ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ СЕВЕРНОЕ ОКРУЖНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ДЕПАРТАМЕНТА ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ
СЕВЕРНОЕ ОКРУЖНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ
ДЕПАРТАМЕНТА ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ГИМНАЗИЯ № 1570
МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЕ
ИССЛЕДОВАНИЕ БЫТОВЫХ
ПРЕДЕМЕТОВ
Работу выполнили:
Дёгтева А.,Алкснит Л., Болотин Е.,
8 «а» класс
Руководитель:
Комарова С.В.
Учитель биологии
Москва
2013/14 год.
1
СОДЕРЖАНИЕ
Введение…………………………………………………………………………..3
Глава 1. Теоретическая часть.
1.1 Строение бактерий............................................................................................4
1.2 Типы питания бактерий………………………………………….…………...5
1.3 Размножение......................................................................................................6
1.4 Основные принципы культивирования бактерий…..……………………....7
1.5 Фаза размножения бактериальной клетке на питательной среде……….....8
Глава 2. Практическая часть.
2.1 Методика исследования...……………………………………………...…....10
2.2 Результаты исследования.……………………………………….…………..12
Заключение……………………………………………………………………...15
Список литературы....………………………..……………………………...…16
Приложение……………………………………………………………………..17
2
Введение
Проблема: Бактерии распространены повсеместно, они встречаются в
огромных количествах в воде, почве, воздухе, органических веществах,
различных предметах обихода. Среди бактерий встречается множество
патогенных форм, т.е. тех, которые вызывают различные заболевания
человека и животных. Люди как правило не представляют, насколько
предметы,
которыми
они
чаще
всего
пользуются,
загрязнены
микроорганизмами. Мы хотим сравнить количество бактерий на предметах и
понять где их больше.
Цель:
изучение
микробиологического
загрязнения
бытовых
предметов.
Задачи:
1.
Произвести смывы с наиболее часто используемых в быту
предметов
2.
Определить количество КОЕ (колониеобразующих единиц)
на различных предметах
3.
Пересчитать количество бактерий на 1см2
4.
Сравнить полученные данные и определить наиболее
загрязнённый предмет
Гипотеза:
Наиболее
опасными
с
точки
зрения
обсеменения
бактериями являются деньги, т.к. страшно даже подумать, в скольких руках
может побывать за свою "жизнь" среднестатистическая купюра, и какие
бактерии могут на ней поселиться.
3
Глава 1. Теоретическая часть
1.1 Строение бактерий.
Бактерии (от грея. Bakterion) - группа микроскопических,
преимущественно одноклеточных организмов. По форме тела бактерий
делят на бациллы (палочковидные), кокки (шарообразные), спириллы
(изогнутые).
В бактериальной клетке различают: оболочку, цитоплазму и ядерное
вещество.
Оболочка - служит остовом и придает клетке определенную форму.
Внутренний слой (цитоплазматическая мембрана) заключает в себе активные
ферментные системы. Оболочка микробов полупроницаема; через толщу
оболочки в клетку поступают необходимые для жизни вещества и
выделяются продукты: обмена. Кроме этого, она несет защитную и
барьерную функции.
Цитоплазма бактерий - прозрачная, студенистая масса, состоящая из
белков, углеводов, липоидов, минеральных веществ и других соединений. В
4
ее состав входят ферменты. Цитоплазма молодых бактерий однородна, с
возрастом становится зернистой, в ней появляются пустоты - вакуоли, тогда
она выглядит ячеистой. В цитоплазме часто встречаются различные
включения:
зерна
гликогена,
гранулы
валютина,
капли
жира,
липопротеиновые тельца и др. Их рассматривают как резервный питательный
материал или как продукты обмена веществ.
Большинство бактерий не имеет выраженного дифференцированного
ядра. Каждая клетка имеет рассеянное в цитоплазме ядерное вещество,
которое принимает участие в делении и спорообразовании клетки. В состав
этого вещества входят нуклеопротеиды, дезоксирибонуклеиновые (ДИК) и
рибонуклеиновые (РНК) кислоты. [1]
1.2. Типы питания бактерий.
Автотро́фы (др.-греч.
αὐτός
—
сам
+
τροφή
—
пища)
—
организмы, синтезирующие органические вещества из неорганических.
Хемотро́фы — организмы, получающие энергию в результате
хемосинтеза — окислительно-восстановительных реакций, в которых они
окисляют химические соединения.
Сапротрофы – гетеротрофные
организмы,
использующие
для
питания органич. соединения мёртвых тел или выделения (экскременты)
животных.
Паразиты (от греч. parásitos — нахлебник, тунеядец), организмы,
питающиеся за счёт других организмов (называемых хозяевами) и большей
частью вредящие им. [2]
Среди
необходимых
питательных
веществ
органогены
это
8
химических элементов, концентрация которых в бактериальной клетке
превосходит 4-10 моль. К ним относят: кислород(O2), азот(N2), водород(H2),
фосфор(P)
,углерод(C),
калий(K),
магний(Mg),
кальций(Ca).
Кроме
5
органогенов необходимы микроэлементы они обеспечивают активность
ферментов. Это цинк(Zn), марганец(Mn), молибден(Mo), кобальт(Co),
медь(Cu), никель(Ni), вольфрам(W), натрий(Na), хлор(Cl).
1.3 Размножение.
Бактерии растут и размножаются с невероятной скоростью. К
примеру, одна холерная бактерия за сутки при благоприятных условиях
может воспроизвести такое количество себе подобных, что пленка из
бактерий могла бы покрыть всю поверхность земного шара. Если этого не
происходит на самом деле, то только потому, что для всех бактерий не
достаточно питательных веществ, что приводит к их массовой гибели.
По достижении определенных параметров клетки, выражающихся
необходимым соотношением объемов цитоплазмы и ядра, бактерии
начинают размножаться бесполым и половым способом. Многие бактерии
лишены полового процесса, и размножение у них протекает только путем
деления или почкования. Так, практически всем видам бактерий присуще
множественное равновеликое бинарное деление, представляющее собой ряд
последовательных простых делений каждой клетки за короткий отрезок
времени на две идентичные клетки. Деление бактериальной клетки
осуществляется после репликации ДНК. Мезосомы формируют поперечную
перегородку в клетке бактерии от периферии к центру.[3]
Половое размножение у бактерий осуществляется в примитивной
форме. У бактерий не образуются гаметы, и нет слияния клеток. Однако
самое важное событие полового процесса – это обмен генетическим
материалом, что именуется генетической рекомбинацией. При половом
процессе часть ДНК бактериальной клетки транспортируется в клетку
реципиента, и замещают аналогичным часть ДНК реципиента под
воздействием необходимых ферментов. Новообразованная комбинантная
ДНК бактерий содержит гены обоих родительских клеток. Особенность
клеток, образованных при половом размножении, является то, что у них
6
наблюдается разнообразие признаков. Благодаря соединению генов разных
организмов. Это является основой эволюционных преобразований и
появление новых видов бактерий.
Рис. 1. Деление бактериальной клетки.
1.4 Основные принципы культивирования бактерий
В
лабораторных
условиях
микроорганизмы
выращивают
на
питательных средах, которые должны быть стерильными, прозрачными,
влажными, содержать определенные питательные вещества (белки, углеводы,
витамины, микроэлементы и др.). Питательные среды классифицируют по
консистенции — жидкие, полужидкие, плотные (твердые); происхождению
— животного или растительного происхождения и синтетические среды,
приготовленные из определенных химически чистых соединений в точно
указанных
концентрациях;
по
назначению
—
общеупотребительные
(универсальные), дифференциальные, элективные и среды обогащения,
специальные.
Обычные (простые) среды пригодны для культивирования многих
видов
патогенных
и
непатогенных
бактерий.
К
ним
относятся
мясопептонный бульон (МПБ), мясопептонный агар (МПА), мясопептонный
желатин (МПЖ). Мясопептонный агар готовят из мясопептонного бульона
7
путем добавления 1—2 % фабричного агара, который придает питательной
среде при охлаждении консистенцию плотного студня. Получают агар из
некоторых водорослей.
Дифференциальные среды позволяют различать бактерии разных
видов и родов по их культуральным и биохимическим свойствам.
Элективные
(избирательные)
среды
размножению
бактерий
благоприятствующие
и
среды
обогащения,
определенных
видов
и
подавляющие рост других микробов.
Специальные среды — наиболее оптимальные для выращивания
бактерий, не размножающихся на общеупотребительных средах.
На плотных питательных средах микробы образуют различные по
форме и величине колонии, которые представляют собой видимые скопления
особей
одного
вида
микроорганизмов,
образующихся
в
результате
размножения из одной или нескольких клеток. [4]
1.5. Фазы размножения бактериальной клетке на питательной
среде:
1.
Начальная стационарная фаза; то количество бактерий,
которое попало в питательную среду и в ней находится;
2.
Лаг-фаза (фаза покоя); продолжительность 3-4 часа,
происходит адаптация бактерий к питательной среде, начинается
активный рост клеток, но активного размножения еще нет; в это время
увеличивается количество белка, ДНК*.
3.
Фаза
логарифмического
размножения*;
активно
идут
процессы размножения клеток в популяции, размножение преобладает
над гибелью.
4.
Максимально стационарная фаза*; бактерии достигают
максимальной концентрации, то есть максимального количества
жизнеспособных особей в популяции; количество погибших бактерий
8
равно количеству образующихся; дальнейшего увеличения числа
особей не происходит;
5.
Фаза ускоренной гибели; процессы гибели преобладают над
процессом размножения, так как истощаются питательные субстраты* в
среде. Накапливают токсические продукты, продукты метаболизма* .
Этой фазы можно избежать, если использовать метод протеинового
культивирования*:из
питательной
среды
постоянно
удаляются
продукты метаболизма и исполняются питательные вещества.
9
Глава 2. Практическая часть.
2.1. Методика исследования.
Исследование проводилось в декабре 2013 года. Для проведения
исследования были выбраны следующие предметы обихода:
1.
Телефон (Apple - iPhone).
2.
Деньги (купюра номиналом 100 рублей).
3.
Шариковая ручка из пластмассы.
4.
Связка ключей.
С каждого предмета было сделано по 2 смыва. Посев смывов
проводился на мясопептонный агар и агар Симмонса (синтетическая
питательная среда для идентификации энтеробактерий).
Методика взятия смывов.
1.
Продезинфицировали
оборудование
(пипетка,
шпатель,
пробирки, пробки, сделанные из ваты, ватные тампоны, чашки Петри).
2.
В стерильные пробирки налили по 10 мл раствора стерильного
хлорида натрия(NaCl).
3.
Стерильными, ватными тампонами взяли смывы с предметов
(телефон, деньги, ручка, ключи). В течение 1 минуты обрабатывали
поверхность предметов.
4.
Ватный тампон со смывом поместили в пробирку с раствором
хлорида натрия и взбалтывали в течение 3 мин.
5.
Взболтав, взяли пипеткой 1 мл хлорида натрия с пробой из
пробирки и поместили в чашку Петри с мясопептонным агаром и 1 мл в
чашку Петри с агаром Симмонса.
6.
Предварительно
продезинфицировав
шпатель,
равномерно
распределили раствор по среде.
7.
Заклеили плотно чашки молярным скотчем.
10
8.
Соорудили термостат и поместили туда чашки Петри с
бактериями на 2 дня, после поставили на батарею (температура составляла
27°С).
9.
Измерили площадь предметов, с которых взяли смыв.
На 7 день подсчитали, сколько колоний бактерий выросло в чашках
Петри и изучили под микроскопом.. Микроскопирование проводилось на
базе
лаборатории
микробиологии
Московского
педагогического
государственного университета.
Приготовление
фиксированного
мазка
для
проведения
микроскопирования:
1.
Обезжирить предметное стекло:
А) Протереть сухим хозяйственным мылом 1х1 см2 поверхность
предметного стекла.
Б) Кусочком фильтровальной бумаги протереть место, обработанное
хозяйственным мылом.
2.
Прокалить микробиологическую петлю над огнем, пока она не
станет красного цвета.
3.
Приоткрыть
чашку
Петри
с
бактериями
и
остывшей
микробиологической петлей захватить поверхность колонии.
4.
Приготовить мазок:
А) микробиологическую петлю с частью колонии растереть по
обезжиренному стеклу.
5.
Прокалить петлю, чтобы уничтожить оставшиеся ненужные
бактерии.
6.
Просушить мазок: подержать предметное стекло с мазком над
огнем (приблизительно 20 см над пламенем).
7.
Зафиксировать бактерии на предметном стекле: мазок нужно
провести сквозь огонь минимум 3-4 раза.
8.
Окрасить микропрепарат: капаем краситель на микропрепарат.
11

Краситель метиленовый – синий дает синий цвет, держать на
микропрепарате 2-3 минуты;

Фуксин – даёт цвет фуксии, сиренево-красный, держать 1-2
минуты.
9.
Промывка: после того как пройдет несколько минут (в
зависимости от красителя), нужно промыть предметное стекло водой.
10. Просушить:
А) Фильтровальной бумагой протереть предметное стекло снизу, с
боков, не касаясь окрашенных бактерий;
Б) Предметное стекло с окрашенными бактериями держим над огнем
(над уровнем 20 см) чтобы испарилась вода, попавшая на микропрепарат.
В) После того как предметное стекло остыло, наносим иммерсионное
масло (кедровое масло или любое другое синтетическое) на бактерии,
иммерсия даёт увеличение в 1600 раз.
2.2. Результаты исследования
Через 7 дней после того как мы поместили смывы в чашки Петри,
посчитали колонии. Также мы пересчитали количество колоний на 1 см2 .
Расчёты производили по формуле:
Полученные данные были занесены в таблицу (см. таблица 1).
Результаты микрокопирования:
1.
Телефон (1.1; 1.2)
Бактерии, описание:
Мелкие, стафилококки.
12
2.
Деньги (2.1, 2.2)
Бактерии, описание:
Тетрококки, средние.
3.
Ручка (3.1; 3.2)
Бактерии, описание:
Большие, диплококки.
4.
Ключи (4.1; 4.2)
Бактерии, описание:
Маленькие, стерптококки.
13
Табл. 1. Полученные данные.
Мясопептонный агар:
Кол-во
Название предмета
колоний
Телефон(1.1.;1.2.)
Кол-во
бактерий
на 1 см2
10
Агар Симонса:
Кол-во
колоний
Кол-во
бактерий
на 1 см2
1
0,1
Деньги(2.1.;2.2.)
0,01
колоний
колония
8
5
0,04
0,03
колоний
колоний
1
0
Ручка(3.1.;3.2.)
0,07
колония
0
колоний
25
1
0,3
колоний
Ключи(4.1.;4.2.)
Диаграмма
1.
0,012
колоний
Полученные
данные.(Кол-во
КОЕ
на
предметах)
25
20
15
Мясопептонный агар
10
Агар Симонса
5
0
Телефон
(1.1; 1.2)
Деньги
(2.1;2.2)
Ручка
(3.1;3.2)
Ключи
(4.1;4.2)
14
Заключение
Мы изучили микробиологическое загрязнение бытовых предметов и
выяснили степень обсеменённости их. С помощью исследования мы
выяснили, что самым загрязненным, по нашим подсчетам, предметом
оказались ключи. Но среди изученных предметов деньги являются
единственным, на котором обитают патогенные кишечные палочки..
15
Список литературы
1.Pets health
(http://www.petshealth.ru/pets/veterinar/veterinariya/stroenie-bakterii.shtml)
2.Яндекс словарь ( http://slovari.yandex.ru/Паразиты/БСЭ/Паразиты/)
3.Учеба-легко
(http://uchebalegko.ru/lections/viewlection/biologiya/6_klass/lec_razmnojenie_
bakteriy)
4.
Allvet
(http://www.allvet.ru/knowledge_base/microbiology/osnovnye-
printsipy-kultivirovaniya-bakteriy.php)
16
Приложение
Словарик.
Бактериофаги - вирусы, избирательно поражающие бактериальные
клетки.
Культивирование - это разведение, выращивание растений, злаков,
растительных клеток, ткани, микроорганизмов, животных или органов в
искусственных условиях.
Конъюгация - обмен половыми ядрами и последующее их попарное
слияние.
Метаболизм углеводов - или углеводный обмен- процессы
усвоения углеводов в организме; их расщепление с образованием
промежуточных и конечных продуктов, а также новообразование из
соединений, не являющихся углеводами или превращение простых углеводов
в более сложные.
Реципиент - это объект, получающий или принимающий что-либо от
другого объекта, называемого донором.
Стационарная фаза — в бактериологии — этап развития
бактериальной популяции в жидкой среде,
характеризующийся
максимальной концентрацией особей, достигаемой при равных скоростях
деления и отмирания клеток.
Субстраты - место обитания и развития организмов. Субстраты
служат местом прикрепления животного, растения или другого организма и
могут выполнять роль питательной среды.
Трансдукция - это процесс переноса бактериальной ДНК из одной
клетки в другую бактериофагом.
17