ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ города москвы
СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА
№ 000
"Удивительный мир микромицетов - невидимки вокруг нас" (самостоятельное выращивание биологических объектов
на примере грибов)
Автор работы:
Учитель биологии
Руководитель:
Методист по биологии
Городского методического центра
МОСКВА 2015
Введение
Актуальность темы: Знаете ли вы, что повсюду нас окружают микроорганизмы; они постоянно обитают вокруг нас, но мы их не замечаем. К числу таких организмов относятся микроскопические грибы – микромицеты.
Микромицеты являются не только неотъемлемым компонентом наземных и водных биоценозов, контролирующим широкий спектр биосферных функций, но и основной группой микроорганизмов, отвечающей как за синтез, так и деструкцию гуминовых веществ в почве. Невозможно представить жизнь на планете без грибов. Они встречаются всюду. Никто не берется даже сказать, сколько видов грибов существует на планете. По самым приближенным оценкам, их около 1,5 млн., но учеными описано пока лишь немногим более 100 тысяч видов.
В научной литературе много написано о пользе грибов. Симбиотические сообщества характерны почти для 95% наземных растений, и лишь немногие из них могут жить самостоятельно, не прибегая к помощи своих вековых партнеров – грибов. Грибы снабжают растения питательными веществами, растворенными в воде (прежде всего фосфатами), а те, в свою очередь, дают грибам углеводы, произведенные в большом количестве путем фотосинтеза. Оплетая корни деревьев, буквально срастаясь с ними, нити грибницы (гифы) образуют микоризу (дословно «грибокорень»), которая растворяет фосфор и азот, содержащиеся в органике, например, в опавшей листве, помогая дереву усваивать их.
Также микроскопические ветвящиеся нити грибницы буквально выцеживают из почвы ядовитые вещества и становятся своего рода фильтрами, не давая корням растений пропитаться кадмием и цинком, ртутью и свинцом. Кроме того, в засуху именно грибы выискивают своим напарникам воду.
Микромицеты не только помогают растениям, но и меняют структуру почвы. Они вырабатывают в громадных количествах вещество, которое называется гломалин. Это гликопротеин – сложный белок, содержащий углеводы. Именно этот белок заставляет рыхлую землю склеиваться в комочки. Без него верхний слой почвы смывался бы при каждом ливне. Содержание гломалина зависит от того, как ведется обработка земли.
Грибы содержат целый ряд не известных пока науке веществ. Их можно было бы применить в разработке новых лекарств подобно тому, как в свое время удалось выделить пенициллин.
Грибы доминируют в составе микробиоты почв. Они представляют самую многовидовую группу микроорганизмов, участвующую в минерализации органических растительных и животных остатков, в образовании почвенного гумуса.
В период сильнейшего техногенного воздействия на окружающую среду, стремительного развития нанотехнологий, а также вследствие того, что микромицеты – основа современной микробиологической промышленности, становится актуальным изучение микрогрибов, открытие для себя удивительного мира «невидимок».
Мы решили заняться выращиванием колоний микромицетов, увидеть микромицеты во всех окружающих нас средах.
Тема нашего исследования: "Удивительный мир микромицетов - невидимки вокруг нас" (самостоятельное выращивание биологических объектов на примере грибов).
Цель: убедиться, что нас повсюду окружает невидимый мир микроскопических живых существ – например, грибов-микромицетов.
Задачи:
1. Расширить знания о микроскопических грибах и их значении для природы и человека; узнать о питательных средах для выращивания грибов;
2. Провести ряд опытов по выращиванию грибов-микромицетов, выделив их из разных сред;
3. Закрепить старые и приобрести новые навыки работы с лабораторным оборудованием.
Гипотеза: если использовать технологию выращивания микроскопических грибов, то мы обнаружим их во всех средах: воде, воздухе, почве, продуктах питания.
Объект: микромицеты.
Этапы реализации исследования: (Проект кратковременный)
- организационно-подготовительный; основной; заключительный.
Учебные вопросы, которые мы поставили перед собой:
- Что из себя представляют микромицеты? В чем их значение для природы и жизни человека? Каковы правила техники безопасности при проведении опытов с микроскопическими грибами? Как правильно организовать свою работу по выращиванию грибов? Какие требования учитывают при выращивании микромицетов? Какие факторы влияют на нормальный рост и развитие грибов? Как приготовить питательную смесь для выращивания микромицетов? Что мы увидим при изучении микромицетов с использованием различных микроскопов? Какие опыты мы можем провести в дальнейшем, чтобы продолжить изучение микромицетов?
Оборудование
Набор из серии «Научные развлечения» - «Тайны микробиологии-1» со специальным оборудованием и материалами для проведения экспериментов, микроскопы.
Этапы работы
«Школа – это мастерская, где формируется мысль подрастающего поколения, надо крепко держать её в руках, если не хочешь выпустить из рук будущее»
Анри Барбюс, французский писатель
Ход работы
Оборудование: коническая колба на 200 мл, пробка для колбы, мерный стакан, минеральная основа, мерная ложка, шпатели, стеклянные палочки, ножницы, сухое горючее, крышка для сухого горючего, керамическая подставка для сухого горючего, чашки Петри (стерильные), пипетки Пастера, микробиологическая петля, стаканчики, СВЧ-печь, прихватка для горячего, парафильм, защитные повязки, микроскопы, покровные стекла, предметные стекла, препаровальные иглы, агар-агар, сахар, кипяченая вода.
Приготовление твердой питательной среды
Для выращивания грибов мы будем работать с твердой средой. Для ее приготовления в наборе имеется агар-агар и смесь минеральных солей (минеральная основа). Среда, которую мы будем использовать, называется средой Чапека.
С помощью мерного стакана налить в колбу 150 мл кипяченой воды (можно использовать бутилированную питьевую воду). Мерной ложкой взять сахар с горкой, высыпать в колбу. Перемешать его, держа колбу за горлышко и покачивая ее круговыми движениями. Добавить один шпатель минеральных солей и так же их растворить. Внести в колбу одну мерную ложку агар-агара. Аккуратно перемешать среду, раствор должен быть мутный, но однородный, без комочков. Закрыть колбу пробкой (неплотно). Стерилизацию среды необходимо проводить в СВЧ-печи. Для этого поставить неплотно закрытую колбу в печь на 2-3 минуты. После окончания времени подождать 1-2 минуты и повторить процедуру. После второго цикла подождать 5 минут, достать колбу из печи с помощью прихватки и аккуратно перемешать ее содержимое. Затем повторить 2 цикла прогревания по 2-3 минуты. Колбу со стерильной средой плотно закрыть пробкой и не открывать до начала использования.
Культивируют грибы в специальных емкостях – чашках Петри. Они вложены в стерильную упаковку, которую нужно вскрывать непосредственно перед использованием. Чашка состоит из двух плотно соединяющихся частей – крышечки и донца. Крышечка одевается на донце сверху. Для разлива среда должна быть расплавленной.
Питательную среду из раздела I надо остудить до температуры приблизительно 35°C. Колба нужной нам температуры должна быть теплой на ощупь, держать её в руках должно быть комфортно. Перед разливом среды проветрить помещение, затем закрыть окна и двери во избежание движения воздуха. Положить сухое горючее на керамическую подставку. Аккуратно разрезать ножницами пакет со стерильными чашками. Достать чашки, не открывая их, поставить стопкой рядом с сухим горючим. Зажечь сухое горючее. Рядом с пламенем сухого горючего открыть колбу со средой. Приоткрыть крышку чашки Петри и налить среду на дно чашки. Струя среды должна проходить очень близко к пламени. Налить среду так, чтобы она полностью закрыла дно, но не перелилась через край. Обычно объем среды составляет 10–15 мл на чашку. Залитую чашку закрыть крышкой и отставить в сторону. Повторить процедуру с остальными чашками. Среда должна быть разлита полностью за один раз без оставления ее остатка в колбе. По окончании разлива, погасить сухое горючее с помощью крышки. После разлива чашки Петри оставить на 30 минут, чтобы среда застыла. Если застывшая среда не будет использоваться сразу, то завернуть чашки в фольгу, упаковать в чистый полиэтиленовый пакет и положить в холодильник для продолжения эксперимента. После разлива среды проветрить помещение.
Выделение микроорганизмов из воды Взять 2 чашки Петри со стерильной средой Чапека. Чтобы в чашки не попали грибы из воздуха, посев надо проводить рядом с пламенем сухого горючего. Зажечь сухое горючее. Рядом поставить чашки Петри с питательной средой; воду – в одном стаканчике дождевую, в другом – водопроводную сырую; шпатели. Вскрыть стерильную пипетку Пастера (не берясь за ее кончик). Набрать в нее 1 мл кипяченой воды. Приподнять крышку чашки Петри и впрыснуть воду на поверхность питательной среды. Шпателем (не открывая крышку полностью) равномерно распределить жидкость по поверхности среды. То же самое проделать со второй чашкой, новой пипеткой Пастера и водопроводной сырой водой. Погасить сухое горючее с помощью крышки. Чашки заклеить парафильмом. Подписать чашки. Оставить чашки в помещении. Через 2–4 дня можно заметить начальный рост колоний грибов и бактерий. Колонии грибов легко отличаются от колоний бактерий наличием длинных нитей – гиф. Подсчитать число колоний, выросших в чашках Петри. Раз в два дня считать число колоний в чашках. В норме оно колеблется в пределах от десяти до ста, причем вырастают колонии разных видов.
Есть ли различия между разными пробами, а также отличия от воздуха?
Выделение микроорганизмов из почвы Проветрить помещение. Приготовить почвенную суспензию. Понадобится по одной мерной ложке почвы из двух разных мест (например, из цветочного горшка и с улицы). Взять мерную ложку почвы, измельчить ее и насыпать в стаканчик. Туда же налить 4-5 ложек кипяченой воды и хорошо перемешать стеклянной палочкой. Получится жидкая масса. Подождать пока суспензия отстоится. То же самое повторить со второй пробой почвы, используя новую стеклянную палочку. Зажечь сухое горючее. Рядом поставить чашки Петри с питательной средой; стаканчики с суспензиями; шпатели. Вскрыть стерильную пипетку Пастера (не берясь за ее кончик). Набрать в нее 1 мл жидкости с почвенным образцом. Приподнять крышку чашки Петри и впрыснуть жидкость на поверхность питательной среды. Шпателем (не открывая крышку полностью) равномерно распределить жидкость по поверхности среды. То же самое проделать со второй чашкой, используя новую пипетку Пастера и другой образец суспензии. Погасить сухое горючее с помощью крышки. Чашки заклеить парафильмом. Подписать чашки. Поместить чашки в теплое место (20–30°С), например, на батарею. Через 2–4 дня можно заметить начальный рост колоний грибов и бактерий. Колонии грибов легко отличаются от колоний бактерий наличием длинных нитей – гиф. Подсчитать число колоний, выросших в чашках Петри. Раз в два дня считать число колоний в чашках.
Есть ли различия между разными пробами, а также отличия от воздуха и воды?
Посев микроорганизмов из продуктов питания Проветрить помещение. Понадобятся заплесневевшие продукты (например, сыр и огурец). Для посева используют петлю, сделанную из нихромовой проволоки. Взять проволоки из набора. Пинцетом загнуть один кончик под углом 90 градусов на расстоянии 3-5 мм от края. На расстоянии 2-2,5 см от первого сгиба загнуть проволоку под углом 30 градусов. Нажав на плунжер карандаша, входящего в набор, вытащить из него грифель. Удерживая плунжер нажатым, вставить на место грифеля незагнутый конец проволоки на 4-5 см и отпустить плунжер. Петля готова. Зажечь сухое горючее. Рядом поставить чашки Петри с питательной средой; стаканчики с суспензиями; шпатели. Прокалить микробиологическую петлю. Собственно петлю нагреть на огне до очень высокой температуры – пока она не станет сначала красной, а затем светлой – почти белой. Перевернуть чашку Петри вверх дном. Приподнять донце и остудить петлю о питательную среду. Тут же опустить донце. Далее аккуратно коснуться иглой плесени, выросшей на продукте питания. Стараться касаться продукта как можно аккуратнее, чтобы захватить только гриб. Снова поднять донце чашки Петри. Дотронуться иглой до среды по краям чашки 3 раза (посев тремя уколами). Оставить чашку Петри перевернутой вверх дном. То же самое проделать со второй чашкой и другим образцом продукта питания, предварительно заново прокалив петлю. Погасить сухое горючее с помощью крышки. Чашки заклеить парафильмом. Подписать чашки. Поместить чашки в теплое место (20–30°С), например, на батарею. Через 2–4 дня можно заметить начальный рост колоний грибов и бактерий. Колонии грибов легко отличаются от колоний бактерий наличием длинных нитей – гиф. Подсчитать число колоний, выросших в чашках Петри. Раз в два дня считать число колоний в чашках.
Есть ли различия между разными пробами, а также отличия от воздуха, воды и почвы?
Изучение грибов под микроскопом Исследовать грибы под микроскопом (в чашках Петри и приготовив микропреператы) при различном увеличении. Обратить внимание на форму гиф и спор. Исследовать все полученные колонии. По окончании опыта (12–14 дней) поместить отработанный материал в пакет и вынести в контейнер на улице. Ни в коем случае не оставлять чашки Петри с колониями микроорганизмов.
Итоги исследования
В результате нашего исследования мы убедились на практике, что нас повсюду окружает невидимый мир микроскопических живых существ – это грибы-микромицеты.
Мы расширили свои знания о микроскопических грибах и их значении для природы и человека; узнали о питательных средах для выращивания грибов; провели ряд интереснейших опытов по выращиванию грибов-микромицетов, выделив их из разных сред; закрепили старые и приобрели новые навыки работы с лабораторным оборудованием.
И самое главное, мы подтвердили свою гипотезу: если использовать технологию выращивания микроскопических грибов, то мы обнаружим их во всех средах: воде, воздухе, почве, продуктах питания.
В заключение исследования перед нами открылись интересные вопросы:
А откуда еще можно выделить грибы?
Как вырастить грибы во влажной камере?
Как растут дрожжи?
Как на длительное время сохранить колонии?
Поиск ответов на эти и многие другие вопросы может стать темой наших дальнейших исследований.
Список использованной литературы
1. Экологический практикум /, , – Санкт-Петербург: Крисмас+, 2012. – С. 61-67.
2. Тайны микробиологии. Царство грибов /, – М.: Ювента, 2010. – С. 40-43.
3. Методическое пособие к набору для проведения микробиологических исследований «Научные развлечения». /, – М.: Научные развлечения, 2013. – С. 14-18.
