Zinātniskais laboratorijas darbs bioloģijā
Gaisa mikrofloras izpēte
Preiļi,
2007
Saturs
IEVADS 3
1. PĒTĀMĀ PROBLĒMA 4
2. HIPOTĒZE 5
3. MATERIĀLI, VIELAS, PIEDERUMI, IERĪCES 5
4. METODE 6
5. MŪSU DARBA GAITA 7
6. DATU IEGŪŠANA 8
7. DATU APSTRĀDE 8
8. IEGŪTIE MIKROORGANISMI 9
8.1 BAKTĒRIJAS 9
8.2 RAUGA SĒNES 9
8.3 PELĒJUMA SĒNES 9
9. REZULTĀTU IZVĒRTĒŠANA 10
SECINĀJUMI 11
10. PIELIKUMS 14
IEVADS
Mēs esam pieraduši vērot un atpazīt dzīvos organismus, kuri mīt mums visapkārt, gaisā, uz zemes, zemē, ūdenī. Tie ir daudzšūnu organismi, kuru izmēri ir mērāmi milimetros vai metros. Mēs tos viegli saskatām ar aci. Grūti ir stādīties priekšā to dzīvo organismu daudzveidību un skaitu, kuru izmēri mērāmi milimetra simtdaļās un tūkstošdaļās. Skaidrs, ka šādus dzīvos organismus, kurus sauc par mikroorganismiem, mēs nevaram novērot ņemot talkā pat stipru palielināmo stiklu. Lai cik tas arī nebūtu dīvaini, noteiktus mikroorganismu pārstāvjus cilvēks savā labā jau lietojis vairākus gadu tūkstošus, īsti nemaz neapzinoties, ka tādi mikroorganismi vispār pastāv. Mīklas raudzēšana maizei, skābo piena produktu pagatavošana, alus un vīna darīšana, ādu un linu miecēšana – tie ir procesi, kuri cilvēkam bija jau pazīstami pirms mūsu ēras sākuma. Tikai salīdzinoši nesen kļuva skaidrs, ka tie iespējami pateicoties mikroorganismiem.
Šādu mazo dzīvo radību pasauli pēta mikrobioloģija – zinātnes nozare, kas apraksta un pēta mikroorganismus. Apzīmējums veidots no grieķu valodas vārdiem: mikros – mazs bios – dzīve logos – mācība.
Taču nav pareizi domāt, ka mikrobioloģija pēta visus organismus, kurus grūti saskatīt ar “neapbruņotu aci”. Galvenie mikrobioloģijas pētījumu objekti ir baktērijas, rauga un pelējuma sēnītes, kā arī vīrusi. Mikrobioloģija nenodarbojas ar tādiem mikroskopiskajiem organismiem, kā eikariotiem piederošās mikroskopiskās aļģes un vienšūnas dzīvnieki (amēbas u.c.), mikroskopiskas ērces u.c.
1. PĒTĀMĀ PROBLĒMA
Ir zināms, ka vietās, kur pulcējas daudz cilvēku var būt sastopami pat desmiti un simti tūkstošu baktēriju. Lai arī mēs to neredzam, ikdienas mums apkārt ir dzīvības pārpilna. Baktēriju un raugu sporas ir divi no visvairāk izplatītākajiem mikroorganismiem mums apkārt. Baktēriju un raugu sporas atrodas gaisā kā putekļi, tie savācas uz virsmām, mūsu rokām. Tā kā abi- baktērijas un raugi ir dzīvi, tiem ir nepieciešami atbilstoši dzīves apstākļi. Parasti tie ceļo sporu veidā un sāk augt tikai tad, kad sastopas ar īstajiem dzīves apstākļiem- siltumu, ūdeni un barības vielām. Agars ir želejveidīga viela, ko izmanto, lai baktērijas varētu augt ātrāk.
Bioloģiskie faktori, kas ietekmē gaisa kvalitāti:
1. bezmugurkaulnieki (kukaiņi un ērces, kurus pēc to ekoloģiskajām nišām var iedalīt cilvēku un dzīvnieku parazītos, putekļu un pelējuma apdzīvotājos, pārtikas kaitēkļos u.c.);
2. pelējuma sēnes, baktērijas, vīrusi;
3. augu izcelsmes alergēni u.c.
Minēto faktoru iedarbība var negatīvi iespaidot cilvēka veselību, izraisot alerģiskas un parazitāras saslimšanas, dažādas infekcijas, tie rada diskomfortu un bojā pārtiku un sadzīves priekšmetus. Metodes, kā novērtēt bioloģisko riska faktoru daudzumu un to bīstamību, ir visai nepilnīgas. Jāņem vērā, ka mājas putekļu ērces alergēni ir relatīvi lielas daļiņas, kas telpas gaisā neuzturas ilgu laiku, bet iedarbojas uz cilvēku, tam atrodoties gultā. Putekļu ērces visvairāk ir sastopamas gultas matračos, kur ir tām piemērots mitrums, siltums un barība (cilvēka ādas atdalījumi). Alergēnu iedarbība ir atkarīga no ļoti daudziem faktoriem:temperatūras, mitruma, organisma individuālā jutīguma, ekspozīcijas laika. Alerģiskas reakcijas var būt tūlītējas vai arī parādīties pēc noteikta laika. Tūlītēja iedarbība saistīta ar vielu tiešu iedarbību uz ādu vai citiem organisma audu komponentiem. Savukārt atbildes reakcija, kas parādās pēc noteikta laika, izpaužas caur procesiem organisma imūnajā sistēmā.
Mikroorganismu augšanai ēkās nepieciešamā gaisa temperatūra ir starp 50C un 500C. Limitējošais faktors ir mitrums, jo temperatūra un barības vielas parasti ir pietiekamā daudzumā.
Pat tīrā telpas gaisā ir liels daudzums mikroskopisko sēņu, baktēriju vai to sporu. Iekštelpu temperatūru nevar samazināt tik daudz, lai tā būtu zemāka par mikroorganismiem optimālo temeperatūru, arī organisko vielu daudzumu telpās var samazināt tikai līdz zināmai robežai un vienmēr atrodas mikroorganismu augšanai piemēroti substrāti. Tādējādi vienīgais faktors, kuru cilvēks var ietekmēt, lai pasliktinātu mikroorganismu dzīves apstākļus, ir mitrums.
¶Preiļu Valsts ģimnāzijas telpās ikdienas uzturas ļoti daudz cilvēku. Tā ir ideāla vieta dažādu mikroorganismu attīstībai. Mēs šajā laboratorijas darbā centāmies noskaidrot kāda veida un cik daudz organismu ir mums visapkārt, uzzināt, vai telpas, kuras mēs uzturamies ik dienas ir pietiekami tīras un vēdinātas, lai varētu tajās droši uzturēties.
2. HIPOTĒZE
Iekštelpās, kur apgrozās daudz cilvēku, sastopamas daudzi un dažādi mikroorganismi. Izvēlētajās telpās (ķīmijas kabinets, sporta zāle, skolas kafejnīca, tualete, vestibils) noteikti būs mikroorganismi. Visvairāk to varētu būt sporta zāle, jo skolēni sportojot svīst, zālē ir mitrs gaiss, un tā ir laba vide mikroorganismu attīstībai. Vismazāk to būs ķīmijas kabinetā, jo kabinetu vēdina ik pēc stundas un skolēni klasē neuzturas tik bieži, tādējādi pelējumu, baktēriju un sēņu tur nebūs daudz.
3. MATERIĀLI, VIELAS, PIEDERUMI, IERĪCES
Laboratorijas darbā izmantojām:
Petri traukus;
Mikroskopu;
Termostatu;
YEP agarizētās barotnes;
peptona 5 g;
rauga ekstrakta 2,5 g;
glikozes 1g;
agara 9,0 līdz 18,0 g ;
4. METODE
Mikroorganismu daudzumu gaisā var noteikt, izmantojot īpašus aparātus. Ērtāks, parastām gaisa analīzēm piemērotāks un tāpēc visplašāk lietotais darba veids ir gaisa mikrofloras analīze, atverot Petrī traukus ar sterilu, blīvu barotni. Labvēlīgos apstākļos strauji vairojoties, mikroorganismi blīvajās barotnēs dažu diennakšu laikā veido viegli saskatāmas kolonijas. Pieņem, ka uz 100 cm2 barotnes virsmas 2 minūtēs nokļūst tik daudz mikroorganismu cik to ir 2 litros gaisa. Ja izskaita kolonijas, kas izveidojušās no zināmā laika vienībā Petrī traukā nonākušiem mikroorganismiem, iegūst pārskatu par mikroorganismu daudzumu gaisā. Šī metode dod labu priekšstatu par Petrī trauku lietošanu.
Gaisa mikroorganismu kopskaita noteikšanai parasti lieto agaru. Tas sastāv no:
peptona 5 g;
rauga ekstrakta 2,5 g;
glikozes 1g;
agara 9,0 līdz 18,0 g ;
Agaru pagatavo 20,5 g šī sastāva izšķīdinot 1 litrā destilēta ūdens, nogaida 5 minūtes, tad maisa līdz homogēnas suspensijas iegūšanai. Karsē līdz pilnīgai izšķīšanai. Salej kolbās vai mēģenēs un sterilizē autoklāvā 15 min 121 grādu temperatūrā. Pēc autoklavēšanas izlej platēs 45 grādus siltu – pa 15 ml katrā platē. Lai barotne būtu līmeniska, trauki jānovieto uz galda ar horizontālu virsmu. Tūlīt pēc barotnes ieliešanas, trauku aizver un, ar dažām apļveida kustībām (diametrs ap 20 cm) to pa galda virsmu paslidinot, panāk, ka barotne vienmērīgi noklāj trauka pamatni. Barotni lejot un izlīdzinot, jāizvairās notraipīt trauka malas un vāku (lai novērstu pelējumu un citu gaisa mikroorganismu iekļūšanu.
Kad ar agaru recinātā barotne sastingusi, Petrī trauku apgriež ar vāku uz leju (lai kondensūdens no vāka netecētu atpakaļ uz barotnēm). Šādā veidā traukus pārnēsā, uzglabā, izvieto termostatā.
Lietderīgi barotni saliet traukos dažās diennaktis pirms analīzes, jo tad barotne ir blīvāka, tās virsma apžuvusi un nepieļauj kustīgajiem mikroorganismiem veidot sekundārās kolonijas.
Vietā, kur vēlas pārbaudīt gaisa mikrofloru, trauku ar barotni uz noteiktu laiku ( tīrā gaisā 10…30 minūtes, netīrās telpās 1…3 minūtes) atver, noņemot vāku.
Mikrobioloģijas laboratorijas visi trauki ar mikroorganismu kultūrām obligāti jāmarķē.
Lai izaugtu kolonijas, trauku ar agara barotnēm dažas diennaktis tur termostatos. Kolonijas traukos ar agara barotnēm skaita pēc 3…5 diennaktīm.
Laboratorijas darbā pietiekami, ja mikroorganismu daudzumu gaisā katrā pārbaudē izraudzītā vietā nosaka ar vienu trauku un agara barotni, ja atvēršanas laika ilgums pareizs, traukā neattīstās vairāk par 10…20 kolonijām. Gaisā ir relatīvi daudz pelējumu, kas veido plašas kolonijas, tāpēc, ja koloniju skaits pārsniedz 100, analīze jāatkārto ( telpas un barības vielu trūkuma dēļ daļa traukā iekļuvušo mikroorganismu neattīstās vai to kolonijas nosedz pelējumi
5. MŪSU DARBA GAITA
Darbu sākot izvēlējāmies telpas, kurās vēlējāmies veikt gaisa mikrofloras analīzi:
• Ķīmijas kabinets
• Vestibils
• Skolas kafejnīca
• Tualete
• Sporta zāle
Izmantojot speciālos Petrī traukus ar agara barotni devāmies uz izvēlētajām vietām, lai veiktu analīzi. Katrā vietā izmantojot vienu barotni. Novietojām to stabilā vietā, atvērām vāciņu un 2 minūtes gaidījām, lai tajā apmainītos 2 litri gaisa, un tajā esošie mikroorganismi nonāktu barotnē. Laiku uzņēmām ar hronometru. Precīzi pēc 2 minūtēm barotnei uzlikām vāciņu. Šādā veidā veicām analīzi visās izvēlētajās telpās. Pēc Petrī trauku aizvēršanas novietojām tos termostatā, kurā bija uzstādīta +32,5 grādu temperatūra. Atstājām tos, lai aug.
Pēc divām dienām, apskatot barotnes, konstatējām baktēriju augšanu un attīstību.
Pēc 6 dienām veicām fotouzņēmumus (skat. pielikumā) un mikroskopisko analīzi.
6. DATU IEGŪŠANA
7. DATU APSTRĀDE
Telpa Koloniju skaits pēc 6 dienām Koloniju skaits pēc 14 dienām
Vestibils 8 16
Kafejnīca 5 20
Ķīmijas kabinets 2 18
Tualete 4 12
Sporta zāle 9 13
8. IEGŪTIE MIKROORGANISMI
Veicot Petrī trauku izpēti pēc 14 dienām varējām atpazīt šādus mikroorganismus:
8.1 Baktērijas
Baktērijas ir vienkāršākie dzīvie organismi, jo tos veido viena šūna, kurā reti var atrast noteiktas iekššūnas struktūras, kuras raksturīgas augu un dzīvnieku šūnām.
Baktērijas pēc ārēja izskata var būt lodveida, nūjiņveida un izliektas. Tām ir poraina, bet stingra šūnas membrāna. Daudzām baktērijām membrānu apņem gļotu slānis un lipīga kapsula. Šie apvalki palīdz baktērijām izdzīvot nelabvēlīgos apstākļos.
Parasti baktērijas vairojas daloties, tas notiek ļoti strauji. Labvēlīgos apstākļos pat ik pēc 20 minūtēm, tādējādi viena baktērija diennakts laikā teorētiski var radīt 10 21 pēcnācējus.
Baktērijas dabā ir ļoti izplatītas, tās atrodamas gaisā, ūdenī, augsnē.
8.2 Rauga sēnes
Rauga sēnes ir vienkāršas asku sēnes. Tām ir liela nozīme cilvēku dzīvē. Rauga sēnes ir vienšūnas sēnes. To šūnas ir ieapaļas vai iegarenas. Rauga sēne parasti vairojas atdalot no sevis nelielu šūnu, kura pakāpeniski aug un nodalās no savas mātšūnas. Šādu vairošanos sauc par pumpurošanos.
8.3 Pelējuma sēnes
Ir atklāti pat vairāki tūkstoši pelējuma sugas. Tāpat kā visas sēnes, pelējumi uzņem enerģiju nevis ar fotosintēzi, bet gan no organiskajām vielām uz kurām tie dzīvo. Parasti, pelējumi ražo ūdeņainus fermentus. Tie noārda sarežģītākos biopolomērus, kā piemēram, cieti, celulozi un lignīnu vienkāršās vielās. Tādējādi pelējums spēlē galveno lomi organisko vielu noārdīšanā.
Pelējumi vairojas ar sporām. Tās var būt gan bezdzimumsporas, gan dzimumsporas, un daudzas sugas var veidot abus tipus. Tās var būt gan ar vienu, gan vairākiem kodoliem. Dažas sporas var pārvietoties gaisā bezgalīgi, bet daudzas ir spējīgas izdzīvot ekstrēmās temperatūrās un spiedienos.
Pelējums aug un noārda organisko materiālu dabā, ar neredzamu aci tie ir redzami tikai, kad veido kolonijas. Kolonijas neveido šķirtus organismus, bet saistītu hīfu tīklu, ko sauc par micēliju. Barības vielas var tikt transportētas tieši caur micēliju.
Daži pelējumi var sākt augt pat 2 grādu temperatūrā. Tie var izturēt plašas temperatūras svārstības.
9. REZULTĀTU IZVĒRTĒŠANA
Tā kā darbs netika veikts speciālā laboratorijā, nebija sterili apstākļi un to nedarījām speciālista uzraudzībā, ir iespējamas dažas nelielas kļūdas, bet centāmies ievērot noteikumus, lai analīze tiktu sekmīgi veikta.
Mikroorganismu klasifikācija ir ļoti liela, tādēļ, nespējām precīzi noteikt to sugu. Lai to izdarītu, speciālistam būtu jāveic mikroskopiskā analīze.
SECINĀJUMI
Cilvēku dzīves telpu vairāk vai mazāk piesārņo lietas un vairāki citi komponenti, kas nodrošina komfortu – dzīves vietas iekārtošanā izmantotie celtniecības un apdares materiāli, mēbeles, sadzīves ķīmijas līdzekļi, dažādas sadzīves tehnikas ierīces. Lietas, kuras ikdienā lietojam, izdala gaisā dažādas ķīmiskas vielas, kā arī var būt dažādu sīkbūtņu dzīves vide. Ķīmisko vielu emisiju pastiprina paaugstināta temperatūra un gaisa mitrums telpā.Iekštelpu gaisa kvalitāti pazemina neatbilstoši ierīkota vai bojāta ventilācija, kas nenodrošina pietiekamu gaisa apmaiņu telpā. Ventilācijas sistēmās, nepareizi tās ekspluatējot, var savairoties kaitīgie mikroorganismi: baktērijas un pelējuma sēnes.
“Slimo ēku sindroms” (SĒS) ir specifiski simptomi, kas izpaužas, cilvēkiem uzturoties kādā konkrētā ēkā vai telpā. Simptomi izzūd, ja cilvēki neuzturas šajās ēkās. Zviedrijā (1995) biroja vidē vienu reizi nedēļā vairāk kā 30% vīriešu un vairāk kā 50% sieviešu tiek konstatēts vismaz viens SĒS simptoms. Strādājot vai dzīvojot ēkās, kurās konstatēts SĒS, cilvēki sūdzas par nelabumu, sliktu pašsajūtu, biežiem izdalījumiem no deguna, galvas un kakla sāpēm, miegainību un nogurumu. Jāatzīmē, ka SĒS visbiežāk rodas cilvēkiem, kas ir alerģiski, jutīgi pret saules iedarbību, sievietēm, personām, kurām nepatīk sava nodarbošanās vai neveicas darbs u.c. SĒS galvenie izraisītāji ir: baktērijas, sēnes un vīrusi, putekļi un putekšņi, ķīmiskas vielas, kas izdalās no dažādām ierīcēm, līmes, krāsas, saistvielas, ko lieto ēku konstrukcijas materiālos, vides tabakas dūmi, kurināmā sadegšanas produkti un piesārņojums no ārējās vides.
Profilakses pasākumi SĒS gadījumā:
• telpu ventilācijas uzlabošana;
• paklāju aizvietošana ar linoleju vai flīzēm vai arī pārklāšana ar sintētisku pārvalku;
• regulāra telpu uzkopšana;
• telpu gaisa ozonēšana alerģiju izraisošo daļiņu iznīcināšanai;
• gaisa mitrinātāju lietošanas samazināšana;
• regulāra gaisa kondicionēšanas sistēmu tīrīšana.
Hipotēze daļēji apstiprinājās. Preiļu Valsts Ģimnāzijas telpās ir sastopami daudzi un dažādi mikroorganismi. To skaits kabinetos arī ir atšķirīgs. Tomēr visvairāk baktēriju ir sastopamas kafejnīcā, bet vismazāk tualetē un ķīmijas kabinetā. Visvairāk koloniju ir kabinetos, kuros uzturas daudz cilvēku, ir paaugstināts mitruma līmenis. Mikroorganismu skaits būtiski atšķiras pēc 6 dienām un pēc 12 dienām. Iegūtie rezultāti pēc 6 dienām ir precīzāki, jo Petrī traukos vēl nebija iekļuvis gaiss. Lai uzlabotu gaisa kvalitāti telpas vajadzētu vēdināt, uzlabot ventilācijas sistēmas, veikt regulārus uzkopšanas darbus.
Izmantotā literatūra
1. P.Zariņš „Mikrobioloģijas praktikums”, izdevniecība „ZVAIGZNE” Rīgā, 1973
2. http://www.liis.lv/
3. http://www.biotpics.co.uk/microbes /tech1.html
4. Konsultēja Janīna Daukšte (Latgales RVL Preiļu filiāles vadītāja)
10. PIELIKUMS
Tualete
Sporta zāle
Koridors
Ķīmijas kabinets
Baktēriju kolonijas