Исследование сенной палочки
Скачать:
| Вложение | Размер |
|---|---|
 sennaya_palochka.docx | 39.23 КБ |
Предварительный просмотр:
XII республиканская научно-исследовательской конференции
имени Наби Даули
«Принципы подтверждаются наблюдениям»
(Секция Естественные науки)
Исследовательская работа на тему:
Сенная палочка (Bacillus subtilis)
Выполнила: Ермолаева Ульяна,
ученица 7 класса
МБОУ «Старо- Матакская сош» Алькеевского МР РТ
Научный руководитель: Тихонова Надежда Михайловна, учитель биологии и географии МБОУ «Старо - Матакская сош» Алькеевского МР РТ
Базарные Матаки
2025 год
Оглавление.
1 | Введение | 3 |
Гипотеза | ||
Цель и задачи | ||
Оборудование и материалы | ||
Методы исследования | ||
2 | Основная часть | 4 |
Морфология и физиология Экологическая роль Применение в науке и промышленности Исследовательская работа | ||
3 | Заключение. Выводы и рекомендации | 7 |
4 | Источники информации | 12 |
- Введение
Актуальность. Исследование бактерии сенной палочки (Bacillus subtilis) актуально по нескольким причинам:
Применение в различных областях. Сенная палочка используется в агропромышленности, медицине, косметологии, генной инженерии и других областях.
Мы на уроках биологии изучаем бактерии как царство живых организмов обобщено. Мне захотелось узнать о сенной палочке и провести несколько экспериментов, чтобы подтвердить ее свойства.
- Определение сенной палочки: что такое Bacillus subtilis и где она встречается в природе.
Сенная палочка (Bacillus subtilis) — вид грамположительных спорообразующих факультативно аэробных почвенных бактерий.
В природе сенная палочка встречается в почве, на растениях, на пищевых продуктах, в воздушной пыли. Также она часто попадается как в сильно загрязнённой, так и в питьевой колодезной воде.
Название «сенная палочка» вид получил из-за того, что накопительные культуры этого микроорганизма получают из сенного экстракта.
Сенная палочка не вызывает заболеваний человека и животных, но нередко является причиной порчи пищевых продуктов.
Гипотеза: Использование настоя сенной палочки при выращивании овощей и комнатных цветов.
Цель: исследовать сенную палочку
Задачи
1. Изучить литературу и систематизировать информацию
2. Приготовить микропрепарат и рассмотреть его через микроскоп
3. Провести опыты
4. Сформулировать выводы
Обзор литературы:
- История открытия: Краткий обзор исторических исследований сенной палочки.
Сенная палочка (лат. Bacillus subtilis) первоначально была описана Эренбергом в 1835 году как Vibrio subtilis. В 1872 году бактерии были переименованы Коном в Bacillus subtilis.
Название «сенная палочка» вид получил из-за того, что накопительные культуры этого микроорганизма получают из сенного экстракта.
Некоторые этапы исследований сенной палочки:
- Изучение процесса спорообразования. У этого организма процесс изучен обстоятельно.
- Исследование устойчивости спор. Споры сенной палочки хорошо выдерживают высокую температуру.
- Изучение особенностей жизнедеятельности. В 2009 году сообщалось, что с помощью сенной палочки британские учёные изучили особенности жизнедеятельности бактерий, которые, вероятно, обитали на Земле в далёком прошлом. Для этого исследователи вывели штамм сенной палочки, лишённый клеточной стенки.
- Использование в промышленности. Штаммы Bacillus subtilis используются в ветеринарии, медицине, сельском хозяйстве и в других отраслях. Например, на основе штамма Bacillus subtilis создан препарат «Споробактерин» российского производства, который предназначен для борьбы с нарушениями микрофлоры кишечника. [2]
2. Морфология и физиология
- Структура клетки: Описание клеточной стенки, мембраны, споровой формы.
Клеточная стенка — упругое ригидное образование толщиной 0,01–0,04 мкм. Она составляет от 10 до 50% сухой массы бактерий. В основе стенки лежит муреин (пептидогликан) — длинные полисахаридные цепи, сшитые короткими пептидными мостиками. В результате формируется непрерывная молекулярная сетка, окружающая всю бактериальную клетку.
Клеточная стенка выполняет следующие функции:
- защитную;
- регуляцию осмотического давления;
- рецепторную;
- участвует в процессах питания и деления клетки;
- стабилизирует форму и размер бактерий;
- обеспечивает систему коммуникаций с внешней средой;
- косвенно участвует в регуляции роста и деления клетки.
Цитоплазматическая мембрана прилегает к клеточной стенке. Она обладает избирательной проницаемостью, участвует в транспорте питательных веществ, выведении экзотоксинов, энергетическом обмене клетки. Мембрана является осмотическим барьером, участвует в регуляции роста и деления, репликации ДНК, служит стабилизатором рибосом.
Споры у бактерий служат не для размножения, а для перенесения неблагоприятных условий. Спора образуется внутри клетки (одна в каждой клетке). В её состав обязательно входит генетический материал бактерии. Спора одевается плотной оболочкой, после чего все оставшиеся внешние части клетки отмирают.
Процесс образования спор запускается неблагоприятными факторами окружающей среды. В клетке образуются впячивания клеточной мембраны, которые, смыкаясь, разделяют её септой на две части. Меньшая из них превращается в эндоспору, наращивает кортекс и многослойную оболочку. В конце концов материнская клетка погибает, и эндоспора, генетически идентичная материнской клетке, выходит наружу.
- Условия роста: Оптимальная температура, pH, источники питания.
- Оптимальная температура для роста сенной палочки (Bacillus subtilis) — 20–30 °С. Однако бактерия развивается в широком диапазоне температур — от +5 до +45 °С.
- Для сенной палочки оптимальная величина рН среды — 6–7. Источники питания: сенная палочка — бактерия-сапрофит, она питается органическими остатками. Основной источник энергии для неё — это полисахариды на основе глюкозы растительного (целлюлоза и крахмал) и животного (гликоген) происхождения.
- Сенная палочка растёт в аэробных условиях, некоторые штаммы не нуждаются в кислороде и являются факультативными анаэробами.
3. Экологическая роль
- Роль в экосистеме: Как сенная палочка влияет на почву и растения.
Сенная палочка (Bacillus subtilis) влияет на почву и растения следующим образом:
- Улучшает почву. Восстанавливает микрофлору и снижает уровень токсинов после пропарки или обработки с помощью химической защиты.
- Защищает растения от гнили и многих грибковых и бактериальных заболеваний. Бактерия вырабатывает ряд ферментов, удаляющих продукты гнилостного разложения. В процессе обмена веществ синтезируются полезные для растений аминокислоты и витамины.
- Выделяет марганец из горных пород и переводит его в форму, которую легко усваивают растения.
- Образует биоплёнки на корнях растений. Продуцирует более 24 антибиотиков, усиливая их антимикробную активность в почве.
Также сенная палочка способствует самоочищению земли, загрязнённой тяжёлыми металлами — кадмием, ртутью, свинцом.
- Симбиотические отношения: Взаимодействие с другими микроорганизмами и растениями.
Сенная палочка (Bacillus subtilis) взаимодействует с другими микроорганизмами и растениями следующим образом:
- Подавление развития патогенных и условно-болезнетворных микробов. Сенная палочка благодаря продуцируемым антибиотикам и способности закислять среду обитания является антагонистом таких микроорганизмов, как сальмонелла, протей, стафилококки, стрептококки, дрожжевые грибки.
- Использование в качестве основного компонента микробиологических препаратов. Сенная палочка способна синтезировать более 70 антибиотиков, действие многих из которых направлено против возбудителей опасных болезней растений.
- Применение в качестве элиситоров. Отдельные элементы сенной палочки используют в современных препаратах в качестве веществ, способных вызвать иммунный отклик у растений. После обработки такими препаратами растение готово к встрече с настоящим патогеном, то есть приобретает определённую устойчивость.
Однако некоторые микробы, например, молочнокислая лактобактерия плантарум (Lactobacillus plantarum), угнетают развитие сенной палочки.
Также есть исследования, которые показывают, что разные штаммы сенной палочки по-разному взаимодействуют с другими микроорганизмами, например, с триходермой. Например, триходерма вириде оказалась более устойчивой к действию сенной палочки.
4. Применение в науке и промышленности
- Биотехнология: Использование Bacillus subtilis в производстве ферментов, антибиотиков и пробиотиков.
- Bacillus subtilis (сенная палочка) — важный объект современной биотехнологии, его используют для получения ферментов, антибиотиков и других биологически активных веществ.
- Производство ферментов: Bacillus subtilis применяют в качестве продуцентов амилаз, протеаз, хитиназ, ксиланаз, липаз, глюконаз, целлюлаз и других ферментов. Например, штамм Bacillus subtilis ЗН используют для производства протеолитических ферментов в производстве «Бактилина». Также бактерию применяют для переработки различных источников углеводов, таких как экстракты пивной дробины, мелассы.
- Производство антибиотиков: Bacillus subtilis является продуцентом полипептидных антибиотиков. У этой бактерии известно более 100 антимикробных веществ различной химической природы. Один и тот же штамм может быть продуцентом нескольких антибиотиков, которые образуются в разных условиях или в разные сроки культивирования. Например, из Bacillus subtilis выделили бацитрацин, активный в отношении как грамположительных, так и грамотрицательных микроорганизмов.
- Производство пробиотиков: Bacillus subtilis и его метаболиты считают перспективными в качестве основы пробиотиков нового поколения. Метаболиты бактерии способны тормозить рост патогенной микрофлоры и стимулировать развитие нормальной микрофлоры желудка. Например, на основе Bacillus subtilis создан пробиотик «Субтилис», который применяют в животноводстве, птицеводстве, рыбоводстве для профилактики и лечения заболеваний ЖКТ, дисбактериоза, легочных инфекций.
- Также на основе штаммов Bacillus subtilis производят ряд микробиологических препаратов, предназначенных для защиты растений от комплекса грибковых и бактериальных болезней, например «Фитоспорин», «Алирин-Б», «Гамаир», «Био-Фунгицид» и другие.
- Сельское хозяйство: Применение в качестве биопрепаратов для защиты растений и улучшения почвы.
Препараты на основе сенной палочки (Bacillus subtilis) используют для защиты растений и улучшения почвы.
Для защиты растений такие биопрепараты применяют для профилактики и лечения грибковых и бактериальных заболеваний сельскохозяйственных культур и комнатных растений. Сенная палочка защищает растения от гнили, вырабатывает ферменты, которые удаляют продукты гнилостного разложения. В процессе обмена веществ синтезируются полезные для растений аминокислоты и витамины.
Некоторые области применения:
- Предпосевная обработка семян. Это снижает семенную инфекцию и улучшает всхожесть.
- Оздоровление почвы при выращивании сеянцев. Биопрепараты восстанавливают микрофлору и снижают уровень токсинов после пропарки или обработки с помощью химической защиты.
- Стимулирование развития растений. Биофунгициды на основе сенной палочки увеличивают высоту стебля, количество завязей, ускоряют период созревания.
- Улучшение качества плодов. Сенная палочка повышает содержание аскорбиновой кислоты и белка в продуктах на 20–30% и снижает содержание нитратов на 25–40%.
Некоторые препараты на основе сенной палочки: «Фитоспорин-М», «Бактофит», «Алирин-Б».
Важно учитывать, что в борьбе с грибковыми заболеваниями препараты на основе сенной палочки менее эффективны, чем химические фунгициды.
5. Исследовательская работа
- Методы исследования: Наблюдение и эксперемент.
1.Приготовили настой сенной палочки
- Мелко нарезать 250 г сена из разнотравья и залить его 2 л отстоянной воды.
- Добавить половину чайной ложки мела, чтобы создать слабощелочную среду, которая благоприятствует размножению бактерий этого вида.
- Прокипятить заготовку в течение 30 минут. За это время питательные вещества перейдут в раствор, а большинство микроорганизмов погибнет, за исключением сенной палочки.
- Перелить отвар в стерильную банку или другую ёмкость, при этом площадь соприкосновения жидкости с воздухом должна быть как можно больше.
- Накрыть тару крышкой (неплотно) или бумажной салфеткой и отправить в тёмное место с температурой примерно +25–28 градусов.
- Спустя пару дней на поверхности жидкости образуется светлая плёнка — это и есть живые бактерии сенной палочки.
Настой можно использовать для защиты растений от болезней и в качестве внекорневой подкормки. Хранить его рекомендуется не более 10 дней.
2. Рассмотрели через микроскоп, сделали фото.
3. Использовали раствор для укоренения колеуса.
Провели два эксперимента
1 эксперимент
Черенки колеуса замочили в растворе настоя сенной палочки и поставили в воду. Контрольный черенок поставили просто вводу.
2 эксперемент
Семена перца замочили в растворе сенной палочки и посеяли в почву, поливали раствором сенной палочки.
Контрольные семена замочили просто водой и посеяли, и поливали просто водой.
3 эксперимент
2 ящика помидор
1 ящик поливала настоем сенной палочки, 1 раз в неделю
2 ящик контрольный только водой.
- Результаты и выводы:
- В первом случае на черенках колеуса как первом и втором сосуде корни появились одновременно. И о том, что сенную палочку можно использовать как стимулятор корнеобразования доказать не удалось.
- Во втором случае всходы перца в первом образце появились на шестой день. Всхожесть семян составила 99%. Контрольные семена взошли на 10 день, всхожесть составила 80%. Возможные результаты исследований, которые могут быть интересны тем, кто занимается выращиванием перца. Потому что эта культура очень плохо всходит.
- Рассада в первом ящике крепкая и здоровая, во втором больная
6. Заключение
- Обобщение значимости: Почему важно изучать сенную. палочку и её влияние на различные области.
- Использование в медицине. С помощью различных штаммов Bacillus subtilis получают лекарства для лечения инфекций, кишечного дисбиоза, гнойных осложнений у детей и лиц, которым запрещён приём антибиотиков. Также сенная палочка помогает переваривать пищу, расщепляя белки и углеводы, борется с патогенной микрофлорой кожных покровов.
- Применение в агропромышленности. Сенную палочку используют для защиты и обеззараживания почв и растений от возбудителей инфекций. Также её применяют для повышения урожайности культур и ускорения их роста.
- Использование в экологии. Сенную палочку планируют применять в экологии как метод борьбы с отходами в рамках «зелёной» экономики.
- Применение в кулинарии. Отдельные штаммы Bacillus subtilis используют для ферментации овса и бобов.
- Использование в научных исследованиях. С помощью микробов проводят сложные молекулярно-генетические исследования, целью которых является изучение влияния космического ультрафиолета и других экстремальных факторов на живой организм.
Таким образом, изучение сенной палочки и её свойств позволяет использовать её полезные свойства в разных сферах, что имеет важное значение для различных отраслей.
- Перспективы будущих исследований: Направления, в которых можно продолжить изучение Bacillus subtilis.
Некоторые направления, в которых можно продолжить изучение Bacillus subtilis и увидеть перспективы для дальнейших исследований:
- Разработка рекомбинантных ферментов. Такие ферменты могут использоваться в биотехнологиях, пищевой промышленности, сельском хозяйстве и других направлениях хозяйственной деятельности. Например, уже разработана фосфолипаза С на основе Bacillus subtilis, которая облегчает технологические процессы.
- Создание новых антибактериальных соединений. Учёные из РТУ МИРЭА разработали вещества, которые способны уничтожать бактерии, устойчивые к традиционным антибиотикам. Лабораторные исследования показали, что новые соединения эффективны против различных видов бактерий, в том числе Bacillus subtilis.
- Изучение биологических свойств штаммов Bacillus subtilis. Например, можно исследовать морфологические, физиолого-биохимические, антагонистические, адгезивные и другие свойства бактерий, чтобы выбрать для дальнейших исследований наиболее перспективный штамм.
- Разработка препаратов-пробиотиков. Bacillus subtilis обладает пробиотическими качествами, которые набирают популярность в фармацевтической промышленности.
- Использование Bacillus subtilis в качестве естественного агента по борьбе с вредителями и заболеваниями. В сельском хозяйстве Bacillus subtilis часто применяется в качестве биопестицида и удобрения.
- Применение Bacillus subtilis в фармацевтической, аквакультурной сферах и для очистки сточных вод. Благодаря исследованиям и разработкам Bacillus subtilis может найти новые области использования.
7. Список литературы
1. https://dic.academic.ru/dic.nsf/brokgauz_efron/92843/Сенная 2.https://ru.ruwiki.ru/wiki/Сенная_палочка
https://русскийбогатырь.рф/novosti/bacillussubtilis
https://aif.ru/society/uchyonye-rf-sozdali-soedineniya-protiv-ustoychivyh-k-antibiotikam-bakteriy
Извержение вулкана
Дерево в снегу
Прощание с летом
Рисуем кактусы акварелью
Медведь и солнце