Зміст

Мета проекту: донести важливість бактерій для життя на Землі та для людини. При вивченні бактерій важливо, щоб учні добре засвоїли, що ця група організмів істотно відрізняється від рослин, тварин і грибів. Основна увага при цьому має бути зосереджена на з'ясуванні школярами особливостей будови і життєдіяльності бактерій, примітивного рівня їх організації, роль в природі, медицині, сільському господарстві та промисловості. Для виявлення місця та ролі бактерій на Землі проводяться пошукова-дослідницька діяльність чотирьох груп учнів класу. Учні збирають інноваційні матеріали про впровадження бактерій у життя людини, оцінюють можливий позитивний і негативний вплив цього впровадження на екосистему Землі. Збирають цікаві наукові факти щодо бактерій і систематизують її на блозі у встановленому порядку, проводять власні дослідження і формують їх у статті або рекомендації, яку поміщають у 4 розділ. Інформація має підрозділятися на такі розділи: 1. Бактерії, їх будова та життєдіяльність. 2. Бактерії у природі. 3. Бактерії у житті людини. 4. Власні пошуково-дослідницькі роботи щодо впливу бактерій на життя людини та планети Земля.

Повний План вивчення теми

1. Мікроорганізми, як важлива ланка в екосистемі. 2. Позитивне – негативне значення бактерій. 3. Будова, харчування, розмноження і життєздатність бактерій. 4. Бактерії в житті людини: промисловість. 4.1 Хімічна і фармацевтична промисловість. 4.2 Харчова промисловість. 4.3 Вилуговування руд. 4.4 Біотопливо. 5. Бактерії – рятувальники від бруду. Переробка відходів. 6. Боротьба зі шкідниками. 7. Бактерії в повсякденному житті. 8. Бактерії в житті людини: хвороби. 9. Бактерії в житті людини: природний захист організму. 10. Вивчення бактерій.

1. Мікроорганізми, як важлива ланка в екосистемі Коли говорять про бактерії, багато хто відразу уявляє жахливо шкідливі організми, що приносять тільки хвороби і заразу. Не треба забувати, що в природі існує велика кількість видів корисних одноклітинних організмів. Бактерії в житті людини відіграють важливу роль. Відкриття бактерій було зроблено вченим А. Левенгуком в кінці XVII століття. На початку вивчення цих мікроорганізмів помилково вважали, що вони зароджуються в гнилих рештках флори і фауни. Пізніше вчений Л. Пастер встановив, що вони походять тільки від інших живих бактерій і можуть викликати певні захворювання. У цій області величезна роль належить Р. Коху, який розробив "Постулати Коха". Мікроорганізми живуть майже повсюдно, де є вода, включаючи гарячі джерела, дно світового океану, а також глибоко всередині земної кори. Вони є важливою ланкою в обміні речовин в екосистемах, в основному виконуючи роль редуцентов, але в деяких екосистемах вони - єдині виробники біомаси - продуценти. Мікроорганізми, що живуть у воді, беруть участь у кругообігу сірки, заліза та інших елементів, здійснюють розкладання органічних речовин тваринного і рослинного походження, забезпечують самоочищення води у водоймах. Втім, не всі мікроорганізми приносять людині користь. Частина мікроорганізмів є умовно-патогенної або патогенної для людини і тварин. Деякі мікроорганізми викликають ураження сільськогосподарської продукції, призводять до збіднення грунту азотом, викликають забруднення водойм, накопичення отруйних речовин (наприклад, мікробних токсинів). Мікроорганізми відрізняються гарною пристосовністю до дії факторів зовнішнього середовища. Різні мікроорганізми можуть рости при температурі від -6 ° до +50-75 °. Рекорд виживання при підвищеній температурі поставили архебактерію, які живуть при температурі близько 300 °. Ця температура створюється під тиском в гарячих джерелах на дні океану. Є мікроорганізми, що існують при підвищеному рівні іонізуючого випромінювання, якому значенні рН, при 25% концентрації хлориду натрію, в умовах різного вмісту кисню аж до повного його відсутності. Процеси, в яких беруть участь бактерії, перш за все являються визначальними та необхідними ланками коло обігу таких елементів, як вуглець, азот, сірка, фосфор, а також інших біогенних елементів. Особливу роль в формуванні та підтримці родючості грунту грають бактерії, що приймають участь у колообігу азоту в природі. Це азот фіксуючі бактерії, які перетворюють недоступний для рослин молекулярний азот атмосферного повітря у зв’язаний, збагачуючи тим самим грунт сполуками азоту.

Рис. 1 Колообіг азоту. Важливим етапом колообігу азоту в природі являється повернення мінерального азоту в атмосферу, яке спричиняють денітрифікуючі бактерії в процесі анаеробного дихання. Якби цей цикл не був би замкненим, то окислені форми азоту вимивались би до морів та океанів, залишаючись недоступними для рослин. Багато мікроорганізмів утворюють у процесі метаболізму та виділяють у зовнішнє оточення різні органічні та неорганічні кислоти, під дією яких водо нерозчинні солі та неорганічні кислоти переходять у розчинну форму, що покращує якість живлення рослин. Важлива роль багатьох видів бактерій зумовлена їх участю у процесах гниття та різних типів бродіння, тобто у виконанні санітарної ролі на Землі. Сульфатредукуючі бактерії беруть участь в утворенні нафти і сірководню в лікувальних грязях, грунтах і морях. Так, насичений сірководнем шар води в Чорному морі є результатом життєдіяльності сульфатредукуючих бактерій. Діяльність цих бактерій у грунтах призводить до утворення соди і содового засолювання грунтів. Сульфатредукуючі бактерії переводять поживні речовини в грунтах рисових плантацій у форму, доступну для коренів цієї культури. Ці бактерії можуть спричинювати корозію металевих підземних і підводних споруд. Завдяки життєдіяльності бактерій грунт звільняється від багатьох шкідливих продуктів і насичується цінними поживними речовинами. В даний час відомо близько 400 видів корисних бактерій. Загальна кількість їх у тілі людини досягає кілька трильйонів. А ось в організмі новонародженого бактерії відсутні. Бактерії бувають хороші - дружні і погані - шкідливі. Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium bifidum і Bifidobacterium longum - це найбільш відомі. Порушення балансу дружніх і недружніх бактерій призводить до зниження активності мікрофлори кишечника. Це і є дисбактеріоз. 2. Позитивне – негативне значення бактерій: Підведемо підсумок на цьому етапі для того, щоб розкрити кожний пункт далі. 1. Бактерії молочнокислого бродіння (гетеротрофні сапротрофи). Позитивне значення: приготування молочнокислих продуктів (сир, кисле молоко, масло, сметана), силосування кормів, закваска капусти, засолювання огірків і помідорів. Негативне значення: псування продуктів. 2. Бактерії оцтовокислого бродіння (гетеротрофні сапротрофи). Позитивне значення: окислювання спирту в оцтову кислоту, яка застосовується для маринування, консервування плодів та овочів. Негативне: псування продуктів 3. Бактерії гнильні (гетеротрофні сапротрофи). Позитивне значення: санітарна роль - мінералізація органічних залишків. Негативне значення: псування продуктів; щоб уникнути гниття застосовують сушіння, соління, маринування, стерилізацію, пастеризацію, зацукрування. 4. Бактерії хвороботворні (гетеротрофні паразити). Викликають інфекційні захворювання людини, тварин. Для боротьби з ними застосовують антибіотики, бактеріофаги, щеплення, а також організують профілактичну роботу з ліквідації вогнищ зараження, гартують організм, дотримуються правил санітарії та гігієни організму 5. Бактерії бульбочкові (гетеротрофні симбіонти). Бульбочкові бактерії проникають у коріння бобових рослин (конюшина, люпин, люцерна тощо) і вступають з ними в симбіоз. У результаті на коренях утворюються пухлини - бульби, заповнені бактеріями, які з атмосферного азоту синтезують азотисті сполуки, доступні як рослині-господарю, так і іншим рослинам. Це природне збагачення грунту азотними добривами враховується при складанні польових сівозмін, куди обов'язково включають бобові рослини. 3. Будова, харчування, розмноження і життєздатність бактерій. Бактерії - це мікроскопічно малі організми не мають обмеженого оболонкою ядра. За формою і особливостям об'єднання клітин розрізняють кілька морфологічних груп справжніх бактерій: коки, що мають кулясту форму; стрептококи утворені коками, об'єднаними в ланцюжка; стафілококи - скупчення коків у вигляді виноградного грона; бацили, йди палички, - витягнуті по формі клітин бактерії; вібріони - дугоподібно вигнуті бактерії; спірили - бактерії з витягнутою шпороподібною звивистою формою і т. д. На поверхні деяких клітин бактерій помітні різного роду джгутики і ворсинки. За допомогою джгутиків і ворсинок бактерії пересуваються. Деякі бактерії переміщуються, викидаючи слиз. Клітинна стінка Міцна, у багатьох бактерій зверху оточена шаром слизу, що створює капсулу, що захищає організм від несприятливих впливів. У цитоплазмі бактерій іноді помітні включення запасних живильних речовин. Бактерії здатні в несприятливих умовах утворювати спори.

Рис.2. Схема будови бактеріальної клітини: 1 - клітинна стінка, 2 - зовнішня цитоплазматична мембрана, 3 - кільцева молекула ДНК, 4 - рибосоми, 5 - включення, 6-мезосоми (запас мембрани).

Більшість бактерій гетеротрофи. Сапрофіти - використовують для живлення готові органічні речовини мертвих організмів або продукти життєдіяльності тварин і рослин. Паразити - живуть за рахунок поживних речовин інших організмів, у тілі яких вони мешкають. До них відносяться всі хвороботворні бактерії. Інші гетеротрофні бактерії отримують енергію шляхом кисневого або безкисневого окислення органічних сполук (молочнокислі бактерії, маслянокислі бактерії, метаноутворюючих). Автотрофних бактерій ділять на фототрофів, для яких джерелом енергії служить сонячне світло, і хемотрофов, що використовують для синтезу власних органічних сполук енергію реакцій окислення або відновлення неорганічних молекул. Розмножуються бактерії простим поділом надвоє. Час процесу розподілу становить близько 20 хвилин у сприятливих умовах. Якщо умови несприятливі, то вони покриваються щільною оболонкою, яку називають спорою. Спори можуть зберігатися тривалий час в умовах спеки та холоду, гарячої води і палючого сонця. Відзначено випадки виживання спори в умовах сильної радіації. А коли умови стають нормальними для життєдіяльності, спора знову росте і розмножується. Незважаючи на їх простоту, бактерії можуть формувати складні асоціації з іншими організмами. Ці симбіотичні асоціації можуть бути поділені на паразитизм, мутуалізм і коменсалізм. Завдяки їх дрібному розміру, бактерії-коменсали усюдисущі і ростуть на тваринах і рослинах, як і на будь-якій іншій поверхні. Проте, їх ріст може бути збільшеним теплотою і потом, і значна кількість цих організмів на тілі людини — результат виділень тіла. 4. Бактерії в житті людини: промисловість. Враховуючи різноманітність каталізованих бактеріями хімічних реакцій, не дивно, що вони широко використовуються у виробництві, в ряді випадків з глибокої давнини. Бактерії, зокрема Lactobacillus в комбінації з дріжджами і пліснявою, протягом тисяч років використовуються для виробництва продуктів бродіння, наприклад сиру, солених овочів, соєвого соусу, оцту, вина і кефіру. Бактерії роду Lactobacillus взагалі заслуговують особливої уваги. Бактерї роду Lactobacillus є відомими антагоністами. Природа взаємозв'язку цих бактерій з макроорганізмами – як тварин та і рослин - до теперішнього часу недостатньо з'ясована і залишається предметом досліджень багатьох лабораторій світу. Цьому сприяє і традиційність: ще І.І. Мечников вказував у своїх працях на корисні властивості молочнокислих паличок. Поряд з іншими представниками нормальної мікробіоти людини лактобацили забезпечують резистентність слизових оболонок тварин, яка проявляється у заповненні специфічних еконіш і конкуренції за поживні речовини. Крім того, характерною особливістю життєдіяльності лактобацил є здатність до продукування широкого спектру інгібіторних речовин, які в значній мірі пригнічують ріст патогенів. Продукти клітинного метаболізму молочнокислих паличок проявляють імуномодуляційний ефект, знижують рівень холестерину в крові. Вказані властивості обумовлюють широке застосування лактобацил у виробництві пробіотичних препаратів, які особливо важливі зараз, в умовах загостреної екологічної проблеми, що призвела до зниження імунітету населення. Масивне застосування високоактивних антибіотичних і хіміотерапевтичних препаратів, чисельність стресів – все це послугувало причиною різкого збільшення кількості патологій, пов'язаних зі зміненням нормальної мікробіоти людини. Враховуючи це все був створений препарат для захисту рослин на основі молочнокислих бактерій. Бактерії, які застосовувуються у препараті, мають абсолютно нешкідливу дію на макроорганізм як рослини, так і людини у випадку потрапляння препарату у рослинний матеріал, призначений для виробництва харчових продуктів. 4.1 Хімічна і фармацевтична промисловість Бактерії найважливіші у виробництві чистих хімічних речовин для використання у фармацевтиці або сільському господарстві. Зараз, коли стало можливим вводити в бактерії корисні гени, примушуючи їх синтезувати цінні речовини, наприклад інсулін, промислове застосування цих живих лабораторій отримало новий потужний стимул. За допомогою бактерій у промислових масштабах отримують мікробний білок, амінокислоти, вітаміни (В12, рибофлавін), ферменти (амілази, целлюлази, ліпази і т. д.), інтерферон, гормон росту людини, органічні кислоти, речовини для захисту рослин, антибіотики та багато інших цінних речовин. 4.2 Харчова промисловість В даний час бактерії застосовуються цією галуззю в основному для виробництва сирів, інших кисломолочних продуктів і оцту. Головні хімічні реакції тут - утворення кислот. Так, при отриманні оцту бактерії роду Acetobacter окислюють етиловий спирт, що міститься в сидрі або інших рідинах, до оцтової кислоти. Аналогічні процеси відбуваються при квашенні капусти: анаеробні бактерії зброджують цукор, що містяться в листках цієї рослини, до молочної кислоти, а також оцтової кислоти і різних спиртів. 4.3 Вилуговування руд Бактерії застосовуються для вилуговування бідних руд, тобто переведення з них у розчин солей цінних металів, в першу чергу міді (Cu) та урану (U). Приклад - переробка халькопіриту, або мідного колчедану (CuFeS2). Купи цієї руди періодично поливають водою, в якій присутні хемолітотрофні бактерії роду Thiobacillus. У процесі своєї життєдіяльності вони окислюють сірку (S), утворюючи розчинні сульфати міді і заліза: CuFeS2 + 4O2 = CuSO4 + FeSO4. Такі технології значно спрощують отримання з руд цінних металів, в принципі, вони еквівалентні процесам, що протікають в природі при вивітрюванні гірських порід. 4.4 Біотопливо Слід особливо підкреслити, що мікробіологія у наш час використовується у таких традиційно небіологічних галузях, як отримання енергетичної сировини (біогаз метан), видобування нафти, що вносить суттєвий вклад у вирішення паливно – енергетичної проблеми. 5. Бактерії – рятувальники від бруду. Переробка відходів. Забруднення атмосфери, що прийняло великомасштабний характер, нанесло збиток рікам, озерам, водоймищам, ґрунтам. Забруднюючі речовини і продукти їхніх перетворень рано чи пізно з атмосфери попадають на поверхню Землі. Це і без того велике лихо значно погіршується тим, що й на водойми, і на землю безпосередньо йде потік відходів. Величезні площі сільськогосподарських угідь піддаються впливу різних пестицидів і добрив, ростуть території смітників. Звичайно забруднюючі речовини розділяють на кілька класів у залежності від їхньої природи, хімічної будови і походження. Забруднення надходять з побутових, сільськогосподарських чи промислових стоків. Їхнє розкладання відбувається під дією мікроорганізмів і супроводжується споживанням розчиненого у воді кисню. Якщо кисню у воді досить і кількість відходів невелика, то аеробні бактерії досить швидко перетворюють їх у порівняно нешкідливі залишки. У противному випадку діяльність аеробних бактерій придушується, вміст кисню різко падає, розвиваються процеси гниття. При вмісті кисню у воді нижче 5 мг на 1 літр, а в районах нересту нижче 7 мг багато видів риб гинуть. До неорганічних і органічних речовин також відносяться сполуки важких металів, нафтопродукти, пестициди (ядохімікати), синтетичні детергенти (миючі засоби), феноли. Вони надходять у водойми з відходами промисловості, побутовими і сільськогосподарськими стічними водами. Багато хто з них у водяному середовищі або взагалі не розкладаються, або розкладаються дуже повільно і здатні накопичуватися в харчових ланцюгах. Збільшення денних опадів відноситься до одного з гідрологічних наслідків урбанізації. Їхня кількість у ріках і водоймах постійно зростає через ерозію ґрунтів у результаті неправильного ведення сільського господарства, зведення лісів, а також зарегульованості річкового стоку. Це явище приводить до порушення екологічної рівноваги в водних системах, згубно діють донні організми. Нафтове забруднення Світового океану, безсумнівно, є саме розповсюджене явище. Від 2 до 4% водяної поверхні Тихого й Атлантичного океанів постійно покрито нафтовою плівкою. У морські води щорічно надходить до 6 тис. м3 нафтових вуглеводнів. Майже половина цієї кількості зв'язана з транспортуванням і розробкою покладів на шельфі. Континентальне нафтове забруднення надходить у океан через річковий стік. Усі компоненти нафти токсичні для морських організмів. Нафта впливає на структуру співтовариства морських тварин. При нафтовому забрудненні змінюється співвідношення видів і зменшується їхня розмаїтість. Так, рясно розвиваються мікроорганізми, що харчуються нафтовими вуглеводами, а біомаса тих мікроорганізмів отрутна для багатьох морських мешканців. Доведено, що дуже небезпечно тривалий хронічний вплив навіть невеликих концентрацій нафти. При цьому поступово падає первинна біологічна продуктивність моря. У нафти є ще одна неприємна побічна властивість. Її вуглеводи здатні розчиняти в собі ряд інших забруднюючих речовин, таких, як пестициди, важкі метали, які разом з нафтою концентруються в приповерхньому шарі і ще більш отруюють його. Ртуть, кадмій, свинець, мідь, цинк, хром, миш'як і інші важкі метали не тільки накопичуються в морських організмах, отруюючи тим самим морські продукти харчування, але і самим пагубним чином впливають на мешканців моря. Коефіцієнти нагромадження токсичних металів, тобто концентрація їх на одиницю ваги в морських організмах стосовно морської води, змінюються в широких межах від сотень до сотень тисяч, у залежності від природи металів і видів організмів. Ці коефіцієнти показують, як накопичуються шкідливі речовини в рибі, молюсках, ракоподібних, планктонних та інших організмах. Через використання у сільському господарстві пестициди являють собою важливе джерело забруднення грунту та підземних вод. Пестицидами, які забруднюють воду, часто є інсектициди, гербіциди, фунгіциди, хоча й деякі родентициди також знайдені. Пестициди є проблематичними речовинами, тому що вони дуже стійкі, призначені для тривалої дії, і більшість з них є ліпофільними-часто накопичуються в жировій тканині тварин (через харчові ланцюги). Здатність бактерій руйнувати різноманітні органічні сполуки використовується в переробці відходів і біоремедіації. Бактерії, здатні до травлення вуглеводнів, використовуються для збирання розлитої нафти. Наприклад, після катастрофи танкера Ексон Валдес в затоці Принца Вільгельма була розлита значна кількість нафти. В спробі очистити узбережжя від нафти на деякі пляжі були викинуті культури бактерій, які показали свою ефективнісь на не дуже сильно забруднених територіях. Бактерії також широко використовуються для біоремедіації промислових токсичних відходів.

Рис. 3 Забруднене водоймище. 

 Рис. 4 Водоймище після біологічної очистки.

Біологічне очищення стічних вод відбувається на місці, що виключає перевезення небезпечних відходів та, відповідно, витрат. Небезпечні органічні відходи можуть бути знищені (наприклад, перетворені на H2O, CO2, і мінеральні солі), а не передані з однієї фази в іншу. В основі біоремедіації лежать природні процеси біодеградації, які можуть бути швидшими та дешевшими. Мінімальний вплив на навколишнє середовище та землю. В наш час у зв’язку з високим розвитком промисловості та величезною кількістю забруднень, які вони вносять у природу, створюють спеціальні споруди аеробного біологічного очищення – біотенки, біофільтри, аеротенки. Штами Burkholderia cepacia та Enterobacter sp. широко поширені в природі як штами-деструктори синтетичних сполук і часто є модельними об'єктами в мікробіологічних дослідженнях. Справа в тому, що ці бактерії крім корисної функції розкладання ксенобіотиків, яка забезпечується особливими генами, виділяють безліч ферментів, які за своєю структурою гормонами росту рослин. Мешкаючи в корінні дерев, мікроорганізми виділяють ферменти, які потрапляють в зону ризосфери, тим самим стимулюється ріст рослини. При цьому симбіозі цей ефект збільшується. А оскільки штами ще здатні руйнувати ксенобіотики (чужорідні для живих організмів сінтетеческіе з'єднання), то виконується функція очищення грунту.

6. Боротьба зі шкідниками. Бактерії можуть також використовуватися замість пестицидів в біологійній боротьбі з шкідниками. Частіше за все для цього використовується Bacillus thuringiensis (також відома під назвою BT), грампозитивна ґрунтова бактерія. Підвиди цієї бактерії використовуються як інсектицид, специфічний до лускокрилих, що продається зараз комерційно. Через свою специфічність ці засоби вважаються екологічно дружніми, майже без негативного ефекту на людину, дику природу, запилювачів і на інших корисних комах.

7. Бактерії в повсякденному житті. За даними південнокорейського Бюро захисту прав споживачів, кількість бактерій на ручках (без антибактеріального покриття) візків великих магазинів сягає 1100 колоній на 10 см². Друге місце займають комп'ютерні «мишки» в інтернет-кафе (690 колоній на ту ж площу). Ручки кабінок громадських вбиралень містять лише 340 колоній шкідливих мікроорганізмів. Для того, щоб уберегтися від всіх видів мікроорганізмів, які були виявлені на предметах громадського користування в ході дослідження, достатньо регулярно мити руки з милом. 8. Бактерії в житті людини: хвороби. Бактерії були відкриті А. Левенгуком в кінці 17 ст., і ще довгий час вважалося, що вони здатні самозароджуватися в гниючих рештках. Це заважало розумінню зв'язку прокаріотів з виникненням і розповсюдженням хвороб, перешкоджаючи одночасно розробці адекватних лікувальних і профілактичних заходів. Л. Пастер першим встановив, що бактерії походять тільки від інших живих бактерій і можуть викликати певні захворювання. В кінці 19 ст. Р. Кох та інші вчені значно вдосконалили методи ідентифікації цих патогенів та описали безліч їх видів. Для встановлення того, що спостережуване захворювання викликається цілком певною бактерією, досі користуються (з невеликими модифікаціями) «постулатами Коха»: • 1) даний патоген повинен бути присутнім у всіх хворих; • 2) можна отримати його чисту культуру; • 3) він повинен при інокуляції викликати ту ж хворобу у здорової людини; • 4) його можна виявити у людини, яка захворіла знову. Подальший прогрес в цій області пов'язаний з розвитком імунології, основи якої заклав ще Пастер (на перших порах тут багато зробили французькі вчені), і з відкриттям в 1928 А. Флемінгом пеніциліну. 9. Бактерії в житті людини: природний захист організму. В організмі тварин існує кілька «ліній оборони» проти патогенних мікроорганізмів. Одну з них утворюють білі кров'яні тільця, фагоцитуючі, тобто такі, що поглинають бактерії і взагалі чужорідні частинки, іншу - імунна система. Обидві вони діють взаємопов'язано. Імунна система дуже складна і існує тільки у хребетних. Якщо в кров тварини проникає чужорідний білок або високомолекулярний вуглевод, то він стає тут антигеном, тобто речовиною, що стимулює вироблення організмом «протидіючих» речовини - антитіл. Антитіло - це білок, який пов'язує, тобто інактивує, специфічний для нього антиген, часто викликаючи його преципітацію (осадження) та видалення з крові. Кожному антигену відповідає строго певне антитіло. Бактерії, як правило, теж викликають утворення антитіл, які стимулюють лізис, тобто руйнування, їх клітин і роблять їх більш доступними для фагоцитозу. Часто можна заздалегідь імунізувати індивіда, підвищивши його природну опірність бактеріальній інфекції. Крім «гуморального імунітету», що забезпечує кров антитілами, існує імунітет «клітинний», пов'язаний зі спеціалізованими білими кров'яними тільцями, так званими Т-клітинами, які вбивають бактерії при прямому контакті з ними і за допомогою токсичних речовин. T-клітини потрібні і для активації макрофагів - білих кров'яних тілець іншого типу, які також знищують бактерії. 10. Вивчення бактерій. Багато бактерій неважко вирощувати в так званому культуральному середовищі, до складу якого можуть входити м'ясний бульйон, частково переварений білок, солі, декстроза, цільна кров, її сироватка та інші компоненти. Концентрація бактерій в таких умовах зазвичай досягає приблизно мільярда на кубічний сантиметр, в результаті чого середовище стає каламутним. Для вивчення бактерій необхідно вміти отримувати їх чисті культури, або клони, що представляють собою потомство однієї-єдиної клітини. Це потрібно, наприклад, для визначення того, який вид бактерії інфікував хворого і до якого антибіотика даний вид чутливий. Мікробіологічні зразки, наприклад, взяті з горла або ран мазки, проби крові, води та інших матеріалів, сильно розводять і наносять на поверхню напівтвердого середовища: на ній з окремих клітин розвиваються округлі колонії. Твердим культуральне середовище робиться за допомогою агенту, яким зазвичай служить агар - полісахарид, що отримують з деяких морських водоростей. Він не перетравлюється майже жодним видом бактерій. Агарові середовища використовують у вигляді «косячків», тобто похилих поверхонь, що утворюються в пробірках, які стоять під великим кутом, при застиганні розплавленого культурального середовища, або у вигляді тонких шарів у скляних чашках Петрі - плоских круглих посудинах, що закриваються такою ж за формою, але трохи більшого діаметру кришкою. Звичайно через добу бактеріальна клітина встигає розмножитися настільки, що утворює легко помітну неозброєним оком колонію. Її можна перенести на інше середовище для подальшого вивчення. Всі культуральні середовища повинні бути перед початком вирощування бактерій стерильними, а в подальшому слід вживати заходів проти поселення на них небажаних мікроорганізмів. Щоб розглянути вирощені в такий спосіб бактерії, прожарюють на полум'ї тонку дротяну петлю, торкаються нею спочатку до колонії або мазка, а потім - до краплі води, нанесеної на предметне скло. Рівномірно розподіливши взятий матеріал у цій воді, скло висушують і два-три рази швидко проводять над полум'ям пальника (сторона з бактеріями повинна бути повернена вгору): в результаті мікроорганізми, не пошкоджуючись, міцно прикріплюються до субстрату. На поверхню препарату капають барвник, потім скло промивають у воді і знову сушать. Тепер можна розглядати зразок під мікроскопом. Чисті культури бактерій ідентифікують головним чином за їх біохімічними ознаками, тобто визначають, чи утворюють вони з певних цукрів газ або кислоти, чи здатні перетравлювати білок (розріджувати желатин), чи потребують для росту кисню і т.д. Перевіряють також, чи фарбуються вони адресними барвниками. Чутливість до тих чи інших лікарських препаратів, наприклад антибіотиків, можна з'ясувати, помістивши на засіяну бактеріями поверхню маленькі диски з фільтрувального паперу, просочені даними речовинами. Якщо будь-яка хімічна сполука вбиває бактерії, навколо відповідного диска утворюється вільна від них зона.

Навчальні цілі Навчальні цілі та очікувані результати навчання учнів. Відповідно до вимог Державного стандарту та навчальної програми з біології: наприкінці вивчення теми учні знають і називають загальні ознаки бактерій, їх морфологічні групи, типи живлення, типи симбіотичних асоціацій; розкривають роль бактерій у природі; значення бактерій у розкладанні органічних речовин; показують значення бактерій у медицині, сільському господарстві, промисловості тощо; розуміють як матеріали проекту використати для особистої гігієни. Розвиток навичок XXІ століття. Проект спрямований на розкриття важливості бактерій для людини та планети в цілому; розвиток вміння працювати з текстом підручника, малюнками, додатковою літературою, схемами; спонукання до висловлювання власної думки або рекомендацій; розвиток майстерності стисло викладати власні дослідницькі роботи і правильно їх проілюструвати; виховання уважного та бережливого ставлення до навколишнього середовища. Опис оцінювання Оцінювання відбувається впродовж всього викладання теми. Бкде використано різні інтерактивні методи навчання: • розминка з розшифровкою зашифрованих слів, які записані на зворотньому боці картки; • фронтальна бесіда за запитаннями; у формі гри «Мікрофон»; • групова робота «Позитивне і негативне значення бактерій» з використанням інформаційних джерел; • розвиваюча навчальна гра «Розгадайте кросворд»; Спершу пропонується невеличка розминка. На дошці записуються зашифровані слова. Учням роздаються картки з зашифрованими словами, які потрібно розшифрувати і скласти з ними речення. • Я Н А Н З Е Н Ч – значення • А И Р О Д Р П – природа • Р Т О Г И К Р А О П – прокаріот • Т Ж Т Я И – життя • Д Л И Н Ю А – людина

Визначення попередніх знань учнів щодо теми відбувається при фронтальній бесіді за запитаннями у формі гри «Мікрофон». Учитель ставить запитання з даної теми, учень швидко дає коротку відповідь і передає мікрофон наступному учневі: • Будова бактерій (одноклітинна) • Бактеріальна клітина зверху вкрита… (оболонкою) • Навколо бактеріальної клітини утворюється слизова… (капсула) • Під оболонкою знаходяться… (цитоплазма і нуклеоід) • Організми, що мають таку будову клітини, називають… (прокаріотами) • За способом живлення бактерій і ціанобактерій розподіляють на… (автотрофи і гетеротрофи) • Бактерії, що живляться готовими речовинами, називають… (гетеротрофними) • Бактерії, що живляться речовинами живих організмів, називають… (паразитами) • Бактерії, що живляться відмерлими рештками організмів, називають… (сапротрофними) • За несприятливих умов утворюють… (цисту) • Яка речовина входить до складу оболонки бактеріальної клітини? (мурен) • Розмножуються бактерії… (поділом) Поточне оцінювання ґрунтується на відповідях учнів. Мотивація навчальної діяльності відбувається при фронтальній бесіді за запитаннями: • Де мешкають бактерії? • Чому ціанобактерій називають піонерами в плануванні нового середовища? • Де знаходиться більше бактерій? • Оскільки бактерії мешкають у різних умовах, вони відіграють важливу роль у природі та житті людини. Вона буває позитивною і негативною. І у чому ж виявляється їхнє позитивне і негативне значення? Буде запропоноване стати мікробіологами-дослідниками. Для цього буде потрібно розділитися на чотири групи дослідників. Дві групи будуть досліджувати позитивну роль бактерій; інші дві – негативну. На першому етапі виконання учнями роботи, свої дослідження вони будуть заносити в зошити за такою схемою:

Далі оцінювання буде ґрунтуватися на відповідях на запитання, які дають можливість виявити розуміння учнями дослідницької роботи, оцінити знання та вміння представити результати роботи, оцінити вміння працювати з джерелами інформації та робити висновки, обґрунтовуючи їх. Узагальнити знання допоможе гра «Розгадайте кросворд». 1. Бактерії, що забезпечують родючість грунту. (гниття) 2. Як називається паличка, яка забезпечує процеси травлення у людини, утворенні вітамінів? (кишкова) 3. Захворювання, яке викликають хвороботворні бактерії. (туберкульоз) 4. Хвороба, що спричинена бактерією клостридієм.(ботулізм) 5. Які бактерії зумовлюють цвітіння води? (ціанобактерії) 6. Засвоюють азот з повітря. (бульбочкові) 7. Збудник червоного тифу. (сальмонела)

На кінцевому етапі оцінюватиметься оформлений мультимедійний продукт з представленням результатів учнівських досліджень. Також пропонується взаємне оцінювання вкладу кожного учня в отримання “дослідницького продукту” в рамках однієї групи.

Навчальні цілі

Опис оцінювання

Діяльність учнів (Скопіювати з Плану)

Діяльність учнів та вчителя

На першому етапі слухаючи лекцію та переглядаючи презентацію вчителя, учні ознайомлюються з темою, відповідають та обговорюють питання, консультуються з вчителем, об’єднуються у чотири групи, розділяють ролі. Збирають інтелектуальну інформацію використовуючи інтернет, бібліотеки та планують можливу дослідницьку роботу. На другому етапі групи пропонують та обговорюють з вчителем можливий дослід, відбирають потрібний матеріал. На третьому етапі проекту отримують групові завдання, з врахуванням бажань і літературних досліджень кожної групи, обмірковують їх, визначають відповідальну особу. Проводять дослідження, отримують результати, узагальнюють їх, висловлюють власні думки у вигляді учнівських публікацій, які розміщують на інтернет-сторінці проекту ”Власні пошуково-дослідницькі роботи щодо впливу бактерій на життя людини та планети Земля ”.