Итоговый индивидуальный проект 9 класс. Проект. Роль бактерий в повседневной жизни человека
 Скачать 3.51 Mb.
|
|
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа с. Ильинка Хабаровского муниципального района Хабаровского края Тема итогового индивидуального проекта: «Роль бактерий в повседневной жизни человека» Выполнил: Горбунов Александр, учащийся 9Б класса Руководитель проекта: Карапиря Валентина Юрьевна, учитель химии с. Ильинка 2021-2022 учебный год СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ Бактерии играют очень важную роль в мире живого. Бактерии – очень древние организмы, появившиеся около 3,5 миллиардов лет назад. Бактерии микроскопически малы, но их скопления или колонии видны невооружённым глазом. В природе бактерии встречаются повсюду, и выполняют на планете гигантскую работу. Бактерии являются разрушителями органического вещества, очищая планету от остатков погибших животных и растений. Встречаются бактерии-симбионты, которые живут в организмах растений и животных, принося им пользу. Известны и хищные бактерии, поедающие других бактерий. Они бывают как полезные, так и патогенны для человека и животных. Для того чтобы представлять, с чем мы имеем дело, мне захотелось провести несколько экспериментов. Актуальность темы проекта. Бактерии - это часть нашей жизни. Человек и многие живые организмы не могут существовать без бактерий. Эволюция сделала людей зависимыми от жизни прокариотов (бактерий). Эти микроорганизмы выполняют в человеческом организме некоторые ответственные функции, которые не могут быть выполнены другими органами, клетками или фармацевтическими препаратами. А вот бактерии запросто обойдутся без такого вида органики, как человек. Ведь обходились же они без людей миллиард лет, и дальше смогут. Но в обычной жизни человека не очень волнует это глобальное сотрудничество. Ему важно знать ответы на два вопроса: - чем бактерии могут быть полезными для человека; - как бактерии могут навредить человеку. Над ответами работают научно-исследовательские институты, которые уже сегодня обеспечили промышленность огромным количеством технологий, позволяющих: -использовать полезные бактерии, как дешевую и безопасную рабочую силу; -максимально обезопасить быт и продукты питания от вредного воздействия болезнетворных бактерий. Однако современные наукоемкие технологии не остановились на достигнутом. На рынке регулярно появляются новинки, отмеченные ярлыком «Биопрепараты», использование которых дает человеку возможность сделать свою жизнь еще более комфортной, безопасной и экологически чистой. Гипотеза: бактерии для человека могут быть как полезными, так и патогенными. Цель работы: Знакомство с многообразным миром бактерий, изучение методики выращивания бактериальных штаммов, а также получение ценного кисломолочного продукта в домашних условиях Задачи: • познакомиться с разнообразием бактерий, их классификацией; • выделить группы бактерий, полезных в жизни человека; • выделить группы бактерий, патогенных для человека; • найти описание методики и провести опыт по выращиванию бактерий; • научиться готовить в кисломолочный продукт в домашних условиях. Объект исследования – бактерии. Предмет исследования – влияние бактерий на жизнь человека. В своей работе я использовал такие методы и способы: сбор информации, анализ информационных источников, обобщение, наблюдение, эксперимент, социальный опрос, фотографирование. Практическая значимость проекта. Собранный мною материал может быть полезен учителям биологии и окружающего мира на уроках. Методы и способы исследования: сбор и анализ информационных источников, обобщение, наблюдение, эксперимент, фотографирование. 1.Бактерии. Бактерии – самая древняя группа организмов, которая появилась около 3,5 миллиардов лет назад. Первооткрывателем мира бактерий был Антоний Левенгук – голландский естествоиспытатель 17 века, впервые создавший совершенную лупу-микроскоп, увеличивающую предметы в 160-270 раз. Бактерии в природе встречаются повсеместно – в воздухе, в воде, в ледниках, нефти, почве, гниющих органических остатках, в организмах животных и человека. 1.1. Разнообразие бактерий. Среда обитания бактерий безгранична и разнообразна. Их можно обнаружить в воздухе, внутри организмов, в почве, в условиях низких температур Севера, в горных породах и горячих гейзерах. Большое разнообразие бактерий и малые размеры позволяют им проникнуть в любой организм и любую породу. Не теряя своей жизнеспособности, они способны перенести низкие температуры и нагревание до 90 C. Их споры способны пролежать много лет в ожидании благоприятной среды. Существует большое разнообразие видов бактерий по форме, способу обмена веществ, особенностям питания, передвижению, способу организации. 1.2. Классификация бактерий. По форме тела бактерии делят на: Кокки (шарообразная) Бацилла (палочковидная) Вибрион (изогнутая в виде запятой) Спирилла (спиралевидная) Стрептококки (цепочка из кокков) Стафилококки (грозди кокков) Диплококки (две круглые бактерии, заключённые в одной слизистой капсуле). (Приложение 1). Многие из бактерий имеют жгутики, что является средством их передвижения. У бактерий наблюдаются разные способы питания. Среди них есть автотрофы и гетеротрофы. Автотрофы – организмы, способные самостоятельно образовывать органические вещества для своего питания. Гетеротрофы – организмы, использующие для своего питания готовые органические вещества. Гетеротрофные бактерии подразделяются на сапрофитов, симбионтов и паразитов. (Приложение 2). 2. Полезные бактерии и патогенные бактерии. Одни бактерии приносят пользу человеку, другие нет. Вредные бактерии или, по крайней мере, часть из них знает большинство. Вот некоторые названия, обоснованно вызывающие у нас негативные чувства: сальмонелла, стафилококк, стрептококк, холерный вибрион, чумная палочка. А вот полезные бактерии для человека или названия некоторых из них знают немногие. Перечисление того какие бактерии полезны, а какие из бактерий патогенные, займет не одну страницу. Поэтому рассмотрим только некоторые из названий полезных и патогенных бактерий. 2.1 Виды полезных бактерий. Азотобактер. Эти бактерии полезны тем, что аккумулируют азот из воздуха, превращая его в ионы аммония, которые выводятся в почву и легко усваиваются растениями. Кроме того, эти микроорганизмы обогащают почву биологически активными веществами, стимулирующими рост растений, способствуют очищению грунта от тяжелых металлов, в частности, от свинца и ртути. Эти бактерии полезны человеку в таких областях, как: Сельское хозяйство. Помимо того, что они сами по себе повышают плодородие почвы, их используют для получения биологических азотных удобрений. Медицина. Способность представителей рода выделять альгиновую кислоту используется для получения лекарств от желудочно-кишечных заболеваний, зависящих от кислотности. Пищевая промышленность. Уже упомянутая кислота, имеющая название альгиновой, используется в пищевых добавках к кремам, пудингам, мороженому и т.д. Бифидобактерии. Имеют палочкообразную форму, слегка изогнутую, как видно на фото. Основное место их обитания – кишечник. При неблагоприятных условиях бактерии с таким названием быстро погибают. Они чрезвычайно полезны для человека благодаря следующим свойствам: снабжают организм витамином K, тиамином (B1), рибофлавином (B2), никотиновой кислотой (B3), пиридоксином (B6), фолиевой кислотой (B9), аминокислотами и белками; препятствуют развитию болезнетворных микробов; защищают организм от попадания токсинов из кишечника; ускоряют переваривание углеводов; активируют пристеночное пищеварение; помогают всасыванию через стенки кишечника ионов кальция, железа, витамина D. Молочнокислые бактерии. Они имеют преимущественно палочкообразную, реже – шаровидную форму. Живут они на листьях и плодах растений, в молочных продуктах. В человеческом организме они представлены во всем желудочно-кишечном тракте – от рта до прямой кишки. В подавляющем большинстве они совсем не вредные для человека. Эти микроорганизмы защищают наш кишечник от гнилостных и патогенных бактерий. Свою энергию они получают от процесса молочнокислого брожения. Полезные свойства этих бактерий известны человеку давно. Вот лишь некоторые области их применения: Пищевая промышленность – производство кефира, сметаны, ряженки, сыра; квашение овощей и фруктов; приготовление кваса, теста и т.п. Сельское хозяйство – брожение силоса (силосование) замедляет развитие плесени и способствует лучшей сохранности корма для животных. Народная медицина – лечение ран и ожогов. Вот почему солнечные ожоги рекомендуется смазывать сметаной. Медицина – производство препаратов для восстановления микрофлоры кишечника, женской репродуктивной системы после инфекции; получение антибиотиков и частичного заменителя крови под названием декстран; изготовление препаратов для лечения авитаминозов, желудочно-кишечных заболеваний, для улучшения обменных процессов. Стрептомицеты. Живут преимущественно в почве. Если вам приходилось когда-нибудь принимать такие лекарственные средства, как эритромицин, тетрациклин, стрептомицин или левомицетин, то вы уже знаете, чем полезны эти бактерии. Они являются производителями (продуцентами) самых разнообразных препаратов, среди которых: - противогрибковые; - антибактериальные; - противоопухолевые. В промышленном производстве лекарств стрептомицеты используются с сороковых годов прошлого века. Кроме антибиотиков, эти полезные бактерии продуцируют следующие вещества: 1. Физостигмин – алкалоид, который в небольших количествах используется в медицине для снижения глазного давления при глаукоме. Большие дозы являются нервнопаралитическим ядом. 2. Такролимус – природное лекарственное средство, применяющееся для предупреждения и лечения отторжения при трансплантации печени, почек, сердца, костного мозга. Это один из наименее токсичных препаратов. При его использовании реакция отторжения наблюдается крайне редко. 3. Аллозамидин – средство для подавления развития ферментов, ускоряющих деградацию хитина. Успешно применяется для борьбы с насекомыми, грибами и малярийными плазмодиями (простейшими паразитами-возбудителями малярии у человека). (Приложение 3) 2.2. Виды патогенных бактерий. Сальмонелла. Сальмоне́ллы – это род неспороносных бактерий, имеющих форму палочек (длина 1—7 мкм, ширина около 0,3—0,7 мкм). Сальмонеллы, как правило, не ферментируют лактозу и патогенны для людей и других животных при пероральном введении. Некоторые виды являются возбудителями брюшного тифа, паратифов и других сальмонеллёзов. Заразиться этими видами недуга можно с помощью мясных продуктов, молока, яиц. Мясо птицы, свинины, а так же внутренние органы, такие как печень, легкие в полусыром, копченом виде являются самым опасным источник сальмонеллы. Продукты, зараженные сальмонеллами, не меняют свой внешний вид. Их цвет, запах, вкус остаются без каких-либо изменений. Сальмонеллы имеют очень хорошую стойкость и умеют удерживаться во внешних условиях и сопротивляться влиянию различных неблагоприятных моментов. Они приспособлены не только выживать в определенных условиях, но и размножаться. Сальмонеллы могут держать свою динамичность в почве на протяжении 140 суток, в мороженном виде до 60 дней, в колбасных видах до 120 дней, сливочном масле до 120 суток, в сырных продуктах до 12 месяцев, в пивной жидкости до 60 суток, в домашней пыли до 80 суток. Стафилококк. Представители данного рода это неподвижные грамположительные кокки, диаметр клетки которых составляет от 0,6 до 1,2 мкм. Для представителей рода характерно деление в нескольких плоскостях, результатом чего есть расположение микробных клеток «виноградными гроздьями» в чистой культуре. Стафилококки — факультативные анаэробы. Не образуют спор или капсул. Широко распространены в почве, воздухе, представители нормальной кожной микрофлоры человека и животных. В состав этого рода входят патогенные и условно-патогенные для человека виды, колонизирующие носоглотку, ротоглотку и кожные покровы. Наиболее известны: Золотистый стафилококк - как наиболее патогенный для человека. Назван по способности образовывать золотистый пигмент. Может вызывать у человека гнойные воспалительные процессы почти во всех органах и тканях. Эпидермальный стафилококк - часто встречается на коже и слизистых оболочках человека, может вызывать сепсис, эндокардит, конъюнктивит, гнойную инфекцию ран и гнойные инфекции мочевыводящих путей. Сапрофитный стафилококк - может вызывать острый цистит и уретрит. Гемолитический стафилококк - может вызвать различные гнойные воспалительные процессы на разных органах; сепсис и поражение кожного покрова, эндокардит; поражения уретры и цистит. Холерный вибрион. Холерный вибрион - вид грамотрицательных, аэробных подвижных бактерий рода вибрионов. Грамотрицательный вибрион имеет форму палочки размером 1,5 - 4 × 0,2 - 0,4 мкм, изогнутой в виде запятой. Подвижен, имеет жгутик. Не образует спор и капсул. Холерный вибрион с помощью жгутика и фермента муциназы проникает в слизистую оболочку тонкой кишки и прикрепляется к энтероцитам. Вызывает холеру. Палочка Коха. Палочкой Коха называют микобактерию туберкулеза. Из названия следует, что это микроорганизм, вызывающий туберкулез. Эта крупная продолговатая бактерия имеет нечто общее и с грибами, отсюда первая часть слова – «мико-», что и означает «гриб». Помимо больших размеров с мицелием палочку роднит плотная наружная оболочка, способность сохраняться долгие годы в анаэробных условиях (без воздуха), неподвижность, длительное присутствие в организме. Многие столетия туберкулез, раньше называемый чахоткой, был бичом человечества. Он не щадил ни детей, ни взрослых. Средние показатели уровня жизни всегда были достаточно низкими именно из-за того, что болезнь уносила жизни молодых. С чахоткой до старости не доживал никто. Долгие годы медики разных стран пытались выделить возбудителя заболевания. Но даже с изобретением микроскопа выявилась не сразу. Только в 1882 году немецкий доктор Роберт Кох в ходе бесконечных опытов по окрашиванию культур и сред для их выращивания провел опыт под номером 271. В результате этого эксперимента была обнаружена продолговатая бактерия, получившая название в честь своего открывателя. Для подтверждения догадок о ее связи с туберкулезом, исследователь провел ряд действий. Так родился алгоритм, названный триадой Коха, применяемый до сих пор для идентификации бацилл и вызываемых ими болезней. Эти действия следующие: извлечение бактерии из тканей пациента с данной болезнью; выращивание колонии бактерий – создание так называемой чистой культуры; заражение здорового организма для получения клинической картины болезни – проводят на лабораторных мышах. После установления и изучения микобактерии стали ясны причины ее неуловимости под микроскопом: плотная восковая оболочка не давала лабораторным жидкостям окрасить палочку, и она оставалась прозрачной, а значит, и невидимой. Эта же оболочка делает её неуязвимой ко многим трудностям существования. Именно поэтому бактерия долгое время существует без воды, при пониженных температурах, без питания. Она просто впадает в анабиоз, чтобы при благоприятных условиях возвратиться к жизни. Кишечная палочка. Бактерии вида кишечной палочки неоднородны, поскольку включают в себя около 100 разновидностей, большая часть которых не патогенна и составляет нормальную микрофлору кишечника человека и некоторых млекопитающих животных. Патогенные же разновидности (штаммы) вызывают инфекционно-воспалительные заболевания органов, в которые попадают. А поскольку наиболее часто патогенные кишечные палочки попадают в желудочно-кишечный тракт и мочеполовую систему, то, как правило, они вызывают воспалительные заболевания именно этих органов. Однако при инфицировании новорожденных детей или рожениц патогенные кишечные палочки могут попадать в кровь и с ее током проникать в головной мозг, вызывая менингиты или сепсис (заражение крови). Все разновидности кишечных палочек устойчивы к воздействиям факторов внешней среды, а потому могут в течение длительного времени сохраняться в жизнеспособном состоянии в воде, почве и фекальных массах. В то же время кишечные палочки погибают при кипячении и воздействии на них формалина, хлорной извести, фенола, сулемы, едкого натра и 1% раствора карболовой кислоты. Бактерии быстро и хорошо размножаются в продуктах питания, особенно в молоке, а потому съедание зараженных и обсемененных кишечной палочкой блюд вызывает заражение с последующим развитием инфекционно-воспалительного заболевания. ( Приложение 3). 3. Исследовательская часть. 3.1. Выращивание сенной палочки в домашних условиях Бациллюс субтилис или cенная палочка (лат. Bacillus subtilis) — вид почвенных спорообразующих аэробных бактерий. Название сенная палочка происходит из-за того, что ранее Bacillus subtilis выделяли только из сенных отваров. Bacillus subtilis имеет вид бесцветной прямой палочки, размером 2 - 8 мкм в длину. Этот вид бактерий выделяет антибиотики против вызывающих заболевания бактерий, таких как сальмонелла, стафилококки, стрептококки. Они синтезируют витамины и вещества, усиливающие иммунитет. В последние годы установлено, что в кишечнике животных и человека Bacillus subtilis очень важны. Размножаясь, бактерии выделяют биологически активные вещества, под воздействием которых улучшается пищеварение. Они устойчивы к высоким температурам, экологически безопасны. В аптеке имеется много лекарств с Бациллус субтилис. Например Споробактерин. Я провел опыт по выращиванию сенной палочки. В банку поместил сено, примерно 20 - 25 грамм, залили кипящей водой. Кипящей водой были уничтожены другие бактерии, попавшие в банку, а сенная палочка устойчива к температуре. Раствор стал тёмно коричневым. Полученный отвар профильтровал и поставил в шкаф. Через два дня отвар помутнел, а через четыре дня на его поверхности появились светлые образования. Через неделю их стало так много, что вся поверхность покрылась плёнкой. (Приложение 4). Я приготовил микропрепарат из этой плёнки, подкрасили метиловым оранжевым и убедился, что это и есть бактерии. 3.2. Создание кисломолочного продукта собственного производства. В продуктовом магазине я приобрел культуру кисломолочных бактерий, предназначенных для приготовления кисломолочного продукта в домашних условиях. Данные бактерии, попадая в молочную среду, растут, размножаются и передают свою структуру и свойства последующим поколениям. Они определяют специфический вкус и аромат кисломолочного продукта, его питательные свойства. В процессе жизнедеятельности микроорганизмы вызывают изменения в молоке. Под влиянием молочнокислых стрептококков и палочек происходит молочнокислое брожение. Благодаря этим процессам составные элементы молока претерпевают изменения, особенно молочный сахар. Образующиеся при этом углекислота и спирт активизируют деятельность желудка, ускоряют процессы пищеварения, возбуждают аппетит. Молочная кислота благотворно влияет на микрофлору кишечника, задерживает развитие гнилостных бактерий. Этапы приготовления кисломолочного напитка «Ряженка» следующие: Можно взять стерильное (ультрапастеризованное или кипяченое) молоко, подогреть его до температуры 35-40°C Внести закваску в подогретое молоко из расчета 1 пакетик на 1-3 литра молока, перемешать. Банку накрыть, укутать в полотенце и оставить в теплом месте на 6 - 11 часов, до образования плотного сгустка. Затем полученный продукт поставили в холодильник дозревать на 4 часа. Получился вкусный, а самое главное полезный продукт на завтрак. (Приложение 5 ). 3.3. Мини-опрос учащихся МБОУ СОШ с. Ильинка «Роль бактерий» После того, как я многое узнал о бактериях и провел собственный мини - эксперимент, мне стало интересно узнать, насколько ребята моего класса, владеют информацией о бактериях, которые нас окружают. С этой целью мною была составлена анкета опроса. В опросе приняли участие 18 учащихся. Опросник состоял из пяти вопросов (Приложение 6). Проанализировав результаты, я узнал, что: - знают о существовании бактерий – 100% учащихся; - знают, что бактерии могут вызывать различные заболевания человека – 100 % учащихся; - 95, 8 % учащихся знают, что не все бактерии вредны для человека; - 100 % , т.е. все ученики знают, что в организме человека живут бактерии, 75 % считают, что они помогают переваривать пищу и восстанавливают защитные силы организма; - а также опрос показал, что большинство из опрошенных (85%) знают, как человек использует бактерии в хозяйственной деятельности. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Изучая бактерии, я познакомился с их разнообразием и классификацией. Бактерии играют положительную роль в хозяйственной деятельности человека. Молочнокислые бактерии используются в приготовлении разнообразных молочных продуктов (сметаны, простокваши, масла, сыра и др.). Они же способствуют консервированию продуктов. Бактерии широко используются в современной биотехнологии для промышленного получения молочной, масляной и уксусной кислот, ацетона, бутилового спирта. В процессе их жизнедеятельности образуются биологически активные вещества — антибиотики, витамины, аминокислоты. Отрицательная роль принадлежит болезнетворным, или патогенным, бактериям. Они способны проникать в ткани растений, животных и человека и выделять при этом вещества, угнетающие защитные силы организма. Известен целый ряд других болезней человека бактериального происхождения (туберкулез, чума, холера, дизентерия, сальмонеллёз). Поэтому гипотеза о том, что бактерии могут быть как патогенными для человека, так и полезными, полностью подтвердилась. В ходе эксперимента я смог самостоятельно вырастить бактерии сенной палочки, а так же получил домашний кисломолочный продукт. Узнал, что существует огромное количество полезных бактерий, которые мы употребляем каждый день с кисломолочными продуктами. Я выяснили, что бактерии являются незаменимой частью нашей жизни и всего живого. Они находятся абсолютно везде и во всём, играют колоссальную роль в жизни человека. Мы можем увидеть их колонии даже невооружённым глазом. Люди научились использовать бактерии: в пищевой промышленности; для производства текстильных изделий, пластмассы, лакокрасочных покрытий; в медицине; с целью переработки отходов человеческой жизнедеятельности. Мы же можем смело использовать полученные знания о полезности молочнокислых бактерий. Как можно чаще надо употреблять кисломолочные продукты, не лениться делать их самостоятельно, так как при длительном хранении количество молочнокислых бактерий уменьшается. Рекомендации. 1. Как можно мыть руки, особенно после того, как пришли с улицы, после магазина, после работы за компьютером; 2. Мыть руки с антибактериальным мылом, особенно в периоды эпидемий; 3.Использовать в пищу кисломолочную продукцию, которая содержит много полезных бактерий. Список литературы и Интернет-ресурсов. 1. Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона. 2. Основы микробиологии, вирусологии и иммунологии. Н.В.Прозоркина, П.А. Рубашкина. 3. http://www.1microscope.ru/ - Все о микроскопах 4. http://probakterii.ru/ - Все о бактериях и других микроорганизмах 5. http://biouroki.ru/ - Биоуроки 2010-2016 ПРИЛОЖЕНИЕ Приложение 1. Разновидность бактерий по форме.
Приложение 2. Разновидность бактерий по способу питания.
Приложение 3. Виды полезных и патогенных бактерий.
Приложение 4. Выращивание бактерии сенной палочки
Приложение 5. Получение кисломолочного продукта
Приложение 6 Вопросы анкеты. 1. Знаешь ли ты о существовании бактерий на нашей планете? А) да Б) нет В) затрудняюсь ответить 2. Как ты думаешь, бактерии могут вызвать различные заболевания человека? А) да Б) нет В) затрудняюсь ответить 3. Как ты считаешь, все ли бактерии являются вредными для человека? А) да Б) нет В) затрудняюсь ответить 4. Как ты думаешь, в организме человека живут бактерии? А) да Б) нет В) затрудняюсь ответить 5. Знаешь ли ты, как человек использует бактерий в хозяйственной деятельности, приведи примеры. |
