Роль і значення бактерій у природі та житті людини

Бактерії мають значення для природи Землі. Без них був би неможливий кругообіг речовин у природі, а без круговороту речовин не могло б існувати життя на Землі. Бактерії розкладають органічні речовини більш прості сполуки. Завдяки бактеріям відбувається розпад рослинних та тваринних залишків. Неорганічні речовини часто змінюються завдяки бактеріям.

З'явившись більш ніж 3,5 млрд. років тому, бактерії близько 1 млрд. років перетворювали Землю і врешті-решт створили умови для існування більш складних організмів.

Величезна роль бактерій у кругообігу речовин у природі. Насамперед це стосується бактерій гниття (сапрофітів). Їх називають санітарами природи. Розкладаючи залишки рослин та тварин, бактерії перетворюють складні органічні речовини на прості неорганічні (вуглекислий газ, воду, аміак, сірководень).

Поряд з іншими організмами, бактерії відіграють важливу роль в утворенні перегною та гумусу. Таким чином, бактерії беруть участь в утворенні ґрунту. У грунті живуть різні грунтові бактерії, у бульбах бобових рослин живуть азотфіксуючі бактерії, які сприятливо впливають на родючість грунту, оскільки насичують його азотними сполуками.

Бактерії підвищують родючість ґрунту, збагачуючи його азотом. У бактеріях, що нітрифікують, протікають реакції, в процесі яких з аміаку утворюються нітрити, а з нітритів - нітрати. Бульбякові бактерії здатні засвоювати атмосферний азот, синтезуючи азотисті сполуки. Вони живуть у корінні рослин, утворюючи бульбочки. Завдяки цим бактеріям рослини отримують необхідні їм азотисті сполуки.В основному в симбіоз з бульбочковими бактеріями вступають бобові рослини. Після їх відмирання ґрунт збагачується азотом. Це нерідко використовується у сільському господарстві.

У шлунку жуйних тварин бактерії розкладають целюлозу, що сприяє ефективнішому травленню.

Важливою є санітарна роль бактерій. Вони очищають забруднені органікою води, у своїй відбувається розщеплення органічних речовин до неорганічних. Такі бактерії використовують для очищення стічних вод, в очисних спорудах.

Значення бактерій для людини

Велика позитивна роль бактерій у харчовій промисловості. Багато видів бактерій використовуються для отримання кисломолочних продуктів, вершкового масла та сиру, квашення овочів, а також у виноробстві. Наприклад, кефір, ряжанку та йогурт отримують з молока, введенням у нього різних бактерій.

У хімічній промисловості бактерії використовуються для одержання спиртів, ацетону, оцтової кислоти.

У медицині за допомогою бактерій отримують низку антибіотиків, ферментів, гормонів та вітамінів.

Однак бактерії можуть завдавати і шкоди. Бактерії-сапрофіти не просто споживають продукти харчування, а й псують їх своїми виділеннями, роблять отруйними.

Щоб зберігати продукти на тривалий час, людина піддає їх різноманітній обробці: стерилізації, кип'ятінню, заморожуванню та ін. Їжа, уражена бактеріями, нерідко призводить до харчових отруєнь. Найбільш небезпечний ботулізм, що викликається ботулінічною бацилою. Ця бактерія активно розвивається в безкисневому середовищі за наявності білка, тому вона може бути в консервах, зроблених із погано промитих м'яса чи грибів. Небезпечна не сама бактерія, а речовина, яку вона виробляє у процесі своєї життєдіяльності, – отрута ботулін.

Існують бактерії-паразити. Багато хвороб людини викликають різні хвороботворні бактерії. Бактеріальними хворобами є черевний тиф, чума, ангіна, туберкульоз, правець, дизентерія, дифтерія, кашлюк та багато інших. Люди заражають одне одного не лише при контакті, а й через воду, навколишні предмети. Більшість хвороботворних бактерій передаються через крапельки слини хворої людини при кашлі та чханні, можуть переноситися за допомогою комах або проникати в рани із брудом.

Суперечки хвороботворних бактерій можуть довго зберігати життєздатність, переживати дуже несприятливі умови. Тому проводяться різноманітні заходи, спрямовані на знищення хвороботворних бактерій та їх суперечку: хімічна та ультрафіолетова обробка приміщень, провітрювання, пастеризація, кип'ятіння, стерилізація. Від багатьох бактеріальних хвороб вже винайдено запобіжні щеплення. Однак головним захистом є особиста гігієна.

Винайдено багато різноманітних лікарських засобів для боротьби з бактеріями. Однак бактерії дуже просто влаштовані, швидко розмножуються, і тому швидко пристосовуються до ліків, внаслідок чого старі ліки вже не діють, і потрібно розробляти нові сильніші лікарські засоби.

Таким чином, бактерії відіграють у житті важливу роль. Серед них є не лише шкідливі, а й корисні для людини. Певні бактерії можуть спричинити небезпечні захворювання.

Чим корисні живі бактерії

Ця стаття є скороченням основної роботи.З додатковими додатками та фотографіями можна ознайомитись на сайті II Міжнародного конкурсу науково-дослідних та творчих робіт учнів «Старт у науці» за посиланням: https://www.school-science.ru/2017/1/26618

Бактерії відіграють важливу роль у світі живого. Бактерії були одними з перших видів, що з'явилися на Землі (вони з'явилися приблизно 4 трильйони років тому), і більш ніж ймовірно, що вони переживуть і нас, людей. Незважаючи на їхню величезну різноманітність і на те, що вони розселені практично скрізь на Землі – і на дні океану, і навіть у нашому кишечнику, – у бактерій все-таки є щось спільне. Всі бактерії мають приблизно однаковий розмір (кілька мікрометрів). Вони лікують та вбивають, створюють та руйнують. Але одне ясно точно – життя без них неможливе.

Мета: Виростити бактерію сінної палички та знайти молочнокислі бактерії у кисломолочних продуктах.

• Познайомитись із різноманітністю бактерій;
• Ознайомитись із класифікацією бактерій;
• Виділити групи бактерій корисних у житті людини (молочнокислі – молочна паличка, молочнокислий стрептокок, болгарська паличка, ацидофільний стрептокок та ін.
• сінна паличка)
• Зібрати упаковки кисломолочних продуктів.
• Знайти опис досвіду визначення бактерій у продуктах.
• Досвід з вирощування сінної палички в домашніх умовах.

Предмет дослідження – значення бактерій в людини.

Методи роботи: досліди, спостереження, аналіз відповідної літератури, аналіз інформації, порівняння, обробка даних.

Актуальність: світ бактерій – частина нашого життя.

Людина без бактерій жити неспроможна ніяк. Еволюція зробила людей залежними від життя прокаріотів (бактерій).Ці мікроорганізми виконують у людському організмі деякі відповідальні функції, які можуть бути виконані іншими органами, клітинами чи фармацевтичними препаратами. А ось бактерії просто обійдуться без такого виду органіки, як людина. Адже обходилися вони без людей мільярд років, і далі зможуть. Але в побутовому звичайному житті людини не дуже хвилює цю глобальну співпрацю. Йому важливо знати відповіді на два запитання:

Над відповідями працюють науково-дослідні інститути, які вже сьогодні забезпечили промисловість величезною кількістю технологій, які дозволяють:

• використовувати корисні бактерії як дешеву та безпечну робочу силу;
• максимально убезпечити побут та продукти харчування від шкідливих впливів хвороботворних мікроорганізмів.

Однак сучасні наукомісткі технології не зупинилися на досягнутому. На ринку регулярно з'являються новинки, позначені ярликом «Біопрепарати», використання яких дає людині можливість зробити своє життя ще більш комфортним, безпечним та екологічно чистим.

Ми вирішили детальніше вивчити бактерії, які живуть у кисломолочних продуктах. Досліджуючи бактерії, ми дізналися, що вони бувають добрі та погані. І я зараз розповім, що дізнався про ці організми.

Бактерії - дуже давні організми, що з'явилися близько трьох мільярдів років тому. Бактерії мікроскопічно малі, та їх скупчення чи колонії видно неозброєним оком.

Першовідкривачем світу бактерій був Антоній Левенгук - голландський дослідник природи 17 століття, вперше створив досконалу лупу-мікроскоп, що збільшує предмети в 160-270 разів.

Бактерії в природі зустрічаються повсюдно - у повітрі, у воді, у льодовиках, нафті, грунті, органах, що гниють органічних залишках, в організмах тварин і людини.

Середовище проживання бактерій безмежне і різноманітне. Їх можна виявити у повітрі, всередині організмів, у ґрунті, в умовах низьких температур Півночі, у гірських породах та гарячих гейзерах. Велика різноманітність бактерій та малі розміри дозволяють їм проникнути в будь-який організм та будь-яку породу. Не втрачаючи своєї життєздатності, вони здатні перенести низькі температури та нагрівання до 90°C. Їхні суперечки здатні пролежати багато років в очікуванні сприятливого середовища.

Існує велика різноманітність видів бактерій за формою, способом обміну речовин, особливостями харчування, пересування, способом організації.

Одні й самі види бактерій зустрічаються усім материках. За формою тіла бактерії поділяють на:

Вібріон. Вигнута у вигляді коми

Стрептококи. Ланцюжок з коків

Стафілококи. Грона коків

Диплококи. Дві круглі бактерії, ув'язнені в одній слизовій капсулі

Багато бактерій мають джгутики, що є засобом їх пересування.

У бактерій спостерігаються різні методи харчування. Серед них є автотрофи та гетеротрофи. Автотрофи – організми, здатні самостійно утворювати органічні речовини для харчування.

Гетеротрофи - організми, що використовують для свого харчування готові органічні речовини. Гетеротрофні бактерії поділяються на сапрофіти, симбіонти і паразити. (Додаток 1)

Одні бактерії приносять користь людині, інші – ні. Шкідливі бактерії чи, по крайнього заходу, частина їх знає більшість.Ось деякі назви, що обґрунтовано викликають у нас негативні почуття: сальмонела, стафілокок, стрептокок, холерний вібріон, чумна паличка. А ось корисні бактерії для людини або назви деяких з них мало хто знає. Перелік того, які мікроорганізми корисні, а які бактерії шкідливі, займе не одну сторінку. Тому розглянемо лише деякі з назв корисних бактерій.

Види корисних бактерій

Ці бактерії корисні тим, що акумулюють азот з повітря, перетворюючи його на іони амонію, які виводяться в ґрунт і легко засвоюються рослинами. Крім того, ці мікроорганізми збагачують ґрунт біологічно активними речовинами, що стимулюють зростання рослин, сприяють очищенню ґрунту від важких металів, зокрема, від свинцю та ртуті.

Ці бактерії корисні людині в таких областях, як:

• Сільське господарство. Крім того, що вони самі собою підвищують родючість грунту, їх використовують для отримання біологічних азотних добрив.
• Медицина. Здатність представників роду виділяти альгінову кислоту використовується для отримання ліків від шлунково-кишкових захворювань, що залежать від кислотності.
• Харчова промисловість. Вже згадана кислота, що має назву альгінової, використовується в харчових добавках до кремів, пудингів, морозива тощо.

Мають паличкоподібну форму, трохи вигнуту, як видно на фото. Основне місце їх проживання – кишечник. За несприятливих умов бактерії з такою назвою швидко гинуть. Вони надзвичайно корисні для людини завдяки таким властивостям:

• забезпечують організм вітаміном K, тіаміном (B1), рибофлавіном (B2), нікотиновою кислотою (B3), піридоксином (B6), фолієвою кислотою (B9), амінокислотами та білками;
• перешкоджають розвитку хвороботворних бактерій;
• захищають організм від попадання токсинів із кишечника;
• прискорюють перетравлення вуглеводів;
• активують пристінне травлення;
• допомагають всмоктування через стінки кишківника іонів кальцію, заліза, вітаміну D.

Вони мають переважно паличкоподібну, рідше – кулясту форму. Живуть вони на листі та плодах рослин, у молочних продуктах. У людському організмі вони представлені у всьому шлунково-кишковому тракті – від рота до прямої кишки. У переважній більшості вони зовсім не шкідливі для людини. Ці мікроорганізми захищають наш кишечник від гнильних та патогенних мікробів.

Свою енергію вони одержують від процесу молочнокислого бродіння. Корисні властивості цих бактерій відомі людині давно. Ось лише деякі сфери їх застосування:

• Харчова промисловість - виробництво кефіру, сметани, ряжанки, сиру; квашення овочів та фруктів; приготування квасу, тіста тощо.
• Сільське господарство – бродіння силосу (силосування) уповільнює розвиток цвілі та сприяє кращій безпеці корму для тварин.
• Народна медицина – лікування ран та опіків. Ось чому сонячні опіки рекомендується змащувати сметаною.
• Медицина – виробництво препаратів відновлення мікрофлори кишечника, жіночої репродуктивної системи після інфекції; отримання антибіотиків та часткового замінника крові під назвою декстран; виготовлення препаратів на лікування авітамінозів, шлунково-кишкових захворювань, поліпшення обмінних процесів.

Живуть переважно у ґрунті. Якщо вам доводилося коли-небудь приймати такі лікарські засоби, як еритроміцин, тетрациклін, стрептоміцин або левоміцетин, ви вже знаєте, чим корисні ці бактерії.Вони є виробниками (продуцентами) найрізноманітніших препаратів, серед яких:

У промисловому виробництві ліків стрептоміцети використовуються із сорокових років минулого століття. Крім антибіотиків, ці корисні бактерії продукують такі речовини:

• Фізостигмін - алкалоїд, який у невеликих кількостях використовується в медицині для зниження очного тиску при глаукомі. Великі дози є нервово-паралітичною отрутою.
• Такролімус – природний лікарський засіб, що застосовується для запобігання та лікування відторгнення при трансплантації печінки, нирок, серця, кісткового мозку. Це один із найменш токсичних препаратів. При його використанні реакція відторгнення спостерігається дуже рідко.
• Аллозамідін – засіб для придушення розвитку ферментів, що прискорюють деградацію хітину. Успішно застосовується для боротьби з комахами, грибами та малярійними плазмодіями (найпростішими паразитами-збудниками малярії у людини).

Заради справедливості варто відзначити, що не всі стрептоміцети однаково корисні. Деякі їх викликають хворобу картоплі (паршу), інші є причиною різних недуг людини, зокрема захворювань крові.

По телевізору ми постійно чуємо рекламу про фантастично корисні властивості йогурту, про цілющі бактерії, які буквально творять чудеса в нашому шлунку та кишечнику.

Асортимент кисломолочних продуктів досить різноманітний. Кумис, кефір, шубат, йогурт, курунга та інші продукти відомі з давніх-давен. Так, перші документальні відомості про кумис містяться в «Історії греко-перських воєн» Геродота, написаної в 470 до н.е.У Єгипті з давніх-давен вживали «Лебен раїб»-кисле молоко буйволиці, кози або корови, йогурт був знайомий ще древнім грекам і римлянам, але найбільше закріпився в Болгарії. У Росії завжди любили і люблять кисле молоко і варенец, в Україні – ряженку, на Кавказі кефір мацоні. У Казахстані найпоширенішим кисломолочним продуктом є шубат (з верблюжого молока), а в Забайкаллі-курунгу (з коров'ячого молока), у Татарстані та Киргизії улюбленим залишається кумис (з кобилячого молока).

Як відомо, кисломолочні продукти отримують в результаті сквашування молока або вершків (або пахти та молочної сироватки) різними, переважно молочнокислими, мікроорганізмами з додаванням або без додавання дріжджів та оцтовокислих бактерій.

Як заквасувальні мікроорганізми використовують культури різних молочнокислих бактерій і дріжджів.

У процесі сквашування відбувається молочнокисле бродіння, внаслідок якого накопичується молочна кислота. Вона істотно впливає формування білкового згустку, що визначає консистенцію продукту. Крім того, молочна кислота надає цим продуктам приємного кислуватого смаку.

Що це за бактерії?

Йдеться про молочнокислий стрептокок, молочні палички і дріжджоподібні грибки. Так, наприклад, ацидофілін – різновид кислого молока, готують з використанням ацидофільної палички, а у виробництві йогурту використовуються дві культури молочнокислих мікроорганізмів – болгарська паличка та термофільний стрептокок.

Я зібрав невелику колекцію упаковок кисломолочних продуктів для вивчення їхнього складу. (Додаток 2).

Це одні з найпоширеніших продуктів: Імунеле, BIO MAX

Біойогурт та Біо кефірний, Активія термостатна, Сніжок, Актимель та Біоряженка.

Вивчивши упаковки даних продуктів, ми з'ясували, що всі вони містять молочнокислі мікроорганізми в кількості 107 КУО на 1 грам.

(ДЕЯ-колонія-утворювальна одиниця. Тобто якщо зробити посів даного кисломолочного продукту на живильне середовище, з певного обсягу продукту зросте вказана кількість колоній мікроорганізмів.)

Крім молочнокислих мікроорганізмів, всі ці продукти містять біфідобактерії від 106 до 108 КУО на 1 грам.

Постає питання «А як визначити чи присутні насправді

у цих продуктах молочнокислі бактерії чи це лише маркетинговий хід виробника?»

Визначення молочнокислих бактерій

Є кілька способів визначення цих бактерій у продукті.

Використання досить потужного мікроскопа.

Застосування хімічного розчину, наприклад бромтимолового синього водного розчину.

Під мікроскопом ці бактерії будуть застосовуватися.

виглядати так: синього водного розчину:

Використання ж хімічного розчину бромтимолового синього водного покаже наявність молочнокислих бактерій фарбуванням продукту жовтий колір, причому інтенсивність кольору безпосередньо залежить кількості мікроорганізмів. Після закінчення терміну придатності продукту фарбування майже немає, це свідчить, що дуже довго справжні корисні кисломолочні продукти зберігатися що неспроможні. Отже, в магазині перевагу варто віддавати продуктам з коротким терміном придатності, а краще зробити вдома найкориснішим продуктом.

Існує величезна кількість рецептів приготування будинку йогуртів, кефіру, ряжанки або кислого молока. (Додаток 3)

Вирощування сінної палички

До бактерій, які широко поширені в природі, відноситься і сінна паличка. Вперше вона була описана у 1835 році. А назву свою отримала через те, що спочатку культуру виділяли з прілого сіна.

Ця бактерія – одна з найбільших. Вона має пряму витягнуту форму з тупими закругленими кінцями і зазвичай безбарвна.

Цю бактерію досить легко одержати в домашніх умовах.

Одне із завдань моєї роботи – виростити бактерії сінної палички.

Для роботи мені знадобилося таке: сіно (його можна купити в зоомагазині), каструля з водою, банку з широким шийкою, марля для проціджування. (Додаток 4)

На один літр води потрібно взяти 10 г сіна.

Кип'ятимо сіно протягом 20 хвилин.

Відвар, що вийшов, проціджуємо і переливаємо в банку, розбавляючи 1:1 з відстояною холодною водою.

В іншу банку я вирішив налити нерозбавлений відвар та подивитися, що з цього вийде.

Банки ставимо у тепле місце.

Найкращі умови для життя сінної палички - велика кількість розчинених органічних речовин, велика кількість кисню і температура близько +30 градусів. За таких умов на поверхні відвару сіна вже через дві доби повинна утворитися плівка, що суцільно складається з бактерій.

Отже, через три дні на поверхні обох банок з'явилася плівка, причому в банку з нерозбавленим відваром вона більш насичена.

Бактерії сінної палички мають різкий неприємний запах.

Сінна паличка не вважається патогенною для людини та тварин. Вона допомагає перетравлювати їжу, розщеплюючи білки та вуглеводи, бореться з патогенною мікрофлорою кишечника та шкірних покривів. Ця бактерія пригнічує розвиток сальмонел, стрептококів, стафілококів та інших хвороботворних мікробів.

Сінні бацили-палички є основною діючою речовиною багатьох лікарських препаратів, що входять до складу багатьох харчових добавок (БАД), є основою багатьох препаратів для тварин. Існує окрема група препаратів з урахуванням цієї бактерії для рослинництва.

Вивчаючи бактерії, ми познайомилися з їх різноманітністю та класифікацією,

змогли самостійно виростити бактерії у домашніх умовах.

Дізналися, що побачити наявність бактерій можна не тільки через мікроскоп, але і використовуючи різні хімічні індикатори.

Дізналися, що існує безліч корисних бактерій, які ми вживаємо щодня з кисломолочними продуктами. Ці продукти різноманітні, і в кожній країні є свої національні рецепти.

Вивчивши упаковки зібраних мною продуктів, ми з'ясували, що всі вони містять молочнокислі мікроорганізми в кількості 107 КУО на 1 грам.

Крім молочнокислих мікроорганізмів, всі ці продукти містять біфідобактерії від 106 до 108 КУО на 1 грам.

Ми з'ясували, що бактерії є незамінною частиною нашого життя та всього живого. Вони знаходяться скрізь і в усьому, грають колосальну роль життя людини. Ми можемо побачити їхні колонії навіть неозброєним оком.

Люди навчилися використовувати бактерії:

• у харчовій промисловості;
• для виробництва текстильних виробів, пластмас, лакофарбових покриттів;
• у медицині;
• з метою переробки відходів людської життєдіяльності.

Ми можемо сміливо використовувати отримані знання корисність молочнокислих бактерій. Якнайчастіше треба вживати кисломолочні продукти, не лінуватися робити їх самостійно, тому що при тривалому зберіганні кількість молочнокислих бактерій зменшується.

Ми познайомимо однокласників за участю бактерій на класній годині. Проведемо опитування, хто любить, хто вживає кисломолочні продукти та які.