Проект: "Вред или польза?"

Проект по окружающему миру на тему "Бактерии: вред или польза?»

Автор работы: 

Ибрагимова Оливия

Руководитель проекта: 

Бугровская Наталья Николавна

Учреждение: 

МОУ «СОШ №4»

Класс: 

4

Цель  исследования: изучить классификацию и роль бактерий в природе, выяснить полезные и вредные бактерии для человека.

Подробнее о работе:

В ученической исследовательской работе по окружающему миру "Бактерии: вред или польза?" автор рассматривает положительное и отрицательное значение бактерий для жизни человека, описывает классификацию бактерий и излагает о них интересные факты.

В предложенном исследовательском проекте по окружающему миру о бактериях и человеке представлено исследование, направленное на выявление патогенных и полезных бактерий, определение качества их влияния на организм и здоровье человека.

Оглавление

Введение
1. Бактерии, их классификация и роль в природе.
1.1 Бактерии и человек, положительная и отрицательная роль бактерий для жизни человека.
1.2 Классификация бактерий

Задачи исследования:
1.3 Выявить  интересные факты о бактериях.
1.4 Исследовать обнаруженные бактерии.
1.5 Исследовать патогенные  бактерии.
1.6 Исследовать  полезные  бактерии.

Вывод: на основе исследовательских наблюдений за бактериями,  обучающаяся должна выявить их вред и пользу для человека.

Заключение
Список литературы

Введение

Бактерии – самый древний вид живых организмов, появившихся около 3 миллиардов лет назад. Однако изучать их стали 3 века назад. Бактерии – это микроорганизмы, которые окружают нас повсюду, как снаружи, так и внутри человека. Часто они оказывают вредное воздействие на окружающий мир и поэтому пользуются плохой репутацией, а об их положительных эффектах говорят редко.

Сложно найти такое место на земле, где бы не было бактерий. Их находили в струях гейзеров, где температура почти 105 градусов; очень соленых озерах, таком как Мертвое море; в ледяной Арктике, где они пробыли 2-3 миллиона лет; в океанах на глубине 11 километров; на высоте 41 километр в атмосфере; в недрах земли на глубине нескольких километров.

Они также отлично приживаются в жидкости, охлаждающей ядерные реакторы; а, получив дозу радиации, которая в 10 тысяч раз выше смертельной для человека, остаются жизнеспособными. Они выдержали 2 недели в вакууме; не погибли в открытом космосе, находясь там 18 часов под смертельным воздействием солнечной радиации.

Размножаются бактерии обычным делением на двое. Каждые 20 минут в благоприятных условиях их количество может удваиваться. Если, например, в организм человека попала всего одна такая бактерия, то через 12 часов их может стать уже несколько миллиардов.

Гипотеза моего исследования – бактерии могут приносить как вред, так и пользу. Для подтверждения или опровержения моей гипотезы, я изучу особенности жизни бактерий, выясню, какие бывают виды бактерий, и проведу исследования для выявления благоприятных и неблагоприятных условий для их размножения.

1.1 Бактерии и человек, положительная и отрицательная роль бактерий для жизни человека

Много лет люди жили, «бок о бок» с бактериями, даже не подозревая об их существовании. Первым человеком, который стал наблюдать за ними в микроскоп, был Антонии Ван Левенгук в 1676 году.

Способен ли человеческий глаз увидеть бактерии? Среди бактерий есть настоящие великаны, например, пурпурная серобактерия, ее длина достигает 1/20 миллиметра. Несколько таких гигантов можно увидеть невооруженным глазом. Большинство бактерий в десять, и даже в сто раз меньше.

Но когда эти маленькие невидимые микроорганизмы образуют огромные скопления, увидеть ничего вполне возможно. На месте одной бактерии, которая попала на поверхность питательной среды, через несколько часов возникает видимая невооруженным глазом колония. По ее цвету и форме специалист может определить, какого вида эти бактерии.

Бактерии играют положительную роль в жизни и деятельности человека. Молочнокислые бактерии применяют для приготовления молочных продуктов, таких как кефир, сметана, ряженка, йогурт, простокваша. С их же помощью консервируют продукты. Бактерии обширно используются в современной биотехнологии для промышленного получения молочной кислоты и уксусной кислоты, ацетона, бутилового спирта.

В ходе своей жизнедеятельности они создают биологически активные вещества, такие как антибиотики, витамины, аминокислоты. Помимо перечисленного, бактерии являются объектом исследований в области биохимии, генетики, биофизики, космической биологии.

Организм человека населяют лактобактерии и бифидобактерии. Они появляются в нем с рождения и остаются навсегда, размножаясь и решая серьезные проблемы. Лактобактерии и бифидобактерии вступают в борьбу с гнилостными и патогенными микробами и легко подавляют их. В результате этой борьбы образуется молочная кислота и перекись водорода, которые являются природными антибиотиками. Таким образом, лакто и бифидобактерии укрепляют иммунитет и восстанавливают организм после болезней.

Полезные свойства лактобактерий обнаружил русский ученый Илья Ильич Мечников. Ему принадлежит идея применять кисломолочные продукты для восстановления биохимических процессов в кишечнике и питания организма в целом.

Бактерии широко применяют и в других сферах. С их помощью происходит обогащение руд и очистка водоемов и почв. А благодаря бактериям, вызывающих гниение, наша земля утонула в неразложившихся остатках погибших растений и животных. Их остатки непрерывно возвращаются в почву, и эти вещества служат материалом для новых поколений растений и животных.

О. Они проникают в ткани растений, животных и человека и выделяют вещества, подавляющие защитные силы организма. Самые известные болезнетворные бактерии, такие как возбудитель чумы, сибирской язвы, туляремии, пневмококки в организме живых существ устойчивы к фагоцитозу и антителам. Науке известны и других болезни бактериального происхождения, коклюш, туберкулез, бактериальная пневмония, они передаются воздушно-капельным путем; бруцеллез, холера, дизентерия, брюшной тиф передаются через пищу и воду.

Патогенные бактерии могут приводить к порче продуктов питания. Чтобы этого не произошло, человек обеспечивает условия, при которых бактерии перестают быстро размножаться, а иногда умирают. Самыми популярными методами борьбы с ними являются засушивание фруктов, грибов, рыбы, зерна; охлаждение и замораживание; маринование в уксусной кислоте; засолка.

При засолке овощей, квашении капусты за счет жизнедеятельности молочнокислых бактерий образуется кислая среда, подавляющая развитие бактерий. Также применяется пастеризация, т.е. нагревание до 60-65 градусов в течение 20 минут, стерилизация, т.е. кипячение при 100 градусах.

Помимо этого в медицине, пищевой промышленности, сельском хозяйстве для дезинфекции, используются йод, перекись водорода, борная кислота, марганцовка, спирт, формалин и другие неорганические и органические вещества.

 Раздел: 2. Классификация бактерий

1.2 Классификация бактерий

Формы бактерий
Клетки бактерии бывают следующих форм:

• Круглые (кокки).
• Палочковидные (бациллы, клостридии).
• Извилистые (спирохеты, спириллы, вибрионы).

Многие микроорганизмы имеют свойство сливаться в колонии и различаются по типу соединений:

• Диплококки – кокки, которые соединены парами.
• Стрептококки – кокки, которые создают цепочки.
• Стафилококки – кокки, которые скапливаются гроздьями.
• Стрептобактерии – цепочка палочковидных микроорганизмов.

Особенностью палочковидных бактерий является способность к спорообразованию. Их называют бациллами, к ним относятся

• Клостридии (газовая гангрену, ботулизм).
• Бациллюс (сибирская язва, ряд пищевых отравлений).

Споры бактерий – это законсервированная клетка микроорганизма, которая сохраняется долгое время без повреждений, она практически не подвержена разным влияниям. Они термоустойчивы, не повреждаются под воздействием химикатов. Единственное воздействие – ультрафиолетовые лучи, под ними высушенные бактерии погибают.

Споры образуются только тогда, если бактерия попадает в неблагоприятные условия. На ее развитие внутри клетки уходит около 18-20 часов. В это время бактерия теряет воду, уменьшается ее размер, она становится легче, а под внешней мембраной образуется плотная оболочка. В таком виде бактерия может замирать на сотни лет.

Когда же спора бактерии оказывается в благоприятных условиях, она начинает прорастать в жизнеспособную бактерию. Процесс занимает около 4-6 часов.

Виды бактерий

П 

• Патогенные.
• Условно-патогенные.
• Непатогенные.

Непатогенные бактерии – те, которые не приводят к болезням, даже при большой численности. Самые известные - это молочнокислые бактерии, которые активно используются для приготовления сыров, кисломолочных продуктов, теста и многого другого.

Еще один важный вид – бифидобактерии, которые являются основой кишечной флоры. У младенцев на грудном вскармливании они составляют до 90% от всех видов, живущих в желудочно-кишечном тракте.

О

• Обеспечивают физиологическую защиту кишечника от проникновения патогенных организмов.
• Вырабатывают органические кислоты, которые препятствуют размножению болезнетворных микробов.
• Помогают синтезировать витамины (К, группа В), а также белки.
• Усиливают всасывание витамина D.

Роль бактерий этого вида велика, без них невозможно нормальное пищеварение и усвоение питательных веществ.

Условно-патогенные бактерии. В составе здоровой микрофлоры присутствуют бактерии, которые относятся к условно-патогенным. Эти бактерии могут годами жить на коже, в носоглотке или кишечнике человека и не вызывать инфекций. Но при благоприятных условиях (ослабление иммунитета) их количество вырастает и становится угрозой.

Простым примером условно-патогенной бактерии является золотистый стафилококк – он приводит к более 100 заболеваниям. При этом у большинства людей в различных анализах эта бактерия обнаруживается, но болезни не вызывает.

Среди других представителей вида условно-патогенных микробов стрептококки, кишечная палочка, хеликобактер пилори (способна вызывать язвы и гастриты, но у 90% людей живет как часть здоровой микрофлоры).

Избавляться от таких видов бактерий не имеет смысла, поскольку они широко распространены в окружающей среде. Единственным способом профилактики инфекций является укрепление иммунитета и защита организма от дисбактериоза.

Патогенные бактерии ведут себя иначе – их наличие в организме всегда означает развитие инфекции. Даже маленькая колония способна принести вред.

Б

• Эндотоксины – яды, образующиеся при разрушении клетки.
• Экзотоксины – яды, которые бактерия вырабатывает в процессе жизнедеятельности. Это самые опасные вещества, которые приводят к смертельной интоксикации.

Лечение таких инфекций направлено на уничтожение болезнетворных бактерий на снятие отравления., которое они вызвали. Причем в случае заражения такими микробами, как столбнячная палочка, именно введение анатоксина является основой терапии. Другие известные бактерии: сальмонелла, синегнойная палочка, гонококк, бледная трепонема, шигелла, туберкулезная палочка.

Классы бактерий. Ученые разделяют бактерии по многим признакам, по типу строения, способности к передвижению и другим особенностям. Однако наиболее важными остаются классификации по Граму и по типу дыхания.

Анаэробные и аэробные бактерии

С

• Анаэробные – те, которые живут без кислорода.
• Аэробные – те, которым нужен кислород.

Особенностью анаэробных бактерий - их способность жить в средах, где другие не выживают. Наиболее опасные глубокие загрязненные раны, в которых бактерии развиваются быстро.

Х

• Прогрессирующий некроз ткани.
• Подкожные нагноения.
• Абсцессы.
• Внутренние поражения.

К анаэробам принадлежат бактерии, вызывающие столбняк, газовую гангрену, токсические поражения желудочно-кишечного тракта. Также анаэробный класс бактерий включает условно-патогенные микробы, которые живут на коже и в кишечнике. Опасными они становятся при попадании в открытую рану.

К

• Туберкулезная палочка.
• Холерный вибрион.
• Палочка туляремии.

Бактерии способны жить и при маленьком уровне кислорода. Они называются факультативно аэробными, ярким примером группы являются сальмонелла и кокки (стрептококк, стафилококк).

Грамположительные и грамотрицательные бактерии

В 1884 году датский врач Ганс Грам открыл, что разные бактерии по-разному окрашиваются под воздействием метиленового фиолетового. Одни сохраняют цвет после промывания, другие утрачивает его.

Н 

• Грамотрицательные (Грам−) – обесцвечивающиеся.
• Грамположительные (Грам+) – окрашивающиеся.

Окрашивание анилиновыми красителями – простая технология, которая дает возможность быстро выявлять характеристики мембранной стенки бактерии. У тех микробов, которые не окрашиваются по Граму, она более мощная и прочная, а значит, и бороться с ними сложнее. Грамотрицательные бактерии, прежде всего, более устойчивы к антителам, которые вырабатывает иммунная система человека.

К этому классу принадлежат микробы, вызывающие такие болезни:

• Сифилис.
• Лептоспироз.
• Хламидиоз.
• Менингококковая инфекция.
• Гемофильная инфекция
• Бруцеллез.
• Легионеллез.

Класс бактерий Грам+ включает такие микроорганизмы: 

• Стафилококк.
• Стрептококк.
• Клостридии (возбудители ботулизма и столбняка).
• Листерии.
• Дифтерийная палочка.

1.3 Интересные факты о бактериях

Ученые открыли структуру упаковки светочувствительных молекул зеленых бактерий, помогающую организмам чрезвычайно эффективно перерабатывать солнечный свет в химическую энергию, необходимую им для жизни. Открытие может в будущем привести к созданию нового поколения солнечных батарей, считают авторы исследования, опубликованного в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Зеленые бактерии, ставшие предметом исследования ученых, используют энергию света для переработки соединений серы или железа, подобно тому, как растения используют солнечный свет в фотосинтезе. При этом организмы вынуждены довольствоваться очень ограниченным количеством солнечного света, так как живут они в водах горячих гидротермальных источников или в морях на глубине более 100 метров.

Японские специалисты создали первый в мире микродвигатель, который приводится в действие бактериями. Его главный вращающийся компонент имеет диаметр 20 миллионных метра.

Бактерия и бацилла – это одно и то же. Первое слово - греческого происхождения, а второе – латинского.

Существуют бактерии, которые помогают чистить зубы. Ученые из шведского Каролинского института скрестили эти бактерии с обычными йогуртовыми и теперь пытаются сделать трансгенный йогурт, который позволит нам не чистить зубы.

Общий вес бактерий, живущих в организме человека, составляет 2 килограмма.

Во рту человека около 40 000 бактерий. Во время поцелуя от одного человека другому передается 278 различных культур бактерий. К счастью, 95 процентов из них не представляют опасности.

Перейти к разделу: 3. Исследовательская работа по обнаружению бактерий

2.1 Исследование патогенных бактерий

Получив информацию о том, что бактерии бывают вредными и полезными, мне стало интересно на них посмотреть. Для этого я решил провести эксперимент.

Для того чтобы создать питательную среду для размножения бактерий, я взял кастрюлю, поставил ее на плиту, налил стакан воды и довел до кипения. Добавил в воду бульонный кубик и пачку желатина. Прокипятил эту смесь в течение 30 минут. Снял кастрюльку с огня и дал ей немного остыть.

Затем разлил полученную смесь в 3 емкости, предварительно стерилизованные, и оставил остывать на несколько часов. Когда смесь застыла, я потрогал первую емкость пальцем своей руки, после этого я помыл руки с мылом и потрогал пальцем вторую емкость.

В третью емкость я занес бактерии с поручня в подъезде, поводив пальцем по поручню и затем потрогав смесь в третьей емкости. Все емкости я подписал, плотно закрыл крышками и положил каждую емкость в пакет, чтобы исключить попадание бактерий из воздуха. Оставил их при комнатной температуре на несколько дней.

День 1. Заселение бактериями

Через 4 дня в одной емкости появились мелкие белые точки, в той, которая заселена бактериями с ручки подъезда. В двух других емкостях изменений пока не было.

День 4. Появление роста бактерий в емкости с ручки в подъезде

Через 6 дней в первой емкости выросла колония бактерий, покрытая плесенью, во второй емкости были еле заметны белые точки – начало роста бактерий, в третьей емкости колония бактерий выросла сильно, гораздо больше, чем в первой емкости, и также покрыта плесенью, что говорит о том, что на поручне в подъезде бактерий гораздо больше, чем на руке.

День 6. Рост колоний бактерий

Через 8 дней колонии бактерий во всех трех емкостях значительно увеличились, их покрывала плесень, и шел неприятный запах.

День 8. Емкость с бактериями с пальцев рук. Колония бактерий черного цвета и сверху выросла плесень. На фото 2 очага колоний, на одной плесени больше, на другой плесень только начинает покрывать колонию бактерий.

День 8. Емкость с бактериями после мытья рук с мылом. На ней виден рост колонии бактерий, но на нем нет плесени. И сама колония меньше, чем в первой емкости.

День 8. Емкость с бактериями с ручки в подъезде. На фото три колонии бактерий, покрытые плесенью, две из них черного цвета и одна – зеленого. Колонии заметно больше, чем в остальных емкостях.

Из проведенного опыта видно, что во всех трех емкостях есть колонии бактерий, во второй емкости их меньше всего. Можно сделать вывод, что на наших руках и на ручках в подъезде обитают бактерии, но в подъезде их больше, различная окраска колоний бактерий позволяет отметить, что они принадлежат к разным видам.

Также помимо бактерий на наших руках и в подъезде присутствуют плесневые грибы. Мыло убило большую часть бактерий и плесневых грибов, а значит, является хорошим дезинфицирующим средством.

2.2 Исследование полезных бактерий

Для того чтобы изучить свойства полезных бактерий, исследуем кисломолочные продукты. Всем известно, что для того, чтобы приготовить кефир, нужно в молоко добавить полезные бактерии – бифидобактерии, лактобактерии.

Для проведения эксперимента я купил в аптеке ампулу с бифидобактериями. Затем взял пол литра молока, нагрел его до 40 градусов, в ампулу с бифидобактериями добавил немного молока, хорошо размешал и вылил раствор в теплое молоко. Эту смесь я поместил в термос на 12 часов. В результате получилась сыворотка для приготовления кефира, по запаху она напоминала кислое молоко.

Для приготовления кефира я нагрел пол литра молока до 40 градусов и добавил 2 чайные ложки сыворотки, после чего поместил в термос, хорошо взболтал и оставил на 12 часов. Через 12 часов молоко загустело, от него исходил приятный кисломолочный запах, у меня получился кефир. На вкус он был кислый, но приятный, консистенция была густая и с комочками.

Итак, на этом опыте я убедился, что с помощью полезных бактерий можно приготовить вкусный кефир. А что будет, если в молоко добавить гнилостные бактерии? Проверим на другом опыте. Для этого я поместил теплое молоко в термос и капнул туда жидкость из гнилого яблока, затем оставил термос на 12 часов.

Через 12 часов я проверила, от молока исходил неприятный кислый запах, а еще через 12 часов запах был очень сильный и противный. Это значит, что гнилостные бактерии развились и испортили молоко. Можно ли предотвратить порчу молока?

Если в молоко вместе с гнилостными бактериями добавить кисломолочные бактерии, то развитие кисломолочных бактерий обеспечивает образование в молоке молочной кислоты, которая подавляет развитие гнилостных бактерий. Проверим это на опыте.

Для этого я поместил теплое молоко в термос и добавил туда гнилостные бактерии из яблока и чайную ложку сыворотки из бифидобактерий. Оставил термос на 12 часов. Через 12 часов проверил, по виду содержимое термоса напоминало кефир, от него исходил приятный запах. Значит, кисломолочные бактерии подавили рост гнилостных бактерий. Точно также кисломолочные бактерии работают в нашем кишечнике, они эффективно борются с патогенными бактериями.

Заключение

Нет такого места на земле, где бы не было бактерий. Повсюду мы окружены бактериями, некоторые из них вредоносные, другие приносят пользу. Человек с ними сталкивается ежедневно, в общественном транспорте, в школе, в магазине, дома.

И только от нас зависит, насколько эффективно мы сосуществуем с этими крошечными живыми организмами. В результате моих наблюдений я определил, что грязные руки при комфортной (комнатной) температуре являются прекрасной средой для роста колоний бактерий.

В то же время, на чистых руках, даже без использования антибактериальных средств и при комнатной температуре, количество бактерий гораздо меньше, и это не несет угрозы для здоровья и жизни человека. Наиболее благоприятным местом для размножения бактерий являются общественные места, например, перила в подъезде, там скапливаются разнообразные виды бактерий в большом количестве.

Также я убедился, что регулярный прием кисломолочной продукции повышает иммунитет и защищает нас от инфекций. Таким образом, мои ислледования доказали, что есть вредные и полезные бактерии. В наших силах получать выгоду от полезных бактерий и держаться подальше от вредных бактерий, предпринимая соответствующие профилактические меры, такие как соблюдение правил личной гигиены.

Список литературы

1. Детская Энциклопедия. Микромир, изд-во Росмэн, 2016 г.
2. Интернет

Ну, конечно, в первом случае взрослые говорят: "Мой руки с мылом перед едой!"

А во втором: "Не пей сырой воды!"

Они-то знают, что наше Тридесятое царство населяют бактерии, те самые невидимки, которые стекают с грязной мыльной пеной с наших рук.

        Бактерии в переводе с греческого - "палочки". Именно так они и выглядят под микроскопом.

Вот портреты некоторых бактерий:

Кишечная палочка

Лактобактерии

Портреты разных бактерий

Царство бактерий - самое многочисленное на свете.

Ещё бы! Ведь бактерии чрезвычайно малы - одной крупной капли воды хватило бы почти для сорока миллионов (40.000.000!) бактерий; они жили бы в ней так же свободно, как рыбы в пруду.

И в воздухе промышленных городов вместе с пылью и гарью парит множество бактерий и других вредных микроорганизмов. Их особенно много в воздухе закрытых помещений. ПРОЧТИ - ЭТО ИНТЕРЕСНО!

Если б наши глаза стали зорче в 1000 раз, мы могли бы увидеть трёхсоттысячную "толпу" бактерий в каждом кубическом метре воздуха в обычном класса школы. (Это в непроветренном классе. А в проветренном их будет почти в 30 раз меньше.)