Везде вокруг нас, и большинство людей считают эти болезнетворными . Хотя верно, что некоторые виды бактерии ответственны за множество серьезных заболеваний человека, другие играют жизненно важную роль в функциях нашего организма, таких как пищеварение.
Они также возвращают определенные элементы, такие как углерод, азот и кислород, в атмосферу. Эти бактерии обеспечивают непрерывность цикла химического обмена между организмами и окружающей их средой. Жизнь, как мы ее знаем, не будет существовать без бактерий, которые разлагают отходы и мертвые организмы, тем самым играя ключевую роль в потоке энергии в .
Бактерии: друг или враг?
Симбиотические отношения
Это отношения, которые полезны для бактерий, но не помогают или не вредят человеку-хозяину. Большинство комменсальных бактерий находятся на эпителиальных поверхностях, которые контактируют с внешней средой. Они обычно встречаются на коже, а также в дыхательных путях и желудочно-кишечном тракте.
Комменсальные бактерии получают от хозяина питательные вещества, место для жизни и роста. В некоторых случаях комменсальные бактерии могут становиться и вызывать заболевание, или же принести пользу хозяину.
Тип отношений, при котором пользу получают, как бактерии, так и хозяин. Например, существует несколько видов бактерий, живущих на коже, ротовой полости, носу, горле и кишечнике людей или животных. Они получают место, где можно жить и питаться, а в замен предотвращают распространение вредных микробов.
Бактерии в пищеварительной системе помогают в метаболизме питательных веществ, производстве витаминов и переработке отходов. Они также играют роль в реакции иммунной системы хозяина на патогенные бактерии. Большинство бактерий, обитающих внутри человека, являются либо взаимными, либо комменсальными.
Бактерии: полезны или вредны?
Когда учитываются все факты, то бактерии более полезны, чем вредны. Люди используют их для самых разных целей, например, производство сыра или масла, разложение отходов на очистных сооружениях и разработка антибиотиков. Ученые даже изучают способы хранения данных на бактериях.
Бактерии чрезвычайно устойчивы, а некоторые способны жить в самых экстремальных условиях. Они продемонстрировали, что могут выжить без нас, но мы без них не сможем жить.
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Научно-исследовательская работа
Бактерии:
враги или друзья?
Выполнил:
Градусов Максим Александрович ,
учащийся 2«Е» класса
муниципального автономного
общеобразовательного учреждения
«Школы № 187 с углубленным изучением
отдельных предметов» г. Нижнего Новгорода
Сапунова Ольга Александровна ,
учитель начальных классов высшей категории
МАОУ «Школы № 187»
Научный консультант:
Левакова Эльвира Юрьевна,
к.х.н, учитель химии высшей категории
МАОУ «Школы № 187»
| Введение | ……………………………………………………………….. | ||||
| Теоретическая часть………………………………………... | |||||
| История исследования бактерий…………………………... | |||||
| Строение бактерий…………………………………………. | |||||
| Виды бактерий……………………………………………… | |||||
| Размножение бактерий……………………………………... | |||||
| Среда обитания бактерий………………………………….. | |||||
| Польза от бактерий…………………………………………. | |||||
| Опасность для человека……………………………………. | |||||
| Практическая часть………………………………………… | |||||
| Анкетирование учащихся…………………………………. | |||||
| Анализ проведенной анкеты………………………………. | |||||
| Эксперимент………………………………………………... | |||||
| Заключение | ……………………………………………………………….. | ||||
| Список используемых источников и литературы………………………… | |||||
| Приложение…………………………………………………………………. | |||||
Введение
С раннего детства все мы знаем, что после улицы надо мыть руки с мылом, а грязные предметы нельзя брать в рот. Вокруг нас обитает огромное количество микроскопических организмов, невидимых невооружённым глазом, и они могут вызвать серьёзные заболевания. Но с экрана телевизора и в интернете нам рассказывают о полезных для здоровья продуктах, которые содержат … бактерии! Получается, что не все микроорганизмы вредны для человека. В своей исследовательской работе мы решили найти ответ на вопрос: кто для человека бактерии - враги или друзья? На этот вопрос может дать ответ микробиология – наука, которая изучает микроорганизмы, их виды и строение, значение, которое они имеют в природе и жизни человека. Тема моего исследования волнует и взрослых учёных, в настоящее время активно развивается метагеномика - новый раздел генетики, изучающий генный состав целых сообществ организмов. Анализ бактериальных сообществ организмов людей позволит установить, каким образом микроорганизмы предотвращают или повышают риск развития заболеваний.
Актуальность и значимость работы заключается в том, чтобы все дети знали, почему необходимы бактерии людям, чем они опасны, и применяли эти знания на практике.
Предмет исследования: бактерии, их строение, формы и виды
Цель исследования: выяснить, какую роль играют бактерии в природе и жизни человека
Задачи исследования:
Изучить научную литературу по этому вопросу;
Проанализировать влияние бактерий на организмы человека и животных;
Разработать анкету и провести анкетирование среди учеников класса на предмет исследования;
Провести эксперимент по выращиванию бактерий в домашних условиях.
Гипотеза заключается в том, что жизнь человека неразрывно связана с бактериями, они приносят не только вред, но и пользу.
ГЛАВА 1. Теоретическая часть
1.1 История изучения бактерий
Удивительный, невидимый глазу мир бактерий «живой пленкой» укутывает нашу планету.
Бактерии считаются самыми древними существами на Земле. Они образовались более 3,5 млрд лет назад и в течение очень длительного времени (около миллиарда лет) были единственными организмами на нашей планете.
Бактерии – это живые организмы, которые окружают нас повсюду. Они обитают везде: в воздухе, в воде, на поверхности нашего тела, во рту, на всех предметах, растениях и животных.
Бактерии настолько малы, что увидеть их можно только при помощи микроскопа.
Впервые бактерии увидел в оптический микроскоп и описал в 1676 году голландский натуралист Антони ван Левенгук. Как и всех микроскопических существ, он назвал их «анималькули».
Рисунок 1. Антони ван Левенгук, его микроскоп и бактерии
Название «бактерии» ввёл в употребление в 1828 году немецкий ученый Христиан Эренберг, которое в переводе с греческого означало «маленькая палочка».
Рисунок 2. Немецкий ученый Христиан Эренберг.
В 1850-х годах французский микробиолог Луи Пастер положил начало изучению физиологии и метаболизма бактерий, а также открыл их болезнетворные свойства.
Рисунок 3. Французский микробиолог Луи Пастер.
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.
Рисунок 4. Немецкий микробиолог Роберт Кох.
Изучение строения бактериальной клетки началось с изобретением электронного микроскопа в 1930-е годы.
Рисунок 5. Сканирующий электронный микроскоп.
1.2 Строение бактерий
Бактерия покрыта прочной оболочкой – клеточной стенкой. Основная ее функция – защита организма от внешних воздействий и придание ему определенной формы. Очень часто над клеточной стенкой бактерии образуется дополнительный защитный слой – капсула, которая предохраняет бактерию от высыхания.
Внутри клетка заполнена цитоплазмой. Ядра у бактерии нет, его место занимает - ДНК, которое несет генетическую информацию клетки.
На поверхности некоторых бактерий находятся жгутики или короткие ворсинки, которые помогают организму двигаться.
Плазматическая мембрана проницаема, через нее происходит обмен веществ.
Рисунок 6. Строение бактерии.
1.3 Виды бактерий
По способу питания бактерии делятся на:
Рисунок 6. Виды бактерий по способу питания.
Бактерии, в зависимости от формы клеток, делят на несколько групп:
шаровидные - кокки,
палочковидные - бациллы или палочки,
спиралевидные - спирохеты
Рисунок 7. Виды бактерий по форме
Сине-зеленые водоросли - это тоже бактерии. Они способны к фотосинтезу, как растения, и не нуждаются в органических веществах для питания.
Рисунок 8. Сине-зеленые водоросли.
Есть подвижные и неподвижные бактерии. Среди подвижных одни свободно плавают при помощи специальных хвостиков – жгутиков, а другие просто скользят за счет волнообразных сокращений собственного тела.
Рисунок 9. Неподвижные и подвижные бактерии.
Бактерии бывают полезные и вредные:
Рисунок 10. Полезные и вредные бактерии.
Размножение бактерий
Клетки бактерий при благоприятных условиях очень быстро размножаются, делясь надвое. Если клетка удваивается каждые полчаса, то за сутки она способна дать 281 474 976 710 656 потомков. А некоторые бактерии способны размножаться еще быстрее.
Рисунок 11. Размножение бактерий.
Среда обитания бактерий
Бактерии обитают везде: в воздухе, в воде, на поверхности нашего тела, во рту, на всех предметах, растениях и животных.
Рисунок 12. Среда обитания бактерий.
Польза от бактерий
Круговорот веществ происходит с участием бактерий: если бы эти маленькие труженики однажды исчезли, планета очень быстро оказалась бы завалена остатками отмерших растений и погибших животных.
Рисунок 13. Роль бактерий в природе.
Скисание молока в разнообразные кисломолочные продукты.
Рисунок 14. Кисломолочные продукты
Бактерии сделали хлеб из дрожжевого теста пышным, лучше пропекаемым.
Рисунок 15. Хлеб из дрожжевого теста.
Без бактерий не было бы маринованных овощей.
Рисунок 16. Маринованные овощи.
Фармацевты изготавливают разнообразные антибиотики, вакцины, ферменты, витамины.
Рисунок 17. Изготовление лекарственных препаратов.
Бактерии живут на человеке и в человеке. Больше всего бактерий проживает в кишечнике, где они трудятся на благо человека. Одни помогают переваривать пищу, другие вырабатывают витамины, третьи убивают вредные микробы.
Рисунок 18. Бактерии в кишечнике человека.
Опасность для человека
Бактерии вызывают различные инфекционные заболевания.
Рисунок 19. Опасные бактерии.
Приводят к порче продуктов питания: молочнокислые бактерии сквашивают свежее молоко.
Рисунок 20. Прокисшее молоко.
Чтобы обезопасить себя от вредных бактерий и подружиться с полезными нужно:
Мыть руки перед едой и после возвращения домой, откуда бы то ни было;
мыть овощи и фрукты;
следить за сроками годности продуктов;
в период эпидемий ограничивать контакт с возможными носителями инфекции.
Рисунок 21. Защита от вредных бактерий.
ГЛАВА 2. Практическая часть
2.1 Анкетирование
Мы всем классом посещаем кружок «Биолог будущего», который ведет кандидат биологических наук преподаватель биологического факультета ННГУ им. Н.И. Лобачевского Макеев Игорь Серафимович. На этих занятиях мы изучаем микроорганизмы, рассматриваем их в микроскоп.
Чтобы выяснить представление о бактериях у учеников, мы провели анкетирование 26 учащихся класса.
2.2 Анализ проведенной анкеты
По первому вопросу получены следующие данные:
Данные по второму вопросу:
Данные по третьему вопросу вот такие:
Данные по четвертому вопросу:
Данные по пятому вопросу следующие:
И наконец, таковы данные по шестому вопросу:
Проанализировав проведенную анкету, можно сделать вывод, что 80% учащихся владеет информацией, а 20% - затрудняются ответить. Для более полного ознакомления с новой информацией, ученикам будут выданы информационные буклеты.
На следующих занятиях кружка мы будем изучать другие микроорганизмы, такие как плесневые грибы. Попробуем самостоятельно вырастить хлебную плесень и рассмотреть её под микроскопом.
2.3 Эксперимент
А ещё я решил попробовать вырастить бактерии в домашних условиях.
Рисунок 22. Чашки Петри
Я вымыл три чашки Петри, простерилизовал их на газу.
Рисунок 23. Стерилизация чашек Петри
Затем приготовил питательную среду из вещества Агар-агар.
Рисунок 24. Приготовление питательной среды
Залил питательную среду в нижнюю половинку чашек Петри тонким слоем, только лишь покрывающим дно.
Агар-агар тверд, чашка Петри комнатной температуры – все готово к продолжению эксперимента! Далее высаживаем бактерии в питательную среду! Легонько касаюсь пальцами поверхности питательной среды (до и после мытья рук).
Рисунок 25. Высаживание бактерий с грязных рук в 1-ю чашку Петри
Рисунок 26. Высаживание бактерий после мытья рук во 2-ю чашку Петри
Поместив бактерии на питательную среду, я закрыл чашки Петри крышкой, запечатал их малярным скотчем, подписал и поместил чашки Петри в теплое и темное место (под батареей).
Рисунок 27. Три чашки Петри с питательной средой и бактериями в двух чашках.
Рисунок 28. Три чашки Петри, помещенные в теплое и темное место
На пятый день эксперимента стали появляться чуть заметные глазу колонии бактерий.
Рисунок 29. Бактерии, появившиеся от грязных рук
В этой чашке Петри, где я дотронулся чистыми руками до питательной среды, на пятый день бактерии практически незаметны.
Рисунок 30. Бактерии, появившиеся от чистых рук
В данной чашке Петри, куда я не высаживал бактерий, всё идеально чисто!
Рисунок 31. Чистая питательная среда
Вывод:
Рисунок 32. Мытьё рук с мылом
Заключение
Я собрал и проанализировал научную информацию о бактериях, провел социологический опрос, чтобы выяснить представление о бактериях у учеников класса, и подготовил памятки-буклеты о роли бактерий в природе и жизни человека. В ходе исследовательской работы я сделал для себя открытие, что бактерии – это неотъемлемая часть живого на нашей планете, и без них жизнь на Земле была бы невозможна. Существуют опасные бактерии, но и они выполняют определенную функцию. Я узнал, что бактерии являются нашими помощниками, в первую очередь это симбионты, без которых многие процессы нашего организма были бы невозможны. Полезные бактерии восстанавливают защитные силы организма и укрепляют иммунитет человека. Бактерии играют положительную роль в хозяйственной деятельности человека, они широко используются в медицине и биотехнологии, являются объектом для научных исследований.
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 болезней человека бактериального происхождения. В ходе работы я действительно узнал много нового о бактериях, способах их культивирования и изучения. Я убедился, что все материалы подтверждают гипотезу о том, что бактерии могут быть как вредными для человека, так и полезными. Подводя итог своей работе, я пришел к выводу, что бактерии - наши друзья, и врагами становятся лишь по вине самого человека.
В заключение приведу слова нашего современника, учёного-исследователя Вильгельма Боланда: «Этот результат ещё раз подтверждает предположение, что все высшие организмы, такие как растения, насекомые и животные (включая людей), сосуществуют с микробиологическими симбионтами. Без этих благотворных микроорганизмов, мы не могли бы жить и выживать. Их следует считать неотъемлемой частью нашего тела».
Список используемых источников и литературы
https://ru.wikipedia.org/wiki/Бактерии
http://jbio.ru/istoriya-issledovaniya-bakterij
Вайткене Л.Д. Биология, М.: Издательство АСТ, 2017. – 256с.: ил.
Вахрушев А.А., Окружающий мир. (Обитатели Земли). 3кл.: учебник, М.: Баласс, 2013. – 144 с.: ил.
Плешаков А.А., Биология. Введение в биологию. 5кл.: учебник, М.: Дрофа, 2016. – 158с.: ил.
Сергеев Б.Ф., Я познаю мир: Биология, М.: Издательство АСТ, 2004. – 398 с.: ил.
Приложение 1.
Знаешь ли ты о существовании бактерий на нашей планете?
□ затрудняюсь ответить
Как ты думаешь, бактерии могут вызывать различные заболевания?
□ затрудняюсь ответить
Как ты считаешь, все ли бактерии являются вредными для человека?
□ затрудняюсь ответить
Как ты думаешь, в организме человека живут бактерии?
□ затрудняюсь ответить
Какую пользу приносят бактерии, живущие в организме человека?
□ Помогают переваривать пищу
□ Восстанавливают защитные силы организма и укрепляют иммунитет
□ Не приносят пользы
Как человек использует бактерии в хозяйственной деятельности?
□ Отдельные виды бактерий используют в кулинарии
□ Бактерии используют при производстве лекарств и витаминов
□ Бактерии используют при производстве удобрений для растений
□ Бактерии используют для получения химических веществ
Знакомьтесь - бактерии
Некоторые из них составляют 90% клеток вашего организма. Тело человека - дом для триллионов форм жизни: от кишечной палочки, которая с помощью трех своих жгутиков быстро плавает по кишечнику, до сальмонеллы, которая, являясь причиной пищевых отравлений, тем не менее может жить на коже безо всякого вреда для него.
Спонсор записи: Бюро переводов Databridge.ru . Мы переводим для Intel, Sony, Siemens, Microsoft, Canon, Mazda. Приемлемые цены, качество лидера рынка.
1. Компьютерное изображение бактерий (синих и зеленых) на человеческой коже. На ней можно найти множество типов бактерий, особенно рядом с потовыми железами и волосяными фолликулами. Обычно они не доставляют неприятностей, хотя некоторые могут стать причиной угревой сыпи. Бактерии опасны только в том случае, когда проникают через кожу, например через ранку или порез.
SPL / BARCROFT MEDIA
2. В каждом человеке живут от 500 до 1000 разных видов бактерий. Со временем их становится около 100 триллионов - в десять раз больше, чем клеток, из которых состоит организм взрослого человека.
Компьютерное изображение Helicobacter pylori - бактерии, живущей в желудке. Из-за них может развиться язва или рак желудка.
SPL / BARCROFT MEDIA
3. Лектор из института Корка, доктор Рой Слейтор, говорит: «Только в кишечнике человека содержится 2 кг бактерий. В сущности, мы люди всего на 10%, остальное - микробы».
Компьютерное изображение цепочек бактерий Streptococcus pneumoniae. Эти грамположительные овальные бактерии являются одной из причин пневмонии. Хотя порой они живут в организме, не причиняя вреда, бактерии Streptococcus pneumoniae могут вызвать оппортунистическую инфекцию легких.
SPL / BARCROFT MEDIA
4. Известие о том, что численное преимущество бактерии в организме человека составляет 1:10, может испугать, однако доктор Слейтор утверждает, что они полезны - без них человек не смог бы выжить. «Взаимодействие «человек-бактерии» является по большей части симбиотическим. В обмен на пищу и кров бактерии помогают нам с пищеварением, производством витаминов, а также поддерживают нашу иммунную систему. Они также защищают нас от инфекций патогенов, так называемых плохих бактерий», - говорит он.
Компьютерное изображение бактерий кишечной палочки внутри кишечника. Они могут вызвать бактериальную диарею.
SPL / BARCROFT MEDIA
5. Схематическое изображение бактерий разнообразных кокков на поверхности клеток.
SPL / BARCROFT MEDIA
6. Компьютерное изображение конца реснитчатой палочкообразной бактерии. К таким бактериям относятся кишечная палочка и сальмонелла.
SPL / BARCROFT MEDIA
7. Компьютерное изображение плывущих бактерий.
SPL / BARCROFT MEDIA
8. Электронномикроскопическое изображение бактерии Helicobacter pylori.
SPL / BARCROFT MEDIA
9. Компьютерное изображение реснитчатой палочкообразной бактерии.
SPL / BARCROFT MEDIA
10. Helicobacter pylori
SPL / BARCROFT MEDIA
11. Кроме кишечной палочки и сальмонеллы существует много других палочкообразных бактерий. Эти, например, оснащены жгутиками, которые позволяют им двигаться.
SPL / BARCROFT MEDIA
12. Компьютерное изображение бактерий Enterococcus faecalis. Они относятся к так называемым сверхинфектам (бактериям, стойким к антибиотикам на некоторых этапах развития).
SPL / BARCROFT MEDIA
13. Компьютерное изображение бактерий Helicobacter pylori в человеческом желудке. Они вызывают гастриты, а также являются одной из самых распространенных причин язвы желудка. Так же Helicobacter pylori могут стать главной или второстепенной причиной рака желудка, поскольку их присутствие повышает риск возникновения в нем опухолей.
Бактерии- друзья и враги человека
Интересные факты Французский ученый Луи Пастер одним из первых доказал, что бактерии не зарождаются в веществах сами по себе. Чтобы уничтожить бактерии, он кипятил бульон в стеклянных колбах, которые потом запаивал. Бульон не портился все то время, пока колбы были закрыты. Работа Пастера легла в основу пастеризации - сохранения продуктов от порчи посредством их нагревания до температуры не выше 100 градусов Цельсия. Число бактерий в организме человека превышает число родных клеток в 10 раз, а их общий вес составляет около 2,5 кг.
Растения и животные состоят из крошечных клеточек. Некоторые из клеток могут жить самостоятельно, поодиночке. Существуют ли организмы более мелкие, чем клетки? Оказывается, да! Это - бактерии. Царство бактерий сравнимо с царствами животных и растений. Бактерии гораздо меньше клеток. Размер большинства из них меньше одной тысячной доли миллиметра. Не случайно бактерий порой называют микробами (от греч. mikros - малый и bios - жизнь).
Размножаются бактерии просто - делятся пополам. Происходит это всего несколько минут! За сутки из одной бактерии, попавшей в подходящие условия, могут образоваться десятки миллиардов точно таких же бактерий. Скопление бактерий, которое возникло благодаря делению одной исходной бактерии, называют колонией. Такие колонии хорошо видны невооруженным глазом. Они выглядят как цветные пятнышки. Наверняка ты видел подобные пятна на куске несвежей колбасы или сыра. Продукты портятся именно благодаря работе бактерий!
Для жизни бактериям нужна энергия. Многие из них получают ее, разрушая питательные вещества, созданные другими организмами. Некоторые бактерии способны размножаться в теле человека. Они могут быть очень опасны, вызывая заболевания: чуму, туберкулез, дизентерию, холеру, гангрену и многие другие. Гноящиеся прыщики, воспаленные ранки - последствия борьбы организма с проникшими внутрь бактериями.
Значит, бактерии - враги? Не совсем так. Многие из них живут за счет питательных веществ мертвых организмов. Таких бактерий называют сапрофитами (от греч. sapros - гнилой). Бактерии-сапрофиты разрушают опавшие листья и увядшие травы. В результате растительные остатки превращаются в перегной, то есть в плодородную часть почвы. Почва не появилась бы на нашей планете, если бы бактерии-сапрофиты не разрушали бы растительные и животные останки!
Бактерии-сапрофиты участвуют в засолке огурцов, грибов, в квашении капусты. А еще существуют бактерии, которые обитают в теле человека и являются его помощниками. Речь идет о полезных кишечных палочках - бактериях, которые живут в кишечнике. Они помогают переваривать пищу. Организмы разных видов, которые помогают друг другу, называют симбионтами (от греч. sym, syn - вместе и bios - жизнь). Можно сказать, что кишечная палочка - симбионт человека. У каждого здорового человека таких кишечных палочек миллиарды!
Мембрана клетки Представьте себе здание, в котором приняты усиленные меры безопасности, так что никто и ничто, способное принести вред, не может проникнуть внутрь. В нашем организме такую защиту обеспечивает клеткам их мембрана. В ней находятся «дверцы» - входы и выходы из клетки, а также рецепторы, позволяющие клетке воспринимать окружающую среду. Они находятся на стенках оболочки и подвергают строгому контролю все то, что попадает в клетку и выходит из нее, ведь если она примет внутрь какое-нибудь вредное вещество, то клетка погибнет. Мембрана клетки состоит из двух слоев липидов, то есть жиров, а поперек ее пронизывают белковые молекулы.