XXVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Влияние фитонцидов на микроорганизмы, обитающие на коже человека
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Целью нашей работы было исследовать влияние фитонцидов на развитие микроорганизмов с поверхности кожи рук. Для реализации данной цели были поставлены следующие задачи:
-
Вырастить колонии микроорганизмов, обитающих на коже рук человека
-
Проверить влияние фитонцидов на развитие таких колоний
-
Рассмотреть полученные колонии под микроскопом
Актуальность: микроорганизмы, в том числе болезнетворные постоянно обитают на коже человека и поиск безопасных способов борьбы с ними является актуальной проблемой.
-
Теоретическая часть
Бактерии окружают нас постоянно, на поверхности кожи каждого человека обитает множество разных бактерий. Некоторые из них, таки как золотистый и эпидермальный стафилококк обитают на коже постоянно и не влияют на здоровый организм, но могут вызывать серьезные инфекции в случае ослабления иммунитета. Другие, например, стрептококки, являются возбудителями различных заболеваний и передаются от человека к человеку, в том числе через грязные руку.
Кроме бактерий на коже могут находится микроскопические грибы — плесневые, почвенные и болезнетворные. Споры плесневых грибов постоянно присутствуют в воздухе и могут передаваться грязными руками на продукты питания.
Для борьбы с микроорганизмами на коже активно используются антибактериальное мыло, гигиенические салфетки и санитайзеры. Не все эти средства показали хорошую эффективность, но некоторые действительно убивают почти всех бактерий, обитающих на коже. Однако, эти средства достаточно агрессивны для кожи, разрушают естественный защитный слой, пересушивают кожу. Из-за этого регулярное использование таких средств может привести к обратному эффекту — на не защищенной коже бактерии будут размножаться еще активнее. Поэтому все чаще обращаются к альтернативным методам борьбы с бактериями.
Фитонциды — это вещества, выделяемые растениям для борьбы с бактериями, микроскопическими грибами, простейшими. Они играют основную роль в иммунитете растений. Фитонциды могут быть неэкскреторными, т. е. остающимися внутри растительных клеток, и летучими — выделяющимися в атмосферу, почву или окружающую воду.
Фитонциды разных растений имеют очень разную активность, как по силе воздействия, так и по механизмам. Они могут не только убивать микроорганизмы, но и предотвращать их рост или отпугивать. При повреждении растений часто усиливается выделение фитонцидов и изменяется их состав.
Фитонциды растений активно используются для борьбы с болезнями. Так, например, фитонциды сосны способны убивать палочку Коха (возбудителя туберкулеза), а фитонциды лука, чеснока, зверобоя используют для лечения гнойных ран и трофических язв.
В прошлом году мы показали, что фитонциды хвойных растений, особенно сосны, подавляют рост плесневых грибков. Тогда как фитонциды лука и чеснока, которые по литературным данным хорошо показали себя в борьбе с бактериями, не подавляли рост плесени, а вода из этих растений наоборот способствовала росту грибков. Нам стало интересно проверить, могут ли фитонциды сосны бороться с бактериями, и правда ли, что чеснок обладает такими мощными антибактериальными свойствами.
-
Практическая часть
-
-
Материалы и методы
-
-
Микробиологические исследования проводились на базе института химической биологии и фундаментальной медицины.
Для выращивания бактерий использовали заранее подготовленные стерильные чашки Петри со слоем агар-агара. Для этого сначала приготовили 2% водный раствор агар-агар, довели до кипения и залили по 50 мл в чашку Петри (чашки заранее автоклавировали). После застывания раствора получилась твердая среда для выращивания бактерий. Стерильные плотно закрытые чашки хранили в холодильнике до момента нанесения бактерий.
Для того чтобы заселить бактерии в чашку Петри просто прикасались пальцем к поверхности среды — этого достаточно, чтобы произошло заражение. Каждую чашку Петри разделили на 4 зоны, к каждой зоне прикасались одним пальцем. 1 палец, указательные — контроль, не обработанный ничем, 2 палец, средний - после обработки фитонцидами сосны (для этого иголки сосны растирали между пальцами), 3 палец, безымянный - обработанный фитонцидами чеснока (прикоснуться к срезу чеснока и дать высохнуть), 4 палец, большой — протирали антибактериальной салфеткой (Aura antibacterial, в составе хлоргексидин).
В эксперименте приняли участие четыре испытуемых. Чтобы избежать заражения «чужими» бактериями, у каждого испытуемого была своя чашка. И для каждого было по 2 повтора с интервалом в неделю. Таким образом мы получили 8 чашек Петри с колониями бактерий.
Далее чашки Петри закрывали и оставляли при комнатной температуре на 2 суток. Выросшие колонии фотографировали с помощью фотоаппарата и бинокулярной лупы.
П осле этого образцы бактерий из колоний разных типов окрашивали по Граму. Для этого сначала делали мазок бактерий на предметное стекло, затем мазки высушивали над пламенем спиртовки. Окрашивание проводили с помощью готового набора для окраски по Граму (микро-Грам-НИЦФ). На мазки сначала наносили раствор генцианвиолета на 2 минуты, затем в раствор Люголя на 2 минуты, промывали этиловым спиртом, а затем водой, после этого наносили раствор фуксина Пфейффера на 2 минуты, промывали водой и высушивали. Окрашенные мазки изучали в световом микроскопе при увеличении 260 раз. Грамположительные микроорганизмы окрашиваются в фиолетовый цвет, а грамотрицательные - в розовый.
Рис. 1 Мазки, окрашенные по Граму
-
-
Результаты и обсуждение
-
Через двое суток на всех чашках, во всех четырех зонах выросли заметные глазом колонии бактерий. Колонии отличались по цвету и размеру. Сначала проводили визуальный анализ. Во всех восьми повторах наблюдались аналогичные явления.
В контрольной зоне белые, желтые и бледно-желтые колонии, некоторые имели ровные края и округлую форму, некоторые — неровный край и сильно распластывались вокруг. На участке, обработанном фитонцидами сосны колоний было заметно меньше, колонии белые и желтые, все имеют четкие границы и округлую форму. Участок обработанный фитонцидами чеснока выглядел даже более заросшим, чем контрольный. Колонии на нем в основном светло-желтые, неровной формы, слегка «мохнатые». На четвертом участке, где палец обрабатывали антибактериальной салфеткой, колоний заметно меньше, чем в контроле, но несколько больше, чем на участке с сосной. Колонии, в основном, белые, округлые.
Рис. 2 Чашка Петри с выросшими колониями. 1 – контроль, 2 – фитонциды сосны, 3 – фитонциды чеснока, 4 – антибактериальная салфетка
Таким образом мы получили три разных типа колоний, каждый из этих типов окрасили по Граму и изучили под микроскопом. Хорошо видно, что колонии неровной формы с мохнатым краем — это колонии гриба, под микроскопом видны гифы, клетки заметно крупнее бактериальных.
Рис. 3. Клетки гриба
Бактерии из белых и желтых колоний при окрашивании по Граму имели фиолетовую окраску. Клетки округлые, собраны в группы. По характеру клеток можно предположить, что это бактерии рода Стафилококк. Золотистый стафилококк дает колонии ярко-желтого цвета, за что и получил свое название. Можно предположить, что наши желтые колонии принадлежат именно этому виду бактерий. Возможно, белые колонии — это эпидермальный стафилококк, который часто обитает на коже, но определить это точно мы не можем.
Рис. 4 Клетки стафилококка
Таким образом, оказалось, что в контроле были колонии как бактерий, так и грибов, и такая разница между воздействиями объясняется тем, что фитонциды сосны, как было показано ранее, полностью подавляют рост грибков. На стафилококк тоже развивался хуже под действием фитонцидов сосны, чем в контроле, однако, некоторые бактерии все-таки выжили и сформировали колонии. Фитонциды чеснока привели к заметному уменьшению роста бактериальных колоний, но сильно ускорили рост плесневых грибков, что тоже соответствует прошлогодним результатам. Антибактериальная салфетка полностью удалила споры грибов, но не полностью справилась с бактериями. Можно сказать, что салфетки, в первую очередь механически удаляют микроорганизмов, а роль антисептика в них вторична.
-
Заключение
Мы проверили влияние фитонцидов на бактерий, обитающих на коже рук человека. Определили состав этих колоний. Фитонциды сосны частично подавляют рост бактерий и полностью — рост микроскопических грибков. Фитонциды чеснока заметно подавляли рост бактерий, а рост грибков только усиливался. Даже антибактериальные салфетки не уничтожают всех бактерий, обитающих на коже.
-
Список литературы
1. Гигиена рук медицинского персонала https://cgon.rospotrebnadzor.ru/biznesu/articles/gigiena-ruk-meditsinskogo-personala/
2. Антибактериальное мыло: правда или миф https://www.59fbuz.ru/press-center/news/antibakterialnoe-mylo-pravda-ili-mif/?ysclid=mjid4dvpx7425307577
3. Фитонциды https://ru.wikipedia.org/wiki/Фитонциды
4. Фитонциды на страже иммунитета https://www.fbuz04.ru/index.php/o-centre/press-sluzhba/fitontsidy-na-strazhe-imiteta
5. Как выращивать бактерии в чашке Петри https://ru.wikihow.com/выращивать-культуры-бактерий-в-чашке-Петри
6. Д.А. Васильев С.Н. Золотухин Е.А. Корнеев «Руководство к практическим занятиям по микробиологии», Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия, 2003 г.
7. Ж. Г. Шабан, В. В. Слизень, Т. А. Канашкова, И. А. Крылов «Методы исследования в микробиологии. Учебно-методическое пособие», Минск БГМУ, 2010 г.