темы исследования.

1.6. Предмет исследования 

– бактерии на поверхности дверной ручки в кабинете после всех уроков,

- бактерии на поверхности дверной ручки в туалете,

- бактерии на поверхности парты,

- бактерии на поверхности школьных предметов (ручка).

2. Теоретическая часть

2.1. История изучения бактерий

Бактерии – одни из важнейших микроорганизмов на Земле. В настоящий момент человеку известно не менее десяти тысяч бактерий, и предполагается, что общее число видов этих микроорганизмов составляет более миллиона. Впервые открытые более трёхсот лет назад, бактерии продолжают удивлять учёных, с каждым годом давая всё новые поводы для научных открытий. Изучение бактерий – один из важнейших разделов микробиологии, имеющий неоценимую важность для развития среды человеческого обитания.

Впервые микроорганизмы, известные сегодня под названием бактерий, были открыты более трёхсот лет назад великим голландским учёным и натуралистом Антоном ван Левенгуком.

Неоценимый вклад в изучение бактерий внесли такие учёные, как Луи Пастер, первым открывший болезнетворную природу некоторых бактерий и их негативное влияние на здоровье человека, а также Роберт Кох – знаменитый учёный, получивший Нобелевскую премию за свои научные труды в микробиологии. Именно Кох изучил бактериальную природу такого недуга, как туберкулёз, а также вывел принципы определения возбудителя болезни, известные как «постулаты Коха».

Немаловажный вклад в изучение бактерий внесли и представители российской науки, в частности Сергей Николаевич Виноградский.

Изобретение во второй половине двадцатого века электронного микроскопа вывело науку о микроорганизмах – микробиологию – на новый уровень. Учёные получили возможность более внимательно изучить строение бактерий, среду их обитания, особенности жизни.

Таким образом, из существовавшего на тот момент понимания бактерий была выделена отдельная группа микроорганизмов, получившая название «археи».

Организм бактерий состоит из единственной клетки. Клетка эта устроена совершенно иначе, чем клетки растений, животных и грибов. Если у них клетки многочисленными перегородками (мембранами) разгорожены на специальные отсеки, где осуществляются процессы дыхания, питания, фотосинтеза и т. д., то у бактерии «разгораживание» находится в самой зачаточной стадии.

Самое главное отличие — у бактерии отсутствует ядро. Другое отличие — нет митохондрий и пластид. ДНК у бактерий располагается в центре клетки, свёрнутая в хромосому. Если «раскрутить» ДНК бактерии, длина её будет около 1 мм.

Клетки бактерий при благоприятных условиях очень быстро размножаются, делясь надвое. Если клетка удваивается каждые полчаса, то за сутки она способна дать потомков. А некоторые бактерии способны размножаться еще быстрее.

И ещё одна интересная способность бактерий. В неблагоприятных условиях они часто могут превращаться в споры. Такие споры остаются живыми десятки и сотни лет, а в исключительных случаях, даже миллионы лет.

Эти особенности бактерий позволяют им выживать в любых условиях.

В зависимости от формы клеток, бактерии делят на несколько групп:

- шаровидные — кокки, палочковидные — бациллы или палочки, спиралевидные — спириллы, в виде запятой – вибрионы.

Рис.1 Виды бактерий

Бактерии прекрасно себя чувствуют в воде, охлаждающей ядерные реакторы; остаются жизнеспособными, получив дозу радиации, в 10 тыс. раз превышающую смертельную для человека. Они выдерживали двухнедельное пребывание в глубоком вакууме; не погибали в открытом космосе, помещённые туда на 18 ч, под смертоносным воздействием солнечной радиации.

Бактерии освоили все сферы жизни (водную, наземно-воздушную, почву, организмы других животных), и живут в организмах растений и животных). Особенно много бактерий в почве: в 1 гр. почвы насчитывают до млрд. клеток бактерий.

В водах рек, особенно вблизи городов, бактерий может быть до 400 тыс. в 1 см. Поэтому не рекомендуется пить сырую воду. Бактерии обнаружены в грунте, взятом со дна океана на глубине 4 км. И даже в горячих источниках с температурой около 80 градусов. Некоторые бактерии живут в пищеварительной системе человека. Например, кишечная палочка, без нее нормальная жизнедеятельность кишечника невозможна. Меньше всего бактерий в воздухе, особенно в природных условиях. Но в местах скопления людей, например в классе, они встречаются в гораздо большем количестве.

2.2. Влияние бактерий на человека

Будучи абсолютно незаметными невооружённым глазом, бактерии играют колоссальную роль в общих природных процессах на земле, в том числе и тех, которые непосредственно связаны с человеком.

Уникальная способность бактерий использовать в качестве источника питания простейшие химические соединения и выживаемость в экстремальных условиях делают их одними из самых многочисленных форм жизни на Земле.

Общий вес биомассы бактерий на нашей планете оценивается от трёхсот до пятисот миллиардов тонн, а содержит в себе этот объём не менее шестидесяти процентов от общего объёма углерода растений Земли. При этом бактерии обладают очень коротким жизненным циклом и огромной скоростью обновления биомассы. Это понимание позволяет оценить, насколько высока роль этих микроорганизмов в общем экологическом процессе на нашей планете⁴.

Роль бактерий огромна. Они участвуют в формировании качеств и свойств почвы, образование залежей полезных ископаемых и разрушение мёртвых останков других живых организмов, а также поддержание баланса углекислого газа и кислорода в атмосфере Земли.

В то же время человек издавна научился использовать бактерий в своих интересах: они играют важнейшую роль в производстве продуктов питания, изготовлении кисломолочных продуктов, закваске. Широко используются бактерии и в производстве удобрений для почв. Да и сам человек является своеобразной колонией бактерий: внутри него постоянно живут десятки видов этих микроорганизмов, непрерывно выполняющие свою роль в процессе обмена веществ, жизни и здоровья человека.

Роль, которую играют бактерии в жизни человека, нельзя оценить однозначно. Бактерии участвуют в поддержание баланса кислорода, но в то же время бактерии могут оказывать неблагоприятное влияние на здоровье человека. Бактерии не раз становились причиной массовых эпидемий и болезней, которые приводили к гибели множества людей.

Бактериальные заболевания являются одними из самых частых заболеваний человека. К таким заболеваниям можно отнести некоторые пневмонии (возбудитель стрептококк), сибирскую язву (возбудитель - бациллы сибирской язвы), холеру (возбудитель холерный вибрион), туберкулёз (возбудитель – туберкулезная палочка (палочка Коха), чуму (возбудитель – чумная палочка) и другие ⁵.

1. Чума. Ее еще называли в древности и в Средние века «Черной смертью». В VI в. эпидемия чумы погубила 100 млн. человек. Некоторые государства, например Византийская империя, почти полностью обезлюдели.

С 1346 по 1351 г. от «великого мора», как тогда говорили погибло 24 млн. человек — четверть населения тогдашней Европы. Почти все умирали на третий день после появления указанных признаков. В XX в. эпидемии чумы практически перестали грозить человеку. Почему это произошло? Конечно, сыграла свою роль планомерная борьба с этим заболеванием. Почти исчезла, вытесненная серой крысой, чёрная крыса, блохи которой служили переносчиками заболевания. Но всё-таки исчерпывающий и точный ответ на вопрос, почему прекратились эпидемии чумы, ещё не найден.

2. Холера. Ее часто сравнивают с чумой — из-за её скоротечности и приводящей к быстрой смерти. В Европу холера была занесена только около 1816 г. из Индии, где была известна с древнейших времён. В России до 1917г. холерой переболело более 5 млн. человек, причём половина из них погибла. К концу XX в. эпидемии холеры благодаря профилактике стали достаточно редки. В настоящее время мы живем в эпоху 7-й пандемии. Для России проблема остается актуальной, эпидемическая обстановка оценивается как неустойчивая.

3. Туберкулез. Зловещие симптомы туберкулёза лёгких (чахотки) — слабость, одышка, а при далеко зашедшей болезни и кровохарканье — были знакомы ещё жителям Древнего Египта и людям, жившим сотни тысяч лет назад. Это показали исследования их останков. В древности и в Средние века бытовало поверье, что венценосные особы могут излечивать туберкулёз своим прикосновением. Английский король Карл II в XVII в. прикоснулся более чем к 90 тыс. больных. За «лечение» взималась немалая плата, шедшая в королевскую казну. Только в XIX в. появились первые туберкулёзные санатории. Но настоящая борьба с этой болезнью началась после открытия Робертом Кохом туберкулёзной бактерии в 1882 году.

На современном этапе развития медицины туберкулез не может быть излечен полностью. В бывшем СССР рассадником туберкулёза стали тюрьмы и лагеря, где этим заболеванием заражается значительная часть заключённых. Туберкулез – социальная инфекция. «Чем беднее население, тем чаще оно болеет туберкулезом».

В связи с этим человек постоянно ищет причины и способы снижения отрицательного влияния бактерий на организм людей.

3. Практическая часть

3.1. Изучение школьной среды на наличие бактерий

В практической части работы были проведены исследования на наличие бактерий в школьной среде на примере ГБОУ «Лицей № 179» г.Санкт-Петербурга. В качестве объектов исследования были использованы поверхности дверной ручки кабинета после всех уроков, парта, школьные предметы (шариковая ручка).

3.2. Приборы и средства , используемые в эксперименте

В эксперименте была использована тест-система от компании 'БИОКОНТРОЛЬ' для качественного и количественного определения ОМЧ (КМАФАнМ).

Тест система представляет собой пластиковый носитель с нанесённой на него питательной средой общего назначения, для культивирования бактерий и добавлением Трифенилтетразолия хлорид (ТТС) индикатор красных пятен, для облегчения интерпретации результатов. Также следует учитывать бесцветные или слабоокрашенные точки.

3.3.Этапы эксперимента

Первым делом, нужно осторожно извлечь агаровую пластинку из пробирки, следя за тем, чтобы не было контакта с агаром (во избежание контаминации).

Рис.2 извлечение агарковой пластины из пробирки

2. Необходимо сделать отпечатки исследуемых поверхностей (дверной ручки), сильно давя на поверхность.

Рис.3 Взятие отпечатков с дверной ручки класса

3.Отпечатки исследуемых поверхностей нужно поместить в пробирку, плотно закрыв крышку. Каждую пробирку необходимо подписать, указав время (16:02)

Рис.4 Помещение отпечатков в пробирки.

4.Пробирки с отпечатками необходимо поместить в при температуре + 30°С. Для инкубирования в течение 24-48 часов.

Рис.5 Помещение пробирок с отпечатками в инкубатор.

Такие же действия мы проделали с ручками дверей в школьном туалете и сделали отпечаток поверхности парт в классах, шариковой ручки в конце школьного дня.

3.4. Результаты исследования

Результаты проведенных исследований показали, что больше всего бактерий было выявлено на поверхности дверных ручек в школьном туалете. На втором месте по наличию бактерий находится поверхность дверной ручки в классе в конце школьного дня.

На третьем месте поверхность парты.

Рис.6 Дверная ручка в туалете Рис.7 Дверная ручка в классе Рис.8 Школьная парта

Полученные данные результатов исследований сведены в диаграмму

Рис.9 Содержание бактерий на различных поверхностях в школе

3.5 Вывод по результатам исследования поверхностей.

Исследования были проведены в одинаковых условиях: все отпечатки с поверхностей были сняты в конце школьного дня. Полученные результаты экспериментов доказывают, что количество колоний бактерий напрямую зависит от частоты прикосновения к поверхности.

Кроме того, можно предположить, что количество колоний зависит от санитарных условий помещения, ведь наверняка не каждый ученик помыл руки после туалета при прикосновении к дверной ручке.

3.6. Опрос школьников на знание темы исследования.

В ходе научной работы был проведен опрос одноклассников на тему бактерии.

На первый вопрос «Знаете ли вы, где живут бактерии?», ответили все пять обучающихся. Их вариантами стали в почве, в воздухе, в непроветренных помещениях. Один человек написал еще вариант «во льдах».

Полученные результаты представили в приложении 2.

На второй вопрос «Что вызывают бактерии у человека, и какую роль они играют в природе?» были получены следующие варианты ответов:

- Вызывают болезни человека и животных - 100% (5 чел.).

- Используют для получения лекарственных препаратов. 40% (2чел).

- Вызывают порчу продуктов питания – 60% (3чел).

- Участвуют в круговороте веществ в природе -20% (1 чел).

Полученные результаты отображены в приложении 2.

На третий вопрос «Что такое гигиена?» знают все обучающиеся -100%.

На четвертый вопрос «Как вы соблюдаете личную гигиену?» ответили, что они следят за чистотой своего тела - 100%.

Пятый вопрос «Нужно ли мыть руки в школе? Если да, то почему?» знают все ученики, что перед едой нужно мыть руки, так как на них скапливаются бактерии -100%,но не всегда следуют этому правилу -100%. Многие не знают как правильно мыть руки.

Вывод: учащиеся данного класса хорошо информированы о присутствии бактерий на нашей планете, они знают, что лучшей и доступной профилактикой является мытье рук и соблюдение гигиенических требований.

3. 7. Изучение свойств мыла и влияние на чистоту рук.

В ходе изучения литературы на тему «Бактерии», был сделан вывод, что количество бактерий зависит от соблюдения санитарных условий, включая частоту мытья рук после посещения общественных мест, перед едой.

В связи с этим стало интересно узнать , влияет ли сорт мыла на чистоту рук. Обязательно ли всегда нужно использовать антибактерицидное мыло.

Для этого необходимо понять все плюсы и минусы использования антибактериального мыла и обычного туалетного мыла.

Антибактериальное мыло

Плюсы :

В состав антибактериального мыла входят активные противомикробные компоненты.

Антибактериальные средства эффективны в медицинских учреждениях , где иммунная система пациентов ослаблена.

Антибактериальные чистящие средства также эффективны для уборки в домах, где содержат домашних животных.

Минусы :

1. Злоупотребление антибактериальными продуктами может уменьшить количество полезных бактерий на коже человека.

2. Антибактериальные мыла, как правило содержат Триклозан , который обладает свойством накапливаться в организме и это может привести к заболеваниям сердечно — сосудистой системы.

Обычное туалетное мыло:

1. Не содержит антибактериальные химикаты, но оно эффективно для избавления от бактерий и других микробов.

2. Стоит дешевле.

3. Не убивает полезные бактерии на поверхности кожи

Эксперимент :

Для того, чтобы понять какое мыло лучше убивает микробы, я сдала тест на смывы рук в лаборатории «Хеликс».

Для этого я в первый раз помыла руки сначала обычным туалетным мылом, а затем через день я сдала анализ , помыв руки антибактерицидным мылом Сейфгард.

 забор смывов рук в лаборатории производится с использованием специальных стерильных ватных тампонов, увлажненных специальной питательной средой и вмонтированных в пробирки. После взятия смывов тампоны погружают в питательную среду.

Согласно заключению лаборатории количество бактерий, оставшихся на руках после обработки туалетным мылом и антибактериальным сильно не отличалось.

Рис.10 Правила мытья рук

Согласно Санпину мыть руки следует не меньше 20 секунд, используя проточную воду.

Вывод: Любой тип мыла может помочь очистить руки от вредных бактерий при правильном использовании

3. Выводы и практическая значимость работы

В ходе научного проекта была изучена школьная среда на наличие бактерий и проведен опрос на знание учеников о проблеме исследования.

Для решения поставленных целей и задач, в соответствии с объектом, предметом и гипотезой были использованы методы исследования: анализ и обобщение информации по данной теме, опрос, систематизация полученной информации, эксперимент, фото – фиксация.

Результаты проведенных исследований доказали гипотезу о том, что что ухудшение санитарно-гигиенических условий учебного кабинета, предметов, находящихся в нем и других помещений школы, вследствие скопления большого количества людей, приводит к увеличению содержания микроорганизмов.(бактерий). В этом нам помогло наше исследование поверхностей в различных помещениях школы, а также предметов, находящихся в них (парты).

Кроме того, анализы на смывы рук, сданные в лабораторию, доказали, что наличие бактерий не зависит от сорта мыла. Главное нужно соблюдать правила мытья рук. При этом не рекомендуется часто использовать антибактерицидное мыло.

5.Список использованных источников и литературы

1.Борисов Л.Б. и др. Медицинская микробиология, вирусология, иммунология. М.: Медицина, 2014.

2.Васильев К.Г. Сегал А.Е. История эпидемий в России. М.: Медгиз, 2010.

Ликум А. Детская энциклопедия Всё обо всём. М.: АСТ, 2008г.

Лабинская А.С. Микробиология с техникой микробиологических методов исследования.– М.: Медицина, 2008.– 392 с.

3.Молекулярная биология: Учеб. для студ. пед. вузов/ А.С. Коничев, Г.А.Севастьянова. – 2-е изд., испр. – М.: Издательский центр «Академия», 2005. – 400с.

4.Основы микробиологии, вирусологии и иммунологии, H. В. Прозоркина, П. А. Рубашкина, 2002.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица 1

Результаты исследования на наличие бактерий в школьной среде в начале и в конце учебного дня

График 1. Результаты по количеству колоний на местах смывов

Приложение 1.

Анкета на знание темы исследования

1. Сколько времени нужно мыть руки перед едой?

__________________________________________________________________

2. Моете ли вы руки перед употреблением пищи?

__________________________________________________________________

3. Моете ли вы руки после того, как потрогали предмет общего пользования?

__________________________________________________________________

4. Как вы считаете, чем лучше мыть руки?

__________________________________________________________________

5. Как вы считаете , вредно ли постоянно мыть руки антибактериальным мылом?

__________________________________________________________________

Приложение 2.

Вывод вопроса 1: за 20 сек- 3 человека ; 1 мин – 4 человека ; 2 мин – 6 человек; 3 мин – 5 человек ; 10 мин – 1 человек.

Вопроса 2: да – 20 человек; иногда – 1 человек.

Вопрос 3:да – 13 человек ; иногда – 7 человек ; нет – 1 человек .

Вопрос 4: мылом ( жидким \ хозяйственным \ антибактериальным ) – 20 человек; не смотрел – 1 человек.

5 вопрос: не знаю -3 человека ; возможно – 1 человек ; нет-4 человека ; да – 13 человек.

Ответы на вопрос 1 Ответы на вопрос 2

Ответы на вопрос 3 Ответы на вопрос 4

Ответы на вопрос 5