Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение города Новосибирска «Гимназия № 12» Секция «Биология»

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение
города Новосибирска «Гимназия № 12»
Секция «Биология»
Изучение влияния активных компонентов ополаскивателей
на микрофлору полости рта
Пельменёва Полина Александровна,
ученица 10с класса МАОУ «Гимназия № 12»
Научный руководитель:
Чернухин Валерий Алексеевич,
старший научный сотрудник, к. с-х.н.
Васёва Наталья Павловна,
учитель биологии
высшей квалификационной категории
Новосибирск, 2014
0
Стр.
1. Введение.
1.1Актуальность
1.2 Анкетирование
2-4
2
2-3
1.3 Гипотезы
3
1.4 Цель
3
1.5 Задачи
3
1.6 Объект исследования
4
1.7 Метод исследования
4
1.8 Теоретическая значимость
4
2. Теоретическая часть
4-10
2.1 Изучение бактерий
5
2.2 Внешнее строение
5-6
2.3 Внутреннее строение
6
2.4 Форма тела
6-7
2.5 Способы передвижения
7-8
2.6 Способы питания
8-9
2.7 Размножения
9
2.8 Роль бактерий в природе
9-10
3. Практическая часть
10-14
3.1 Приготовление настоя цветков
10
ромашки, листьев шалфея и коры дуба
3.2 Высев микрофлоры
11
3.3 Результаты эксперимента
11-13
4. Виды бактерий ротовой полости,
вызывающие заболевания
5. Заключение
13-14
14
5.1 Выводы и рекомендации
14
6.Литературные источники
15
7. Приложения
16-17
1
1. Введение
1.1 Актуальность. Ротовая полость является идеальным местом для
роста
и размножения бактерий. Этому способствуют оптимальная
температура, влажность, pH и постоянное поступление питательных веществ.
Нормальная
микрофлора
представляет
собой
неотъемлемую
часть
макроорганизма и играет важную роль в поддержании его гомеостаза. В
последние годы все большее внимание уделяется изучению нормальной
микрофлоры человека. Это в значительной мере объясняется значением
симбионтных отношений организма человека и микробов в регуляции
жизненно важных функций организма человека, а также актуальностью для
практического здравоохранения патологических состояний и заболеваний, в
развитии которых принимают участие многие представители нормальной
микрофлоры.
Нарушение микрофлоры ротовой полости часто сопровождается
воспалительными заболеваниями пародонта, которые на сегодняшний день
являются одной из наиболее распространенных стоматологических проблем.
Наряду с механическим удалением зубных отложений, растворы для
полоскания широко применяются в качестве наиболее доступного метода
улучшения состояния тканей пародонта. Поэтому проведено сравнительное
исследование влияния различные отваров трав на состояние гигиены полости
рта и тканей.
1.2 Анкетирование
С целью изучения остроты проблемы среди моих сверстников –
гимназистов мы провели анкетирование, в ходе которого задали следующие
вопросы:
1.Страдаете ли Вы пародонтитом?
2.Обращались ли Вы к врачу-пародонтологу?
3.Наблюдали ли Вы кровяные выделения при чистке зубов?
4. Есть ли у Вас проблемы с состоянием?
5. Пользуетесь ли Вы ополаскивателем для полости рта?
2
И в ходе проведенной работы мы выяснили, что для нашей школы не
распространено наличие заболевания пародонтита. Все опрошенные не
страдают этим заболеванием, но более половины исследуемых наблюдали
кровяные выделения во время чистки зубов, однако обращались с этой
проблемой лишь 12%всех испытуемых. Почти половина опрошенных имеют
проблемы с состоянием зубов, такие как зубной налет, кариес.
1.3 Гипотезы:
1.Активные компоненты ополаскивателей благоприятным образом
влияют на микрофлору полости рта;
2.Травяные
отвары
-
уникальное
обезболивающее
и
противовоспалительное средство при различных заболеваниях ротовой
полости.
1.4 Цель:
Изучить микрофлору ротовой полости и оценить эффективность
применения настоек трав для гигиены полости рта.
1.5 Задачи:
1. Определить, какие условия необходимы для развития и роста бактерий
ротовой полости;
2. Определить уровень гигиены полости рта и состояние тканей у
испытуемых;
3. Определить влияние отваров на гигиеническое состояние полости рта;
4. Сравнить действие отвара на микрофлору полости рта.
3
1.6 Объект исследования: бактерии ротовой полости
1.7 Методы исследования:
Эмпирический, теоретический, микробиологический.
Для изучения качественного и количественного состава микрофлоры
полости рта исследуется зубной налет, слизистые оболочки щеки, десны,
неба, поверхность языка и ротовая жидкость.
Забор материала со слизистых оболочек и поверхности языка
проводится стерильным ватным тампоном и последующим высевом в чашку
Петри.
Посевы инкубируются около 5 дней.
Идентификация выделенных штаммов микроорганизмов осуществляют
на основании морфологических, культуральных и биохимических признаков
в соответствии с определителем бактерий Д. Берги (1988).
1.8 Теоретическая значимость:
Определение микрофлоры полости рта и идентификации видового
состава
микроорганизмов
для
подбора
индивидуального
лечения
заболеваний полости рта, сопровождающихся нарушениями микрофлоры, с
учетом
полученных
данных.
Результаты
исследования
являются
теоретической основой для дифференцированного подхода к оценке
нарушения микробиоценоза полости рта при различных заболеваниях.
2. Теоретическая часть
Бакте́рии ((Eubacteria), др.-греч. βακτήριον — палочка) — домен
(надцарство) прокариотных (безъядерных) микроорганизмов, чаще всего
одноклеточных. К настоящему времени описано около десяти тысяч видов
бактерий и предполагается, что их существует свыше миллиона, однако само
применение понятия вида к бактериям сопряжено с рядом трудностей.
Впервые бактерии увидел в оптический микроскоп и описал в 1676
году
голландский
натуралист
Антони
ван
Левенгук.
Как
и
всех
микроскопических существ, он назвал их «анималькули».
4
2.1 Изучение бактерий
Название «бактерии» ввёл в употребление в 1828 году Христиан
Эренберг.
В 1850-х годах Луи Пастер положил начало изучению физиологии и
метаболизма бактерий, а также открыл их болезнетворные свойства.
Дальнейшее развитие медицинская микробиология получила в трудах
Роберта Коха, которым были сформулированы общие принципы определения
возбудителя болезни (постулаты Коха). В 1905 году он был удостоен
Нобелевской премии за исследования туберкулёза.
Основы общей микробиологии и изучения роли бактерий в природе
заложили М. В. Бейеринк и С. Н. Виноградский.
Изучение строения бактериальной клетки началось с изобретением
электронного микроскопа в 1930-е. В 1937 году Э. Чаттон предложил делить
все организмы по типу клеточного строения напрокариот и эукариот, и в
1961 году Стейниер и Ван Ниль окончательно оформили это разделение.
Развитие молекулярной биологии привело к открытию в 1977 году К. Вёзе
коренных различий и среди самих прокариот: между бактериями и археями.
2.2 Внешнее строение
Клетка бактерии одета особой плотной оболочкой – клеточной стенкой,
которая выполняет защитную и опорную функции, а также придаёт бактерии
постоянную, характерную для неё форму. Клеточная стенка бактерии
напоминает оболочку растительной клетки. Она проницаема: через неё
питательные вещества свободно проходят в клетку, а продукты обмена
веществ выходят в окружающую среду. Часто поверх клеточной стенки у
бактерий вырабатывается дополнительный защитный слой слизи – капсула.
Толщина капсулы может во много раз превышать диаметр самой клетки, но
может быть и очень небольшой. Капсула – не обязательная часть клетки, она
образуется в зависимости от условий, в которые попадают бактерии. Она
предохраняет бактерию от высыхания.
5
На поверхности некоторых бактерий имеются длинные жгутики (один,
два или много) или короткие тонкие ворсинки(рис 1). Длина жгутиков может
во много раз превышать разметы тела бактерии. С помощью жгутиков и
ворсинок бактерии передвигаются.
Рис 1 Строение бактериальной клетки
2.3 Внутреннее строение
Внутри клетки бактерии находится густая неподвижная цитоплазма.
Она имеет слоистое строение, вакуолей нет, поэтому различные белки
(ферменты) и запасные питательные вещества размещаются в самом
веществе цитоплазмы. Клетки бактерий не имеют ядра.
В цитоплазме различают основное вещество, или матрикс, рибосомы и
небольшое
количество
мембранных
структур,
выполняющих
самые
различные функции (аналоги митохондрий, эндоплазматической сети,
аппарата Гольджи). В цитоплазме клеток бактерий часто содержатся гранулы
различной формы и размеров. Гранулы могут состоять из соединений,
которые служат источником энергии и углерода. В бактериальной клетке
встречаются и капельки жира.
2.4 Форма тела
Бактерии – многочисленные и разнообразные организмы. Они
различаются по форме.
Таблица 1 Формы бактериальных клеток
Название бактерии
Форма бактерии
Кокки
Шарообразна
Изображение бактерии
6
Бацилла
Палочковидная
Вибрион
Изогнутая в виде запятой
Спирилла
Спиралевидная
Стрептококки
Цепочка из кокков
Стафилококки
Грозди кокков
Диплококки
Две
круглые
заключённые
бактерии,
в
одной
слизистой капсуле
2.5 Способы передвижения
Среди бактерий есть подвижные и неподвижные формы. Подвижные
передвигаются за счёт волнообразных сокращений или при помощи
жгутиков (скрученные винтообразные нити), которые состоят из особого
белка флагеллина. Жгутиков может быть один или несколько. Располагаются
они у одних бактерий на одном конце клетки, у других – на двух или по всей
поверхности (рис 2).
7
Рис 2 Виды жгутиков у бактерий
Но движение присуще и многим иным бактериям, у которых жгутики
отсутствуют. Так, бактерии, покрытые снаружи слизью, способны к
скользящему движению.
Также болезнетворные бактерии могут передвигаться,
попадая в
организм воздушно-капельным путем. При кашле, чиханье и даже, при
разговоре носитель инфекции выделяет во внешнюю среду мельчайшие
частицы слизи, инфицированной бактериями или вирусами, которые, попадая
на слизистые оболочки верхних дыхательных путей, могут вызывать
заболевание.
2.6 Способы питания
У бактерий наблюдаются разные способы питания. Среди них есть
автотрофы
и
гетеротрофы.
Автотрофы
–
организмы,
способные
самостоятельно образовывать органические вещества для своего питания.
Гетеротрофы – организмы, использующие для своего питания готовые
органические
вещества.
Гетеротрофные бактерии
подразделяются
на
сапрофитов, симбионтов и паразитов.
Таблица 2 Типы питания бактерий
Название
Бактерии-сапрофиты
Описание
Извлекают питательные вещества из мёртвого и
разлагающего органического материала. Обычно
они выделяют в этот гниющий материал свои
пищеварительные ферменты, а затем всасывают и
усваивают растворённые продукты
Бактерии-симбионты Живут совместно с другими организмами и часто
приносят им ощутимую пользу. Бактерии, живущие
в утолщениях корней бобовых растений
8
Бактерии-паразиты
Живут внутри другого организма или на нём,
укрываются и питаются его тканями. Вызывают
различные заболевания – бактериозы
2.7 Размножение
Размножаются
бактерии
делением
одной
клетки
на
две(рис
5).Достигнув определённого размера, бактерия делится на две одинаковые
бактерии. Затем каждая из них начинает питаться, растёт, делится и так
далее.
Рис 5 Схема деления бактерий
После
удлинения
клетки
постепенно
образуется
поперечная
перегородка, а затем дочерние клетки расходятся; у многих бактерий в
определённых условиях клетки после деления остаются связанными в
характерные группы.
2.8 Роль бактерий в природе
Бактерии имеют важное значение для природы Земли. Без них был бы
невозможен круговорот веществ в природе, а без круговорота веществ не
могла бы существовать жизнь на Земле. Бактерии разлагают органические
вещества на более простые соединения. Неорганические вещества также
часто изменяются благодаря бактериям (таблица1).
Микрофлора организма человека
Немаловажную роль играют бактерии в организме человека. Тело
человека,
даже
полностью
здорового,
всегда
является
носителем
микрофлоры. Они играют важную роль в переваривании углеводов,
синтезируют витамины, вытесняют патогенные бактерии.
9
Желудок
имеет
кислую
реакцию,
поэтому
основная
масса
микроорганизмов в нём гибнет. Начиная с тонкого кишечника реакция
становится щелочной, т.е. благоприятной для микробов. В толстых кишках
микрофлора очень разнообразна. Каждый взрослый человек выделяет
ежедневно с экскрементами около 18 млрд. бактерий, т.е. больше особей, чем
людей на земном шаре.
Внутренние органы, не соединяющиеся с внешней средой (мозг,
сердце, печень, мочевой пузырь и др.), обычно свободны от микробов. В эти
органы микробы попадают только во время болезни.
В полости рта находится больше различных видов бактерий, чем в
остальных отделах желудочно-кишечного тракта, и это количество, по
данным разных авторов, составляет от 160 до 300 видов. Это объясняется не
только тем, что бактерии попадают в полость рта с воздухом, водой, пищей
— так называемые транзитные микроорганизмы, время пребывания которых
ограничено. Здесь речь идет о резидентной (постоянной) микрофлоре,
образующей довольно сложную и стабильную экосистему ротовой полости.
Роль микроорганизмов далеко не однозначна: с одной стороны, они
участвуют в переваривании пищи, оказывают большое позитивное влияние
на иммунную систему, являясь мощными антагонистами патогенной флоры;
с другой стороны, они являются возбудителями и главными виновниками
основных стоматологических заболеваний.
3. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
3.1 Приготовление настоя цветков ромашки, листьев шалфея и
коры дуба.
В аптеке были куплены упаковки высушенных измельчённых цветков
ромашки, листьев шалфея и коры дуба.
Настои были приготовлены по рецептам, которые были указаны на
упаковках.
10
3.2 Высев микрофлоры.
Были приготовлены 3 стакана с соответствующими настоями (фото 1).
Для опыта я пригласила трех своих
одноклассников.
Вначале
мы
провели
анализ микрофлоры их полости рта до
эксперимента. Для этого,
при помощи
автоматической пипетки мы брали по 5 мкл
ротовой жидкости и высеивали её на чашку
Фото 1 Оборудования экперимента Петри. Затем испытуемые набирали в рот и
прополаскивали настоями (делая по 5 ополаскивающих движений), после
чего высеивание проводили вновь на чашку Петри со средой LB. Для
удобства растирания микробиологическим шпателем предварительно в
каждую чашку добавляла по 20 мкл воды (фото
2).
Шпателем
тщательно
растирала
высеянные аликвоты настоев.
После этого чашки выставлялись на 5 дней при
комнатной температуре.
Фото 2 Высеивание на чашку Петри
3.3 Результаты эксперимента
Через
5
дней
на
чашках
Петри
выросли
колонии,
которые
представлены на следующих фотографиях (фото 2,3,4,5).
Фото 2 Вода
Фото 3 Шалфей
11
Фото 4 Ромашка
Фото 5 Кора дуба
Таблица 4 Общее количество колоний и число видов
Настои для полоскания
Общее количество
колоний
Число видов
Вода
684
11
Шалфей
205
8
Ромашка
1488, из них 76 колоний
не занесены из ромашки
4 (2 привнесенные с
ромашкой)
Кора дуба
82
5 (крупная колония
сенной палочки повидимому была занесена
из коры дуба)
Из данной таблицы (таблица 4) видно, что мы обнаружили всего 684
колонии и 11видов бактерий.
При высеве ротовой жидкости
после ополаскивания ромашковым
настоем выросло наименьшее число колоний, характерных для ротовой
полости. На фотографии 4 видно обильное прорастание колоний, но они
засеялись, вероятно, с самого сырья. Следовательно, ромашка обладает
самым сильным дезинфицирующим свойством.
Также сильным дезинфицирующим свойством обладает кора дуба. В
этом случае количество колоний уменьшается в 8 раз. В случае шалфея
количество колоний уменьшается лишь в 3 раза.
Таким
образом,
наибольшими
дезинфицирующими
свойствами
обладают настои коры дуба и ромашки.
12
Наибольшее
разнообразие
эксперименте, то есть при
видов
встречалось
ополаскивании
в
водой.
контрольном
Всего было
зарегистрировано 11 видов, 5 из которых представлены стрептококками,
которые на чашке Петри выглядят как тёмные опушённые (благодаря
спорам) колонии.
При ополаскивании настоями растений число выросших
видов
уменьшалось.
Стрептококки встречались только в случае ромашки (1 колония), а при
ополаскивании остальными настоями растений не встречались.
В случае ромашки появлялось два новых вида, один из которых
доминировал (оранжевые мелкие колонии – более 1000 штук), а другой был
представлен 5 колониями (розоватые крупные колонии). Если не учитывать
эти привнесённые штаммы, то в результате прополаскивания
ромашкой
остаётся всего 2 вида (вместо 11 в контроле).
Второе
место по бедности микрофлоры наблюдается в случае
ополаскивания корой дуба- 5 колоний. Однако единственная крупная белая
расползающаяся колония (такая форма типична для сенной палочки –
Bacillus subtilis) не встречалась во всех остальных чашках, поэтому общее
число видов бактерий из ротовой полости мы принимаем за 4.
В случае прополаскивания настоем шалфея разнообразие видов
уменьшалось не столь кардинально – примерно в 1,5 раза.
4. Виды бактерий ротовой полости, вызывающие заболевания
Микрофлора полости рта в норме представлена различными видами
микроорганизмов. С некоторыми из них связаны такие заболевания, как
кариес и пародонтит. К возникновению этих самых распространенных
недугов
причастны
микроорганизмы.
Доказано,
что
повышенной
способностью образовывать зубной налет и вызывать поражение зубов
обладает Streptococcus mutans, колонии которого составляют до 70% всех
микроорганизмов зубного налета.
13
Для
развития
воспалительных
заболеваний
пародонта
главным
условием также является наличие микроорганизмов, таких, как Actinibacillus
actinomicitemcomitans, Porphyromonaas gingivalis, Prevotella intermedia, а
также стрептококков, бактероидов и др(таблица 4).
Таблица 4 Виды бактерий, ассоциированные с этим заболеванием
Заболевания
пародонта
Главные виды бактерий, ассоциированные с этим
заболеванием
Пародонтит
взрослых
Bacteroidus gingivalis, intermedius, Prevotella intermedia
Локализованный
юношеский
пародонтит
Actinobacillus actinomicitemcomitans, Capnocytophaga
Быстро
прогрессирующий
Actinobacillus actinomicitemcomitans, Bacteroidus
пародонтит
intermedius, Fusobacterium nucleatum, Peptostreptococcus
взрослых (до 35
micros, Prevotella intermedia, Porphyromonaas gingivalis
лет)
5. Заключение
5.1Выводы и рекомендации
При помощи антисептических растворов нам не удалось в полной мере
удалить болезнетворные бактерии, т.к мы наблюдали их прорастание и после
ополаскивания.
Но
количество
выросших
колоний
значительно
уменьшилось.
Эксперименты показали, что наиболее сильные
антисептические
свойства проявляют настои коры дуба и ромашки: в этом случае число
колоний уменьшается в 8-9 раз, а видовое разнообразие – в 3-5 раз.
Шалфей обладает существенно более
слабыми антисептическими
свойствами.
По результатам эксперимента можно сделать вывод, что для
профилактики
заболевания
ротовой
полости
можно
использовать
ополаскиватели, в состав которых входят настои ромашки и коры дуба.
14
6. Литературные источники
1. Иванов В.С. Заболевания пародонта, М., 1989; Иванов В.С.,
Овруцкий Г.Д. и Гемоков В.В. Практическая эндодонтия, М., 1984; Пачес
А.И. Опухоли головы и шеи, с. 144, М., 1983; Рыбаков А.И. и Банченко Г.В.
Заболевания слизистой оболочки полости рта, М., 1978.
2. Захаров А. А., Ильна Н. А. Анализ микрофлоры ротовой полости
обследованных людей с различными заболеваниями// Успехи современного
естествознания.-2007.-№12- С. 141-143
3.http://intranet.tdmu.edu
4.https://ru.wikipedia.org
5.http://www.forum.nedug.ru
6.http://cyberleninka.ru
7. http://zdravplus.ru
15
Приложение
Таблица 3 Роль бактерий
Круговорот
Бактерии
разрушают
сложные
органические вещества отмерших растений
и трупов животных, выделения живых
организмов и разные отбросы. Питаясь
этими
органическими
веществами,
сапрофитные
бактерии
гниения
превращают
их
в
перегной.
Это
своеобразные санитары нашей планеты.
Таким
образом,
бактерии
активно
участвуют в круговороте веществ в
природе.
Почвообразование
Некоторые почвенные бактерии
способны поглощать азот из воздуха,
используя
его
в
процессах
жизнедеятельности.
Эти бактерии выделяют азотные
соединения, которые используют растения.
От растений бактерии получают углеводы и
минеральные соли. Благодаря симбиозу с
клубеньковыми
бактериями
бобовые
растения
обогащают
почву
азотом,
способствуя повышению урожая.
Распространение в природе
Все живые существа постоянно
взаимодействуют с микроорганизмами,
являясь часто не только их хранилищами,
но и распространителями. Микроорганизмы
– аборигены нашей планеты, активно
осваивающие
самые
невероятные
природные субстраты.
Микрофлора
почвы
очень
разнообразна. Здесь встречаются разные
физиологические
группы
бактерий:
бактерии гниения, нитрифицирующие,
азотфиксирующие, серобактерии и др.
среди них есть аэробы и анаэробы,
споровые
и
не
споровые
формы.
Микрофлора
–
один
из
факторов
образования почв.
Микрофлора почвы
16
Микрофлора водоёмов
Микрофлора воздуха
Областью
развития
микроорганизмов в почве является зона,
примыкающая к корням живых растений.
Её называют ризосферой, а совокупность
микроорганизмов, содержащихся в ней, ризосферной микрофлорой.
Очень богаты бактериями открытые
водоёмы, реки. Наибольшее количество
бактерий находится в поверхностных слоях
воды, ближе к берегу. При удалении от
берега и увеличении глубины количество
бактерий уменьшается.
Разрушая
различные
отбросы,
попавшие
в
воду,
микроорганизмы
постепенно осуществляют так называемое
биологическое очищение воды.
Бактерии поднимаются в воздух с
пылью, некоторое время могут находиться
там, а затем оседают на поверхность земли
и гибнут от недостатка питания или под
действием
ультрафиолетовых
лучей.
Количество микроорганизмов в воздухе
зависит от географической зоны, местности,
времени года, загрязнённостью пылью и др.
каждая пылинка является носителем
микроорганизмов.
17