Действие антибиотиков на рост проростков пшеницы

Действие антибиотиков на рост проростков пшеницы
Россия, Тюменская область, Упоровский район, село Нижнеманай
Павлова Дарья Александровна, 9 класс
Нижнеманайская основная общеобразовательная школа – структурное
подразделение МАОУ Пятковская СОШ
Научный руководитель
Винс Елена Викторовна,
учитель химии и биологии
Нижнеманай, 2015 год
Содержание
1. Введение………………………………………………….…………3
1.1.История открытия и получения
антибиотиков…………………………………………………………...3
1.2.Классификация антибиотиков…………………………………….5
1.3.Производство
антибиотиков…………………………………………………………...6
1.4. Литературный обзор………………………………………………6
1.5. Действие антибиотиков на организм…………………………….7
1.6. Применение антибиотиков………………………………………..9
2.1.Материалы и методы проведения
опыта………………………………………………….......................... 11
2.2.Результаты…………………………………………………………11
Выводы………………………………………………………………....11
Заключение ……………………………………………………………11
Список используемой литературы…………………………………...12
Приложение
Действие антибиотиков на рост проростков пшеницы
Россия, Тюменская область, Упоровский район, село Нижнеманай
Павлова Дарья Александровна, 9 класс
Нижнеманайская основная общеобразовательная школа – структурное подразделение
МАОУ Пятковская СОШ
Аннотация
Почва – это особое природное образование, обладающее рядом свойств, присущих
живой и неживой природе.
Актуальность исследовательской работы обусловлена тем, что проблема получения
высоких урожаев является первостепенной. В настоящее время ученые бьют тревогу,
призывая нас к сохранению и защите окружающей среды, а также к снижению
воздействия вредных веществ на растения. Но не каждый знает, какие вещества и каким
образом действуют на рост тех или иных растений, поэтому, как альтернативный
вариант, я
предлагаю выяснить, какое воздействие оказывают антибиотики на
прорастание растений. В данной работе в качестве объекта для исследования я
использовала пшеницу. Длительные многократные опыты в течение нескольких лет
могут показать изменение показателей роста тех или иных растений при воздействии
различных веществ. Данная методика может быть использована обучающимися других
учебных заведений для исследования состояния растений в самых различных регионах
России и обеспечить массовый учет показателей экологического состояния территорий.
Цель работы: Выявить и проанализировать действие антибиотиков на всхожесть
семян пшеницы.
Объект исследования: антибиотики.
Предмет исследования: действие антибиотиков на прорастание пшеницы.
Гипотеза: всхожесть семян пшеницы зависит от воздействия веществ. Если почва
загрязнена - всхожесть снижается.
Задачи исследования:
1. Показать эффективность использования антибиотиков для оценки качества
проростков ;
2. Сформулировать выводы, касающиеся роста растений на исследуемых
участках.
Методы исследования
1.Теоретический обзор и анализ литературы. 2. Лабораторные исследования;
3.Обработка результатов исследования.
3
Действие антибиотиков на рост проростков пшеницы
Россия, Тюменская область, Упоровский район, село Нижнеманай
Павлова Дарья Александровна, 9 класс
Нижнеманайская основная общеобразовательная школа – структурное подразделение
МАОУ Пятковская СОШ
Научная статья
1. Введение
Почва – это особое природное образование, обладающее рядом свойств,
присущих живой и неживой природе. Одна из важных особенностей почвы – это
естественное
плодородие,
которой
обеспечивает
рост
растений.
Процессы
почвообразования протекают медленно, со скоростью от 0,5 до 2 см за 100 лет.
Естественное плодородие почвы формируется длительное время, а уничтожение
плодородия под действием антропогенных факторов происходит всего за 5 – 10 лет.
Следовательно, почва является медленно возобновляемым ресурсом.
В средствах массовой информации постоянно появляются сообщения о
неблагоприятной экологической обстановке различных территорий в связи с
антропогенным воздействием. Как показывают научные данные, одной из главных
задач человечества является получение продуктов питания.
Я
живу
Нижнеманай. У семей есть участки, на которых выращивают картофель,
в селе
овощи и
фрукты для семей. Для выращивания сельскохозяйственных растений большое
значение имеет состав почвы. Важно, чтобы в почве были все необходимые для
растений элементы (азот, фосфор, калий, микроэлементы) и не было веществ —
загрязнителей. Меня заинтересовал вопрос: а каково влияние различных веществ на
рост и развитие растений? Одним из важных сельскохозяйственных растений является
пшеница. Поэтому я решила проверить, каково действие антибиотиков на рост и
развитие проростков пшеницы.
1.1.
История открытия и получения антибиотиков
Антибиотики, вырабатываемые микроорганизмами химические вещества, которые
способны тормозить рост и вызывать гибель бактерий и других микробов.
Противомикробное действие антибиотиков имеет избирательный характер: на одни
организмы они действуют сильнее, на другие – слабее или вообще не действуют.
Избирательно и воздействие антибиотиков и на животные клетки, вследствие чего они
различаются по степени токсичности и влиянию на кровь и другие биологические
4
жидкости.
Некоторые
антибиотики
представляют
значительный
интерес
для
химиотерапии и могут применяться для лечения различных микробных инфекций у
человека и животных.
Одним из первых пионеров науки стал Луи Пастер. В 1877 году он и его
сотрудник обнаружили, что рост болезнетворной бактерии можно остановить, если
запустить к ней другую бактерию. Они показали, что огромные количество бацилл
сибирской язвы не причинят никакого вреда животным, если их давать вместе с
бактериями
сапрофитами.
Исследования,
проведенные
другими
учеными
в
последующие годы, окончательно подтвердили вердикт: материалы на основе бактерий
могут убивать болезнетворные микроорганизмы.
В 1928 году Александр Флеминг сделал один из самых значительных вкладов в
области антибиотиков. Проведение им различных экспериментов привело к разработке
антибиотика новой эры – пенициллина, который был
получен из плесневого гриба.
Двумя годами позже, в 1932 году, была напечатана инструкция, как лечить
инфицированные раны при помощи пенициллина. Но, все же, невзирая, на
эффективность первых результатов с пенициллином, на него пока нельзя было
надеяться, и понадобились новые разработки в этой сфере. Улучшения не заставили
себя ждать, и в сороковых годах Говард Флори (Howard Florey) и его соратники
представили новый более плодовитый штамм пенициллиновых бактерий, который
позволил заняться промышленным производством антибиотика.
1937 год – М. Вельш описал первый антибиотик стрептомицетного происхождения –
актиномицетин.
1939 год – Н.А. Красильников и А.И. Кореняко получили мицетин.
Р. Дюбо – тиротрицин.
1940 год – Э. Чейн выделил пенициллин в кристаллическом виде.
1942 год– З. Ваксман впервые ввел термин "антибиотик".
Таким образом, к моменту получения пенициллина в очищенном виде было
известно пять антибиотических средств (микофеноловая кислота, пиоцианаза,
актиномицетин, мицетин и тиротрицин). В последующем число антибиотиков быстро
росло и к настоящему времени их описано почти 7000 (образуемых лишь
микроорганизмами); при этом только около 160 используется в медицинской практике.
В настоящее время различают три способа получения антибиотиков: биологический,
метод получения полусинтетических препаратов и синтез химических соединений —
аналогов природных антибиотиков.
5
1. Биологический синтез. Одним из главных условий получения антибиотика в
большом количестве является продуктивность штамма, поэтому используются наиболее
продуктивные
мутанты
«диких
штаммов»,
полученные
методом
химического
мутагенеза. Продуцент выращивают в жидкой оптимальной среде, в которую и
поступают продукты метаболизма, обладающие антибиотическими свойствами.
Антибиотики, находящиеся в жидкости, выделяют, используя ионообменные процессы,
экстракцию или растворители. За Международную единицу активности антибиотика
(ЕД) принимают специфическую активность, содержащуюся в 1 мкг чистого препарата
пенициллина
Международная
единица
активности
равна
0,6
мкг.
2. Полусинтетические антибиотики. Их готовят комбинированным способом: методом
биологического синтеза получают основное ядро молекулы антибиотика, а методом
химического синтеза, путем частичного изменения химической структуры —
полусинтетические
препараты.
3. Синтетические антибиотики. Изучение химической структуры антибиотиков дало
возможность получать их методом химического синтеза. Одним из первых
антибиотиков, полученных таким методом, был полевомицетин. Большие успехи в
развитии, химии привели к созданию антибиотиков с направленно измененными
свойствами, обладающих пролонгированным действием, активных в отношении
устойчивых к пенициллину стафилококков.
1.2. Классификация антибиотиков
Огромное разнообразие антибиотиков и видов их воздействия на организм человека
явилось причиной классифицирования и разделения антибиотиков на группы. По
характеру воздействия на бактериальную клетку антибиотики можно разделить на три
группы

Бактериостатические (бактерии живы, но не в состоянии размножаться)

Бактерициды (бактерии неживые, но продолжают присутствовать в среде)

Бактериолитические (бактерии неживые, но бактериальные клеточные стенки
разрушаются)
Классификация по химической структуре, которую широко используют в
медицинской среде, состоит из следующих групп бактериям:
Макролиды - антибиотики со сложной циклической структурой. Действие –
бактериостатическое.
6
Тетрациклины - используются для лечения инфекций дыхательных и мочевыводящих
путей, лечения тяжелых инфекций типа сибирскоязвы,туляремии, бруцеллёза. Действие
– бактериостатическое.
Аминогликозиды - обладают высокой токсичностью. Используются для лечения
тяжелых инфекций типа заражения крови или перитонитов.
Левомицетины - использование ограничено по причине повышенной опасности
серьезных осложнений - поражении костного мозга, вырабатывающего клетки крови.
Действие – бактерицидное.
Противогрибковые - разрушают мембрану клеток грибков и вызывают их гибель.
Действие - бактериолитическое. Постепенно вытесняются высокоэффективными
синтетическими противогрибковыми препаратами.
1.3. Производство антибиотиков
1.В колбе проращивают споры тщательно отобранных, высоко продуктивных
штаммов плесневых грибков.2. Поскольку количество выращенной в колбе плесени
невелико, ее продолжают выращивать в большей емкости – малом ферментере.3. Тем
временем большой ферментер заполняют стерильной питательной средой, содержащей
в нужном соотношении необходимые для роста плесени вещества.4. Поскольку плесень
для своего роста нуждается в кислороде, через ферментер пропускают стерильный
воздух.5. Содержимое малого ферментера переносится в производственный ферментер.
Любые другие добавки предварительно стерилизуют, чтобы избежать загрязнения
микробами, которые могут снизить выход антибиотика.6. Когда выход антибиотика
достигает максимума, содержимое ферментера поступает на вращающийся фильтр, где
плесень отфильтровывается. 7.Фильтрат, содержащий террамицин, поступает в
емкость, куда добавляют химические реагенты, осаждающие антибиотик.8. Затем смесь
под давлением фильтруют, отделяя частично очищенный осажденный антибиотик от
примесей, остающихся в растворе.9. Осадок террамицина подвергают дальнейшей
обработке для удаления оставшихся примесей.10. Очищенный кристаллический
антибиотик центрифугируют и высушивают.11. Теперь его можно расфасовывать и
использовать.
1.4. Литературный обзор
О возможности использования живых организмов в качестве показателей
определенных природных условий писали еще ученые Древнего Рима и Греции.
7
Первое предположение о существовании в растениях особых органообразующих
веществ, от которых зависит развитие стеблей или корней, было выдвинуто в
середине ХУШ века французским естествоиспытателем Дюгамвль – дю- Монсо
( Dulmmel-du-Monceau, 1758).
Однако вполне отчетливое высказывание о присутствии в растениях особых веществ,
регулирующих рост было сделано в 1880 году Ч. Дарвином.
В 19 веке
с развитием экологии растений была показана связь растений с
действиями веществ.
В
I9I0-I9II
гг.
датский
что.верхушка проростка овса
ученый
Бойсен-Йенсен
продуцирует
своеобраз-.
ное
наглядно
вещество,
показал,
которое
активизирует рост (Бойсен-Йенсен,1938).
Во втором десятилетии XX века немецкий ботаник Габер, изучая физиологию
клеточного деления, пришел к твердому, убеждению, что в растениях существуют
определенные вещества, вызывающие деление клеток и в 1913 году он высказал мысль,.
что эти вещества, вероятно, придется поставить рядом с гормонами животного
организма (Манойленко, 1969).
О возможности влияния веществ на растения писал А.М. Карпинский.
1.5. Действие антибиотиков на организм
Пенициллин широко применяется в лечении стафилококковых инфекций –
остеомиелита, инфекционного артрита, пневмонии, бронхита, эмпиемы, эндокардита,
фурункулеза,
ларинготрахеита,
мастита,
менингита,
воспаления
среднего
уха,
перитонита, инфицированных ран и ожогов, септицемии, синусита, тонзиллита и
многих других заболеваний. Его с успехом используют при различных инфекциях,
вызываемых гемолитическими и анаэробными стрептококками, пневмококками,
гонококками, менингококками, дифтерийными палочками, возбудителями сибирской
язвы, спирохетами и многими другими бактериями. Однако, при смешанных
инфекциях, вызываемых грамотрицательными бактериями, а также при малярии,
туберкулезе, вирусных инфекциях, грибковых и некоторых других заболеваниях
пенициллин неэффективен. Токсическое действие пенициллина проявляется главным
образом в виде аллергических реакций (даже на минимальные дозы) и судорожных
припадков (при введении очень больших доз).
8
Цефалоспорины по химической структуре близки к пенициллину, но обладают
высокой
устойчивостью
вырабатываются
рядом
к
действию
бактерий
для
разрушающих
защиты
от
ферментов,
которые
пенициллина.
Поэтому
цефалоспорины высокоактивны по отношению к бактериям кишечной группы, в норме
населяющим толстый кишечник. В настоящее время получено большое число
цефалоспоринов, среди них – применяемые в клинике цефалотин, цефазолин,
цефалексин, цефамандол, дефокситин и цефтриаксон. Эти соединения представляют
особую ценность в случаях тяжелых внутрибольничных инфекций, когда высока
вероятность заражения устойчивыми штаммами, а также в случаях доказанной
устойчивости возбудителя к более старым и менее эффективным антибиотикам.
Стрептомицин применяется при многих инфекциях. Это эффективное средство
лечения менингита, эндокардита, ларинготрахеита, а также заболеваний мочевых путей
и легких, вызываемых бациллой Пфейфера (Hemophilus influenzae). Кроме того,
стрептомицин применяется при перитоните, абсцессах печени, инфекциях желчных
путей
и
туберкулезе,
хронических
легочных
инфекциях,
обусловленных
преимущественно грамотрицательными бактериями, и эндокардите, причиной которого
служат устойчивые к пенициллину, но чувствительные к стрептомицину бактерии. В то
же время стрептомицин обладает некоторой токсичностью и может обусловливать
головокружение, глухоту и другие нежелательные явления.
Помимо стрептомицина в медицине применяется ряд других аминогликозидов
(гентамицин, тобрамицин, канамицин). Как видно из их родового названия, все они
содержат аминосахара, соединенные гликозидной связью. Антибиотики этой группы,
как и стрептомицин, обладают выраженной токсичностью, особенно в отношении
слуховой и вестибулярной (обусловливающей чувство равновесия) систем, но нередко
и в отношении почек.
Хлорамфеникол и тетрациклины эффективны при приеме внутрь (перорально) и
широко применяются при многочисленных инфекционных заболеваниях, вызываемых
бактериями и некоторыми крупными вирусами. К таким заболеваниям относятся
брюшной тиф, различные формы сыпного тифа, пятнистая лихорадка, гонококковые
инфекции,
сифилис,
бруцеллез,
инфекции
мочевых
путей,
венерическая
лимфогранулема и многие другие. Эти антибиотики эффективны также при
большинстве заболеваний, для лечения которых показан пенициллин, и их часто
назначают при устойчивых к пенициллину инфекциях, а также в тех случаях, когда
предпочитают пероральную терапию.
9
Эритромицин и другие антибиотики (например, карбомицин, олеандомицин),
имеющие особую химическую структуру, а также новобиоцин характеризуются
широким спектром действия – примерно таким же, как у пенициллина, но
охватывающим
и
некоторые
грамотрицательные
бактерии.
Их
преимущества
заключаются в возможности приема внутрь и низкой токсичности; они относительно
редко вызывают желудочно-кишечные расстройства.
К другим клинически важным антибиотикам относятся тиротрицин, полимиксин
(аэроспорин) и бацитрацин. Будучи сравнительно токсичными, они применяются
главным образом наружно и перорально (например при грибковых инфекциях).
Для того чтобы антибиотики давали терапевтический эффект, необходимо соблюдать
определенные
1)
правила:
правильный
выбор
антибиотика
со
знанием
спектра
действия;
2) введение в организм антибиотика в терапевтической концентрации, то есть, в дозах,
необходимых
для
подавления
размножения
микробовозбудителя;
3) определение антибиотикограммы возбудителя, то есть,
чувствительности к
применяемому
4)
правильный
роста
и
лечебному
выбор
способа
препарату;
введения
антибиотика;
5) создание активной концентрации антибиотика в организме и поддерживание этой
концентрации в течение всего курса лечения, до ликвидации инфекционного процесса;
6) правильное сочетание антибиотиков при комбинированном их применении;
7) комбинация антибиотиков с сывороточными и вакцинными препаратами.
1.6. Применение антибиотиков
Антибиотики используются для предотвращения и лечения воспалительных
процессов, вызванных бактериальной микрофлорой. По влиянию на бактериальные
организмы различают бактерицидные (убивающие бактерий, например, за счёт
разрушения их внешней мембраны) и бактериостатические (угнетающие размножение
микроорганизма) антибиотики.
Антибиотики широко применяются в ветеринарной практике, для борьбы с рядом
болезней растений (груш, бобов и перца) и для очистки вирусных препаратов. Фермеры
добавляют антибиотики в корм для ускорения роста домашней птицы, свиней и коров.
Эта практика вызывает определенные возражения: многие ученые считают, что она
10
способствует распространению болезнетворных микроорганизмов, резистентных к
действию антибиотиков, и тем самым угрожает здоровью человека.
Антибиотики
многочисленных
произвели
антибиотиков,
химиотерапевтических
пенициллины,
революцию
средств,
цефалоспорины,
широко
в
в
лечебной
практике.
применяемых
в
наибольших
стрептомицин
количествах
и
другие
Среди
качестве
используются
аминогликозиды,
хлорамфеникол, тетрациклины и эритромицин. Кроме того, важное значение имеют
бацитрацин, полимиксин, неомицин, нистатин и гризеофульвин. В определенных
случаях используют также и другие антибиотики.
11
Действие антибиотиков на рост проростков пшеницы
Россия, Тюменская область, Упоровский район, село Нижнеманай
Павлова Дарья Александровна, 9 класс
Нижнеманайская основная общеобразовательная школа – структурное подразделение
МАОУ Пятковская СОШ
Исследовательская часть
2.1.Материалы и методы проведения опыта.
Опытные образцы: пшеница
Для опыта было взято 3 фарфоровых чашки, 60 семян пшеницы. В каждую чашку
посадили по 20 семян. Первую поливали раствором пенициллина,
вторую-
обыкновенной водой, а третью - раствором просроченного пенициллина. Наблюдения
велись в течение месяца.
2.2.Результаты
В результате исследований были получены следующие данные: из 20 зерен пшеницы
при поливе раствором антибиотика – пенициллина 15 проросли, при поливе водой – 10,
а просроченным пенициллином – 5 зерен. (Приложение I).
Выводы:
1. Антибиотики проникают в растения через корни и листья и распространяются по
тканям, значительно повышая устойчивость растений к грибным и бактериальным
болезням.
2. В определённой концентрации антибиотики способны увеличивать всхожесть семян,
ускорять развитие растения, стимулировать корнеобразование.
3. Полив семян раствором просроченного антибиотика – пенициллина, замедлил
всхожесть и прорастание семян пшеницы
Заключение
Антибиотики, в отличие от названных веществ, обладают избирательностью действия
и, подавляя развитие фитопатогенных бактерий и грибов, практически безвредны для
растений и животных. Многочисленные экспериментальные исследования показали,
что большинство используемых антибиотиков хорошо проникают в ткани растений
через корни, стебли, листовую поверхность, впитывается в семена. Скорость
проникновения в растение определяется свойствами антибиотика. Особенно быстро
проникают в ткани растений антибиотики нейтральной и кислой природы
(хлорамфеникол, пенициллин), медленнее — амфотерные антибиотики
(хлортетрациклин, окситетрациклин) и антибиотики-основаные (неомицин,
стрептомицин).
13
Список используемой литературы
1. И.М.Абдуллин Антибиотики в клинической практике, Саламат, 1997;
2. Гаузе Г. Ф., Лекции по антибиотикам, 3 изд., М., 1958;
3. Шемякин М. М. [и др.], Химия антибиотиков, 3 изд., т. 1—2, М.,
1961;
4. Стейниер Р., Эдельберг Э., Ингрэм Дж. Мир микробов, тт. 1–3. М.,
1979;
5. Мецлер Д. Биохимия, тт. 1–3. М., 1980;
6. Ресурсы сети Интернет.
http://www.ecosystema.ru
http://www.besthelp.ru
ПРИЛОЖЕНИЕ I.
Номер пробы
№1
Количество
семян
15
№2
10
№3
5
Проба № 1 – полив раствором пенициллина
20 семян – 100%
х = 15 х 100% / 20
15 семян – х %
х = 75%
Проба № 2 – полив водой
20 семян – 100%
х = 10 х 100% / 20
10 семян – х %
х = 50%
Проба № 3 – полив раствором просроченного пенициллина
20 семян – 100%
х = 5 х 100% / 20
5 семян – х %
х = 25%