VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Удивительные фитонциды против микроорганизмов

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Беликова Т.Ю. 1

---

1Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение школа №19 г.о. Кинешма имени 212 Томашувского Кинешемского стрелкового полка 49-й Ивановской дивизии

Маслова Т.И. 1Шарова М.В. 1

---

1Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение школа №19 г.о. Кинешма имени 212 Томашувского Кинешемского стрелкового полка 49-й Ивановской дивизии

Работа в формате PDF

1.3 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

1. Введение

Красочен и разнообразен растительный мир! Нам известны сотни тысяч видов, разновидностей, сортов растений, и все они обладают фитонцидными свойствами. Это явление характерно для растительного мира в целом. Одни растения вырабатывают преимущественно сильно летучие фитонциды, другие — малолетучие; фитонциды разных растений имеют неодинаковую мощность, различен и их химический состав. Фитонциды одних растений обладают бактерицидными свойствами, то есть могут убивать бактерии. Фитонциды других растений обладают бактериостатическими свойствами, то есть не убивают, а только задерживают рост и размножение микроорганизмов.

Фитонциды различных растений — это не одно какое-либо вещество, а множество самых разнообразных. Фитонциды лука убивают вне организма туберкулёзную палочку и в то же время бессильны в отношении некоторых бактерий и грибков, вызывающих заразные заболевания у лука.

Актуальность темы

Тема продление срока хранения продуктов остаётся актуальной и в современной жизни. Микроорганизмы и плесневые грибы разрушают продукты питания. Современные учёные ещё не изобрели эффективного средства, поэтому каждому стоит знать элементарные способы защиты продуктов питания с помощью народных средств, в которых содержаться фитонциды.

Цель работы: Изучить влияние фитонцидов лука, чеснока, хрена на рост и развитие гнилостных бактерий и плесневых грибов.

Задачи

1. Изучить литературу о фитонцидах растений, строении и свойствах грибов, которые образуют плесень.

2. Провести исследование влияния фитонцидов лука, чеснока и хрена на развитие гнилостных бактерий

3. Провести исследование влияния фитонцидов лука, чеснока и хрена на развитие плесневых грибов.

Гипотеза

Действительно ли фитонциды растений создают противомикробную зону и тем самым замедляют развитие бактерий и плесневых грибов.

2. Теоретическая часть

2.1.Фитонциды растений, их роль в природе.

Термин фитонциды – был предложен русским учёным Б.Т.Токиным в 1934 году для обозначения летучих веществ, обладающих антимикробными свойствами, которые выделяются растениями. Он исследовал вещества, содержащиеся в пряностях, и обнаружил, что антисептическое действие дают летучие компоненты. Эти «летучие яды растений» он предложил назвать фитонцидами.

Есть фитонциды, содержащиеся в тканях растений в растворенном виде, и летучие фракции фитонцидов, выделяемые в атмосферу, почву, воду.Летучие фитонциды способны оказывать своё действие на расстоянии. Все растения выделяют их в целях самозащиты; одни растения выделяют малые количества фитонцидов, другие — в их числе лук и чеснок, — большие.

Фитонцидные свойства сначала были обнаружены лишь у немногих растений, но по мере изучения их круг расширился. По мнению академика В. Г. Дробатько, их имеют около 85% высших растений.

Вопросом о действии фитонцидов на болезнетворных микроорганизмов, возбудителей болезней человека и животных заинтересовались медики и ветеринары. В 1945г. при непосредственном участии академика В. Г. Дробатько был получен препарат иманин из растения зверобоя. В 1948 г. этот препарат был внедрен в медицинскую практику и применяется до сих пор при лечении гнойных ран, трофических язв и других заболеваниях. (Айзенман.Б.Е. Фитонциды и антибиотики высших растений.с.270.)

При проведении ряда опытов по выявлению действия фитонцидов на морфологию бактериальной клетки было установлено, что под их действием происходит сравнительно быстрое и резко выраженное нарушение таких структур, как клеточная стенка и цитоплазматическая мембрана, некоторые клетки разрушаются даже через 3 часа. (Бинас. А.В. биологический эксперимент в школе. С 192)

Антимикробные свойства фитонцидов обусловили большое число исследований по использованию их в медицине, ветеринарии, защите растений, при хранении плодов и овощей, в пищевой промышленности и др.

Расцвет в области изучения фитонцидов приходится на 1950-1980 гг. В эти годы в СССР были проведены обширные исследования антивирусного, противобактериального, иммунтропного и др. эффектов веществ, выделенных из растений при помощи экстракции и др. методов. Самыми богатыми по содержанию фитонцидов являются в луке и чеснок. (Айзенман.Б.Е. Фитонциды и антибиотики высших растений.с.270.).

2.2. История открытия фитонцидов.

Фитонциды – это вещества растительного происхождения, обладающие свойством убивать или тормозить рост микроорганизмов. Название «фитонцид» произошло от слияния греческого «phyton» («растение») и латинского «caedo» («убиваю»). Различают летучие и нелетучие фитонцидытканевых соков.  Нелетучие фитонциды содержатся во всех растениях.

Фитонцидные свойства растений были открыты в 1929 году видным советским исследователем профессором Б.П. Токиным. Ученый измельчал свежие листья различных деревьев, натирал на терке хрен или редьку, лук или чеснок, смешивал их с водой и наблюдал под микроскопом, как ведут себя бактерии и простейшие, живущие в этой воде. Они на глазах меняли характер своего движения, форму тела и наконец погибали. Так было открыто действие фитонцидов растений. Впоследствии же выяснилось, что фитонциды обладают не только губительным воздействием на бактерии и простейшие организмы, но и целым рядом других функций. Им принадлежит важная роль в создании иммунитета растений. (Живой лес- интернет журнал.)

2.3 Фитонцидные свойства лука, чеснока и хрена.

О лекарственных свойствах пищевых растений известно давно. С развитием науки на смену чисто эмпирическим наблюдениям пришли строго научные методы исследования растений. Изучение химического состава пищевых растений расширило возможности употребление их для укрепления и сохранения здоровья. Лук и чеснок – очень древние культуры, они были известны более 7 тысяч лет назад. В Древнем Египте носильщикам приказывали есть много чеснока для поддержания работоспособности. С лечебной целью лук и чеснок использовали Гиппократ, Диоскорид, Парацельс, Гален.

Растения, выделяющие фитонциды, убивают вредоносные микроорганизмы вокруг себя. Но как они это делают? Так, летучая фракция фитонцидов наполняет воздух аэрозолями, мельчайшими частицами. При трении аэрозолей о воздух создается электрический заряд, который наполняет воздух аэроионами, способными разрушать структуры ДНК бактерий и грибов. Таким образом, благодаря «химическому оружию» растений концентрация вредных микроорганизмов в воздухе снижается в разы

Фитонциды чеснока.

В китайской медицине чесноку приписывали тонизирующее действие при заболеваниях органов пищеварения, дыхания, при истощении, ревматизме, болезнях кожи. В одной из популярных медицинских книг, изданной в России в 1848 г., отмечается: «Чеснок почитается всеобщим предохранительным лекарством от яда, угрызения змей, прилипчивых и заразительных болезней, а наипаче от чумы». Британские врачи во время эпидемии чумы в Лондоне в конце XVII века пропагандировали чеснок как средство для профилактики чумы.

У многих народов существовало поверье, что лук и чеснок исцеляют болезни, насланные демонами, и оберегают от них. В Восточной Европе чеснок считался надежным средством для отпугивания вампиров. С этой целью им натирали ручки дверей и оконные рамы, а под потолком развешивали целые гирлянды луковиц чеснока. Для жителей Болгарии, Венгрии, Румынии чеснок был своеобразным талисманом, его старались держать при себе в критические моменты жизни.

В XIX веке «магическое» действие чеснока объяснил французский микробиолог Луи Пастер. Проведя ряд опытов, ученый обнаружил антисептические свойства сока чеснока. Позже были исследованы фитонциды чеснока, однако их химический состав так и не удалось установить. Известно, что огромный вклад в антибактериальную активность чеснока вносит аллицин - вещество, ответственное за его специфический запах. Аллицин способен подавлять рост и развитие бактерий, будучи разведенным даже в тысячи раз. Фитонциды чеснока убивают грамположительные и грамотрицательные бактерии как аэробные, так и анаэробные, а также различные грибы. Под воздействием фитонцидов чеснока холерный вибрион, дифтерийная и дизентерийная палочки, микобактерии туберкулеза, возбудители брюшного типа, газовой гангрены и другие микроорганизмы погибают в течение нескольких минут.

В медицине применяют фитонцидные препараты из луковиц чеснока - настойку чеснока и спиртовую вытяжку, которые усиливают двигательную и секреторную функции пищеварительного тракта. Назначают их внутрь при атонии кишечника и колите для подавления процессов гниения и брожения в кишечнике, а также при гипертонии и атеросклерозе.

Фитонциды лука

Античные врачи рекомендовали применять лук при инфекциях, расстройстве пищеварения, проказе, а также для лечения ран. По свидетельству греческого историка Геродота, египтяне закупали лук и чеснок в огромном количестве и кормили рабов, строивших пирамиды. Во времена крестовых походов сарацины возвращали французских пленников в обмен на обыкновенный репчатый лук - по 8 луковиц за воина. Древние целители считали, что нет ни одного заболевания, при котором лук не принес бы пользы больному.

Целебные свойства лука обусловлены уникальным сочетанием содержащихся в нем веществ. Среди них стоит отметить эфирное масло лука с характерным острым запахом, органические кислоты (лимонная и яблочная); целый ряд витаминов и минералов, в т.ч. кальций, калий, железо, фосфор, йод, сера, селен. Однако высокая эффективность применения лука при самых различных заболеваниях объясняется прежде всего наличием в нем фитонцидов. Они губительно действуют на многие патогенные бактерии, включая возбудителей дизентерии, дифтерии и туберкулеза, золотистый стафилококк и трихомонады.

Фитонциды хрена.

Открытое благодаря высокому содержанию фитонцидов в этом растении и бактерицидному действию, обеспечивается наличием в нем лизоцима. В корнях хрена содержится гликозид синигрин, при расщеплении которого образуются аллиловое горчичное масло и лизоцим – белковое вещество, обладающее сильным бактерицидным действием. Он препятствует росту бактерий. Эти свойства хрена издавна замечены людьми. Фитонциды хрена не уничтожаются ни слюной, ни желудочным соком и способствуют выделению в кишечнике важных для пищеварения веществ. Недаром и пословица бытует: «Хрен да капуста лиха не пустят». Благодаря фитонцидам тертого хрена свежее мясо и рыба могут сохраняться в закрытой посуде много дней, а плоды, овощи и ягоды до 6-7 месяцев. Поэтому хрен широко используется в пищевой и консервной промышленности.

Многообразие плесневых грибов, портящих продукты.

Если смотреть на плесневые грибы под микроскопом, удивляешься их разнообразию и тому, как они красивы. Однако слово «плесень» обычно ассоциируется у нас не с красотой природы, а с чем-то малоприятным. Заплесневелый батон или осклизлые пятна по углам подвала вызывают брезгливость. Ещё в недавние времена «плесенью» называли стиляг и тунеядцев, подразумевая, что это явление требует презрения и уничтожения. Человечество недостаточно информировано о мире мельчайших существ, к которому принадлежит и плесень — микроскопические грибы. Сформировавшееся в быту мнение, что плесень — это всегда плохо, к сожалению, обусловлено непониманием роли грибов в мире природы и в нашей жизни. Что мы знаем о них? На сегодня описано 100 тысяч видов грибов (а по оценкам, на Земле их существует более 1,5 миллиона видов). Около двух третьих из известных относятся к плесневым микроскопическим грибам — мицелиальным (состоящим из ветвящихся нитей — гиф) и дрожжевым (округлым почкующимся клеткам). Макромицеты с привычными нам плодовыми телами составляют остальную треть. Размножаются плесени обычно бесполым и вегетативным способом — спорами и фрагментами гиф мицелия, значительно реже — половым путём (слиянием клеток), когда происходит обмен генетической информацией.( Наука жизнь. Многоликая плесень).

Классификация плесени.

По цвету: белая, черная, зеленая, желтая. По морфологии: зигомицеты, аскомицеты.

Зигомицеты – класс плесневых грибов.

 Зигомицеты белые, с черным налетом сверху. Эта плесень растет на хлебе и выглядит как полосатая объемная серо- бело- черная губка, разрастается до сантиметра в толщину. Мицелий одноклеточный, хорошо развитый. Бесполое размножение – неподвижными спорангиоспорами. Половое – зигоспорами

Они включают в себя 3 основных рода:

1. Мукор (Mucor) – характерно 1-2 крупные спорангионосца с крупными спорангиями, хорошо развивается. На хлебе – хлебная плесень.

2. Ризопус (Rhizopus) – спорангионосцы выходят кустиками, имеют более мелкие спорангии и подобие корневых волосков – ризы, с помощью которых гриб крепится к субстрату. Этот гриб называется головчатой плесенью за счет того, что созревшие спорангиоспоры хорошо видны в виде черных головок на питательном субстрате. Портит многие продукты питания, вызывает мягкую гниль ягод.

3. Тамнидиум (Thamnidium) – имеет крупный центральный спорангионосец со спорангием. От спорангионосца отходят более мелкие спрорангии –спорангиоли.

Аскомицеты – класс плесневых грибов. Плодосумчатыеакскомицеты. Это многоклеточные организмы, у которых споры находятся на поверхностях специальных структур.Мицелий многоклеточный, хорошо развитый. Бесполое размножение – конидиями. Половое – аскоспорами. В зависимости от места нахождения класс подразделяется на 2 подкласса:

1 – плодосумчатые аскомицеты (они вызревают в специальных плодовых телах, образовавшихся сросшимися гифами мицелия).

2 – голосумчатые (они вызревают непосредственно на мицелии, плодовые тела отсутствуют).

Плодосумчатые:

1 – леечные грибы или грибы относящиеся к роду Aspergillus. Гриб Aspergillusniger применяется для промышленного получения лимонной кислоты. Аspergillusoryzae, Aspergillusawamori, Aspergillysbatatum применяются для получения ферментов плесневых грибов, которые используются в промышленности. Так же они вызывают бурную порчу пищевых продуктов и аллергическое заболевание – аспергиллезы.

2.Кистевые грибы, грибы рода Penicillium используются для получения антибиотика пенициллина. Грибы данного рода вызывают плесневение пищевых продуктов и аллергические заболевания – пенициллезы.

Плесень Мукор: род низших плесневых грибов класса зигомицетов, который включает около 60-ти видов. Широко распространены в верхнем слое почвы, также развиваются на продуктах питания и органических остатках. Некоторые виды вызывают болезни (мукоромикозы) животных и человека, другие используются для получения антибиотиков или в качестве закваски (так как некоторые мукоровые грибы обладают высокой ферментативной активностью).

Систематика:

Домен: Эукариоты

Царство: Грибы

Отдел: Зигомикота

Порядок: Мукоровые

Семейство: Мукоровые

Род: Мукор

Penicillium, Mucor известны как плесени. Это - широко распространенные сапрофиты, т.е. они используют в пищу мертвый органический материал.

Мукор широко распространен в почве, развивается также на хлебе. Гифы нечленистые и обильно ветвятся; те же нити, которые поднимаются вверх, на воздух, и которые кажутся пушком, называются воздушными гифами. Они достигают длины 6-8 сантиметров. В ходе развития и роста грибка концы воздушных гифов расширяются, и, наконец каждый гиф будет оканчиваться маленьким шариком, постепенно чернеющим. Черные шарики называются спорангиями; они содержат споры. Споры развиваются в сферических спорангиях, расположенных на очень длинных вертикально растущих гифах, называемых спорангиеносцами. Спорангии хорошо видны под микроскопом при небольшом увеличении. (Тейлор Д., Грин Н., Стаут У. Биология: в 3-х т. Т. 1, - М.: Мир, 2010)

3.Практическая часть.

3.1 Определение степени фитонцидности лука, чеснока, хрена по их действию на гнилостные бактерии.

Опыт 1.

Влияние фитонцидов на развитие бактерий гниения. (Варёное яйцо) + лук, чеснок или хрен

Взяли 4 стакана. В 3 стакана на дно поместили мелко нарезанные лук, чеснок и хрен и положили варёное куриное яйцо. (Приложение 1)

Вывод: мы доказали, что фитонцида лука, чеснока и хрена определённое время способны подавлять развитие гнилостных бактерий. (Приложение 3)

3.2. Определение степени фитонцидности лука, чеснока, хрена по их действию на плесневые грибы.

Опыт 2.

На дно 4 чашек Петри на влажную фильтровальную бумагу положили кусочки белого хлеба, около которых поместили мелко нарезанные лук, чеснок, хрен. Чашки закрыли. (Приложение 2)

Вывод: больше всего плесневый гриб мукор развился на контрольном образце, весь кусочек покрылся чёрной плесенью. Меньше всего плесень покрыла кусочек хлеба, где действовали фитонциды чеснока. (Приложение 4)

4. Заключение.

Фитонциды – биологически активные вещества, вырабатываемые многими растениями, основным свойством которых является подавление жизнедеятельности или даже гибель многих болезнетворных микроорганизмов. Фитонциды одних растений убивают микробы, т.е. обладают бактерицидными свойствами, а другие - задерживают рост и размножение микроорганизмов. Они являются природными антибиотиками.

Проведенное исследование по изучению влияния действия фитонцидов некоторых растений на распространенные микроорганизмы и плесневые грибки, подтвердили эти сведения. Однако наши результаты показали, что самым фитонцидным действием обладает чеснок, так как фитонциды чеснока дольше сдерживают рост гнилостных бактерий, чем у лука и хрена.

5. Рекомендации

Мы рекомендуем использовать гранулированный порошок чеснока или сухой чеснок в хлебницах для защиты хлеба от плесени мукор. Можно также обрабатывать гранулированным порошком места наиболее подверженные воздействию плесени.

6. Используемая литература:

Айзенман Б.Е. Фитонциды и антибиотики высших растений. ЛГУ. 1984. с 270.

Александр Осмоловский «Основы микробиологии, физиологии и санитарии»

Бинас А.В. Биологический эксперимент в школе. М.Просвещение. 1990. (192 стр.)

Голышенков П. П. «Лекарственные растения и их использование» Мордовское книжное издательство 1990 год (179 страниц)

Журнал «Наука и жизнь» № 10 за 2009 год

Куликова М. интернет журнал «Живой лес»

Петров В. В. «Растительный мир нашей Родины» Москва Просвещение 1991г.

Савельева Ю. «Лечение чесноком и луком» РИПОЛ классик 2009 год (64 страницы)

Тейлор Д., Грин Н., Стаут У. Биология: в 3-х т. Т. 1, - М.: Мир, 2010)

7.Приложение

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4