Антибиотики вред или польза исследовательская работа

15

Муниципальное бюджетное учреждение дополнительного образования

«Ямальский Центр внешкольной работы»

Исследовательская работа «Изучение влияния антибиотиков на развитие некоторых живых организмов»

Выполнила:

Вануйто Елена, 11 лет

Научный руководитель:

Бульдяева О. А.

педагог дополнительного образования

с. Яр-Сале,

2019 год

Оглавление

1. Обзор литературных источников

3

1.1. История открытия антибиотиков

3

1.2. Механизм действия антибиотиков

4

1.3. Что такое плесень?

5

2. Материалы и методы исследования

8

3. Результаты проведенных исследований

10

3. 1. Эксперимент по влиянию антибиотика на прорастание плесневых грибов на хлебе

10

3. 2. Эксперимент по влиянию антибиотика на прорастание семян

13

3. 3. Эксперимент по воздействию антибиотика метронидозола на развитие плесени на питательной среде

13

Выводы

14

Список литературы

15

Введение

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.

Задачи:

1. Изучить источники литературы по разнообразию плесневых грибов

2. Изучить источники литературы по значению антибиотика пенициллина

3. Провести ряд экспериментов по влиянию антибиотиков на развитие плесневых грибов.

4. 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.

2. Эксперимент.

3. Наблюдение.

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.

Термин «антибиотик» (в переводе с греческого – «против жизни») предложил в 1942 году американский микробиолог, уроженец России, специалист по микробиологии почвы Зельман Ваксман. С его именем связано также открытие другого широко известного антибактериального вещества – стрептомицина, по сей день применяемого для лечения туберкулеза. И пенициллин, и стрептомицин вырабатываются почвенными микроорганизмами. Но существуют и другие организмы – продуценты антибактериальных веществ. В настоящее время известно около 30 000 антибиотиков природного происхождения, синтезируемых живыми существами различных таксономических групп.

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.

Помимо этого стоит учитывать и зону потенциального поражения – обычно она в несколько раз больше, чем внешний «налет», который видит человек. Как показывает клиническая практика, отдельные виды плесени являются более опасными для здоровья, нежели их «собратья».

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

Данный вид плесени может указывать на наличие патогенных микроорганизмов (мицелий, актиномицетов), так и на колонию относительно безопасных «съедобных» видов грибков;

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

Относительно безопасна для человека, проявляется обычно на белом пшеничном хлебе в виде пигментных пятне и вызывается «картофельной палочкой» – по сути, бактериями, но не грибками. |

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

2. Материалы и методы исследования

Для проведения исследования по определению воздействия плесневелых грибов для постановки экспериментов необходимо были использованы следующие материалы инструменты:

1. чашки Петри (4 шт.)

2. фильтровальная бумага

3. семена фасоли и кабачка

4. фильтрованная вода

5. пенициллин (2 пузырька)

6. хлеб пшеничный

7. бородинский хлеб

8. питательная среда для размножения микроорганизмов – агар

9. таблетки антибиотика метронидазола (3 шт.)

2.1. Эксперимент по влиянию антибиотика на прорастание плесневелых грибов на хлебе

1. Для проведения наблюдения за образованием и развитием плесневых грибов в 2 чашки Петри поместили смоченную водой фильтровальную бумагу и кусочки пшеничного и бородинского хлеба. Для проведения наблюдения за образованием и развитием плесневых грибов под воздействием антибиотиков в другие 2 чашки Петри на фильтровальную бумагу, смоченную раствором пенициллина, также поместили кусочки пшеничного и бородинского хлеба по следующей схеме:

1. Пшеничный хлеб+вода

2. Бородинский хлеб+вода

3. Пшеничный хлеб+антибиотик Пенициллин

4. Бородинский хлеб+антибиотик Пенициллин

2.2. Эксперимент по влиянию антибиотика на прорастание семян

Изучение влияния антибиотиков проводилось на прорастание семян (фасоли и кабачка). В первом варианте для проведения данного эксперимента в чашки Петри поместили смоченную водой фильтровальную бумагу и два вида семени. Во втором варианте семена растений поместили на смоченную фильтровальную бумагу раствором антибиотика пенициллина.

2.3. Эксперимент по наблюдению воздействия антибиотика на развитие плесени на питательной среде

Для определения действия антибиотиков на прорастание плесневелых грибов на питательной среде эксперимент проводился следующим образом: в очищенную, продезинфицированную чашку Петри залить подготовленную питательную среду агара, предназначенную для размножения различных микроорганизмов. После остывания среды в чашке Петри поместить внутрь антибиотик в таблетизированном виде (трихопол). Наблюдения вели с 14 января 2019 г. по 17 января 2019 г.

Фиксация фотографий осуществлялась с помощью камеры

3.Результаты проведенных исследований

3.1. При постановке и проведении эксперимента по влиянию антибиотика на прорастание плесневелых грибов на хлебе с 27 сентября по 29 октября 2018 г. были отмечены следующие изменения в вариантах:

(1) – хлеб пшеничный и бородинский, обработанный водой;

(2) – хлеб пшеничный и бородинский, обработанный пенициллином.

2-й день наблюдения 01 октября 2018 г. в варианте (1) начало образование развития гриба мукора (7-10%). В варианте (3), (4) нет никаких видимых изменений, образований.

3-й день наблюдений 08 октября 2018 г. В варианте (1) разрастание гриба мукора примерно 30% от всей площади. В варианте (2) плесень появилась и стала разрастаться. Но в отличии с вариантом с водой, на хлебе с антибиотиком плесень присутствует черного цвета, желтого цвета (5-10%). Это Bipolaris (желтая плесень), Aspergillus и Fusarium (черная плесень).

4-й день наблюдения 11 октября 2018 г. В варианте (1) разрастание гриба мукора достигла 50% от всей площади. В варианте хлеб+антибиотик – разрастание мукора не наблюдалось. Напротив плесень черного и желтого цвета разрасталась (25%).

5-й день наблюдения 15 октября 2018 г. В варианте (1) – мукор распространился на 60-70%. Вариант (2) – плесень желтого и черного цвета – 30%.

6 день наблюдений 18 октября 2018 г., наблюдали изменения по вариантам:

(1) – мукор 70-80%

(2) – желтая и черная плесень 40%

7 день наблюдения 22 октября 2018 г. изменения по вариантам:

(1) – мукор 90%

(2) – желтая и черная плесень 60%

На 8-й наблюдений день 25 октября 2018 г.

(1) – мукор 100%

(2) – желтая и черная плесень 75-80%

На 9-й день наблюдений 29 октября 2018 г.:

(1) – мукор 100% (рис.1)

(2) – желтая (Bipolaris) и черная плесень (Aspergillus и Fusarium) 85-90% (рис.2)

Развитие плесени по дням наблюдений отображен на диаграмме (рис.3).

Рис.1. Развитие грибов рода

Мукор и Пеницилл на хлебе с водой

Рис.2. Развитие грибов Bipolaris и Aspergillus на хлебе, обработанным антибиотиком

Рис.3. Развитие плесневых грибов на хлебе

.

Помимо наблюдения за развитием плесени на хлеб с антибиотиком и без него, мы рассматривали выращенную плесень и пытались подтвердить его принадлежность к определённому роду плесневых грибов (рис.4):

Рис.4. Подготовка и просмотр временного препарата по микроскопом

Рис.7. Споры Мукора под микроскопом (наше фото)

Вывод по эксперименту: При обработке хлеба (бородинского и пшеничного) антибиотиком пенициллином не наблюдалось развитие гриба Мукора. Спустя несколько дней на хлебе образовалась другая плесень желтого и черного цвета. Это оказалась Bipolaris (желтая плесень) и (Aspergillus и Fusarium) черная плесень. Эти два вида плесени наиболее опасны для человека, более агрессивны. Это значит, антибиотик сдерживает развитие плесени мукора, но бессилен перед более опасными видами плесени.

3.2. При проведении эксперимент по влиянию антибиотика на прорастание семян Начало постановки эксперимента1 ноября, окончание – 8 ноября 2018 г. В ходе проведения эксперимента были отмечены следующие изменения:

• В чашках Петри с семенами, обработанными антибиотиком Пенициллином, образование проростков наблюдали через 2 дня (рис.8).

Рис.8. Начало прорастания семян

• В чашках Петри с семенами, необработанными антибиотиком через 2 дня на семенах наблюдали образование мицелия гриба Мукора (рис.9).

Рис.9. Образование плесени на семенах фасоли, кабачка

Вывод по эксперименту: Антибиотик Пенициллин положительно влияет на прорастание семян, предотвращает появление плесневых грибов.

3. 4. При проведении эксперимента (с 14 января 2019 г. по 17 января 2019 г.) по воздействию антибиотика метронидозол на развитие плесени на питательной среде мы получили следующие результаты: через 3 дня отмечена появление развитие плесневелых грибов на питательной среде, но только не вблизи с антибиотиком. Действие антибиотика распространялся в радиусе 1,7 см. Это значит, что антибиотик действует негативно на развитие плесени.

Рис 10. Начало эксперимента

Рис.10. Окончание эксперимента

Вывод по эксперименту: Антибиотик метронидозол негативно влияет на развитие плесени в питательной среде. Это доказывает природу бактерицидности антибиотиков.

Выводы:

В ходе работы мы смогли сделать следующие выводы:

1. Хлеб, необработанный антибиотиком Пенициллином, а просто увлажненный водой, подвергся образованию гриба рода Мукор через 3 дня на всей поверхности кусочка хлеба (100%). Через 12 дней в присутствии антибиотика на хлебе как пшеничном, так бородинском наблюдалось образование желтой плесени (гриб рода Bipolaris) и черной плесени (гриб рода Aspergillus и Fusarium). Так как антибиотик Пенициллин согласно исследования Александра Флемминга синтезирован из гриба Пеницилла, поэтому на хлебе, подверженному воздействию антибиотика Пенициллина не отмечалось развитие гриба Пеницилла и Мукора. При этом наблюдалось образование более агрессивной плесени, это желтой (Bipolaris) и черной (Aspergillus и Fusarium).

2. Отмечено положительное влияние антибиотика Пенициллина на прорастание семян, т.к. антибиотик препятствует образованию плесени на семенах растений.

3. Доказано бактерицидное влияние антибиотика Метранидозола в отношении плесневых грибов, развивающихся на питательной среде Агаре. В радиусе 1,7 см. от таблетки антибиотика наблюдали отсутствие развития плесневых грибов.

4. Гипотеза, предложенная в ходе работе, была полностью доказана.

Список использованных источников:

1. www.wikepidia.ru

2. https://www.antibiotic.ru 

3.  https://www.bibliofond.ru 

4. https://doktorland.ru 

5. https://zdravotvet.ru/11-pravil-kak-pravilno-prinimat-antibiotiki/

6. Применение антибиотиков в медицине