Плесень. Строение. Польза и вред для человека

XXVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Личный портфель

Плесень. Строение. Польза и вред для человека

Димов М.Г. 1Димов К.Г. 1
1МАОУ "СОШ №147 г. Челябинска"
Иванова Н.В. 1
1МАОУ "СОШ №147 г. Челябинска"
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Мы иногда замечаем, что на поверхности продуктов появляется зеленоватый налет. Мама купила хлеб в магазине, положила его в целлофановый пакет. Через некоторое время на хлебе образовался зеленоватый налет, мама сказала, что на хлебе образовалась плесень и она растет, а такой хлеб не используется в пищу. У нас возникли вопросы: что такое плесень? При каких условиях она образуется и растет? Почему продукты, пораженные плесенью, нельзя использовать в пищу?

Плесень – это не просто неприятный гость в наших домах, но и серьезный враг для здоровья и имущества. На протяжении веков этот грибок сопровождал человечество, иногда оказывая помощь, но чаще нанося ущерб. Понять природу плесени, ее происхождение и эволюцию важно не только для борьбы с ней, но и для предотвращения негативных последствий ее воздействия. 

Цель исследования – изучить при каких условиях появляется и растет плесень, какие физические факторы влияют на ее рост.

Задачи исследования:

  1. Наблюдение за развитием плесени в домашних условиях;

  2. Изучить строение плесени;

  3. Изучить методы борьбы с плесенью;

  4. Изучить рекомендации по защите продуктов питания от плесени.

Гипотеза – для роста плесени нужны особые условия.

Объект исследования – плесневелые грибы.

Предмет исследования – плесень на кусочках белого батона.

Методы исследования:

  • Теоретический (сбор информации);

  • Наблюдение;

  • Анализ полученных знаний.

Глава 1. Теоретическая

1.1 Строение плесени

Плесень – микроскопический грибок, который поражает различные поверхности, предметы и продукты. Несмотря на широкое распространение, плесень остаётся загадкой, так как её свойства и влияние на человека до конца не изучены.

Строение плесени (плесневых грибов) включает мицелий (грибницу), гифы и споры. Мицелий (грибница) – вегетативное тело плесневых грибов, состоящее из тонких переплетающихся нитей – гиф. Гифы располагаются как на поверхности субстрата, так и пронизывают его. При благоприятных условиях грибница достигает значительных размеров и занимает обширную площадь. У некоторых видов плесневых грибов мицелий отсутствует или развит слабо [4, стр. 15].

Гифы – структурная единица плесневого гриба, разветвлённая микроскопическая трубка диаметром 2–10 мкм. Гифы, врастающие в питательный субстрат, называются вегетативными и отвечают за питание гриба, а растущие над поверхностью субстрата, – воздушные или репродуктивные.

Споры – структуры для размножения плесневых грибов. Они формируются на специализированных спорангиях или конидиофорах (в зависимости от вида гриба). Споры мелкие и лёгкие, разносятся потоками воздуха. Они устойчивы к неблагоприятным условиям, включая сухость, высокие температуры и некоторые дезинфицирующие средства. Когда спора попадает в подходящую среду с достаточным количеством питательных веществ и влаги, она прорастает, формируя новую сеть гиф (Приложение 1).

1.2 Появление плесневых грибков на Земле

Плесень относится к древнейшим формам жизни на нашей планете. Первые грибы, включая плесень, появились около 1,5 миллиарда лет назад. Они быстро заняли экологические ниши, развиваясь в условиях высокой влажности. На протяжении миллионов лет плесень эволюционировала, приспосабливаясь к различным условиям и проявляя удивительную устойчивость. Способность плесени расти практически везде сделала ее угрозой для многих живых организмов, включая людей.

Исторические данные свидетельствуют о том, что плесень была известна древним цивилизациям. Например, древние египтяне столкнулись с плесенью в своих хранилищах зерна, развитие грибка приводило к порче запасов. Однако они также заметили, что определенные виды плесени способны обладать лечебными свойствами.

Китайские и индийские целители использовали плесневые экстракты для лечения ран задолго до открытия пенициллина. Этот опыт показал, что плесень может быть не только вредоносной, но и полезной, если ее правильно использовать.

В Средние века плесень стала источником многих бедствий. Грибок, известный как Claviceps purpurea (спорынья), поражал злаковые культуры и вызывал отравление, известное как «огонь святого Антония» или эрготизм. Это заболевание проявлялось в виде конвульсий и галлюцинаций и приводило к массовым смертям [6, стр. 21].

Настоящая революция в отношениях между человеком и плесенью произошла в 1928 году, когда британский бактериолог Александр Флеминг случайно открыл пенициллин, полученный из плесени рода Penicillium. Флеминг изучал колонии стафилококка. На столе накопилось очень много чашек Петри. После возвращения из отпуска ученый обнаружил: в одной из чашек, куда случайно попала спора плесени Penicillium notatum, просветление. Вокруг грибка бактерии исчезли. Флеминг выделил активное вещество и назвал его «пенициллином» (Приложение 2). Он доказал, что оно эффективно против многих патогенных бактерий, не причиняя вреда организму. Но был серьёзный недостаток: пенициллин быстро разрушался, его невозможно было стабильно синтезировать и производить в нужных количествах. Флеминг опубликовал результаты. Его открытие оставалось научной диковинкой – пока не пришло время Второй мировой войны.

В 1939–1941 годах группа Оксфордских учёных во главе с Ховардом Флори, Эрнстом Чейном и Норманом Хитли начали работать над выделением пинициллина. Они работали в подвалах, стерилизовали ложки и пробирки на кухнях, ночевали в лабораториях. К 1944 году пенициллин уже спасал жизни солдат в Нормандии, лечил гангрену и пневмонию [6, стр. 36]. Медицина изменилась – навсегда.

С течением времени бактерии начали адаптироваться. Уже в 1950 годах появились первые штаммы микроорганизмов, устойчивые к пенициллину. Это привело к открытию новых поколений антибиотиков: ампициллин, оксациллин, цефалоспорины и др. Сегодня пенициллин – лишь один из сотен антибиотиков, но он остаётся символом первой победы над микробами.

В 1945 году Нобелевскую премию по физиологии и медицине получили Александр Флеминг, Эрнст Чейн и Говард Флори. Они разделили лавры за открытие, развитие и внедрение пенициллина.

Это открытие стало основой для создания первого антибиотика, который спас миллионы жизней во время Второй мировой войны и после нее.

Пенициллин стал примером того, как плесень, считавшаяся опасным вредителем, могла оказать пользу человечеству. Однако параллельно с этим ученые обнаружили и другие виды плесени, которые продолжали угрожать здоровью человека, вызывая аллергии, заболевания дыхательных путей и разрушение строительных материалов.

1.3 Виды плесени

Спороносные органы плесневых грибов имеют разное строение. У одних видов это маленькие пушистые кисточки, у других плодоносные гифы заканчиваются утолщениями с торчащими в разные стороны палочкообразными выступами. В зависимости от особенностей, расположенной над поверхностью субстрата части, плесень может иметь разный окрас [4, стр. 34].

1. Черная плесень
На пластиковых окнах или в углу ванной часто образуется чёрный налёт, появление которого связано с деятельностью таких грибов, как Aspergillus Niger. Обнаружить эту плесень на ранних этапах развития невозможно, так как на поражённых поверхностях сначала формируется бесцветная сеть гифов. Характерные чёрные пятна на стенах появляются, когда патогенный гриб выбрасывает в воздух тысячи спор, способных вызвать аллергию, астму, ринит, стоматит или аспергиллёз. (Приложение 3).

2. Зелёная плесень

Зелёная плесень, которую обычно находят на залежавшихся продуктах, может также обосноваться на стенах дома. Её вызывают такие виды грибов, как Penicillium, и она не настолько вредоносна для человеческого организма, как чёрная. Тем не менее при вдыхании спор зелёной плесени у людей появляются проблемы с лёгкими, а проглатывание патогена вызывает расстройство желудка. Из-за распространения этих плесневых грибов могут пострадать обои, изготовленные из дерева детали интерьера и даже деревянная мебель (Приложение 4).

3. Синяя плесень
К этой группе относятся широко распространённые грибки вида Ceratocystis. Эти микроскопические вредители древесины активно размножаются на строительных материалах хвойных пород (кедр, сосна и др.). Образованные ими серо-голубые или синеватые пятна появляются на дорогом паркете, бревенчатых стенах или балках. Если не бороться с плесенью, синева со временем начинает распространяться по дому и поражает различные предметы интерьера. (Приложение 5).

4. Белая плесень
Белая и пушистая плесень распространена повсеместно и чаще всего обнаруживается на продуктах питания или в цветочных горшках. Однако грибы вида Mucor являются очень агрессивными и способны поселиться даже на кирпичных стенах и деревянных досках. Часто белую плесень можно обнаружить в саунах и ванных комнатах, на чердаках, в подвалах и погребах. Эти микроскопические грибы являются сильнейшими аллергенами, и их появление может быть очень опасно для взрослых и маленьких детей. (Приложение 6).

5. Розовая плесень
В ванных комнатах и душевых кабинах можно обнаружить пушистые розовые или розово-оранжевые наросты, которые ошибочно называют плесенью. Чаще всего они появляются в углах или на межплиточных швах, где задерживается влага и скапливаются остатки мыла. На самом деле розовая плесень образуется не грибами, а колониями бактерий Serratia marcescens, что не делает её более безопасной для человека. Эти бактерии могут попадать в дыхательные или мочевыводящие пути, вызывая различные инфекции. (Приложение 7).

1.4 Польза плесени

1. Получение антибиотиков. Открытие пенициллина стало поворотной точкой в истории здравоохранения. Это был первый антибиотик, открывший эру, в которой врачи получили мощное средство против бактериальных инфекций. (Приложение 8). Благодаря пенициллину снизилась смертность от инфекций, стали возможны сложные операции, резко увеличилась продолжительность жизни, возникла идея о таргетной фармакологии – выборочной атаке на патогены. Антибиотики превратились в фундамент современной медицины – в том числе и хирургии, трансплантологии, терапии ВИЧ и лечения рака.

2. Некоторые виды плесени используют для производства сыров, салями, вина. (Приложение 9).

3. Биотехнологии. Например, плесневый гриб Aspergillus niger используют для получения лимонной кислоты из сахаросодержащих субстратов.

4. Влияние на окружающую среду

- Плесневые грибы перерабатывают остатки растений, опавшие листья, ветки, гниющую траву, а также органические вещества умерших организмов и экскременты животных. Это способствует насыщению почвы минеральными веществами и замыкает круговорот углерода в природе.

- Подавление роста патогенов. В сельском хозяйстве на основе плесневых грибов изготавливают препараты для подавления роста паразитарных грибов, вредных для культурных и декоративных растений.

1.5 Вред плесени

1. Влияние на здоровье человека

- Интоксикация. Плесневые грибы выделяют микотоксины – токсичные вещества, которые могут попадать в организм через дыхательные пути или кожу. Симптомы интоксикации: хроническая усталость, головные боли, снижение концентрации внимания и нарушение сна.

- Аллергические реакции. Вдыхание спор плесени может вызывать чихание, насморк, кашель, раздражение глаз и кожные высыпания.

- Болезни дыхательных путей. Вдыхание спор плесени вызывает раздражение бронхов и лёгких, что может привести к бронхиту, фарингиту и пневмонии. У людей с астмой вдыхание плесневых спор может спровоцировать обострение заболевания и даже вызвать приступ удушья.

- Заболевания кожи. Контакт с плесенью может вызывать различные кожные заболевания, такие как дерматиты, экзема и псориаз. Споры грибков, попадая на кожу, провоцируют воспалительные реакции, сопровождающиеся покраснением, зудом и шелушением.

- Проблемы с желудочно-кишечным трактом. Споры плесени могут оседать на продуктах питания, которые находятся в поражённом помещении. Если такие продукты попадают в пищу, они могут вызвать расстройства желудка и даже серьёзное отравление.

- Ослабление иммунной системы. Частое воздействие плесени снижает защитные функции иммунитета, что приводит к частым простудным заболеваниям, замедленному восстановлению после болезней и повышенному риску осложнений.

2. Влияние на окружающую среду

- Разрушение материалов. Развитие плесневых грибов на поверхности строительных и отделочных материалов приводит к физическому разрушению последних. Особенно вредоносное влияние оказывает плесень на деревянные конструкции.

- Угроза для хранилищ документов. Заражение документов плесневыми грибами в архивах и хранилищах – основная причина повреждений документов и угроза для их сохранности.

Глава 2. Практическая

2.1. Эксперимент по выращиванию плесени в различных условиях

Плесень создает серьезные проблемы в быту и на производстве. Ее споры могут распространяться по воздуху и закрепляться на влажных поверхностях, создавая колонии на стенах, мебели и продуктах питания. Мы решили проанализировать какие условия наиболее благоприятны для развития плесени. 12.05.2025г. для эксперименты были взяты 8 кусочков свежего белого батона. (Приложение 10). Четыре кусочка мы поместили в герметичные пакеты для создания повышенной влажности. Далее по два кусочка (один в пакете-а, второй без пакета-б) были размещены в разных условиях:

№1(а,б)- на подоконнике под прямыми солнечными лучами. (Приложение 11).

№2(а,б) – на полке в шкафу без доступа света. (Приложение 12).

№3(а,б) – на полке холодильника. (Приложение 13).

№4(а,б) – в морозильной камере. (Приложение 14)

2.2 Ход эксперимента

Через 5 дней 17.05.2025 появилось первое желтое пятнышко плесени на образце 2а. (Приложение 15).

Через 8 дней после начала эксперимента 20.05.2025 появилась плесень в образце №1а. (Приложение 16). Значительно увеличилось пятно плесени в пакете из шкафа. (Приложение 17). Образцы №1б, №2б, №3а, №3б, №4а, №4б не повреждены плесенью. (Приложение 18).

Через 14 дней после начала эксперимента 26.05.25г. вся поверхность хлеба образец №2а покрыта плесенью различных цветов. (Приложение 19) и несколько увеличилась зараженная поверхность на образце №1а. (Приложение 20).

Образцы №1б, №2б, №3а, №3б, №4а, №4б не повреждены плесенью

Через 30 дней после начала эксперимента 10.06.25.

На кусочке №2а плесень по всей поверхности и на всю толщу. (Приложение 21).

На кусочке №1а площадь поражения меньше. (Приложение 22).

Образцы №1б, №2б, №3а, №3б, №4а, №4б не повреждены плесенью

Первое пятнышко плесени на образце №3а появилось 11 июля через 60 дней после начала эксперимента. (Приложение 23).

На 60 день мы решили остановить эксперимент. Таким образом плесень появилась на всех кусочках, которые были помещены в герметичные пакеты №1а, №2а, №3а, кроме морозильной камеры №4а. Хлеб, который был без пакета засох и плесень на нем за время опыта не появилась.

На основании проведенного эксперимента можно сделать вывод, что оптимальными условиями для развития плесени является тепло, влажность и отсутствие прямых соленных лучей, так как в первую очередь плесень появилась на хлебе в герметичном пакете в шкафу. На окне поражение развилось позже и не в таком объеме. В условиях холода и в отсутствии влажности плесневый грибок вообще не проявился.

2.2. Изучение строения плесени

Мы решили посмотреть, как же выглядит выращенная нами плесень. Для этого я пошел к маме в лабораторию, где с ее помощью приготовил вначале нативный (неокрашенный) препарат, а затем и окрашенный для просмотра материала под микроскопом.

Приготовление нативного препарата.

Оборудование: лоток металлический, стекла предметные, стекла покровные, пипетка, шпатель металлический.

Методика приготовления нативного препарата [5, стр. 224].

На предметное стекло нанести каплю воды. С помощью шпателя кусочек плесени поместить в воду и растереть, затем накрыть покровным стеклом. (Приложение 24).

Далее поместить стекло на предметный столик микроскопа (увеличение x100). Видны нити мицелия и споры гриба. (Приложение 25).

Для того чтобы лучше рассмотреть строение плесени эти препараты мы окрасили по методу Романовского-Гимзе.

Оборудование и материалы: фиксатор и краситель, покрасочный штатив, секундомер. (Приложение 26).

Методика окрашивания.

Стекла с высушенным материалом поставить в покрасочный штатив и опустить в раствор фиксатора на 9 минут, затем промыть проточной водой и опустить в емкость с красителем на 15 минут, промыть водой и просушить.

Поместить стекло на предметный столик микроскопа (увеличение окуляра x10, затем на x100 с иммерсионным маслом).

Хорошо видны споры гриба темно-фиолетового цвета и более светлые (прозрачные, розоватые) нити мицелия. (Приложение 27-31).

2.3. Борьба с плесенью

Учеными постоянно разрабатываются методы борьбы с плесенью. Учитывая все благоприятные условия для ее развития, рекомендуются следующие мероприятия:

- контроль влажности. Оптимальный уровень влажности в помещении – 40–60%. Если влажность превышает 60%, необходимо использовать осушители воздуха и проветривать помещения;

- регулярная уборка. Для чистки поверхностей, на которых может образоваться плесень, используют антигрибковые средства. Особое внимание уделяют влажным зонам – ванной комнате, кухне и подвалу.

- не закрывать (держать свободными) внутридомовые вентиляционные ходы в жилых помещениях;

- не допускать протекание сантехники (это способствует повышению влажности);

-проветривать хорошо ванную комнату, лучше всего держать всегда открытой дверь, занавески расправлять и оставлять в таком положении до полного высыхания, чаще стирать коврик в стиральной машинке, мочалку после использования хорошо выжимать;

- следить за комнатными растениями (не заливать их большим количеством воды);

- при наличии в помещении кондиционера, поддоны для слива конденсата должны быть всегда чистыми, а дренажные трубки исправными;

- профессиональная обработка противогрибковыми препаратами. Если проблема серьёзная, стоит обратиться к специалистам [7 стр. 21].

2.4. Как защитить продукты от плесени

Чтобы защитить продукты от появления плесени необходимо соблюдать некоторые правила:

1. После покупки перед тем, как поместить продукты в холодильник необходимо помыть их и протереть. Это касается продуктов в водостойкой упаковке, таких как творог, молоко, йогурты, соусы и так далее. Этим мы снизим риск занесения микроорганизмов и спор плесневых грибов в холодильник.

2. Перекладывать скоропортящуюся пищу из открытых консервных банок в чистые контейнеры и немедленно ставить их в холодильник.

3. Не оставлять скоропортящиеся продукты вне холодильника более, чем на два часа и закрывать их пищевой пленкой, чтобы защитить ее от спор плесени из воздуха.

4. Хранить остатки пищи не более, чем 3-4 дня, чтобы плесень не успела вырасти.

5. Готовую пищу хранить только в закрытых контейнерах.

6. Зараженные плесенью продукты необходимо утилизировать, а не обрезать заплесневелую часть.

7. Хлебобулочные изделия лучше хранить в деревянной хлебнице, которую необходимо регулярно проветривать и протирать водой с раствором уксуса или пищевой соды.

8. Регулярно, не реже 1 раза в месяц, необходимо протирать все полки и ящики холодильника раствором пищевой соды: 2-4 столовые ложки порошка на 1 литр воды.

Чтобы плесень не появлялась на любых поверхностях в квартире необходимо контролировать уровень влажности в помещении и соблюдать режим проветривания.

2.5. Правила утилизации плесневелых продуктов

1. Упаковка. Поместите заплесневелый продукт в пакет, плотно завяжите и выбросьте в закрытый мусорный бак.

2. Не нюхайте. Вдыхание спор плесени может вызвать аллергию.

3. Не пытайтесь спасти. Если на продукте есть хоть малейшие признаки плесени, кроме той, которая является его частью (как на некоторых сырах), его следует выбросить. Это касается мягких сыров, йогуртов, сметаны, хлеба, мягких фруктов и овощей, варенья, соков и желе.

4. Проверьте другие продукты. После утилизации проверьте другие продукты, особенно если они хранились рядом с испорченными, так как споры могли попасть на них. 

5. После утилизации промойте полку или место, где хранились продукты, особенно если это холодильник. Используйте моющее средство, слабый раствор уксуса, лимонной кислоты или соды, чтобы избавиться от остатков спор [7, стр. 26].

Практическая значимость исследовательской работы

Данная работа может быть использована на уроках биологии для учащихся с 5 по 11 классы, а также при проведении классных часов и бесед о здоровом образе жизни.

Заключение

Плесень – это явление, с которым мы сталкиваемся постоянно, но либо не замечаем, либо избавляемся от нее. Плесень – это грибы, представители совершенно отдельного и огромного царства, которое в сравнении с животными и растениями еще очень плохо изучено. Цель плесени – колонизировать большую поверхность, поглотить большее количество питательных веществ. Если смотреть на плесневые грибы под микроскопом, удивляешься их разнообразию и тому, как они красивы. А какова «архитектура» плесневой колонии! Сложные разветвления и переплетения, длинные цепочки или грозди различающихся по форме и размерам спор. А сами колонии – бархатные, пушистые, ворсистые, всевозможных цветов и оттенков.

Мы обычно относимся к плесени пренебрежительно. Срезаем поражённый участок хлебной корки или фруктов, снимаем белёсую верхнюю пенку с варенья и спокойно съедаем то, что осталось, даже не подозревая о том, насколько это опасно. Когда вы имеете дело с заплесневелым объектом, не надо его ворошить. Лучше аккуратно закрыть и аккуратно выбросить. Самое главное при этом - не надышаться споровым материалом. Если лишь часть фрукта поражена грибком, это значит, что спорами грибка поражен весь фрукт. Нельзя есть заплесневелые продукты, избавляясь предварительно от видимой части плесени. И нельзя жить в доме, где растёт плесень.

На основании проведенного нами эксперимента и полученных знаний можно сделать вывод, что плесень при благоприятных условиях может развиваться на любых поверхностях и приносить вред здоровью человека и окружающей его среде. Наша гипотеза подтвердилась. Для развития плесени необходимы определенные условия: повышенная влажность и тепло.

Изучение развития плесени и ее взаимодействия с человеком позволяет лучше понять, как бороться с этим коварным грибком в современных условиях. Благодаря знаниям и технологиям, люди научились контролировать плесень, но эта борьба не останавливается.

Список литературы:

  1. Викторов В.П., Никишов А.И. Биология: Растения. Бактерии. Грибы и лишайники: Учебник для учащихся 6 класса. Владос, 2014 г.

  2. Иванов А.Б. Химические элементы. Энциклопедия с видеоуроками. М., Изд. АСТ. 2024г.

  3. Исмаилова С. Энциклопедия для детей т.2, Биология. Аванта+, 1995г.

  4. Казьмин В.Д. Плесень. Ее грибки и споры. Феникс, 2010г.

  5. Камышников В.С. Методы клинических лабораторных исследований. М., МЕДпресс-информ, 2013 г.

  6. Рудницкий Л.В. Плесень - лекарство или яд. Питер, 2010г.

  7. Серов А.А. О борьбе с плесенью в жилых помещениях. Клинические рекомендации. Институт дезинфектологии ФБУН «ФНЦГ имени Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора. 2024 год.

  8. Шляхов А.Л. Химия по полочкам. М., Изд. АСТ, 2025г.

Приложение

.

Приложение 1 Строение плесневого гриба мукора.

Приложение 2. Флеминг в лаборатории.

Приложение 3. Черная плесень.

Приложение 4. Зеленая плесень.

Приложение 5. Синяя плесень.

Приложение 6. Белая плесень.

Приложение 7. Розовая плесень.

Приложение 8. Пенициллин.

Приложение 9. Сыр с плесенью.

Приложение 10. Начало эксперимента.

Приложение 11. Образец №1(а,б). Приложение 12. Образец №2(а,б).

Приложение 13. Образец №3(а,б). Приложение 14. Образец №4(а,б).

Приложение 15. 17.05.2025г. Приложение16. 20.05.2025 образец №1а.

Приложение 17. Образец №2а. Приложение 18. Образец 3а.

Приложение 19. Образец № 2а. Приложение 20. Образец №1а.

Приложение 21. Образец №2а. Приложение 22. Образец №1а.

Приложение 23. Образец №3а.

Приложение 24. Приготовление нативного препарата.

Приложение 25. Нативный препарат.

Приложение 26. Покраска препарата.

Приложение 27-31. Плесневые грибы под микроскопом.

Просмотров работы: 0