Исследовательская работа «Ах, эти бактерии»

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«СРЕДНЯЯ  ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ  ШКОЛА  № 2» г.  Ивантеевка

Исследовательская  работа

«Ах, эти бактерии»

АВТОР:

Матвей Разживин,

ученик 3 «Д» класса

РУКОВОДИТЕЛЬ:

Саликова

Кристина Сергеевна,

учитель начальных классов

ИВАНТЕЕВКА - 2016

CОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………..3-4

РАЗДЕЛ 1. ИЗ ИСТОРИИ МИКРОБИОЛОГИИ………………………….4-8

Что такое бактерии?..............................................................................4-6 Кто первым увидел бактерии?.............................................................6-8

РАЗДЕЛ 2. РОЛЬ БАКТЕРИЙ В ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА………………….8-12

2.1.         Роль бактерий в природе…………………………………………….8-10

2.2.        Роль бактерий в жизни человека…………………………………….10-12

РАЗДЕЛ 3. Экспериментальная часть. Бактерии, окружающие нас в повседневной жизни                                                                        12-16

3.1. В чем опасность?                                                                        12-13

3.2. Как защиться?                                                                        13- 16

ЗАКЛЮЧЕНИЕ                                                                                16

ЛИТЕРАТУРА……………………………………………………………… 17

ПРИЛОЖЕНИЕ 1,2,3

ВВЕДЕНИЕ

Я учусь в 3 «Д» классе школы №2 города Ивантеевки. Окружающий мир – один из моих любимых предметов в школе. Изучая нашу планету, я узнаю много интересного. Вокруг много удивительных растений, животных и чудесных природных явлений, которые мы наблюдаем. Но существуют такие, которые не видны невооруженным глазом, и поэтому вызывают особенный интерес, эмоции, иногда, даже страх. Я решил узнать побольше о тех, кого трудно увидеть – о микроорганизмах. Когда я слышу о бактериях, мне сразу представляются вредные организмы, разносящие болезни. Это пугает меня, еще и потому, что это невидимые глазу объекты. Следует ли их бояться? Болеть никто не любит. Есть ли профилактические меры в борьбе с бактериями?  Актуальность выбранной мною темы, обусловлена недостаточно глубокой степенью изученности микроорганизмов: на данный момент описано около 10 000 видов бактерий, и предполагается, что их существует свыше миллиона! [1].

Цель работы: изучить роль бактерий в жизни человека  и  привлечь внимание одноклассников к соблюдению правил личной гигиены,  профилактике инфекций в повседневной жизни.

Для изучения материала я определил задачи своего исследования:

Узнать историю изучения бактерий. Попытаться выяснить, влияют ли бактерии на жизнь человека. Уточнить, знакомы ли одноклассники с микроорганизмами и способами профилактики болезней. Выпустить брошюру «ТОП-10» интересных фактов о бактериях и составить правила профилактики заболеваний и укрепления здоровья Узнать самые опасные для человека места, где можно встретиться с болезнетворными бактериями. Провести собственные наблюдения с помощью микроскопа, и узнать, как они выглядят и как двигаются, и доказать их пользу и опасность для нас.

  Предметная область взаимодействия – подход к обучению.

  Предметом исследования – является изучение роли бактерий в жизни человека, объектом – бактерии.  Для решения поставленных задач я определил методы исследования: изучение материала с помощью энциклопедий, различных печатных изданий, интернета, анкетирование одноклассников, наблюдение за бактериями с помощью микроскопа, анализ и синтез собранной информации.

  Гипотеза работы: бактерии представляют собой неотъемлемую часть жизни; ими можно восхищаться, и не нужно их опасаться, соблюдая определенные правила.

РАЗДЕЛ 1. Из истории микроорганизмов

У бактерий, что видели хаос вселенский,

Пережили крыла птеродактельных птах,

Нет мозгов, значит нет и намерений мерзких-

Просто жизнь и еда, да широкий размах...

А. Мягков

1.1. Что такое бактерии?

Бактерии - (bacterium; греч. «bakterion» - палочка) - одноклеточные микроорганизмы, образующие самостоятельное царство. Все тело бактерии состоит из одной единственной клетки. По устройству своему клетка эта похожа на все другие растительные клетки. Снаружи оболочка, внутри протоплазматическое содержимое, но ядра у бактерий нет. Наследственная информация бактерий представлена генами, но хранятся они не в ядре, а в определенной зоне клетки, которая называется нуклеотид. Такие безъядерные бактерии называют прокариотами [1, 2, 4].

Бактерии – первые организмы, населившие нашу планету. Размеры бактерий колеблются от нескольких десятых микрона до 10-13 мкм. На поверхности, которая равна поставленной карандашом точке, поместится примерно 250 тысяч бактерий. Они содержаться в воздухе (на высоте до 40 000 м), почве, воде, снегах полярных областей и горячих источниках с температурой около 90 °С. Особенно много их в почве – от 200-500 млн до 2 млрд и более особей в 1 г, в зависимости от типа почв [1, 4].

В особую группу выделяют болезнетворные бактерии. При попадании в организм они вызывают тяжелые болезни: сыпной тиф, трахому, дифтерию, легочную чуму, туберкулез, пневмонию, столбняк, скарлатину, ботулизм. Бактерии попадают в организм с пищей, водой, через повреждения кожи и слизистых оболочек [1,4].

Все необходимые вещества бактерии получают из окружающей среды. Для их жизнедеятельности и размножения необходим углерод, вода, аммиак, нитраты, различные соединения серы и некоторые другие неорганические вещества. В результате сложной химической реакции бактерии получают из неорганических веществ все необходимые им биохимические продукты [1-4].

Размножение бактерий совершается путем деления; каждая клетка получает поперечную перегородку и затем распадается на две новые особи. При благоприятных условиях одно деление следует за другим с поразительной быстротой и, не будь факторов, тормозящих развитие бактерий, одна бактерия была бы в состоянии заполнить своим потомством громаднейшие пространства. Размножение продолжается до тех пор, пока в среде, обитаемой бактериями, находится достаточное количество питательного материала [1-4].

По своей организации, по своему строению, бактерии ближе всего стоят к так называемым сине-зеленым водорослям. Но между водорослями и бактериями существуют и различия; на первом месте нужно поставить отсутствие у бактерий хлорофилла — факт, имеющий громадное значение, так как является ключом к пониманию своеобразной жизни бактерий [1-4].

Что касается до их внешних очертаний, то между ними различают четыре главнейших типа, или формы:

• круглые, шаровидные бактерии (кокки);

• палочковидные (бациллы);

• спирально согнутые (спириллы);

• тонкие и гибкие волосовидные формы (спирохеты) [1].

1.2. Кто первым увидел бактерии?

       В ХIV веке от бубонной чумы на Земле скончалось 75 миллионов человек, в том числе 35 миллионов в Европе, что составило почти половину ее населения. Происхождение и причины этой, а также других болезней, были тысячелетиями непонятны людям. Но было подмечено, что существует определенное сходство между процессами брожения и гниения, с одной стороны и заразными болезнями, часто сопровождаемыми образованием гноя, с другой. Поэтому возникла мысль, что решение вопроса о природе брожения и гниения приведет к пониманию и природы заразных болезней [5].

       Открытие микробов смогло осуществиться лишь во второй половине XVII века, когда в связи с развитием торговли назрела потребность в усовершенствовании оптики для мореплавания (подзорные трубы, телескопы). Впервые микроскоп был сконструирован в Голландии Гансом и Захарием Янсенами в 1590 году, но увеличивал он мало. А в 1676 году Антоний Левенгук придумал более мощный микроскоп и с его помощью любил разглядывать то, что невозможно увидеть невооруженным взглядом. Как-то изобретатель решил выяснить, почему настойка перца жжет язык, взглянул на ее раствор в микроскоп и был шокирован. В капле вещества, словно в каком-то фантастическом мире, кружились, скользили, толкались или лежали неподвижно сотни палочек, шариков, спиралек, крючочков. Именно так выглядят микробы под микроскопом. Левенгук начал рассматривать в микроскоп все, что попадалось под руку, и везде обнаруживал сотни неведомых прежде существ, названных им анималькулями. Ученый соскреб со своих зубов налет и тоже глянул на него с помощью прибора. Как он позже писал, в зубном налете анималькулей было больше, чем жителей во всем Королевстве. Эти нехитрые исследования положили начало целой науке, называющейся микробиологией [5].

       Далее данные о бактериях совершенствовались и систематизировались. Второй период микробиологии связан с именами Луи Пастера и Роберта Коха. К середине XIX века научно-технические условия для возникновения микробиологии созрели: были сконструированы микроскопы с высокоразрешающей способностью и обнаружено много различных видов микроорганизмов. Наступило время выяснить и доказать их важную роль для человека, в частности, в качестве виновников различных заболеваний людей, животных и растений, а также в процессах брожения и гниения [5].

       Луи Пастер установил, что гниение и брожение результат жизнедеятельности особых микроорганизмов. На основе этих данных были разработаны принципы антисептики и достигнут прогресс в хирургии. Установив природу болезней вина и пива, Луи Пастер предложил метод их предупреждения, названный впоследствии пастеризацией [5].

       Роберт Кох в своей работе подвел окончательную черту под многолетней дискуссией о природе бактерий и экспериментально доказал, что возбудителем сибирской язвы является бактерия Bacillus anthracis. В дальнейшем методы диагностики инфекционных болезней были усовершенствованы и открыты возбудители туберкулеза и холеры [5].

       Благодаря трудам Пастера было совершено одно из величайших открытий – вакцинация. В 1881 году были привиты 27 овец вакциной против сибирской язвы и заложены основы искусственной иммунизации.

       Выдающимся русским ученым были открыты механизмы, которые позволяют организму приобретать особую устойчивость (иммунитет) против болезней. Им открыты особые клетки – фагоциты, описан механизм защиты – фагоцитоз [5].

       В 1929 году А. Флеминг открыл пенициллин, и началась новая эра – антибиотикотерапии, которой было суждено произвести подлинную революцию в медицине. Оказалось, что многие бактерии умеют приспосабливаться к воздействию антибиотиков и химиопрепаратов. У многих бактерий, устойчивых к лекарствам, существует два генома – хромосомный и плазмидный. Изучение плазмид привело к выводу о том, что они наделяют бактерии дополнительными важными биологическими свойствами. Открытие плазмид и изучение их свойств расширили и углубили представления о формах существования жизни и путях ее эволюции [5].

РАЗДЕЛ 2. Роль бактерий в жизни человека

2.1. Роль бактерий в природе

       Жизнедеятельность на планете происходит благодаря круговороту и обмену веществ в природе. Без этого круговорота такие химические элементы, как кислород, углерод, сера, водород, азот, фосфор, быстро бы исчерпались, а все живое на Земле прекратило бы свое существование. Бактрии населяли Землю еще 3,5 миллиарда лет назад. Первые же ядерные клетки произошли от бактерий около 1,4 миллиарда лет назад [6-8].

Почвообразование и азотфиксация

Бактерии принимают самое непосредственное участие в формировании химического состава почвы и ее самоочищении. Для жизнедеятельности растений необходимы неорганические вещества, которые они не могут самостоятельно добывать из почвы, и поддержку им в этом оказывают азотфиксирующие бактерии, которые обитают в почве как самостоятельно, так и в симбиозе с бобовыми. В результате такого симбиоза растения дают нужный для бактерий углевод, органические вещества, аминокислоты, а те, в свою очередь, азот. Благодаря такому симбиозу почва насыщается азотом, незаменимым для жизни других растений. Гнилостные бактерии играют незаменимую роль в очищении планеты. Без их участия она превратилась бы в одну большую свалку мертвой неразложившейся органики [6-8].

Круговорот углерода в биосфере

Растениям для дыхания необходим углекислый газ, но его содержание в воздухе составляет всего 0,03%. Без участия микробов этот запас был бы исчерпан всего за 20 лет. В процессе фотосинтеза растения фиксируют углерод, и впоследствии он находится в них в виде органических соединений. После отмирания он вместе с этими соединениями накапливается в земле, и бактерии, разлагая органику, тем самым освобождают углерод, который возвращается в биосферу.

Круговорот серы в природе

В результате жизнедеятельности микроорганизмов происходит круговорот серы в природе путем ее окисления или восстановления. При гниении белковых отходов без доступа кислорода образуется сероводород. Сера попадает в атмосферу также в результате деятельности сульфатвосстанавливающих микроорганизмов, которые восстанавливают сульфаты из ила, воды и почвы. В результате этого процесса часть сероводорода уходит в атмосферу, а часть накапливается в воде или почве, после чего он там окисляется. Суть процесса окисления сероводорода заключается в том, что он происходит в результате действий серобактерий, которые используют его в метаболических реакциях с целью получения необходимой энергии [6-8]

Круговорот фосфора

Высвобождение фосфора из органики происходит при гниении. Фосфорные микроорганизмы, местом обитания которых является вода и почва, используют для своих обменных процессов нерастворимые образования фосфора, которые впоследствии попадают в окружающую среду в растворимом виде. Растения используют фосфор из почвы и воды. У растений он входит в состав семян в виде нуклеиновой кислоты, отвечающей за передачу наследственной информации. У животных в состав крови, молока, тканей нервной системы. При отмирании фосфор возвращается в водоемы или почву в виде фосфатных отложений, которые и служат источником питания серных и нитрифицирующих бактерий [6-8].

Круговорот железа в природе

На планете постоянно происходит окисление таких химических веществ, как соли железа, марганца. Это окисление было бы невозможным без работы железобактерий. Отмирая, они опускаются на дно водоемов, образуя при этом залежи болотной и озерной руды [6].

2.2. Роль бактерий в жизни человека

Обмен веществ

       Все живое состоит из белков, жиров и углеводов, образование которых невозможно было бы без таких химических элементов, как водород, углерод, сера, азот, фосфор, кислород. Суть обмена веществ заключается в том, что именно благодаря биологической активности микроорганизмов переход в различные стадии и регенерация этих химических элементов на планете являются источником существования всего живого на Земле. Без него невозможно и образование многих полезных ископаемых, в которых нуждается человек для своего существования [6-8].

Питание

Каково значение кисломолочных продуктов для пищеварения человека? Оно считается весьма значительным, и это заслуженная оценка. А без бактерий, способствующих свертыванию молочного белка, не удалось бы попробовать ни кефир, ни ряженку и ни один из множества сортов сыра, которые постоянно присутствуют в нашем рационе. Заквасить, например, капусту без участия простейших у человека тоже вряд ли получилось бы. Конечно, кисломолочных продуктов могло и не быть, многие вполне спокойно себя чувствуют без йогуртов и сметаны с простоквашей. А вот без того влияния, которое оказывают бактерии на почву, сельское хозяйство в его привычном для нас виде не сложилось бы.

Полезные ископаемые

Многие полезные ископаемые, которые добывает человек, созданы бактериями. Такие дары природы, как нефть или природный газ, – это тысячелетняя кропотливая работа микроскопических существ. Конечно, они сотворили богатства земных недр не в одиночку, но это не умаляет их вклада в общее дело [8].

Быть здоровым, чтобы жить.

Организм человека буквально населен полезными микробными сообществами. Кроме факта симбиоза человека с микробами, интересен также тот факт, что общая микрофлора каждого человека уникальна, более того, уникальными являются и отдельные ее группы [6-8].

Качество нашей биологической защиты зависит от того, сколько полезных бактерий задействовано в защитном симбиозе, и от того, сколько чужеродных патогенов решило этот барьер преодолеть.

Симбиоз человека и бактерий в нашем сложном организме не ограничивается только защитной функцией. Микробы в ЖКТ могут не только бороться с вредителями, но и способны синтезировать для человека ряд витаминов, которые из пищи могут поступать только в очень малых количествах. В состав кишечной флоры входят:

- бифидобактерии – синтезируют и усваивают витамины;

- кишечные палочки – проводят связывание и обезвреживание патогенных вирусов и микробов;

- энтеробактерии – реанимируют кишечную флору после лечения антибиотиками;

- лактобактерии – создают кислую среду в кишечнике, сквашивают молочные продукты [1, 6].

Таким образом,  собирая информацию и анализируя ее я пришел к выводу, что бактерии – это часть организма человека и природы, без которых невозможно существование жизни на Земле.

РАЗДЕЛ 3. Экспериментальная часть: какие бактерии окружают нас в повседневной жизни? Опасны ли они? Как можно защититься от них?

3.1. В чем состоит опасность?

Мир бактерий оказывает человеку огромную услугу, но он же, мир бактерий, действует на нас и разрушающе: является источником огромного количества болезней. Избавиться от этой угрозы человек так и не смог, хотя и пытается всю свою историю противостоять природе [8].

Антибиотики во многом улучшили положение человечества, но вывести методику безопасного и высокоэффективного противостояния микробам, а также окончательного избавления от бактериальных инфекций пока не удалось [1, 6-8].

Бактерии могут также портить продукты питания; вызывать заболевания домашних животных, растений; приводить к отравлениям.

Пути проникновения бактерий внутрь организма человека:

органы дыхания; поврежденные кожные покровы; пищеварительная система.

Существуют так называемые сезонные вспышки заболеваний и эпидемии, когда население планеты повально начинает болеть. Но чаще всего самые опасные бактерии таятся именно в предметах, с которыми человек контактирует ежедневно [8].

3.2. Защита от бактерий

Прежде чем ответить на вопрос о защите от болезнетворных бактерий, было проведено анкетирование в нашем классе. (Приложение 2)

В анкетировании приняли участие 17 человек. Данные анкетирования и их результаты:

               

Анализируя ответы ребят, я пришел к выводу, что:

Все ребята знают, что такое бактерии – 100 % 82 % ребят считают, что бактерии нельзя увидеть невооруженным взглядом, и только 18 % знают, что некоторых можно. Почти 47 % детей уверены, что бактерии увидел первым Доктор Айболит. Интересно, помнят ли ребята, что это всего лишь добрый доктор из сказки Корнея Ивановича Чуковского? 41% ребят считают, что первооткрывателем бактерий был Луи Пастер. 12 % знают, что это был Антоний ван Левенгук. Больше половины ребят -52% считают, что бактерий больше всего на коже человека; 11 % думают, что в воде. 37 % знают, что больше всего бактерий в почве. Чтобы защититься от бактерий - 82% ребят будут почаще мыть руки, 12 % будут употреблять лук и чеснок, а 6 % - будут делать зарядку.

  Прежде чем ответить на вопрос о защите, мы также узнали о самых опасных местах, с точки зрения столкновения с бактериями. Итак, это:

Ручки тележек супермаркетов Компьютерные мышки в интернет-кафе Ручки дверей общественных помещений.

Таким образом, можно сделать вывод, что, находясь в данных местах, нужно соблюдать особые меры предосторожности.

Сопротивляемость организма патогенным агентам во многом зависит от иммунитета. Поэтому важным является то, сколько полезных бактерий трудятся над тем, чтобы иммунная система была достаточно активной. Наиболее эффективной тактикой является укрепление собственной полезной микрофлоры, чтобы чужеродные патогенные агенты не имели никакой возможности закрепиться на здоровых тканях [1, 6-8].

Укрепление здоровья является лучшей мерой в профилактике болезней! (Приложение 3)

       В моих собственных наблюдениях за бактериями я пришел к следующим выводам:

Бактерии действительно очень маленькие, и их не так просто увидеть. Для того чтобы увидеть патогенных бактерий, потребуется электронное оборудование. Бактерии прозрачны, поэтому требуется специальное окрашивание изучаемых образцов. Можно увидеть бактерий там, где есть хорошие условия для их питания и размножения - остатки пищи, разлагающиеся отходы (вода из лужи, аквариумная вода, ручка тележки супермаркета, кефир). Считаю, что я достиг поставленной цели своей работы и изучил роль бактерий в жизни человека, а так же привлек внимание одноклассников к соблюдению правил личной гигиены,  профилактике инфекций в повседневной жизни Наблюдать за бактериями очень интересно. Теперь мне хочется попробовать вырастить своих собственных бактерий на какой-нибудь питательной среде, научиться их окрашивать.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Занимаясь исследованием, мы изучили историю открытия бактерий, оценили их роль в жизни человека. Проведенное нами исследование позволяет сделать следующие выводы:

- Бактерии – это уникальные микроорганизмы, появившиеся задолго до появления человека на планете Земля;

- Бактерии играют ключевую роль в круговороте веществ в природе;

- Бактерии являются неотъемлемой частью организма человека;

- Некоторых бактерий можно увидеть в микроскоп, в домашних условиях;

- Существуют «дружелюбные» и «недружелюбные» для человека бактерии;

- Можно защититься от многих болезнетворных бактерий, соблюдая простые правила.

Таким образом, изучая микроорганизмы, человек открывает новые законы природы и способствует сохранению здоровья и улучшения качества жизни.

Будьте здоровы и не бойтесь бактерий!

ЛИТЕРАТУРА

1. Материал из Википедии — свободной энциклопедии

2. , Минеева . — М.: Изд-во МГУ, 2004.—448 с.

3. Заварзин по природоведческой микробиологии / Отв. ред. ; Ин-т микробиологии. — М.: Наука, 2003. — 348 с.

4. Современная микробиология. Прокариоты: В 2-х томах / Под ред. Й. Ленглера, Г. Древса, Г. Шлегеля.. — М.: Мир, 2005.

5. Коротяев исторический очерк становления и развития микробиологии, иммунологии и вирусологии [Электронный ресурс] www. gamaleya. org

6. Электронный ресурс, http://probakterii. ru/

7. Электронный ресурс,  http://muzey-factov. ru/

8. Электронный ресурс,  http://biomolecula. ru/