V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Бактерии - друзья человека?

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Каменский Д.Д. 1Божко С.В. 1

---

1МБОУ СОШ №1

Жерновая Т.В. 1

---

1МБОУ СОШ №1

Работа в формате PDF

342.3 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

На протяжении многих лет мамы всего мира, стремясь научить своих детей чистоплотности, настойчиво повторяют одно и то же наставление, которое малыши, с еще большим рвением стараются проигнорировать. «Мойте руки перед едой!» - говорят родители, твердят педагоги, учат лозунги и плакаты. Грязные игрушки совать в рот нельзя, а овощи и фрукты нужно обязательно помыть перед едой. И виной всех этих страхов являются некие невидимые микробы, или, иначе, бактерии. Что это за микробы? Чем они могут навредить? Откуда они берутся?

Нам всегда было непонятно – кто же эти микробы и где они есть, если мы их совсем не видим. Может это взрослые выдумали? И, если они такие опасные враги, то неужели обычное мыло способно нас защитить? Есть ли другие способы борьбы с ними?

Когда на уроке окружающего мира мы заговорили о бактериях, оказалось, что они окружают нас повсюду - в воздухе, в воде, в почве. Эти крошечные существа живут не только на нашей коже, но и внутри нас. Кто же они такие – микробы, которые играют такую важную роль в нашей жизни, но остаются невидимыми для нас? Мы решили подробнее изучить эту тему. Ведь в природе ничего не существует просто так. Если бактерии есть, значит они зачем-то нужны. Зачем нужны? И кому? Могут ли бактерии быть полезны нам, людям, или необходимо с ними бороться во всех проявлениях?

Ответы на все эти вопросы мы надеемся найти в ходе своего исследования.

Актуальность исследования

Микробы – это неотъемлемая часть нашей жизни и с одними можно дружить, а с другими нужно бороться. Так как же микробы влияют на жизнь человека и как себя уберечь в случае опасности? Каких бактерий и когда нужно бояться, а какие наоборот, помогают нам в повседневной жизни? Какую часть в понятии «Здоровый образ жизни» составляет борьба с бактериями? Давайте разберемся в этом более детально.

Объектом своей работы мы выбрали бактерии.

Цель: познакомиться с микробами, узнать, какое влияние микробы оказывают на жизнь человека и эффективные способы борьбы с вредными бактериями.

Задачи: выяснить, существуют ли полезные бактерии, или только вредные? Подвести к пониманию значения бережного отношения к своему здоровью. Попытаться изготовить антибактериальное средство в домашних условиях.

Гипотеза исследования

Мы предположили, что в природе живет множество бактерий, и помимо опасных для здоровья микробов, существуют и полезные для человека. Причем польза в разы превосходит вред.

Методы исследования

- обратились за помощью к взрослым;

- поиск информации в книгах и интернете;

- серия опытов с колониями бактерий;

- анализ собранной информации.

Изучение предмета исследования

Наш повседневный опыт подсказывает, что в окружающей нас среде находится множество микроорганизмов. Эти мельчайшие живые существа настолько малы, что не видны невооруженным глазом, поэтому, узнать об их существовании мы можем только по продуктам их жизнедеятельности.

Микробы очень разнообразны. Некоторые из этих существ способны вызвать страшные болезни. Другие, напротив, полезны и используются в промышленности.

Роль бактерий в природе

Знаете ли вы, что, скорее всего, без существования этих мелких организмов мы бы просто задохнулись. Потому что они (в основном цианобактерии, способные в результате фотосинтеза выделять кислород) в силу своей многочисленности производят огромное количество кислорода, поступающего в атмосферу. Особенно это становится актуальным в связи с вырубкой стратегически важных для всей Земли лесов. А некоторые другие бактерии выделяют углекислый газ, который необходим для дыхания растений. Но роль бактерий в жизни человека и природе не сводится только к этому. Есть еще несколько «видов деятельности», за которые бактериям можно смело давать почетную грамоту!

В природе одна из функций бактерий – санитарная. Они поедают отмершие клетки и организмы, утилизируя ненужное. Получается, что бактерии для всего живого на планете работают своеобразными дворниками. В науке это явление называется сапротрофией.

В микрофлоре нашего кишечника живут бифидобактерии, лактобактерии, бактероиды и кишечные палочки. Эти микробы являются первыми жителями нашего кишечника и начинают его заселять сразу после рождения ребёнка. Полезные микробы участвуют в пищеварении, помогают вырабатывать и усваивать витамины группы В, и витамин К, защищают от аллергии, поднимают иммунитет и устойчивость к инфекциям. А ещё они защищают человека от его врагов – вредных микробов. Как только по какой-нибудь причине снижается количество полезных микробов (например, приём антибиотиков), сразу «власть» переходит к вредным микробам, и в кишечнике развивается дисбактериоз.

Самый простой и приятный способ борьбы с дисбактериозом – это принимать кисло-молочные продукты, содержащие живые бифидо- и лактобактерии. К таким продуктам относятся: кефир, йогурт, ацидофилин и другие.

А бактерии, живущие на коже человека, предохраняют его от заражения паразитами.

Бактерии играют важную роль в плодородии почвы, выполняя сразу несколько задач:

Распад и образование гумуса. Если бы на Земле не было бактерий, вызывающих гниение, наша планета постепенно покрылась бы останками погибших растений и животных, а так же продуктами их жизнедеятельности. Но бактерии гниения перерабатывают их, образовывая гумус. Гумусом называется слой разложившегося органического вещества, содержащий не только важные физические и химические свойства; к примеру, обладает способностью удерживать воду.

Биохимические циклы. Бактерии участвуют в круговоротах азота, серы и фосфора, которые необходимы растениям; таким образом, это связанно с плодородием почвы. Большинство растений получают нитраты из почвы, а животные – поедая растения. Но запас нитратов не бесконечен. Сапрофитные бактерии же возвращают азот из белков в природный круговорот азота. При разложении образуются двуокись углерода, аммиак, минеральные соли (фосфаты и сульфаты) и вода; все они тоже вступают в круговорот веществ.

Однако стоит помнить о том, что далеко не все бактерии – это друзья человека. Единственная и огромнейшая опасность, которую они таят в себе, – это инфекционные болезни. Поселяясь внутри нас, отравляя ткани нашего организма, они, безусловно, являются вредными, иногда смертельными для человека. Среди самых известных опасных болезней, вызываемых бактериями – чума, холера, столбняк. Менее опасны ангина и воспаление легких, некоторые разновидности пневмонии. Также есть заболевания подобного типа, которые передаются воздушно-капельным путем. Это опасный туберкулез, коклюш и пр.

Использование бактерий

Использование человеком микроорганизмов в повседневной жизни и на производствах может быть ограничено только свойствами самих бактерий. А чем больше ученые уделяют внимания бациллам, тем больше интересных и полезных свойств микроорганизмов обнаруживают.

Технологическое применение бактерий является основой биотехнологии.

В современном мире практическое значение методов биотехнологии с использованием бактерий трудно переоценить – они применяются в пищевой промышленности и сельском хозяйстве, в медицине и фармакологии, при добыче полезных ископаемых и их переработке, в процессе очистки воды в природе и в септиках, во многих сферах жизни человека:

Пищевая индустрия

Наибольшее распространение в пищевой промышленности получили молочнокислые бактерии и дрожжи. Они способны произвести из молока массу вкусных и незаменимых продуктов питания. Среди них: йогурт, простокваша, ряженка, сметана, творог, сыр.

К молочнокислым бактериям относят: лактобактерии, бифидобактерии.

Молочнокислые бактерии и дрожжи используют при сквашивании молочных продуктов и овощей, переработке какао-бобов, изготовлении дрожжевого теста. А делают они это при помощи ферментов, которые выделяют в процессе своей жизнедеятельности.

Кроме того, бактерии обладают бактерицидными свойствами, являясь естественными консервантами молочного белка.

Промышленность

Выщелачивание

Бактерии способны в процессе своей жизни избирательно извлекать вещества из сложных соединений, растворяя их в воде. Этот процесс носит название бактериального выщелачивания и имеет большое практическое значение:

позволяет извлекать полезные химические вещества из руд, производственных отходов;

удалять ненужные примеси – мышьяк из руд цветных и черных металлов.

Чаще всего в промышленности для бактериального выщелачивания применяют железобактерии, окисляющие железо и сульфидные минералы; серобактерии, окисляющие серу.

Использование биотехнологий при добыче полезных ископаемых является чрезвычайно перспективным, в будущем бактериальное выщелачивание позволит создать автоматизированное производство по извлечению металлов непосредственно из недр, минуя сложный и дорогостоящий процесс обогащения породы.

Медицинские препараты

Препараты, созданные с помощью бактерий, широко применяются в современной медицине и спасли тысячи жизней. Революцией стало появление пенициллина – первого полученного антибиотика.

Современная медицина успешно использует препараты, для производства которых применяются бактерии:

инсулин и интерферон получают с использованием генно-инженерных технологий на основе кишечной палочки;

ферменты сенной палочки разрушают продукты гнилостного разложения.

Современные биотехнологии позволяют осуществлять производство ферментов, гормонов, антибактериальных препаратов и витаминов.

Земледелие

Применение человеком методов биотехнологии в сельском хозяйстве успешно решает целый ряд вопросов:

создание болезнестойких и высокоурожайных сортов растений;

производство удобрений на основе бактерий (нитрагин, агрофил, азотобактерин и др.);

разработка безотходных технологий для сельского хозяйства.

Для борьбы с болезнетворными микроорганизмами в растениеводстве используют пробиотики.

Биотехнология при участии генно-инженерных разработок предлагает для борьбы с вредными микроорганизмами использовать бактерии с нужными свойствами, способные подавить рост патогенных микробов и не имеющие побочных действий.

К ним относятся элитные штаммы бактерий сенной палочки. Попадая в организм растения или животного, они начинают быстро размножаться и подавляют болезнетворную микрофлору.

Элитные штаммы, как и антибиотики, нейтрализуют вредные микроорганизмы, но не имеют их негативных сторон:

не возникает зависимость или привыкание;

не происходит накопление в организме ядов или токсинов;

не вырабатывается иммунитет.

Применение в сельском хозяйстве пробиотиков успешно в отношении более 70 патогенных микроорганизмов, вызывающих заболевания растений, включая ранее не подлежащие лечению совсем. Помимо этого, элитные штаммы благотворно воздействуют на растения в целом:

созревание плодов требует меньшего времени;

значительно уменьшается содержание в плодах токсинов.

Животноводство

Молочнокислые бактерии используют в производстве силоса – законсервированной травы. Ее используют для кормления животных зимой.

Бактерии разлагают навоз животных, в результате получая перегной – богатое микроэлементами удобрение.

Очистка сточных вод

Бактерии играют также немаловажную роль в очистке сточных вод. Как и в почве, при очистке сточных вод они расщепляют загрязняющие вещества на безвредные соединения.

Генная инженерия

Одно из достижений генетической инженерии – синтез инсулина с помощью бактерий. Это используется для лечения сахарного диабета, который вызывается как раз нехваткой инсулина.

Нашим помощником в борьбе с вирусными инфекциями является белок интерферон, который сегодня также получают с помощью бактерий.

Биологи Тюбингенского университета обнаружили микроорганизмы, обладающие свойствами батарейки и способные как накпливать энергию, так и передавать ее.

Энергию, вырабатываемую этими бактериями, человек использует для наноприборов.

Микробиологи в университете Южной Каролины обнаружили бактерию, способную вырабатывать энергию, питаясь токсичными отходами.

Таким образом, мы выяснили, что сотрудничество с нашими невидимыми соседями приносит нам огромную пользу: бактерии вырабатывают энергию, добывают полезные ископаемые, очищают воду и почву – недавно обнаружены бактерии, поедающие даже пластиковые пакеты (!) – катализируют производственные процессы, используются в синтезе фармацевтических препаратов и во многих других сферах жизни человека. Антибиотики, инсулин, кислород, так необходимый нам для дыхания, удобрения для с/хозяйства, уже сейчас обнаружены бактерии, вырабатывающие энергию в процессе поглощения токсичных отходов, мало кто знает, но благодаря бактериям и генной инженерии стало возможно производство любых органов для трансплантации, которые не будут отторгаться.

Конечно, нельзя игнорировать пусть малую, но все же очень опасную долю вредных бактерий в окружающем нас мире. Как же оградить себя от них? Возможно, есть более эффективные средства, чем мыло? Можно ли уберечь себя от вредных бактерий, не навредив полезным? Чтобы ответить на эти вопросы, мы провели серию опытов. А также попытались получить собственный антисептик в домашних условиях.

Опытно-экспериментальные исследования

Для достижения поставленных целей мы провели серию опытов в три этапа:

Выращивание колоний бактерий;

Тестирование антибактериальных средств.

Получение собственного антисептика.

Этап первый: выращивание колоний бактерий.

Для этого нам потребуется следующее оборудование: чашки Петри, ватные палочки, агар пищевой. Эксперимент по выращиванию бактерий начался 16.11.2017, протекал в течение 18 дней и закончился 03.12.2017.

Чтобы достичь поставленной цели, мы определили, что будем исследовать семь образцов; №1 – «Грязные руки»; №2 – «Ручка двери»; №3 – «Кошачья лапа»; №4 – «Место общего пользования»; №5 – «Телефон»; №6 – «Хлеб»; №7 – «Раковина».

Мы развели агар водой и выдержали 15 мин при температуре 104 ◦С, тем самым подготовив питательную среду для размножения бактерий. Затем разлили остывшую смесь в стерильные, заранее подписанные чашки Петри.

Бактерии не могут перемещаться самостоятельно, поэтому, чтобы получить образцы для заселения в питательную среду, мы протерли выбранные объекты (грязные руки, ручку двери и т.д.) ватными палочками. После чего поместили их в питательную среду и накрыли крышками. Основными благоприятными факторами для размножения бактерий являются влага и тепло, поэтому мы поставили образцы на батарею в комнате и проводили наблюдения в течение некоторого времени. Результаты наблюдений записывали в дневник наблюдений (Приложение 2).

В итоге мы получили шесть колоний бактерий, которые использовали в дальнейших этапах нашего «расследования».

Этап второй: тестирование антибактериальных средств.

Первый «crashtest» мы провели параллельно выращиванию колоний бактерий. Для этого в образец №1 «Грязные руки» мы добавили несколько капели антибактериального средства «DOSIA», распределили его по всей поверхности питательной среды и ватную палочку поместили уже на пленку этого средства. Дальше поставили этот образец вместе с остальными на батарею. Результаты наблюдений отражены в дневнике наблюдений (Приложение 2).

В итоге по окончании эксперимента в образце №1 не выросла колония бактерий, стойкий запах средства только усилился.

Вывод: средство «DOSIA» эффективно нейтрализовало собранные нами бактерии, препятствуя их дальнейшему размножению.

Для следующего опыта мы взялиобразец №4 «Место общего пользования» и антибактериальный гель для рук.В чашу на всю поверхность агара мы налили гель. На второй день, открыв крышку, мы заметили, что запах стал значительно слабее, но уже на пятый день он снова начал усиливаться, что говорит о росте бактерий. На седьмой день визуально было заметно, что под пленкой геля колония немного увеличилась в размере и потемнела, так же появились небольшие темные точки на поверхности пленки. Запах еще более усилился.

Вывод: антибактериальный гель для рук не является эффективным средством в борьбе с бактериями, а дает лишь временный эффект. Т.е., если необходимо срочно очистить руки, а мыла под рукой нет, то его можно использовать, но не стоит надеяться, что это средство сможет надолго защитить наши руки от вредных бактерий.

Затем мы решили проверить, как на бактерии действует хлор. Для этого мы взяли таблетку хлора и положили в чашку Петри с колонией «Хлеб». Хлор разрушает оболочку клетки и бактерии погибают. Как мы видим, в нашем образце не осталось и следа от колонии – агар снова стал прозрачным, на его поверхности образовались кристаллики хлора, который распространился по всему объему чаши, полностью нейтрализовав бактерии. Вывод: хлор надолго защитит обработанную поверхность от микробов. Но сним следует быть осторожным, т.к. его действие распространяется на все живые клетки.

Дальше мы испыташли действие серебра на бактерии. В чашку с колонией бактерий»Раковина» мы поместили серебряную цепочку. Серебро блокирует кислородный обмен бактерий, и они попросту «задыхаются». В нашем примере на третий день неприятного запаха уже не было, что говорит о том, что процессы жизнедеятельности бактерий сильно замедлились или остановились, а на седьмой – колония почернела.

Вывод: серебро так же является помощников в борьбе с микробами, но ровно до того момента, пока оно не почернеет(покроется оксидной пленкой).

Следующий опыт мы провели с образцом №3 «Кошачья лапа» и мылом. В чашку Петри с колонией бактерий мы добавили несколько капель жидкого детского мыла. Через 7 дней увидели следующую картину: мыло никак не повлияло на наши микроорганизмы. Мы даже не ощутили запах мыла, только бактерий, что говорит о том, что жизни бактерий ничего не угрожало, они спокойно росли и размножались (величина темных пятен немного увеличилась). Это нас удивило, неужели родители всего мира на протяжении целых поколений заблуждались, и мыло не защищает нас от бактерий? Мы обратились к интернету. Оказалось, что действительно, мыло просто смывает бактерии с нашей кожи, не нанося им вреда.

Вывод: мыло не убивает бактерии – лишь помогает эффективно удалять их с нашей кожи. Причем вместе с болезнетворными бактериями оно смывает также и полезные.

Этап третий: получение собственного антисептика на основе сенной палочки.

Проведенные нами опыты нас серьезно обеспокоили: как же нам защитить себя надолго, не используя при этом химикаты? Изучив литературу о микроорганизмах, мы пришли к выводу, что «оружием» против болезнетворных бактерий может стать сенная палочка. Вы спросите: что это такое? Мы попытаемся вам объяснить.

На нашей коже обитает огромное количество микроорганизмов.

Сотни видов полезных микроорганизмов выстилают поверхность наших слизистых, кожи, помогают нам жить, снабжая организм витаминами, микроэлементами. Мы так устроены. На этом гармоничном единстве микроорганизма с микробами держится наше здоровье, и по-другому в этом мире просто не бывает. Сенная палочка тоже присутствует на нашей коже. При порезах или др. повреждениях на краях раны сразу же скапливается большое количество сенной палочки. Именно она препятствует проникновению болезнетворных бактерий из воздуха в рану.

Мы решили вырастить собственную колонию сенной палочки. Для этого нам потребуется следующее оборудование: стеклянная баночка, дистиллированная вода, сено. Эксперимент по выращиванию сенной палочки начался 16.11.2017, протекал в течение 18 дней и закончился 03.12.2017.

Для выделения культуры настой сена кипятят, в процессе которого др. микробы погибают, а устойчивые к высокой температуре клетки сенной палочки остаются живыми и в дальнейшем прорастают. Что мы и сделали в своем опыте по выращиванию культуры сенной палочки. Затем поместили получившийся отвар в баночку и поставили на батарею. После 18 дней наблюдений из тонкой белой пленки на поверхности отвара у нас получилась «паутина» на дне баночки – разросшаяся колония сенной палочки. Мы зафиксировали внешний вид нашей колонии под микроскопом.

Далее мы взяли два образца из выращенных колоний бактерий: с поверхности телефона (№5) и дверной ручки (№2). Внешний вид этих колоний под микроскопом мы также зафиксировали. В обе пробы капнули по 10 капель раствора с сенной палочкой и оставили все так еще на 5 дней. На шестой день мы рассмотрели под микроскопом оба образца. Ни в одном из них мы не увидели следов первоначальных бактерий – только колонии сенной палочки (белый налет на поверхности образцов). Следов жизнедеятельности вредных бактерий тоже не обнаружено – вместо сильного неприятного запаха в начале эксперимента мы имеем легкий сладковатый запах колоний сенной палочки, практически идентичный с запахом из баночки с колонией нашего «антисептика».

Итак, опыт по получению собственного антисептика прошел успешно. Колония сенной палочки полностью вытеснила болезнетворные бактерии. Неприятного запаха тоже не наблюдается.

Таким образом, в ходе своей работы мыближе познакомились с нашими невидимыми помощниками – бактериями, нашли ответы на все волнующие нас вопросы. Также мы выяснили, что с бытовыми бактериями можно успешно бороться без применения химикатов, с помощью полезной для человека микрофлоры – сенной палочки.

Меры профилактики распространений инфекций

Люди часто болеют, поэтому они должны знать, что можно сделать, чтобы не заболеть или ускорить процесс выздоровления.

Каждый человек может противостоять вредным бактериям, всячески укрепляя свой иммунитет. Здоровый образ жизни, соблюдение элементарных правил гигиены (приложение 3), использование стерильных одноразовых медицинских инструментов и оборудования, полное ограничение от общения с людьми, находящимися на карантине.

В настоящее время проводятся специальные мероприятия для предупреждения и сокращения числа заболеваний. В детских садах, школах, на предприятиях делают предохранительные прививки. Не стоит их игнорировать или бояться – своевременно сделанная прививка может спасти вашу жизнь!

Список литературы и электронных ресурсов

Бакулина Н. А. Микробиология / Н. А. Бакулина, Э. Л. Краева. – М.: Медицина, 1976. – 424 с.

Большая детская иллюстрированная энциклопедия / под ред. С. Рублева, А. Стрелецкой. – М.: Эгмонт, 2001. – 456 с.

Буянов Н. Ю. Я познаю мир: Медицина / Н. Ю. Буянов. – М.: АСТ, 2001. – 480 с.

Викторова И. Энциклопедия юного ученого: жизнь, подводный мир, археология, эволюция, человек, медицина / И. Викторова. – М.: Россмен», 1999. – 164 с.

Грин Н. Биология: в 3 т. Т 1 / Н. Грин, У. Стаут, Д. Тейлор, пер. с англ./под ред. Сопера – М.: Мир, 1990. – 454 с.

Ликум А. Все обо всем: в 5 т. Т 1 / А. Ликум. – М.: АСТ, 1997. – 84 с.

Моя первая энциклопедия / авт.-сост. Л. Я. Гальперштейн. – М.: РОСМЭН, 2004. – 256 с.

Ренненберг Р. Кошкин клон, кошкин клон… … и другие биотехнологические истории / Р. Ренненберг. – М.: Техносфера, 2009. – 240 с.

Староверов Ю.И. Детские болезни: Энциклопедия для родителей / И. Ю. Староверов. – М.: Вектор, 2009. – 208 с.

Приложение

Приложение 1.

Микроскоп: 1 – окуляр; 2 – объективы; 3 – предметный столик; 4 – источник света.

Приложение 2.

Приложение 3

ПАМЯТКА

ПРАВИЛА ЛИЧНОЙ ГИГИЕНЫ ШКОЛЬНИКА

Умывайтесь утром и вечером, используйте средства личной гигиены.

Чистите зубы не менее 3 минут. Ваша зубная щетка не должна быть слишком мягкой.

Всегда мойте руки перед едой, после прогулки и туалета. При пользовании туалетом учащиеся должны соблюдать чистоту и порядок, .соблюдать правила личной гигиены.

Имейте всегда чистый .носовой платок или одноразовые салфетки.

Для еды пользуйтесь только своей посудой, не берите грязных тарелок, ложек, чашек.

Для питья воды используйте одноразовые стаканчики. Не оставляйте использованные стаканчики, выбрасывайте их в мусорное ведро.

Следите за чистотой своей одежды, обуви.

Не ходите в одной и той же обуви на улице, в школе и дома. Помогайте учителю и дежурным в поддержании порядка в классе, помогайте родным в домашней уборке.

Важным элементом личной гигиены является правильная организация режима дня.

После купания надо менять нательное и пастельное бельё, ежедневно менять носки.

Требуют также ухода ногти на пальцах рук и ног. Один раз в 2 недели их необходимо аккуратно подстригать потому, что под длинными ногтями обычно скапливается грязь, удалить которую трудно. Ни в коем случае ногти нельзя грызть!