Главная » »
21:41

Малышев Владимир, МАОУ «Гимназия № 34» г.Ульяновска Исследование: «Невидимки вокруг нас». Моя мама – медик, и я часто слышу о необходимости гигиены, о вредных микробах и бактериях. И мне захотелось выяснить, кто же они такие – невидимки вокруг нас под именем «бактерии». Все ли вредные? Почему люди их так боятся? Сначала я изучил множество различных источников и попытался выяснить для себя, кто же такие бактерии. Бактерии являются самыми древними организмами, появившимися около 3,5 млрд. лет назад в архее. Около 2,5 млрд. лет они доминировали на Земле, формируя биосферу, участвовали в образовании кислородной атмосферы. К микроорганизмам относятся живые существа, представленные в каждом из царств живой природы. Это - бактерии, микроскопические грибы, водоросли и даже животные. Микробиология — это наука, изучающая микроорганизмы, их свойства, распространение и роль в круговороте веществ в природе. Медицинская микробиология включает бактериологию, которая изучает бактерии — возбудители инфекционных заболеваний, микологию — раздел о болезнетворных грибках, протозоологию, объектом исследования которой являются болезнетворные одноклеточные животные организмы, и, наконец, вирусологию, исследующую болезнетворные вирусы. Микроскоп 1751 года Достоверные сведения о микробах впервые были получены во второй половине 17 в. голландским ученым А. Левенгуком, описавшим «живых зверьков» в воде, зубном налете, настоях при рассмотрении их в простейший микроскоп, увеличивавший объекты в 250—300 раз. В своём письме Лондонскому Королевскому обществу он сообщает как 24 апреля 1676 года микроскопировал каплю воды и даёт описание увиденных там существ, в том числе бактерий. Левенгук считал обнаруженных им микроскопических существ «очень маленькими животными» и приписывал им те же особенности строения и поведения, что и обычным животным. Повсеместное распространение этих «животных» стало сенсацией не только в научном мире. Левенгук демонстрировал свои опыты всем желающим, в 1698 году его даже посетил Пётр I. Самыми распространёнными среди микроорганизмов являются бактерии. Их выделяет и изучает бактериологическая лаборатория. Бактерии (лат. bacteria — палочка) — это одноклеточные организмы, лишенные хлорофилла. Они отличаются друг от друга по: - форме - размеру - типу движения - типу дыхания - типу питания - характеру окрашивания - росту на питательных средах - типу размножения - спорообразованию - способности выработки токсинов ФОРМА БАКТЕРИЙ Микроорганизмы по форме подразделяются на шаровидные, или кокки, палочковидные и извитые. Кокки (гр. coccus — ягода, лат. coccus — шаровидный). Кокки бывают сферические, эллипсоидные, бобовидные и ланцетовидные. После деления кокки по-разному располагаются относительно друг друга, что послужило основанием подразделить их на отдельные группы. Микрококки (гр. micrococcus — малый) — беспорядочно расположенные одиночные или парные клетки. Диплококки (гр. diplococcus — двойной) — попарно расположенные клетки как результат деления в одной плоскости и сохранение связи между дочерними клетками. Стрептококки (гр. streptococcus — извитой) — клетки, расположенные в виде цепочек различной длины. Тетракокки (гр. tetracoccus — четыре кокка) — сцепленные по четыре кокка как результат последовательного деления клеток в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях. Сарцины (лат. sarcina — связываю, соединяю) — кокки, расположенные ярусами по 8—16 особей как результат последовательного деления клеток в трех взаимно-перпендикулярных плоскостях. Напоминают тюки, пакеты. Стафилококки (гр. staphylococcus — виноградная гроздь). Гроздьевидные скопления кокков как результат деления кокков в различных плоскостях. Микроорганизмы палочковидной формы подразделяются на бактерии, бациллы и клостридии. К бактериям относятся палочковидные микроорганизмы, не образующие спор (кишечная палочка, сальмонеллы, возбудители туберкулеза и т.д.). К бациллам и клостридиям (лат. closter — веретено) принадлежат микробы, образующие споры (сибиреязвенная, столбнячная палочки, возбудители анаэробной инфекции). По форме палочковидные бактерии бывают короткими, длинными или средних размеров: с закругленными, заостренными, обрубленными и булавовидными концами. Некоторые бактерии могут образовывать ветвления в виде боковых выростов. Общее число палочковидных бактерий значительно больше, чем кокковидных. Извитые формы бактерий. К этой группе относятся вибрионы, спириллы и спирохеты. Вибрионы (лат. vibrio — изгибаюсь) — изгиб клетки равен 1/3—1/4 завитка спирали, имеющие вид запятой. Спириллы (лат. spira — изгиб) имеют изгибы с одним или несколькими оборотами спирали. Спирохеты (лат. spirochaetae — извилина) имеют штопороподобную форму. РАЗМЕР БАКТЕРИЙ Величина бактерий измеряется в микрометрах (мкм). Большинство патогенных бактерий имеют среднюю длину 0,2—10 мкм. Под влиянием среды обитания могут происходить ненаследственные изменения, называемые модификациями. Однако при стабильных условиях существования микробы сохраняют свойственные данному виду размер и форму. ДВИЖЕНИЕ БАКТЕРИЙ Все кокки неподвижны, извитые формы - все подвижны, палочки – могут быть как неподвижны, так и подвижны. Подвижность палочек обусловлена наличием жгутиков. Жгутики. Некоторые бактерии имеют очень тонкие и прочные спиральные жгутики, в несколько раз более длинные, чем сами клетки. Жгутики совершают быстрые вращательные движения и способствуют движению бактерий. Бактерии для своих размеров передвигаются очень быстро, за одну секунду они преодолевают расстояние равное примерно 20 диаметром самой бактериальной клетки. Жгутики бактерий длинные 12-13 миллиметра, тонкие и волнообразно изогнутые. Диаметр их обычно 10-12 нм, поэтому их нельзя увидеть в световой микроскоп. Фимбрии (ворсинки) короче и прямее, чем жгутики: их диаметр около 7,5-10нм. Фимбрии характерны главным образом для грамотрицательных бактерий. В большинстве случаев ворсинки помогают, бактериям прикрепляется к определённым мембранам. РОСТ БАКТЕРИЙ НА ПИТАТЕЛЬНЫХ СРЕДАХ Выращивание микроорганизмов в благоприятных условиях называется культивированием. Рост микроорганизмов в жидкой питательной среде может проявляться помутнением и изменением цвета среды, наличием или отсутствием пристеночного кольца и поверхностной пленки различного характера, наличием или отсутствием осадка. При выращивании на обезжиренном молоке молочнокислые бактерии вызывают в первые сутки культивирования свертывание молока с образованием однородного плотного сгустка без обильного выделения молочной сыворотки и газа, с кисломолочными вкусом и запахом. При размножении на плотных питательных средах микроорганизмы образуют колонии (от nar.colonia - поселение), которые представляют собой видимые скопления особей одного вида и формирующиеся в результате размножения одной клетки. Они бывают круглой, розеткообразной, звездчатой, древовидной формы, могут иметь поверхность гладкую, выпуклую, плоскую, куполообразную, вдавленную. Колонии отмечаются также по строению края, который, может быть ровным (S-форма) и шероховатым (R-форма). По величине колонии подразделяют на крупные (свыше 4 мм) в диаметре, средние (2-4 мм), мелкие (1-2 мм) и карликовые (меньше 1мм). Колонии отличаются также по консистенции, плотности, прозрачности, цвету. Они бывают слизистыми, сметанообразными, влажными, сухими, прозрачными, полупрозрачными и непрозрачными, окрашенными и бесцветными. РАЗМНОЖЕНИЕ БАКТЕРИЙ Размножаются микроорганизмы делением клетки или почкованием, что особенно характерно для многих дрожжей. Только некоторым бактериям свойственно образование специальных «органов» размножения (цианобактерии, миксобактерии, актиномицеты). Теоретически вычислено, что при делении клетки через каждые 20-30 мин количество бактерий за 24 ч составило бы 10-15 млрд. клеток, а через 5 сут. размножения одна клетка дала бы такую живую массу потомства, которая заполнила бы собой бассейны морей и океанов нашей планеты. В благоприятных условиях спора быстро (3-4 ч) превращается в вегетативную клетку. ВЫРАБОТКА ТОКСИНОВ БАКТЕРИЯМИ Различают 2 вида токсинов: - экзотоксины (истинные яды): вырабатываются клеткой в окружающую среду при ее жизни. Они поражают строго определенный орган или ткань; – эндотоксины (внутренние яды): не выделяются при жизни клеткой, а попадают в нее после гибели клетки. Они устойчивы к действию высоких t и вызывают общую картину заболевания. СРЕДА ОБИТАНИЯ Микроорганизмы обитают почти повсеместно, где есть вода, включая горячие источники, дно мирового океана, а также глубоко внутри земной коры. Они являются важным звеном в обмене веществ в экосистемах. Впрочем, не все микроорганизмы приносят человеку пользу. Часть микроорганизмов является условно-патогенной или патогенной для человека и животных. Некоторые микроорганизмы вызывают поражение сельскохозяйственной продукции, приводят к обеднению почвы азотом, вызывают загрязнение водоемов, накопление ядовитых веществ (токсинов). В то же время, патогенные микроорганизмы вызывают болезни человека и животных и растений. Микрофлора почвы Почва является естественной средой обитания микроорганизмов. Они находят в почве все условия, необходимые для своего развития: пищу, влагу, защиту от губительного влияния прямых солнечных лучей и высушивания. Микрофлора почвы по количественному и видовому составу значительно колеблется в зависимости от химического состава почвы, ее физических свойств, реакции (pH), влагоёмкости, степени аэрации. Также влияют климатические условия, время года, характер растительного покрова и др. факторы. Микрофлора почвы представлена разнообразными видами бактерий, актиномицетов, грибов, водорослей и простейших животных. К постоянным обитателям почвы относятся различные гнилостные, преимущественно спороносные, аэробные и анаэробные бактерии. Деятельность почвенных бактерий играет большую роль в создании плодородия почвы. Последовательно, сменяя друг друга, бактерии осуществляют процессы круговорота веществ в почве. Органические вещества, попадающие в почву в виде остатков растений, трупов животных постепенно минерализуются. Наряду с обычными обитателями почвы встречаются и болезнетворные бактерии, преимущественно спорообразующие, например возбудители столбняка, ботулизма, гангрены. Поэтому загрязнение пищевых продуктов почвой представляют опасность. Микрофлора воздуха В атмосферный воздух микроорганизмы попадают с поверхности земли и предметов вместе с пылью, а также с мельчайшими капельками влаги. Воздух не является благоприятной средой для развития микроорганизмов, так как в нем отсутствует капельно-жидкая вода. В воздухе микроорганизмы лишь временно могут сохранять жизнеспособность, и многие из них быстро погибают под влиянием высушивания и солнечных лучей. Количественный и качественный состав микрофлоры атмосферного воздуха может существенно изменяться в зависимости от климатических условий, времени года и других факторов. Над морями, горами, ледяными полями Арктики воздух содержит очень мало микробов. Значительно больше их в воздухе населенных местностей, особенно крупных промышленных городов. Чем больше в воздухе пыли, тем больше в нем микроорганизмов. Каждая пылинка может нести на себе множество микробов. Состав микрофлоры воздуха нестабилен. В воздухе находятся обычно наиболее устойчивые против высыхания и действия ультрафиолетовых лучей различные микрококки, сарцины, споры бактерий и грибов, дрожжи. Могут встречаться и болезнетворные микроорганизмы, особенно устойчивые к высушиванию, например туберкулезные палочки, патогенные стрептококки и стафилококки, вирусы. Человек в среднем за сутки вдыхает 12000 л воздуха. При этом в дыхательных путях задерживаются 99,8% микроорганизмов, содержащихся в воздухе. В закрытых помещениях, особенно где находится много людей, воздух почти всегда содержит больше микроорганизмов. Ежедневная влажная уборка помещений, систематическая вентиляция, особенно с фильтрацией поступающего воздуха, значительно уменьшают запыленность помещений и количество в них микробов. В отдельных случаях для очистки воздуха от микроорганизмов применяют дезинфекцию. Для этого пригодны только те дезинфицирующие вещества, которые быстро вызывают гибель микроорганизмов, но безвредны для человека, не портят оборудования и других предметов, бесцветны и лишены запаха. Микрофлора воды По составу и свойствам питьевая вода должна быть безопасна. Воду, употребляемую как питьевую, особенно водопроводную, очищают и обеззараживают. Это объясняется тем, что источниками водоснабжения большей частью являются открытые водоемы, которые трудно уберечь от загрязнения. При очистке воды преследуют следующие цели: улучшение физических свойств (прозрачность, цветность, запах, вкус), изменение химического состава (уменьшение содержания в воде соединений железа, марганца, кальция и магния, ядовитых веществ). Одновременно с очисткой улучшаются и микробиологические показатели качества воды. Воду очищают от содержащихся в ней органических веществ и взвешенных примесей путем отстаивания, фильтрации. Дезинфекцию воды осуществляют чаще всего хлорированием. Хлор губительно действует на микроорганизмы даже в небольших дозах. Для обеззараживания воды можно также использовать озон и ультрафиолетовые лучи. Небольшие объемы воды обеззараживают кипячением. При кипячении воды в течение 5 мин погибают почти все имеющиеся в ней микроорганизмы. Микроорганизмы в пищевых продуктах Все пищевые продукты являются прекрасной питательной средой для микроорганизмов и поэтому быстро подвергаются микробной порче. Все существующие способы сохранности продуктов питания от порчи базируются на 4 принципах: - методы,основанные на поддержании естественного иммунитета и в них протекают нормальные жизненные процессы (хранение овощей, рыбы, фруктов); - метод, основанный на приостановлении жизнедеятельности микроорганизмов, но не приводит к гибели (сушка, вяление, охлаждение, маринование, соление); - метод, направленный на полное уничтожение микроорганизмов в продуктах (стерилизация, действие антисептиков, лучистой энергии, антибиотиков); - метод, основанный на создании благоприятных условий для развития одной группы микроорганизмов , которые не только улучшают вкус продукта, но и создают условия, препятствующие развитию микроорганизмов, вызывающих их порчу (квашение). Полезные и вредные бактерии Вредные для человека бактерии — патогенные. Это бактерии, паразитирующие на других организмах. Бактерии вызывают большое количество заболеваний человека, таких как чума, сибирская язва, лепра, дифтерия, сифилис, холера, туберкулёз и др. Бактериальным инфекциям подвержены также растения и животные. Многие бактерии, являющиеся в норме безопасными для человека или даже обычными обитателями его кожи или кишечника, в случае нарушения иммунитета или общего ослабления организма могут выступать в качестве вредных. Одними из самых распространенных бактерий являются стафилококки. Эти микробы находят буквально повсюду - в воздухе, в почве, в воде, да и в организме человека они присутствуют постоянно. Кожа и слизистые оболочки - естественная среда обитания стафилококков, поэтому именно они наиболее часто вызывают всевозможные нагноения. Другие весьма «популярные» микроорганизмы носят название стрептококков. И хотя и во внешней среде, и в человеческом организме эти микробы встречаются значительно реже стафилококков, нет такого органа, который был бы застрахован от поражения ими. Особенно тяжело протекают инфекционные заболевания, вызванные стрептококковыми инфекциями, в случаях ослабления иммунитета. В кишечнике человека обитает кишечная палочка - бактерия, считающаяся условно патогенной, так как она не оказывает отрицательного воздействия на организм. Если кишечная палочка обнаружена в воздухе жилого помещения, то она становится опасной. Особое место среди патогенных бактерий занимают клебсиеллы, которые способны вызывать у человека воспаление легких, гнойные и фибринозные плевриты, перикардит, менингит, гайморит и другие заболевания. Всем, кто когда-либо оказывался в стационаре, известно грозное словосочетание «внутрибольничная инфекция». Возбудителем инфекционного заболевания часто является синегнойная палочка. Попадая и без того в ослабленный организм больного, она дает тяжелейшие осложнения. Но есть и полезные бактерии. Без молочнокислых бактерий мы не имели бы вкусных йогуртов и кефира. Без дрожжевых бактерий невозможно было бы испечь пироги и приготовить квас или пиво. Благодаря некоторым микробам образовались нужные и полезные залежи, например, железной руды. А бактерии, которые питаются нефтью, способные очищать воду от нефтяного загрязнения. Благодаря быстрому росту и размножению, а также простоте строения, бактерии активно применяются в научных исследованиях по молекулярной биологии, генетике, генной инженерии и биохимии. В кишечнике человека в норме обитает от 300 до 1000 видов бактерий общей массой до 1 кг, а численность их клеток на порядок превосходит численность клеток человеческого организма. Они играют важную роль в переваривании углеводов, синтезируют витамины, вытесняют патогенные бактерии. После того как я узнал так много о микроорганизмах, мне стало интересно каков же он, невидимый микромир вокруг меня. Показательные опыты Почему молоко скисло? Проведём несложный эксперимент — нальём в одинаковые стаканчики и оставим в тепле различное молоко: -стерилизованное (с длительным сроком хранения) -пастеризованное (также из магазина) -кипяченое (можно прокипятить и пастеризованное молоко) -молоко домашнее (не подвергавшееся термической обработке) Далее следим за ходом эксперимента: ежедневно проверяем состояние „подопытных». По окончании исследования, делаем вывод — какое молоко быстрее скисло? Почему? ВЫВОД. Первым скисло домашнее молоко, так как не проходило специальной обработки. Причиной сквашивания послужили молочнокислые бактерии — те же самые, что есть во всех кисломолочных продуктах, продающихся в магазине. В норме эти бактерии всегда присутствуют в молоке, попадают они туда с поверхности кормов, травы, которой питаются коровы. Молоко обязательно нужно хранить в прохладном месте (в холодильнике развитие всех бактерий замедляется, поэтому молоко дольше не скисает). Откуда в тесте столько дырок? Интересно узнать, кто наделал в хлебе столько дырок? Замесим один образец теста с добавлением дрожжей, дадим ему настояться (в это время дрожжи размножились до необходимого уровня и приступают к переработке сахара, содержащегося в муке, в спирт и углекислый газ), а второй образец без дрожжей и ставим выпекать. Вывод. Происходит процесс спиртового брожения (это явление вызывается дрожжами и приводит к разрыхлению теста). Кто живет в квасе? Для опыта подойдет квас или пиво, одно условие: квас должен быть натуральным, то есть так называемого живого брожения. Ничего особенного с ним делать не нужно — просто нальём в емкость и поставим на стол. Крышкой плотно закрывать не нужно. Через какое-то время на поверхности кваса образуется тонкая пленка, состоящая из множества уксуснокислых бактерий. Одновременно появляется и со временем усиливается характерный запах уксусной кислоты. Вывод. Эти бактерии любят кислород, содержащийся в воздухе, и поэтому плавают на поверхности, а не опускаются на дно; они переработали спирт, содержащийся в квасе, в резко пахнущую уксусную кислоту. Живут ли микроорганизмы вокруг нас? 1) Возьмём смывы: с рук - поверхности стола, ручки холодильника 2) Возьмём посев из зева и носа 3) Произведём в лаборатории забор воздуха специальным прибором. Идём в лабораторию, делаем посев на специальные среды и ставим их в термостат. Температура в термостате 37 градусов, так как она является самой благоприятной для микробов. На следующий день просматриваем посевы и обнаруживаем множество колоний микробов. Вывод. На руках, во рту, в носу, на окружающих нас поверхностях, в воздухе всегда живёт множество микробов. Список литературы 1. Гусев М. В., Минеева Л. А. Микробиология. — М.: Изд-во МГУ, 2011. 2. Заварзин Г. А. Лекции по природоведческой микробиологии / Отв. ред. Н. Н. Коло-тилова; Ин-т микробиологии. — М.: Наука, 2009. 3. Современная микробиология. Прокариоты: В 2-х томах / Под ред. Й. Ленглера, Г. Древса, Г. Шлегеля.. — М.: Мир, 2005. 4. Введение. Бактерии и актиномицеты. Под ред. Н. А. Красильникова и А. А. Урано-ва. 5. И. Тер-Григорян «Воскрешение бактерий». Газета.ру, 9.08.2007. 6. Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология. В 3 т.. — 3 изд.. — М.: Мир, 2004. 7. Герхардт Ф. Методы общей бактериологии. В 3 т.. — М.: Мир, 1983 8. Шлегель Г. Г. История микробиологии. М: изд-во УРСС, 2012. 9. Авраменко И.Ф. Микробиология. – М.: Колос, 1979 10. Волков А. Таинственный космос бактерий. – Знание – сила. 2005 11. Добровольская Н. Невидимые спутники. – Лазурь: Популярный альманах экологической направленности для молодёжи. – 2003.
Категория: Всеросийский конкурс для обучающихся 1- 11 классов «Я исследователь» | Просмотров: 524 | Добавил: ymbragina | Рейтинг: 1.0/4
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]