V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Исследование механизма и эффективности действия природных антибиотиков на бактерии
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Антибиотики вошли в жизнь людей более полувека назад. Благодаря им пневмония, туберкулез, гангрена и другие инфекции перестали быть смертельно опасными для человека.
Современную нашу жизнь невозможно представить без антибиотиков. Сегодня они применяются повсеместно: в сельском хозяйстве, бытовой химии, пищевой промышленности, медицине и т.д. Несомненно, их использование значительно облегчило жизнь человеку, но так ли безопасно их применение и возможна ли замена синтетических антибиотиков на природные.
Цель работы: исследование действия природных антибиотиков на бактерии, в сравнении с синтетическим препаратом.
Основные задачи:
Изучить научную литературу об антибиотиках и их роли в природе.
Провести сравнительный анализ природных антибиотиков по воздействию на бактерии.
Осуществить эксперимент по взаимодействию природных и синтетических антибиотиков на культуру сенной палочки.
Вероятно, мало кто из нас задумывается, что человек живёт в мире бактерий. Они обитают и снаружи и внутри нас. Антибиотики действительно наносят сильный удар по болезнетворным бактериям, но вместе с тем наносят и непоправимый вред для всего организма.
Первые антибиотики были природного происхождения, их получали из плесневых грибов – пенициллин, биомицин. И они обладали узким спектром действия, не затрагивали полезную микрофлору. Они не наносили ущерба организму, так как его микрофлора уже адаптирована к веществам, которые они содержат – к примеру, это заплесневелые продукты питания.[3]
Антибиотики же нового поколения разрабатываются синтетическими, они обладают широчайшим спектром действия, но убивают почти все бактерии - происходит не селективное (избирательное), а тотальное устранение практически всех бактерий в организме (включая полезную микрофлору). Но при этом патогенная микрофлора очень быстро адаптируется к таким антибиотикам, буквально через 2-3 месяца появляются новые штаммы, которые устойчивы к этим антибиотикам.
Полезная же микрофлора восстанавливается гораздо медленнее, и получается, что мы только наносим ущерб своему организму, убивая микрофлору кишечника, которая является составной частью нашего иммунитета. Макроорганизм живёт в симбиозе с этой микрофлорой и практически не может существовать без неё.
Таким образом, приём антибиотиков нарушает естественную микрофлору, в результате чего резко падает иммунитет. И тогда, появляется лёгкая возможность для проникновения многих патогенов в организм - так человек заболевает тяжелейшими заболеваниями. Поэтому после лечения синтетическими антибиотиками организм становится практически незащищённым от различных опасных патогенов.
К чему приводит бесконтрольный приём антибиотиков
Антибиотики становятся неэффективными - из-за их массового использования вирусы развиваются всё быстрее. Многие специалисты в медицине всё чаще говорят об опасности массового применения антибиотиков. Так как из-за стремительного темпа развития вирусов существует угроза возникновения резистентной флоры, неподдающейся противостоянию новых антибиотических средств.
Чаще всего антибиотики выписываются врачами необоснованно. Антибиотики необходимо применять строго по назначению и только при таких заболеваниях, где они действительно являются необходимыми.
Антибиотики в продуктах питания
Синтетические антибиотики стало очень сложно избежать и даже если вы не используете их во время вспышек вирусных заболеваний - вряд ли вам удастся это сделать в гастрономии. В нынешнее время их используют для термообработки, стерилизации, фильтрации во многих продуктах питания. Это - и молоко и мясо, яйца, курица, сыр, креветки, и даже мёд.
В мясной промышленности также сегодня широко используются антибиотики - чтобы животные не заболевали. Так называемые «гормоны роста» - чтобы увеличить скорость выращивания скота или птицы. Поэтому также будет не лишним интересоваться – какую мясную продукцию вы потребляете. Желательно приобретать мясо в фермерских хозяйствах, не использующих синтетических гормональных препаратов при выращивании животных.
Как действуют антибиотики
Антибиотики взаимодействуют с бактериями, связываясь с различными структурами внутри бактериальной клетки. Как правило, это те структуры, которые обеспечивают жизнедеятельность бактерии или препятствуют ее делению. Антибиотики могут разрушать ДНК бактериальной клетки. ДНК является носителем наследственной информации и информации о строении всех компонентов бактерии. Разрушение ДНК делает невозможной жизнь бактерии, так как вызывает нарушение синтеза жизненно важных ферментов.[6] Ферменты – это биологические катализаторы химических реакций, которые происходят в живом организме. Другие виды антибиотиков могут блокировать синтез белка в бактериальной клетке. Белок синтезируется на рибосомах-мелких органеллах, которые расположены внутри бактерии. Связь с бактериальными рибосомами как правило приводит к торможению деления бактерии. Большая группа антибиотиков воздействует на стенку бактерий. При этом разрушенная стенка становится проницаемой для внешних веществ и бактерия погибает.[7]
При приеме антибиотика, он попадает в организм и начинает распространяться с током крови по всем органам и тканям. Если происходит прием таблетки, антибиотик всасывается в тонком кишечнике и поступает вначале по системе воротной вены в печень, а затем через нижнюю полую вену в системный кровоток.
Если антибиотик вводится внутримышечно, лекарство всасывается в кровь постепенно, но быстрее, чем после приема таблеток. Попадая в кровоток, антибиотик минует печень и накапливается в крови и в тканях в более высоких концентрациях. Антибиотики связываются с определенными структурами бактерии. Такие структуры отсутствуют у человека. Поэтому действие антибиотиков строго избирательно. Взаимодействие антибиотика и бактерии можно сравнить с взаимодействием ключа и замка. Один конкретный ключ может отпереть только один замок. Таким «замком» является бактерия.
Природные антибиотики
Есть натуральные, естественные антибиотики в природе. Есть множество растений, которые содержат антибиотические вещества:
Множество натуральных средств, обладают антимикробным действием без побочных эффектов
Зверобой, укроп и семена укропа, (чапарал) – естественные антибиотики. Например, широко известный всем зверобой содержит вещество гиперицин, который обладает очень сильным антимикробным действием, причём без побочных действий на организм, на микрофлору. Он может во много раз превосходить синтетические препараты противомикробного действия. [2]
Натуральные антибиотики благоприятно влияют на микрофлору и способны укрепить и защитить организм человека от различных инфекций. Следует отметить, что природные антибиотики не могут заменить синтетические, а могут быть полезным дополнением к ним.[8]
Методы и методики:
Для проведения эксперимента по исследованию эффективности механизма действия природного антибиотика на бактерии была взята культура бактерии сенной палочки т.к. эта бактерия образует пленку, видимую человеческому глазу. Приготовленный раствор сенной палочки я разлил по трем сосудам. В один из сосудов была помещённая чистая культура бактерии, в другой сосуд раствор с примесью антибиотика –флемоклавсолютаб 500 мг, а в третий сосуд с раствором были помещены экстрагированные листья тысячелистника. Через 2-3 дня в сосуде с чистым раствором бактерии образовалась видимая пленка, в сосуде с синтетическим антибиотиком пленки не образовалось, а в сосуде с природным антибиотиком пленка покрыла его только половину. При не поддерживании новой дозой природного антибиотика сосуд с ним покрывался пленкой через 2 дня, в то время как в сосуде с синтетическим антибиотиком ничего не происходило.
В дальнейшем опыт проводился еще раз, только природный антибиотик был заменен на другой (мед). Эксперимент полностью повторился, за исключением того, что пленка в сосуде, где находился мед появилась быстрее на день т.к. тысячелистник обладал более сильными бактерицидными свойствами.
Методика получения сенной палочки
Одну часть сена заливают десятью частями воды (на 1 л воды расходуется около 150 г сена). Добавляют также мел для снижения кислотности раствора, из расчета 1 ч. ложка на 1 л воды. Этот раствор кипятят 10 минут и сливают его в чистую посуду. Из 1 л воды получается около 0,8 л отвара. Его помещают в теплое место, где температура 25-29°С. Сенная палочка при кипячении сохраняется в виде спор, а большинство микроорганизмов погибают. Споры сенной палочки в хранящемся растворе прорастают, и через 2-3-е суток на поверхности раствора появляется пленка из клеток сенной палочки.
Полученные данные и выводы:
Антибактериальная терапия направлена на устранение причины заболевания - на уничтожение возбудителя, вызвавшего конкретное заболевание и активные антибиотики действуют лишь на ограниченное число микробов, не обладают абсолютной избирательностью действия, становясь неэффективными против устойчивых микроорганизмов.
Натуральные антибиотики благоприятно влияют на микрофлору и способны укрепить и защитить организм человека от различных инфекций, при этом полностью заменить синтетические они не могут.
Эксперимент по взаимодействию природных и синтетических антибиотиков на культуру сенной палочки показал, что спустя несколько дней(2-3) пленка покрыла лишь половину сосуда с тысячелистником из чего следует, что природный антибиотик дал отпор бактериям сенной палочки, но менее эффективный чем у синтетического антибиотика т.к в сосуде с синтетическим антибиотиком пленки вовсе не образовалось.
Список литературы:
1. Минаева В.Г.Лекарственные растения Сибири. 4-е изд. Новосибирск: Наука, 1970. — 282 2. Малахов Г.П. Растения-антибиотики. СПб.: Крылов, 2009. — 192 с.
3. Абдуллин И.М.Антибиотики в клинической практике, Саламат, 1997;
4. Крылов Ю.Ф. Удивительный мир лекарств.- М.: Знание, 1985.
5. Мецлер Д. Биохимия, тт. 1–3. М., 1980;
6.Стейниер Р., Эдельберг Э., Ингрэм Дж. Мир микробов, тт. 1–3. М., 1979;
7.Шемякин М. М. [и др.], Химия антибиотиков, 3 изд., т. 1—2, М., 1961;
8.http://www.antibiotic.ru
9. http://www.bibliofond.ru
Приложение 1
Рис.1 Выращивание сенной палочки