Опыты с антибиотиками в школе

Обновлено: 05.07.2024

2 В ВЕДЕНИЕ Цель : Узнать как появились антибиотики. Задачи: 1. Разъяснить понятие термина антибиотик. 2. Выяснить кто изобрел первый антибиотик. 3. Узнать из чего получили антибиотики и все другие противомикробные средства. 4. Вырастить организм, способный уничтожить вредные микробы для человека. 5. Сделать выводы. Гипотеза : Возможно ли вырастить в домашних условиях организм, из которого делают антибиотик ?

3 А НТИБИОТИКИ - ЭТО БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА МИКРОБНОГО, ЖИВОТНОГО, РАСТИТЕЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ, МОГУЩИЕ ПОДАВЛЯТЬ ЖИЗНЕСПОСОБНОСТЬ МИКРООРГАНИЗМОВ. В процессе изучения понятий про микроб, организм, антибиотик, я пофантазировала и придумала как они должны выглядеть на рисунке.

6 Р УССКИЙ БИОЛОГ З ИНАИДА В ИССАРИОНОВНА Е РМОЛЬЕВА ТАКЖЕ ПОЛУЧИЛА ПЕРВЫЕ ОБРАЗЦЫ ЭТОГО ПРЕПАРАТА В 1942 ГОДУ. П РИЧЕМ ВЕСЬ ПУТЬ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕРВОГО АНТИБИОТИКА ОНА ПРОШЛА БЕЗ ПОМОЩИ ЗАРУБЕЖНЫХ КОЛЛЕГ. Теперь я знаю, объектом моего исследования будет плесень.

7 Э ТО ИНТЕРЕСНО . 1.Причиной смерти лиц, вскрывавших гробницы египетских фараонов, была плесень, которая выделяла токсины. 2. Африканская народность банту умышленно хранит продукты таким образом, чтобы они ради вкуса покрывались плесенью. Эта народность более всех в мире страдает раком печени, они умирают, не дожив и до 40 лет. 3. В Индии для развития плесени идеальные условия. Здесь обычны цирроз печени у детей, которых кормят желтым рисом. Он весь заражен плесенью. 4. В старину избу, зараженную белым домовым грибком, немедленно сжигали, чтобы не заражать соседние строения. Из этого сделаем вывод, что плесень, как и любой гриб, растущий в лесу нужно детально изучить, прежде чем употреблять или использовать как лекарственное средство.

8 И ССЛЕДОВАНИЕ ПЛЕСЕНИ Плесень – это грибы, образующие характерные налеты на продуктах питания, фруктах, растительных остатках, обоях, коже и других предметах. Я ее чаще всего встречаю на хлебе, видела на стене у тети в квартире. Плесень встречалась мне только в теплом помещении. На улице я ее не видела.

9 Ч ТО ЖЕ СОБОЙ ПРЕДСТАВЛЯЕТ ПЛЕСЕНЬ ? Предлагаю Вам посмотреть мой рисунок, на котором я изобразила вид плесени, увиденный мною под микроскопом.

10 С РАВНЕНИЕ ПЛЕСЕНИ С ЭТАЛОНОМ Я увидела сеть тонких бесцветных нитей. Это большая разветвленная клетка

11 С ТРОЕНИЕ ПЛЕСЕНИ И ПОДБЕРЕЗОВИКА Сравнивая рисунок с плесенью и рисунок обычного гриба мы узнали, что грибы выглядят по разному, но у них схожее строение.

12 С ТРОЕНИЕ ПЕНИЦИЛЛИНА ПОД МИКРОСКОПОМ Пенициллин – это гриб.

13 Пенициллин под микроскопом своими глазами

14 Опыт 1 Ход эксперимента. Поставить в школе одно блюдце с влажным хлебом и накрыть его пакетом, а на другое блюдце положить обычный хлеб без пакета. Поставить хлеб дома в таких же условиях. Подливать воду в ту тарелку, где лежит влажный кусочек хлеба. Сравнить результат через 5 дней. Изменить температурные условия. Продлить эксперимент еще на 2 дня.

15 П РОВОДИМ ОПЫТ В ШКОЛЕ

16 Проводим опыт дома

17 Через 5 дней в школе На блюдце с влажным кусочком хлеба появилось достаточно плесени. Размер 2 см х 3 см. В тарелке хлеб без пакета зачерствел.

18 Дома на блюдце с влажным хлебом и накрытым пакетом то же появилась плесень, но размер ее был меньше 1 см х 1 см. Хлеб без пакета зачерствел. Плесень появилась при температуре от +23 до +25 градусов С. Через 5 дней дома

19 Плесень в школе через 7 дней В школе при тех же условиях плесень увеличилась. В тарелку подливали чуть воды для влажности и прикрыли хлеб пакетом. Температура в классе не менялась.

20 Тарелку с плесенью, выращенной дома, поставим на балкон. Посмотрим, как температура повлияет на плесень. Температура на балконе от 0 до -1 градуса С В тарелку подливали воду и прикрыли хлеб пленкой. На балконе плесень не увеличилась и не изменилась. Исследования показали, что наиболее благоприятные условия для роста плесени это общественное место, в данном случае это школа, а так же необходима высокая влажность и температура воздуха выше 0 градусов С.

21 О ПЫТ 2 Выращенную мною плесень в школе рассмотрю под микроскопом и зарисую ее.

22 Сравним мой рисунок с разновидностями плесневых грибов на рисунке из учебника биологии

23 И З СРАВНЕНИЯ Я СДЕЛАЛА ВЫВОДЫ : Выращенная мною плесень по строению не похожа на пенициллин; В домашних условиях вырастить пенициллин не возможно; Полученная мною плесень опасна для человека.

24 З АКЛЮЧЕНИЕ. Если каждый из нас будет пробовать, наблюдать, изобретать, исследовать, то может быть, в ближайшем будущем мы сможем победить и тех микробов, которые пока не покорились нам.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Муниципальное бюджетное учреждение дополнительного образования

Вануйто Елена, 11 лет

Научный руководитель:

педагог дополнительного образования

1. Обзор литературных источников

1.1. История открытия антибиотиков

1.2. Механизм действия антибиотиков

1.3. Что такое плесень?

2. Материалы и методы исследования

Результаты проведенных исследований

Эксперимент по влиянию антибиотика на прорастание плесневых грибов на хлебе

Эксперимент по влиянию антибиотика на прорастание семян

Эксперимент по воздействию антибиотика метронидозола на развитие плесени на питательной среде

Список литературы

Антибиотики вошли в жизнь людей более полувека назад. Благодаря им пневмония, туберкулез, гангрена и другие инфекции перестали быть смертельно опасными для человека.

Современную нашу жизнь невозможно представить без антибиотиков. Сегодня они применяются повсеместно: в сельском хозяйстве, бытовой химии, пищевой промышленности, медицине и т.д. Несомненно, их использование значительно облегчило жизнь человеку, но так ли безопасно их бесконтрольное применение?

Цель – определение воздействия антибиотиков на развитие некоторых плесневых грибов.

Изучить источники литературы по разнообразию плесневых грибов

Изучить источники литературы по значению антибиотика пенициллина

Провести ряд экспериментов по влиянию антибиотиков на развитие плесневых грибов.

Сделать выводы на основе проведенных экспериментов.

Предмет исследования : процесс действия антибиотиков на живые системы.

Объект исследования: пенициллин, метронидазол.

Гипотеза: Антибиотики препятствуют развитию плесневых грибов на биологических системах.

Методы исследования:

1. Анализ литературных источников и ресурсов сети Интернет.

1. Обзор литературных источников

1.1. История открытия антибиотиков

В 1928 году английский врач Александр Флеминг сделал открытие, которое положило начало новой эпохе в медицинской науке. Он обратил внимание на то, что до него наблюдали многие микробиологи, но они не придавали значения обнаруженному явлению. На плотной питательной среде в чашке Петри исследователь выращивал колонии бактерий. Во время эксперимента случайно попавшая из воздуха спора гриба положила начало росту грибной колонии среди бактерий. Но самое важное заключалось в том, что вокруг грибковых микроорганизмов бактерии вдруг перестали размножаться. Флеминг предположил, что колония гриба выделяет в питательную среду вещество, препятствующее росту бактерий. Его догадка полностью подтвердилась. Позднее сотрудникам Оксфордского университета британцу Говарду Флори и выходцу из Германии Эрнсту Чейну удалось выделить и определить структуру первого в мире антибактериального вещества, названного пенициллином по имени гриба-продуцента, относящегося к роду пенициллов. Так человечество приобрело орудие борьбы со многими смертельно опасными бактериальными инфекциями. Флеминг, Флори и Чейн в 1945 году получили за свое открытие Нобелевскую премию. За пенициллином последовали открытия других антибактериальных веществ.

Согласно наиболее распространенному в научном сообществе определению, антибиотиками называются вырабатываемые различными живыми организмами вещества, которые способны уничтожать бактерии, грибы, вирусы, обычные и опухолевые клетки или подавлять их рост. Но это не означает, что все существующие ныне антибиотики произведены живыми клетками. Химики давно научились улучшать, усиливать антибактериальные свойства природных веществ, модифицируя их с помощью химических методов. Полученные таким образом соединения относятся к полусинтетическим антибиотикам. Из огромного количества природных и полусинтетических антибиотиков в медицинских целях используют всего лишь около ста.

1.2. Механизм действия антибиотиков

По характеру действия антибиотиков на бактерии их можно разделить на две группы:

1.Антибиотики бактериостатического действия;

2.Антибиотики бактерицидного действия.

Бактериостатические антибиотики задерживают рост микробов, но не убивают их, тогда как воздействие бактерицидных антибиотиков в аналогичных концентрациях приводит к гибели клетки. Однако в более высоких концентрациях бактериостатические антибиотики могут оказывать также и бактерицидное действие. К бактериостатическим антибиотикам относятся макролиды , тетрациклины, левомицетин и другие, а к бактерицидным - пенициллины, цефалоспорины, ристоцетин, аминогликозиды и другие.

Под воздействием этих антибиотиков вновь образующиеся клетки, лишенные клеточной стенки, разрушаются. После удаления антибиотика микробная клетка, если она не погибла, вновь становится способной образовывать клеточную стенку и превращаться в нормальную бактериальную клетку.

Так как все вышеперечисленные антибиотики поражают лишь делящиеся клетки, то бактериостатические антибиотики (тетрациклины, левомицетин), останавливающие деление клеток, снижают активность бактерицидных антибиотиков.

Антибиотик пенициллин

Бензилпенициллин или просто пенициллин антибиотик, получаемый из плесневого гриба пенициллиума. Пенициллиновые антибиотики имеют важное историческое значение, так как они являются первыми эффективными лекарствами против многих тяжелых заболеваний, инфекций, вызываемых стафилококками и стрептококками (остеомиелита, инфекционного артрита, пневмонии, бронхита, эндокардита, фурункулеза, ларинготрахеита, воспаления среднего уха, перитонита, инфицированных ран и ожогов, септицемии, синусита, тонзиллита и многих других заболеваний). Однако при смешанных инфекциях, а также при малярии, туберкулезе, вирусных инфекциях, грибковых и некоторых других заболеваниях пенициллин неэффективен.

1.3. Что такое плесень?

Плесень – один из самых древних живых организмов на Земле. Она появилась 200 миллионов лет назад и научилась выживать в любых условиях: в радиации, арктических льдах и открытом космосе. Она спасает жизни, но может и убить.

Виды плесени:

Плесень на хлебе образуют различные виды грибков – небольших микроорганизмов, активно размножающихся в благоприятной для них среде. Разновидностей подобных структур достаточно много и формироваться они могут в различных условиях, как из-за неправильного хранения дома, так еще на этапе производства при несоблюдении строгих технических регламентов безопасности и технологичности.

Пеницилл – один из родов отдела Сумчатых грибов. В природе эти организмы поселяются на грунте и на живых растениях, образуя плесневый налет изумительного изумрудного и лазурного цвета.

Мукор – один из родов низших грибов. Эти организмы живут в верхних слоях грунта. При соответствующих условиях — в тепле и при повышенной влажности, они быстро появляются на поверхностях различных продуктов питания и любых других существах, имеющих органическую природу. При этом субстрат приобретает характерный нежно-белый налет, который со временем темнеет.

Пеницилл имеет антибактериальные свойства, отмеченные Эрнестом Дюшеном и Александром Флеммингом.

Тело пеницилла состоит из многих клеток. Из гифов грибов вырастают кондиеносцы. Их вершины ветвятся. Это основной способ размножения пеницилла.

В природе мукоры и пенициллы являются типичными сапрофитами, одними из важнейших звеньев этапа разложения и минерализации органических остатков.

Черная плесень на хлебе

Наиболее опасный вид, зачастую имеющий выраженные токсические свойства. Оттенки могут варьироваться от насыщенно-серых и коричневых вплоть до угольно-темных. Обычно визуальную плесень этого вида формируют грибки рода Aspergillus и Fusarium;

Зеленая плесень

Зеленую плесень может формировать огромное количество различных грибков, как токсических (например, Cladosporium), так и условно патогенных (например, микроорганизмы пенициллинового ряда);

Желтая плесень

Встречается реже первых двух вариантов, обычно вызывается грибками Bipolaris и аналогами данного рода. Считается патогенной, наибольшее влияние оказывает на детей и пожилых людей (повышаются риски развития ряда заболевания), у здоровых взрослых индивидуумов при употреблении может вызывать диспепсическое расстройство;

Синяя плесень

Белая плесень

Белая плесень менее опасна для здоровья человека, чем предыдущие виды, но вызывающие её грибки могут выступать сильными аллергенами, вызывая соответствующие реакции, вплоть до аутоиммунных;

Розовая плесень

Существует 2 основные причины формирование плесени на хлебе:

Нарушения технологии приготовления и транспортировки продукта. Использование ряда химических добавок, ускоряющих процесс брожения опары, применение остатков не проданной хлебной массы при приготовлении заготовок для новых партий, плохая санитарно-гигиеническая обстановка в производственном помещении, неравномерное пропекание буханок, отсутствие необходимых мер безопасности при транспортировке хлеба в магазины и прочие факторы приводят к заражению изделий грибковой инфекцией еще до поступления продукции в розничную продажу;

— Нарушение правил хранения. Правила хранения хлеба могут нарушаться как в розничной точке реализации хлеба, так и дома. Основной вклад здесь делает наличие подходящих условий для размножения колоний патологической микрофлоры – высокая влажность, температура свыше 20 градусов и отсутствие доступа свежего воздуха. Усугубляет проблему нерегулярная санитарная обработка мест хранения изделий, а также наличие полиэтиленового пакета в качестве защитной пленки для хлеба

По мере увеличения сопротивления со стороны антибиотика в популяции бактерий возникают параллельные линии эволюции, которые различаются по фенотипу и генотипу. Кадр из демонстрационного видео Гарвардской медицинской школы

Арена MEGA. Кадр из демонстрационного видео Гарвардской медицинской школы

Эксперимент имеет не только научную, но и образовательную ценность. Большое пространство арены MEGA позволяет визуально наблюдать мутации и естественный отбор при распространении фронта бактериальной популяции. Впечатляющее зрелище.

Проведённые ранее исследования показали, что структурированные микросреды такого типа увеличивают скорость эволюции в маленьких популяциях бактерий с изменением генотипа (Q. Zhang et al., Science 333, 1764–1767 (2011)). Но до сих пор оставался неизученным вопрос, как именно это происходит в больших популяциях.

Для такого эксперимента была сконструирована прямоугольная чашка Петри размером 120×60 см, структурированная по зонам с экспоненциальным увеличением концентрации антибиотика триметоприм от периферии к центру, а также с питательными веществами для размножения бактерий. Большая площадь арены не позволяла бактериям E. coli смешиваться между собой, чтобы более наглядно наблюдать происходящие мутации.

Конструкция арены MEGA и результат распространения бактериального фронта в течение 12 суток показаны на иллюстрации B. Кругами разного цвета обозначены 182 вида мутировавших бактерий, цвет обозначает концентрацию бактерий. Линии между видами соответствуют направлению мутации, исходя из данных видеосъёмки.

По мере постоянного увеличения сопротивления со стороны антибиотика в популяции бактерий возникают многочисленные параллельные линии эволюции, которые различаются по фенотипу и генотипу.

Пространственная ловушка компенсаторных мутаций — бактерии, которые настолько опередили своё время, что даже после наступления подходящих условий они уже заперты позади наступившего фронта. Иллюстрация: Гарвардская медицинская школа

Учёные также выяснили, что лучшая адаптация к слабому воздействию антибиотика ускоряет впоследствии адаптацию к более высоким концентрациям (на иллюстрации внизу). Всё как у людей, которые способны лучше приспособиться к ухудшающимся условиям жизни, если изменения происходят постепенно и незаметно.

В борьбе с опасными бактериальными заболеваниями используют антибиотики — лекарственные препараты, которые способны также вызвать серьезные нарушения в организме. Длительный прием антибиотиков обязательно будет иметь побочные эффекты, главный из которых — причинение вреда кишечной микрофлоре. Антибиотики сдерживают рост микрофлоры кишечника, постепенно уничтожая её. Прием этих лекарственных препаратов подавляет жизнедеятельность полезных бактерий и способствует их гибели. Актуальной остается проблема изыскания новых эффективных препаратов для лечения кишечных инфекций. Чтобы применение антибиотиков не ухудшило состояние больного важно соблюдать правильную дозировку и иметь представление о возможных последствиях лечения.

Изучая историю открытия антибиотиков, мы обратили внимание на природные антибиотики. Еще в 1928 году английский врач Александр Флеминг в питательной среде обнаружил колонию грибов, препятствующих росту бактерий в среде. В то время была выделена и определена структура первого антибактериального вещества — пенициллина. За пенициллином последовали открытия других антибактериальных веществ. В настоящее время известно около 30 000 антибиотиков природного происхождения, синтезируемых живыми существами различных таксономических групп. [3, с. 196]

Природного происхождения антибиотики подавляют рост бактерий, не нарушая жизнедеятельность организма. Поэтому так важно в современной медицине использование антибактериальных веществ природного происхождения. [1, с. 18]

Основываясь на изучении различных литературных источников, мы в своем исследовании поставили цель — изучить влияние природного и синтетического антибиотика на микроорганизмы.

Для достижения нашей цели мы провели химический эксперимент по изучению влияния природного и синтетического антибиотика на жизнедеятельность кисломолочных бактерий, анализ полученных данных, разработали принципы правильного применения антибиотиков.

Молочнокислое брожение — процесс анаэробного окисления углеводов в результате жизнедеятельности молочнокислых бактерий, конечным продуктом при котором выступает молочная кислота, которая создает в кишечнике слабокислую среду, что способствует борьбе организма против развития болезнетворных микробов. Полезная для человека микрофлора, частично состоящая из разных штаммов кисломолочных бактерий, гибнет под действием антибиотиков, возникает дисбактериоз. При дисбактериозе деятельность кисломолочных бактерий подавлена. [3, с. 196]

Объектом нашего исследования были левомицетин, энтерофурил, имбирь и ципролет. Левомицетин — бактериостатический антибиотик широкого спектра действия, активен в отношении возбудителей гнойных инфекций, дизентерии. Энтерофурил — противомикробное средство, активно по отношению к различным микроорганизмам, вызывающим желудочно-кишечные инфекции. Ципролет — противомикробное лекарство, эффективное при инфекциях дыхательных путей. Имбирь — природный антисептик, повышающий иммунитет и защищающий организм от паразитов.

При проведении эксперимента в первом опыте к исследуемому количеству молока мы добавляли антибиотики и наблюдали изменения, происходящие в результате кисломолочного брожения. Во втором опыте определяли концентрацию молочной кислоты в результате молочнокислого брожения с помощью метода стандартных серий. Влияние антибиотиков на жизнедеятельность кисломолочных бактерий выражается в уменьшении концентрации молочной кислоты, образующейся в результате брожения. [2, с. 25]

По методу стандартных серий содержание молочной кислоты определяли визуально сравнением окраски, причем в качестве стандартов пользовались растворами молочной кислоты, обработанными таким же способом, как и анализируемый раствор. Для определения молочной кислоты в образцах использовали качественную реакцию с фенолятом железа. Реакция основана на взаимодействии молочной кислоты с фенолятом железа, который окрашен в фиолетовый цвет. В результате реакции образуется лактат железа с зеленовато-желтой окраской. Реактив разливали в пробирки с молочной кислотой разной концентрации до появления зеленовато-желтого окрашивания. Зеленовато-желтая окраска появляется только в том случае, если в образце содержится молочная кислота.

На основании полученных результатов построили диаграмму.

Рис. Содержание молочной кислоты в образцах

В результате проведенного исследования видно, что наибольшая концентрация кислоты в образце с ципролетом, наименьшая концентрация в образцах с синтетическими антибиотиками. Эксперимент показывает, что синтетические антибиотики интенсивно влияют на жизнедеятельность кисломолочных бактерий, что приводит к уменьшению концентрации молочной кислоты в результате брожения. Имбирь как природный антисептик оказывает меньшее воздействие на кисломолочные бактерии.

В ходе исследования мы достигли поставленных целей и задач. Синтетические антибиотики нарушают действие полезных бактерий на микрофлору кишечника и желудочно-кишечного тракта в целом, имбирь же сохраняет микрофлору кишечника, что свидетельствует окраска и концентрация молочной кислоты. На основании вышесказанного следует применять природные антибиотики.

На основе изученной научно-популярной литературы и собственных исследований, мы начали разработку принципов правильного применения антибиотиков. После окончания их приема нужно позаботиться о восстановлении организма. Если это не учитывать, возможно, зарождение нового заболевания в скором времени.

Принципы применения антибиотиков:

− терапевтический принцип (любые антибиотики следует принимать только по назначению врача);

− режимный принцип (строго соблюдать время и кратность приема);

− дисциплинарный принцип (четко следовать инструкции по правильному приему конкретного лекарственного препарата);

− восстанавливающий принцип (наряду с антибактериальными средствами следует принимать во время лечения препараты, которые возобновляют естественную микрофлору кишечника);

− диетический принцип (при лечении антибиотиками соблюдайте специальную диету).

Наши исследования находятся в начале пути, и впереди предстоит изучить влияние различных природных антибиотиков, чтобы сравнить и оценить силы воздействия и величину вреда. Чем больше человек владеет информацией о применении антибиотиков, тем меньший вред он может причинить.

Основные термины (генерируются автоматически): молочная кислота, антибиотик, бактерия, природное происхождение, зеленовато-желтая окраска, микрофлора кишечника, молочнокислое брожение, природный антисептик, результат брожения, синтетический антибиотик.

Опыты с антибиотиками в школе

Похожие статьи

Влияние антибиотиков на кисломолочные бактерии | Юный ученый

Исследование резистентности бактерий класса Staphylococcus.

Микроорганизмы квасильного раствора | Статья в журнале.

История появления антибиотиков | Статья в журнале.

Применение антибиотиков при выращивании. | Молодой ученый

Разработка бактериального концентрата на основе клеток.

О пользе кисломолочных продуктов | Статья в журнале.

Биохимическое обоснование технологии получения.