Мир удивительных бактерий

Межтерриториальная научно-практическая конференция работ учащихся

«Мы - исследователи»

Естественно-математическое направление

(биология)

ТЕМА РАБОТЫ

«Мир удивительных бактерий»

Работу выполнила:

Захарова Варвара,5 класс, МКОУ СОШ №4 г. Михайловска

Руководитель: Зубкова Н.И, учитель биологии, МКОУ СОШ №4 г. Михайловска

2020 г.

Оглавление…………………………….……………………………………….Стр.

Введение 3

1.Основная часть 4

1.1 Открытие бактериальной клетки. 4

1.2 Строение и формы бактериальной клетки. 4

1.3 Питание бактерий…………………………………………………. …………6

1.4 Размножение 6

1.5 Спорообразование 6

1.6 Значение бактерии в природе. 7

1.7 Влияние бактерий на человека. 8

2 Практическая работа. 10

3 Интересные факты о бактериях. 12

4 Заключение 14

5 Библиографический список 15

6 Приложение…………………………………………………………………….16

Выбирая тему проекта, я подумала и решила остановиться на бактериях. Почему? Мир бактерий очень необычен, интересен и загадочен, а главное, что он невидим невооруженным глазом. Невозможно найти место на земном шаре, где не было бы этих мельчайших живых существ. Бактерии обладают способностью выживать в различных условиях, при этом эти микроорганизмы могут уничтожить все живое на Земле.

Мне захотелось изучить мир бактерий, как они влияют на нашу жизнь.

Актуальность проекта заключается в том, что в настоящее время уделяется большое внимание изучению микроорганизмов – бактерий и вирусов. Над их изучением работают учёные со всего мира.

Цель моей исследовательской работы – изучение особенности строения и жизнедеятельности бактерий, влияние бактерий на человека и другие живые организмы.

Задачи:

- подробно изучить строение и жизнедеятельность бактерий;

- определить значение бактерий в природе;

- узнать о влиянии бактерий на человека;

- провести практические работы по обнаружению бактерий, изучить их свойства;

- узнать интересные факты о бактериях.

Предмет исследования - бактерии.

Объект исследования - строение и жизнедеятельность бактерий

Перспективы развития проекта: перспективой проекта является дальнейшее изучение микроорганизмов.

Впервые бактерий увидел в оптический микроскоп и описал в 1676 году голландский натуралист Антони ван Левенгук. Как и всех микроскопических существ, он назвал их «анималькули».

Название «бактерии» ввёл в употребление в 1828 году Христиан Эренберг. В 1850-х годах Луи Пастер положил начало изучению физиологии и метаболизма бактерий, а также открыл их болезнетворные свойства.

Дальнейшее развитие медицинская микробиология получила в трудах Роберта Коха, которым были сформулированы общие принципы определения возбудителя болезни (постулаты Коха). В 1905 году он был удостоен Нобелевской премии за исследования туберкулёза.

Основы общей микробиологии и изучения роли бактерий в природе заложили М. В. Бейеринк и С. Н. Виноградский.

Изучение строения бактериальной клетки началось с изобретением электронного микроскопа в 1930-е. В 1937 году Э. Чаттон предложил делить все организмы по типу клеточного строения на прокариот и эукариот, и в 1961 году Стейниер и Ван Ниль окончательно оформили это разделение. Развитие молекулярной биологии привело к открытию в 1977 году К. Вёзе коренных различий и среди самих прокариот: между бактериями и археями.

1.2 Строение и формы бактериальной клетки

1.2.1 Строение бактерий

Бактериальные клетки окружены плотной оболочкой (клеточной стенкой), которая выполняет защитную и опорную функции, а также придаёт бактерии постоянную, характерную для неё, форму. По составу и строению клеточные оболочки бактерий существенно отличаются от растений и животных.

Клеточная оболочка бактерии проницаема: через неё питательные вещества свободно проходят в клетку, а продукты обмена веществ выходят в окружающую среду.

Часто поверх клеточной стенки у бактерий вырабатывается дополнительный защитный слой слизи — капсула.

Капсула предохраняет бактерию от высыхания. Толщина капсулы может во много раз превышать диаметр самой клетки, но может быть и очень небольшой.

На поверхности некоторых бактерий имеются длинные жгутики (один, два или много) или короткие тонкие ворсинки. Длина жгутиков может во много раз превосходить размеры тела бактерий. С помощью жгутиков и ворсинок бактерии передвигаются.

Внутри клетки бактерии находится густая неподвижная цитоплазма, в которой находятся  различные белки (ферменты) и запасные питательные вещества.

В отличие от других одноклеточных организмов, у бактерий нет оформленного ядра: их ядерное вещество не отделено от цитоплазмы оболочкой и распределено в цитоплазме.

Схема строения бактериальной клетки дана в Приложении 1.

1.2.2. Форма клетки

Основная масса бактерий состоит из одной клетки, но они бывают различной формы. Строение и форма бактерии зависит от способа жизни и питания микроорганизмов. Различают несколько групп бактерий: шаровидные (кокки), прямые палочковидные (бациллы), изогнутые (вибрионы), спирально изогнутые (спириллы) и др. Кокки, сцепленные попарно, получили название диплококки, соединенные в виде цепочки — стрептококки, в виде гроздей — стафилококки и др. Виды форм бактерий даны в Приложение 1.

По типу питания бактерии делят на две группы: автотрофные и гетеротрофные. Автотрофные бактерии преобразовывают органические вещества из неорганических. Гетеротрофные бактерии питаются готовыми органическими веществами отмерших остатков растений, животных и человека. Гетеротрофные бактерии подразделяются на сапрофитов, симбионтов и паразитов.

Бактерии-сапрофиты - извлекают питательные вещества из мёртвого и разлагающего органического материала. Обычно они выделяют в этот гниющий материал свои пищеварительные ферменты, а затем всасывают и усваивают растворённые продукты.

Бактерии-симбионты - живут совместно с другими организмами и часто приносят им ощутимую пользу (бактерии, живущие в корнях бобовых растений).

Бактерии-паразиты - живут внутри другого организма или на нём, укрываются и питаются его тканями. Вызывают различные заболевания – бактериозы.

Размножаются бактерии делением одной клетки на две. Достигнув определённого размера, бактерия делится на две одинаковые бактерии. Затем каждая из них начинает питаться, растёт, делится и так далее.

Для выживания в неблагоприятных условиях внутри бактериальной клетки образуются споры. На формирование споры внутри клетки бактерии уходит примерно 18-20 часов. Бактерии в виде спор могут длительное время находиться в состоянии покоя. Споры бактерий выдерживают продолжительное кипячение и очень длительное замораживание. При наступлении благоприятных условий спора прорастает и становится жизнеспособной.

Бактерии — важнейшее звено общего круговорота веществ в природе. Это своеобразные санитары нашей планеты.

Так как бактерии распространены и встречаются повсеместно, они во многом определяют различные процессы, происходящие в природе. Осенью опадают листья и ветки деревьев и кустарников, увядает и отмирает трава, время от времени падают стволы старых деревьев. Всё это постепенно превращается в перегной. В 1 см³. поверхностного слоя лесной почвы содержатся сотни миллионов сапрофитных почвенных бактерий различных видов. Эти бактерии превращают перегной в различные минеральные вещества, которые впоследствии быть поглощены из почвы корнями растений.

Количество бактерий в почве чрезвычайно велико и зависит это от типа почв, их состояния, глубины расположения слоёв. В почве встречаются разные группы бактерий: бактерии гниения, нитрифицирующие, азотфиксирующие, серобактерии и др. Также среди них есть аэробы и анаэробы, споровые и не споровые формы.

Вода — природная среда, где в большом количестве развиваются микроорганизмы. Основная масса их попадает в воду из почвы. Фактор, определяющий количество бактерий в воде - это наличие в ней питательных веществ. Наиболее чистыми являются воды артезианских скважин и родниковые. Очень богаты бактериями открытые водоёмы, реки. Наибольшее количество бактерий находится в поверхностных слоях воды, ближе к берегу. При удалении от берега и увеличении глубины количество бактерий уменьшается.

В 1 мл. чистой воды содержится 100-200 бактерий, а в загрязнённой — 100-300 тыс. и более. Много бактерий в донном иле, особенно в поверхностном слое, где бактерии образуют плёнку. В этой плёнке много серо- и железобактерий, которые окисляют сероводород до серной кислоты и тем самым предотвращают гибель рыбы. В иле больше спороносных форм, в то время как в воде преобладают неспороносные форм бактерий.

В воздухе количество бактерий меньше, чем в почве и воде. Бактерии поднимаются в воздух с пылью, некоторое время могут находиться там, а затем оседают на поверхность земли и гибнут от недостатка питания или под действием ультрафиолетовых лучей. Количество микроорганизмов в воздухе зависит от географической зоны, местности, времени года, загрязнённостью пылью и др. Каждая пылинка является носителем микроорганизмов. Больше всего бактерий в воздухе над промышленными предприятиями. Воздух сельской местности чище. Более чистый воздух над лесами, горами, снежными пространствами. В воздухе много спороносных бактерий, которые более устойчивы, чем другие, к ультрафиолетовым лучам.

Бактерии играют большую роль в биологически важных круговоротах веществ на Земле, осуществляя химические превращения, совершенно недоступные ни растениям, ни животным.

1.7 Влияние бактерий на человека

Роль бактерий в жизни человека огромна. Широко применяются в пищевой промышленности молочнокислые бактерии:

• при производстве простокваши, сыров, сметаны и кефира;

• при сквашивании капусты и засолке огурцов, принимают участие в мочении яблок и мариновании овощей;

• они придают особый аромат винам;

• вырабатывают молочную кислоту, сквашивающую молоко. Это свойство используется для производства простокваши и сметаны;

• при приготовлении сыров и йогуртов в промышленных масштабах;

• в процессе засаливания молочная кислота служит консервантом.

Бактерии играют важную роль в пищеварительном процессе человека. Эти бактерии разлагают пищу на частички. В то же время они вырабатывают витамины, белки, углеводы, которые организм использует для своего построения.

Тело человека, даже полностью здорового, всегда является носителем бактерий. При соприкосновении тела человека с воздухом и почвой на одежде и коже оседают разнообразные микроорганизмы, в том числе и патогенные (палочки столбняка, газовой гангрены и др.). Наиболее часто загрязняются открытые части человеческого тела. На руках обнаруживают кишечные палочки, стафилококки. В ротовой полости насчитывают свыше 100 видов микробов. Рот с его температурой, влажностью, питательными остатками — прекрасная среда для развития микроорганизмов.

По влиянию бактерий на человека их можно разделить на три вида:

-непатогенные.

-условно – патогенные.

-патогенные.

Непатогенные бактерии – те бактерии, которые никогда не приводят к болезням. В организме человека живут молочнокислые бактерии: лактобактерии и бифидобактерии. Они появляются в нашем организме с первых дней жизни и остаются в нем навсегда, дополняя друг друга и оказывая помощь в пищеварительной системе организма. Лактобактерии и бифидобактерии вступают в сложные реакции с другими микроорганизмами, с легкостью подавляют гнилостные и патогенные микробы. В результате образуется молочная кислота, перекись водорода – это природные внутренние антибиотики. Таким образом, лактобактерии поднимают, восстанавливают защитные силы организма и укрепляют иммунитет.

Полезные функции лактобактерий впервые заметил русский ученый Илья Ильич Мечников. Для нормализации биохимических процессов в кишечнике и питании организма используют кисломолочные продукты. (см Приложение 3)

К условно – патогенным бактериям относятся бактерии которые живут в организме человека годами и не вызывают болезней. Однако при изменении условий их обитания могут стать настоящей угрозой для жизни человека (ослабление иммунитета, нарушение микрофлоры и т.д.). Примером условно – патогенной бактерии может служить золотистый стафилококк. Эта бактерия способна вызвать более 100 различных заболеваний, от простого высыпания на коже, до смертельного заражения крови (сепсис). Также к условно – патогенным бактериям относят: - стрептококки, кишечную палочку и хеликобактер пилори.

Наличие патогенных бактерии в организме означает развитие инфекции. Даже небольшое количество патогенных бактерий может нанести непоправимый вред организму человека. Среди известных патогенных бактерий: сальмонелла, синегнойная палочка, гонококк, туберкулезная палочка.

2. Практическая работа

2.1 Исследование полезных бактерий

Опыт 1 «Получение 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.

Проведение опыта: Взяли стакан, налили молоко, подогрели. В теплое молоко добавили ложку сметаны, хорошо перемешали, оставили на время ( 2- 3 часа), после увидели, что молоко в стакане стало загустевать. Молоко превратилось в кефир.

Вывод: Для того, чтобы цельное молоко превратить в полезный, кисломолочный продукт достаточно внести чистую заквасочную культуру молочнокислых бактерий ( сметана). См приложение 3.

Выяснив информацию о том, что бактерии бывают не только полезными, но и вредными возникло желание на них посмотреть. Для этого я решил провести эксперимент.

Опыт 1 « Получение патогенных бактерий из воздуха». Эксперимент был проведен в помещении школы. Исследовали воздух в конце учебного дня.

Проведение опыта: Для того чтобы создать питательную среду для размножения бактерий, взяли кастрюлю, поставил ее на плиту, налили стакан воды и довел до кипения. Добавил в воду бульонный кубик и пачку желатина. Прокипятил эту смесь в течение 30 минут. Сняли кастрюльку с огня и дали немного остыть. Затем разлили полученную смесь в 6 емкостей, предварительно стерилизованные, и оставили остывать на несколько часов. 3 Приготовленные чашки с питательными средами вынесли в коридор, спортзал, раздевалку (до начала уроков) открыли чашки и ходили с открытыми питательными средами, через 2 минуты посева все чашки закрыли, поместили в одноразовые мешки каждую чашку (чтобы не попадали дополнительно бактерии) и оставили на окне. С остальными 3 чашками провели такой же опыт, только в конце учебного процесса. Через 4 дня стали появляться первые колонии клеток бактерий, там где опыт был после учебного дня. В чашках с воздухом первого эксперимента, роста бактерий не наблюдалось. Через 6 дней колонии второго эксперимента значительно выросли и стали издавать неприятный запах. Было видно, что колонии из всех трех мест однотипные, была схожа форма и цвет колоний. Чашки первого эксперимента так и остались пустыми. См Приложение 4.

Вывод: Из проведенного опыта видно, что перед началом учебного дня в воздухе нет бактерий, что может быть связано с уборкой помещений, проветриванием. Тогда как во всех трех чашках второго эксперимента есть колонии бактерий. Можно сделать вывод, что в воздухе могут присутствовать бактерии.

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.

4 Заключение

  Работая над проектом, мы узнали, что бактерии обитают повсюду. Они 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 (бактериальная пневмония, туберкулез, коклюш, брюшной тиф, дизентерия, бруцеллез, холера)

 Поэтому предположение о том, что бактерии могут быть как вредными для человека, так и полезными, полностью подтвердилось.

1. Список литературы

1. Материал из Википедии — свободной энциклопедии

1. Современная микробиология. Прокариоты: В 2-х томах / Под ред. Й.

Ленглера, Г. Древса, Г. Шлегеля.. — М.: Мир, 2005.

3) Электронный ресурс, http://probakterii. ru/

4) Электронный ресурс,  http://muzey-factov. ru/

5) Электронный ресурс,  http://biomolecula. ru/

6) Источник: http://vsefacty.com/fact/interesnye-fakty-o-bakteriyah-video

7) probakterii.ru›prokaryotes/raznoe/izuchenie…

Приложение 1.

Схема строения бактериальной клетки

Приложение 2.

Формы бактерий.

Приложение 3

Получение полезных бактерий

1 Берем молоко и сметану

2 Смешиваем и оставляем на время

3 Получаем кефир

Приложение 4.

Исследование патогенных бактерий

1коридор 2 спортзал 3 раздевалка

Образцы первого эксперимента без бактериальных клеток.

1 коридор 2 спортзал 3 раздевалка

Образцы второго эксперимента с колониями бактериальных клеток.

12