Опыт 3.3. Влияние фитонцидов на развитие плесневых грибов.

Всероссийский конкурс исследовательских работ учащихся
“Шаги в науку ”
Направление: биология
Тема: «Влияние фитонцидов на развитие микроорганизмов»
Базарова Алиса
НОУ «Школа-интернат №19 ОАО «РЖД» г. Новокузнецк
5 класс
Руководитель: Примудрова И.Г.,
учитель биологии
г. Обнинск, 2014-2015учебный год
1
Аннотация
Целью работы «Влияние фитонцидов на развитие микроорганизмов» является
изучение влияние фитонцидов лука, чеснока, лимона на микроорганизмы. Для
достижения поставленной цели решались, следующие задачи:
1. Изучить литературу и ресурсы сети Интернет;
2. Путем эксперимента, выявить влияние фитонцидов на развитие плесневых грибов и
бактерий.
3. Определить степень влияния фитонцидов лука, лимона, чеснока на микроорганизмы.
Предметом исследования является влияние фитонцидов на развитие колоний
бактерий и плесневый гриб мукор.
Объектом исследования является фитонциды лука, лимона, чеснока.
В работе использованы методы: анализ литературы и ресурсов сети Интернет,
наблюдение, эксперимент.
В теоретической части рассматриваются следующие вопросы: понятие о
фитонцидах, история их открытия, механизм действия фитонцидов, применение их в
лечении и профилактике различных заболеваний - фитонцидотерапия, дается подробная
характеристика фитонцидов чеснока, лука и лимона.
Практическая часть включает следующие опыты: влияние фитонцидов лука,
чеснока и лимона на рост колоний бактерий, влияние фитонцидов на развитие бактерий
гниения, влияние фитонцидов на развитие плесневых грибов. Результаты исследований
представлены в виде таблиц (дневник исследователя), в приложении имеются
фотографии, проведенных опытов.
Выводы по работе отражают поставленные задачи.
2
Содержание:
1. Введение
Стр. 4
2. Обзор литературы
Стр. 4-8
2.1. Что такое фитонциды
Стр. 4-5
2.2. История открытия фитонцидов
Стр. 5
2.3. Действие фитонцидов
Стр. 5-6
2.4.Фитонциды для лечения заболеваний
Стр.6-7
2.5.Фитонциды чеснока
Стр.7
2.6.Фитонциды лука
Стр. 8
2.7. Фитонциды лимона
Стр. 8
3. Практическое исследование
Стр. 8-10
3.1. Опыт 1. Влияние фитонцидов лука, чеснока и лимона на рост
Стр.8-9
колоний бактерий
3.2. Опыт 2. Влияние фитонцидов на развитие бактерий гниения.
Стр.9
3.3. Опыт 3 Влияние фитонцидов на развитие плесневых грибов
Стр.10
4. Выводы по работе
Стр.10
5. Заключение
Стр.10
6. Литература
Стр.11
1.Введение
3
Фитонциды (от греч. phiton - растение и лат. caedo - убиваю) – это образуемые
растениями биологически активные вещества, убивающие микроорганизмы или
подавляющие их рост и развитие.
Фитонциды были обнаружены во всех растениях. Например, бактерицидные
вещества, убивающие многие бактерии, обнаружены в чесноке, хрене, алоэ, некоторых
водорослях. Фитонциды около 500 видов растений способны убивать одноклеточные
организмы. Фитонциды разных растений имеют различный химический состав. Одни
растения вырабатывают летучие фитонциды, другие - нелетучие. Фитонциды одних
растений обладают бактерицидными свойствами, т.е. могут убивать бактерии, а
фитонциды других растений лишь задерживают рост и размножение микроорганизмов, но
не убивают их.
В Древнем Риме чеснок входил в обязательный рацион легионеров, т.к., по мнению
римлян, кроме целебных свойств он обладал способностью придавать воинам силу и
мужество.
В Египте на строительство пирамид сгоняли тысячи рабов, которым ежедневно
давали лук и чеснок, чтобы они не болели. Древние греки, а также славяне в древние и
средние века считали чеснок незаменимым средством против укусов ядовитых змей.
Более 800 лет назад Низами Гянджеви писал об использовании чеснока как лечебного
средства при желудочно-кишечных заболеваниях и заболеваниях полости рта, а лука - при
воспалении миндалин в горле. Он рекомендовал также употреблять вареный лук при
язвенных процессах. Ли Шенчжень, живший в XVI в., описал целебное действие чеснока,
лука и других растений.
Гипотеза: фитонциды подавляют рост и развитие бактерий, поэтому их можно
использовать в целях профилактики бактериальных инфекций.
Цель работы: Изучить влияние фитонцидов лука, чеснока, лимона на микроорганизмы
(плесневые грибы, бактерии).
Задачи:
1. Изучить литературу и ресурсы сети Интернет;
2. Путем эксперимента, выявить влияние фитонцидов на развитие плесневых грибов и
бактерий.
3. Определить степень влияния фитонцидов лука, лимона, чеснока на микроорганизмы.
Предмет исследования: влияние фитонцидов на развитие колоний бактерий и плесневый
гриб мукор.
Объект исследования: фитонциды лука, лимона, чеснока.
Методы:
1. Анализ литературных источников.
2. Наблюдение.
3. Эксперимент.
2. Обзор литературы.
2.1. Что такое фитонциды.
Фитонциды - вещества, содержащиеся в высших растениях, губительно
действующие на болезнетворные бактерии, низшие грибы и простейшие организмы. В
наибольшем количестве фитонциды содержатся в луке, чесноке, редьке,томате, хрене,
лютике, черной смородине, черемухе, чернике. На возбудителей болезней фитонциды
действуют бактериостатически и бактерицидно.
4
Все растения продуцируют фитонциды - «фито» - означает растение, «цидо» убивать. Эти вещества губительно действуют на бактерии, вирусы, грибки и простейших
одноклеточных животных. Фитонциды являются одним из факторов иммунитета
растений. Они выделяются ими в виде летучих веществ и содержатся в тканевых соках.
Фитонциды обеспечивают защиту растений от вредных для них микроорганизмов,
защищая также от болезнетворных микробов человека и животных. Являясь для
последних физиологически активными веществами, фитонциды играют важную роль в
обмене веществ их организма, в стимуляции его защитных сил. Таким образом, очевидно,
как велико значение фитонцидов для растительного и животного мира.
2.2. История открытия фитонцидов
В 1928 г. студент Московского университета, Борис Токин наблюдал под
микроскопом интересную картину: когда он на предметное стекло наносил кашицу из
растертого чеснока, а рядом - капельку воды, в которой плавали инфузории, то в течение
нескольких минут эти простейшие организмы погибали.
Он провел опыты с другими растениями и убедился, что многие из них, как и
чеснок, способны на расстоянии угнетать бактерии. Это явление Токин объяснил тем, что
многие растения в целях самозащиты выделяют специальные летучие противомикробные
вещества.
Дальнейшие опыты показали, что летучие фракции - лишь первая линия
химической обороны растения, а вторая, более мощная - тканевые соки. Так, смешивание
тканевого сока лука, чеснока или хрена с суспензией бактерий вызывало быструю,
нередко мгновенную гибель последних.
Образуемые растениями биологически активные вещества, убивающие или
подавляющие рост и развитие бактерий, грибов и простейших, Борис Токин
назвал фитонцидами (от греч. phyton – растение и лат. caedo – убиваю).
2.3. Действие фитонцидов.
Фитонциды одних растений убивают микробы (т.е. обладают бактерицидными
свойствами), а других - только задерживают рост и размножение микроорганизмов (т.е.
обладают бактериостатическим действием). Практически все растения проявляют
противомикробную активность, различия будут лишь в степени ее выраженности.
Микробам труднее адаптироваться к действию фитонцидов высших растений, чем к
антибиотикам, полученным из микроскопических грибов. Этот важный факт,
свидетельствующий о перспективности использования фитонцидных препаратов для
профилактики и лечения заболеваний.
Летучие фитонциды вызывают разнообразные изменения клетки бактерии:
подавляют дыхание, растворяют и разрушают поверхностные слои и составные части
протоплазмы. Действие ряда фитонцидов обусловлено их способностью к окислению. В
результате жизнедеятельности растений в окружающей среде увеличивается количество
озона, который легко распадается на молекулярный и атмосферный кислород. Последний,
соединяясь с водой, образует перекись водорода, которая обладает антисептическими
свойствами.
Фитонциды могут быть летучими, выделяясь в атмосферу, они оказывают действие
на расстоянии, а могут содержаться в протоплазме клеток («тканевые соки») и
действовать только при непосредственном контакте с возбудителем. Летучие фитонциды
оказывают мощное влияние на состояние воздуха в лесах. 1 г соснового бора за сутки
выделяет в атмосферу около 5 кг летучих фитонцидов, можжевелового леса – около 30 кг.
В хвойном лесу (особенно в молодом сосновом бору), независимо от географической
широты и близости населенных пунктов, воздух содержит лишь около 200-300
бактериальных клеток на 1 м3, то есть практически стерилен.
Мощность и спектр противомикробного действия фитонцидов у разных видов
растений значительно варьируют. Широко известна «убойная сила» фитонцидов чеснока,
5
лука и хрена. Они уничтожают многие виды простейших, бактерий и низших грибов
буквально в течение нескольких секунд. А фитонциды, выделяемые веткой черемухи, в
течение нескольких минут убивают микробы в стоящем рядом стакане. Наиболее
универсальны по своему действию фитонциды хвойных деревьев – сосны, кипариса,
кедра, пихты и др.
2.4.Фитонциды для лечения заболеваний
Фитонциды с успехом используют для лечения и профилактики многих
заболеваний (фитонцидотерапия).
Лечение фитонцидами растений эффективно при гриппе, ангине и других
заболеваниях дыхательных путей, болезнях десен и зубов, гнойничковых поражениях
кожи, ряде заболеваний пищеварительной системы.
При простудных заболеваниях благоприятное действие оказывают вдыхание паров
распаренного шалфея, картофельной кожуры илишелухи овса.
Фитонциды, способствуют усилению иммунологических реакций организма,
усиливают восстановительные процессы в тканях. Так, в свое время учеными было
показано, что вдыхание летучих веществ пихты
стимулирует некоторые формы естественного иммунитета. Стимулируют защитные силы
организма так же фитонциды зверобоя,
чеснока, лука, бессмертника песчаного и многих других растений.
В специальных экспериментах было убедительно показана бактерицидная
эффективностьлука, чеснока, эвкалипта, пихты, сосны и многих других растений.
Фитонциды лука и чеснока убивают практически все виды болезнетворных микробов. Ни
один антибиотик не может сравниться с ними по широте своего воздействия. Вдыхание
свежеприготовленной кашицы из лука или чеснока (через 10-15 минут она теряет свои
свойства) применяются для лечения заболеваний верхних дыхательных путей, острых и
хронических воспалений легких. Ее можно прикладывать к трудно заживающим язвам и
ранам, при этом фитонциды лука и чеснока способствуют очищению тканей и быстрому
заживлению их. Выраженной бактерицидной эффективностью обладает также фитонциды
хрена. Однако следует заметить, что при внутреннем употреблении этих овощей
фитонцидная активность их в значительной степени теряются.
Воздух в хвойном лесу (в особенности в можжевеловом) практически стерилен,
особенно он полезен больным туберкулезом и другими легочными заболеваниями. Для
страдающих гипертонической болезнью весьма благотворным будет пребывание в
дубовой роще. Во многом это связано с тем, что летучие фитонциды дуба оказывают
гипотензивный эффект. Это позволяет улучшить состояние больных, их сон и, в целом,
повысить эффективность лечения.
Лицам с пониженным артериальным давлением полезным будет вдыхание
фитонцидов тополя пирамидального и сирени. Летучие вещества душицы, мелисы и хвои
оказывают успокаивающий эффект, вдыхание их способствует снятию стрессовых
состояний и весьма полезно при лечении психических заболеваний. Известно, что среди
жителей гор значительно реже отмечаются перенапряжения нервной системы. Этот факт,
видимо, связан с успокаивающим благотворным влиянием летучих фитонцидов, вдыхание
которых предупреждает перенапряжение нервной системы, в результате она меньше
изнашивается, а это в немалой степени способствует долголетию, так как от состояния
нервной системы зависят и обменные процессы, и состояние иммунитета, и все остальные
функции организма.
Свои особенности имеют и фитонцидымяты - они оказывают сосудорасширяющий
эффект и благодаря этому способствуют снятию головных болей, обусловленных
спастическим состоянием сосудов
При исследовании других пищевых растений оказалось, что многие из них также
обладают выраженными противомикробными свойствами. Так, под влиянием нелетучих
фитонцидов, содержащихся в свежем
6
соке земляники,голубики, винограда, смородины, сливы, яблок, петрушки,капусты и
других ягод, фруктов и овощей быстро погибают патогенные для человека
микроорганизмы и простейшие. Довольно сильно выражен антимикробный эффект
пряностей (корицы, перца,гвоздики,хмеля,
кориандра и др.) В связи с чем они широко используются при консервации продуктов.
Хороший ранозаживляющий эффект оказывают некоторые натуральные бальзамы
(пихтовый, перуанский и др.), содержащие эфирные масла, смолы и ароматические
соединения. Они обладают обезболивающим, дезодорирующим (уничтожают дурной
запах), противомикробным и ранозаживляющим действием.Хороший эффект на
заживление ран и язв оказывают можжевельник, облепиховое, пихтовое и зверобойное
масло, а также масло шиповника.Ускоряют сроки заживления открытых повреждений
также отвар эвкалипта, настойка календулы, фитонциды лука и чеснока.
Таким образом, очевидно, что фитонциды являются эффективными
биологическими антисептиками.
2.5.Фитонциды чеснока
В китайской медицине чесноку приписывали тонизирующее действие при
заболеваниях органов пищеварения, дыхания, при истощении, ревматизме, болезнях кожи.
В одной из популярных медицинских книг, изданной в России в 1848 г., отмечается:
«Чеснок почитается всеобщим предохранительным лекарством от яда, угрызения змей,
прилипчивых и заразительных болезней, а наипаче от чумы». Британские врачи во время
эпидемии чумы в Лондоне в конце XVII века пропагандировали чеснок как средство для
профилактики чумы.
У многих народов существовало поверье, что лук и чеснок исцеляют болезни,
насланные демонами, и оберегают от них. В Восточной Европе чеснок считался
надежным средством для отпугивания вампиров. С этой целью им натирали ручки дверей
и оконные рамы, а под потолком развешивали целые гирлянды луковиц чеснока. Для
жителей Болгарии, Венгрии, Румынии чеснок был своеобразным талисманом, его
старались держать при себе в критические моменты жизни.
В XIX веке «магическое» действие чеснока объяснил французский микробиолог
Луи Пастер. Проведя ряд опытов, ученый обнаружил антисептические свойства сока
чеснока. Позже были исследованы фитонциды чеснока, однако их химический состав так
и не удалось установить. Известно, что огромный вклад в антибактериальную активность
чеснока вносит аллицин - вещество, ответственное за его специфический запах. Аллицин
способен подавлять рост и развитие бактерий, будучи разведенным даже в тысячи раз.
Фитонциды чеснока убивают грамположительные и грамотрицательные бактерии как
аэробные, так и анаэробные, а также различные грибы. Под воздействием фитонцидов
чеснока холерный вибрион, дифтерийная и дизентерийная палочки, микобактерии
туберкулеза, возбудители брюшного типа, газовой гангрены и другие микроорганизмы
погибают в течение нескольких минут.
В медицине применяют фитонцидные препараты из луковиц чеснока - настойку
чеснока и спиртовую вытяжку, которые усиливают двигательную и секреторную функции
пищеварительного тракта. Назначают их внутрь при атонии кишечника и колите для
подавления процессов гниения и брожения в кишечнике, а также
при гипертонии иатеросклерозе.
2.6.Фитонциды лука
Античные врачи рекомендовали применять лук при инфекциях, расстройстве
пищеварения, проказе, а также для лечения ран. По свидетельству греческого историка
Геродота, египтяне закупали лук и чеснок в огромном количестве и кормили рабов,
строивших пирамиды. Во времена крестовых походов сарацины возвращали французских
пленников в обмен на обыкновенный репчатый лук - по 8 луковиц за воина. Древние
целители считали, что нет ни одного заболевания, при котором лук не принес бы пользы
больному.
7
Целебные свойства лука обусловлены уникальным сочетанием содержащихся в
нем веществ. Среди них стоит отметить эфирное масло лука с характерным острым
запахом, органические кислоты (лимонная и яблочная); целый ряд витаминов и
минералов, в т.ч. кальций, калий, железо, фосфор, йод, сера, селен. Однако высокая
эффективность применения лука при самых различных заболеваниях объясняется прежде
всего наличием в нем фитонцидов. Они губительно действуют на многие патогенные
бактерии, включая возбудителей дизентерии, дифтерии и туберкулеза, золотистый
стафилококк и трихомонады.
2.7. Фитонциды лимона
Еще полторы тысячи лет назад в китайских книгах давался рецепт приготовления
чая с лимоном. В XVII веке в Китае лимон применялся как средство для излечения ран и
легочных заболеваний. Китайцы много сотен лет назад установили пользу лимона при
цинге.
Кожура плодов и листья лимона богаты эфирным маслом. Его фитонциды по
бактерицидной силе могут сравниться с фитонцидами чеснока и лука: менингококк они
нейтрализуют за 15 минут, тифозные бактерии примерно за час, пневмококк - за 3-12
часов. Эфирное масло лимона нейтрализует тифозные бактерии и стафилококк за 15
минут, а дифтерийную бациллу - за 20 минут.
Однако лимон обладает не только бактерицидными свойствами. Он является
прекрасным источником витаминов, и прежде всего витамина С (50-90 мг на 100 г);
причем аскорбиновая кислота, содержащаяся в лимоне, даже при нагревании
сохраняется очень долго. Кроме того, в лимоне найдены витамины Р, А, В1, В2. Богат
он и минеральными веществами, в том числе медью и солями калия. Лимонная кислота
помогает усваивать важнейшие микроэлементы - фосфор и кальций.
Отдельно стоит сказать о целебных свойствах эфирного масла лимона.
Исследования показали, что аромат лимона и эвкалипта повышает работоспособность и
снижает сонливость, вызванную переутомлением.
Научная медицина использует плоды цитрусовых при лечении желудочнокишечного тракта и дыхательных путей. Использовали плоды цитрусовых для лечения
гнойных ран, язв желудка и кишечника, при брюшном тифе и ангине.
3. Практическое исследование
3.1. Опыт 1. Влияние фитонцидов лука, чеснока и лимона на рост
колоний бактерий.
Взяли смывы с рук, нанесли их на питательную среду в чашки Петри. В центре
чашки поместили одинаковое количество мелко нарезанного лука, чеснока и лимона.
Дата
Проба 1
Проба 2
Проба 3
Проба 4
(контроль)
(лук)
(чеснок)
(лимон)
Начало опыта
11.11
14.11
Появление
колоний
Колонии по
периферии
чашки
Колоний нет
16.11
Рост колоний
Рост колоний
Колоний нет
19.11.
Колонии
занимают всю
поверхность
Колонии
занимают
всю
Колоний нет
Не
значительные
колонии по
краю чашки
Рост колонии
по краю
чашки.
Рост колонии
по краю
чашки.
8
чашки
21.11
Многочисленные
колонии
поверхность
чашки за
исключением
места рядом
с луком
Свободно от
колоний,
только
поверхность,
где
находился
лук
Колоний нет
Колонии по
краю чашки.
Вывод: Колонии появились во всех пробах, за исключением пробы с чесноком. Он
хорошо убивает бактерии. В пробе с лимоном бактерии размножались только на
периферии чашки Петри. В пробе с луком колонии не появились только там, где
находился лук.
3.2. Опыт 2. Влияние фитонцидов на развитие бактерий гниения.
Взяли 4 пол-литровые банки с крышками. В каждую банку поместили по одному
вареному куриному яйцу. На дно 2,3,4 банки поместили мелко нарезанный лимон, лук,
чеснок. Банки накрыли крышками. Вели наблюдение в течение10 дней. Результаты
наблюдений занесли в таблицу.
Дата
Проба 1
Проба 2
Проба 3
Проба 4
(контроль)
(лук)
(чеснок)
(лимон)
Начало опыта
17.11
19.11
На поверхности
появились
пятна желтого
цвета
На
поверхности
пятна серого
цвета
Небольшие
желтые
пятна
22.11
Появились
черные пятна
Появление
черных
пятен
Изменений
нет
На
поверхности
появилось
небольшое
количество
пятен
желтого
цвета
Черные
пятна
Яйцо
Яйцо
Изменений
Яйцо
полностью
почернело
нет
полностью
почернело,
почернело
появилась
плесень.
Вывод:В пробе 1,2,4 развиваются процессы гниения, вызванные бактериями, фитонциды
чеснока губительно действуют на гнилостные бактерии, поэтому яйцо остается белым с
небольшими желтыми пятнами.
26. 11
Опыт 3.3. Влияние фитонцидов на развитие плесневых грибов.
9
В чашки Петри на влажную бумагу поместили кусочки черного хлеба. После появления
на хлебе плесени в чашки поместили чеснок, лук и лимон.
Дата
Проба 1
Проба 2
Проба 3
Проба 4
(контроль)
(лук)
(чеснок)
(лимон)
Начало опыта
17.11
20.11
Появление
плесени
Появление
плесени
Появление
плесени
Появление
плесени
22.11
Появление спор
Появление
спор
Появление
спор
Появление спор
25.11
Белая плесень
со спорами
Зеленая и
желтая
плесень
обильно
покрывают
поверхность
хлеба
Зеленая и
желтая
плесень
обильно
покрывают
поверхность
хлеба
Незначительное
распространение
белой и зеленой
плесени
Вывод: Оказалось, что фитонциды лука и чеснока не угнетают рост плесневых грибов,
лучше себя показала проба с лимоном, минимальный рост плесени наблюдался в
контрольном образце.
4. Выводы по работе
1.Фитонциды чеснока наиболее губительно действуют на развитие бактериальных
колоний. В чашки Петри, куда поместили чеснок, колонии не были обнаружены.
2..Хорошо угнетают развитие бактериальных колоний и фитонциды лимона.
3..Фитонциды лука показали слабую активность в отношении роста бактериальных
колоний.
4.Фитонциды чеснока, лука и лимона не угнетают развитие плесневых грибков.
5. Заключение
Фитонциды - вещества, высших растений, губительно действующие на бактерии,
низшие грибы и простейшие организмы. Все растения продуцируют фитонциды . В
наибольшем количестве фитонциды содержатся в луке, чесноке, редьке, томате, хрене,
смородине, черемухе.
Фитонциды одних растений убивают микробы (т. е. обладают бактерицидными
свойствами), а других - только задерживают рост и размножение микроорганизмов (т.е.
обладают бактериостатическим действием). Фитонциды с успехом используют для
лечения и профилактики многих заболеваний (фитонцидотерапия).
Применение лука, чеснока и лимонов позволит снизить заболеваемость, в период
эпидемии.
6. Литература.
10
1. Токин Б.П. Целебные яды растений. Повесть о фитонцидах. – Л.: изд.-во
университета, 1980.
2. Вердерский Д.Д. Иммунитет растений к паразитарным болезням. – М.:
Сельхозиздат, 1959.
3. Летучие биологически активные соединения биогенного происхождения. Отв.
редакторы М.М. Телитченко и А.Х. Тамбиев. – М.: Изд.-во МГУ, 1971.
4. Макарчук Н.М. Фитонциды в медицине. – Киев: Наукова думка, 1990.
5. http://belki.com.ua/fitoncidi.html
6. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%B8%D1%82%D0%BE%D0%BD%
D1%86%D0%B8%D0%B4%D1%8B
7. http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/144976/%D0%A4%D0%B8%D1%82%D0%BE
%D0%BD%D1%86%D0%B8%D0%B4%D1%8B
11