Обучающие программы и исследовательские работы учащихся
Помогаем учителям и учащимся в обучении, создании и грамотном оформлении исследовательской работы и проекта.

Наш баннер

Сайт Обучонок содержит исследовательские работы и проекты учащихся, темы творческих проектов по предметам и правила их оформления, обучающие программы для детей.
Будем благодарны, если установите наш баннер!
Баннер сайта Обучонок
Код баннера:
<a href="https://obuchonok.ru/" target="_blank"> <img src="https://obuchonok.ru/banners/banob2.gif" width="88" height="31" alt="Обучонок. Исследовательские работы и проекты учащихся"></a>
Все баннеры...

Оглавление

Введение

  1. Бактерии. Общее строение
  2. Антибиотики
  3. Применение антибиотиков и их влияние на организм
  4. Антибиотикорезистентность
  5. Механизмы резистентности
  6. Описание эксперимента

Заключение
Приложение

Введение


В современном мире широкое распространение имеют заболевания, вызываемые бактериальными инфекциями. В силу простоты своего устройства и высокой скорости размножения эти микроорганизмы распространены практически везде. Не удивительно и то, что бактерии есть внутри человека, однако они могут быть как полезными, так и вредными, могут вызывать бактериальные заболевания или быть симбионтами в нашем организме.

В связи с этим возникает необходимость бороться с бактериальными заболеваниями, которые могут негативно сказаться на состоянии человека. В основном для лечения подобных болезней принимаются такие препараты как антибиотики, которые при правильном употреблении могут оказаться достаточно эффективными.

Но при применении этих препаратов без назначения врача и без понимания того, чем было вызвано плохое состояния (вирусом или бактерией), они могут привести к тяжелым последствиям.
Целью данной работы является показать процесс развития невосприимчивости бактерий к антибиотикам и как это может оказать на лечении бактериальных инфекций.

В ходе работы будет описано строение бактерий, понятие антибиотика и какие они бывают, механизмы действия антибиотиков и способы формирования антибиотикорезистентности (невосприимчивости) бактерий к этим препаратам. Также будет проведен эксперимент, который наглядно покажет развитие резистентности бактерий к антибактериальным препаратам. В ходе работы будут использованы методы сборки и анализа информации, метод эксперимента и анализа полученных результатов.

Данная тема является актуальной на сегодняшний день, так как широкое распространение антибиотиков и их легкодоступность приводит к развитию невосприимчивых форм бактерий, которые распространятся по всему миру, также высокая скорость размножения микроорганизмов приводит к формированию мутаций, вследствие которых вырабатывается устойчивость к тем или иным препаратам.

И это еще раз подтверждает актуальность данной проблемы в современном мире. Поэтому необходимо более подробно разобрать механизм формирования резистентности, чтобы показать к чему может привести бесконтрольное самолечение антибиотиками.

Бактерии. Общее строение


Бактерии- простые одноклеточные микроскопические организмы, принадлежащие к прокариотам. Они являются самой древней группой существ на нашей планете. Бактерии освоили практически все среды обитания благодаря своему строению, которое позволяет им приспособиться к различным условиям среды.

Строение бактерий

Бактерия представляет собой одну клетку, которая покрыта клеточной стенкой, состоящей из муреина. Снаружи она может иметь капсулу, которая выделяет слизь, защищающую клетку от пересыхания. На поверхности клетки бактерии находятся тонкие белковые ворсинки – пили. Их может быть большая численность.

Пили помогают клетке передавать генетический материал, а также обеспечивают слипание бактерий друг с другом. Ядро в клетке отсутствует, именно поэтому эти организмы относят к прокариотам. ДНК клетки находится в специальной ядерной зоне и имеет вид замкнутого в кольцо нуклеоида. В клетках бактерий отсутствую все мембранные органоиды, которые свойственны эукариотам.

Внутри находится густая неподвижная цитоплазма, в которой происходят все биохимические реакции, также там запасаются питательные вещества, поступающее извне и синтезируемые на собственных рибосомах клетки, которые имеют очень мелкие размеры по сравнению с эукариотической клеткой. Цитоплазма отделена от клеточной стенки цитоплазматической мембраной, через которую осуществляется транспорт веществ в клетку, также она играет важную роль в образовании спор.

В бактерии есть особые структуры – плазмиды, содержащие дополнительную генетическую информацию, например, об её устойчивости к какому-либо антибиотику. Они могут передаваться другим бактериям при размножении, которое у них очень интенсивное.

В силу простоты организации и неприхотливости бактерии широко распространены в природе. Практически нет места на Земле, где не встречались бы бактерии. Условия жизни бактерий разнообразны. Одним из них необходим кислород воздуха, другие в нём не нуждаются и способны жить в бескислородной среде.

В воздухе бактерии поднимаются в верхние слои атмосферы до 30 км. и больше.
Особенно много их в почве. В 1 г. почвы могут содержаться сотни миллионов бактерий. Также они обитают в поверхностных слоях воды открытых водоёмов. Полезные водные бактерии минерализуют органические остатки.

В живые организмы болезнетворные бактерии попадают из внешней среды, но лишь в благоприятных условиях вызывают заболевания. Симбиотические живут в органах пищеварения, помогая расщеплять и усваивать пищу, синтезируют витамины.

В связи с тем, что бактерии распространены повсеместно и часть из них может вызывать заболевания, у людей возникает необходимость бороться сними. В большинстве случаев человек использует для этого антибиотики.

Антибиотики


Антибиотики (греческий anti- против +bios жизнь) - вещества микробного, животного или растительного происхождения, избирательно подавляющие жизнеспособность микроорганизмов.

Антибиотики могут быть получены из микроорганизмов или иных природных источников, обладающие способностью избирательно подавлять в организме больного возбудителей заболеваний или задерживать развитие злокачественных новообразований.

Антибиотики природного происхождения продуцируются различными группами микроорганизмов (чаще всего актиномицетами, реже бактериями), низшими растениями (дрожжами, водорослями, плесневыми грибами, высшими грибами), высшими растениями и животными организмами.

Некоторые антибиотики — бактерициды — оказывают сильное подавляющее действие на рост и размножение бактерий и при этом относительно мало повреждают или вовсе не повреждают клетки макроорганизма, это свойство антибиотиков способствует тому, что их применяют в качестве лекарственных средств.

В зависимости от происхождения антибиотики делятся на природные, синтетические и полусинтетические.

  1. Антибиотики природного происхождения чаще всего продуцируются актиномицетами, реже — немицелиальными бактериями. Также могут быть получены из высших растений (фитонциды) и других организмов.
  2. Синтетические антибиотики получают в процессе химического синтеза веществ, аналогичных природным антибиотикам.
  3. Полусинтетические антибиотики возникли в результате улучшения свойств природных антибиотиков путем частичного изменения их химической структуры.

Существуют три основных принципа, на основе которых можно классифицировать антибиотики:

  1. по спектру действия, то есть по характеру биологического, объекта, в отношении которого данный антибиотик активен;
  2. по химической структуре антибиотика;
  3. по молекулярному механизму действия антибиотика на клетку.

По спектру действия антибиотики разделяют на антибактериальные, угнетающие развитие бактерий, противогрибковые, оказывают специфическое угнетающее действие на рост грибков и противоопухолевые, способные также задерживать размножение клеток злокачественных опухолей.
Антибактериальные антибиотики составляют самую многочисленную группу препаратов.

Преобладают в ней антибиотики широкого спектра действия, оказывающие влияние на представителей всех трех отделов бактерий. Антибиотики узкого спектра действия эффективны в отношении небольшого круга бактерий.

По характеру действия антибиотика на бактерии их можно разделить на две группы: антибиотики бактериостатического действия и антибиотики бактерицидного действия (Пенициллины, цефалоспорины, ристоцетин, аминогликозиды). Бактериостатические антибиотики задерживают рост бактерий, но не убивают их, тогда как воздействие бактерицидных антибиотиков в аналогичных концентрациях приводит к гибели клетки.

Под действием бактерицидных антибиотиков поражаются делящиеся клетки, нарушая синтез клеточной стенки бактерий, то есть они действуют лишь на развивающиеся бактерии и практически неактивны в отношении покоящихся микробов.

Конечным результатом действия этих антибиотиков является угнетение синтеза муреина, который является одним из основных полимерных компонентов клеточной стенки бактериальной клетки. Под воздействием этих антибиотиков вновь образующиеся клетки, лишенные клеточной стенки, разрушаются.

Механизм действия бактериостатических антибиотиков - левомицетина, макролидов, тетрациклинов - заключается в нарушении синтеза белка бактериальной клетки на уровне рибосом, нарушение синтеза нуклеиновых кислот, то есть действие бактериостатических антибиотиков направлено на подавление жизнедеятельности клетки, в то время как бактерицидные антибиотики действуют на делящиеся клетка.

Также бактериостатические антибиотики снижают активность бактерицидных антибиотиков, то есть их совместное употребление не эффективно.
По механизму действия на клетки антибиотики делятся на:

  • поражающие синтез бактериальной клеточной оболочки (Пенициллины, ристомицин);
  • нарушающие синтез белков в бактериальной клетке (Макролиды, левомицетин.);
  • подавляющие синтез белков в бактериальной клетке и одновременно нарушающие считывание генетического кода в процессе трансляции (аминогликозиды);
  • угнетающие синтез нуклеиновых кислот в клетках (противоопухолевые антибиотики);
  • нарушающие целостность цитоплазматической мембраны в клетках грибков (противогрибковые антибиотики).

Применение антибиотиков и их влияние на организм


Антибиотики очень широко применяются в медицине для лечения бактериальных, грибковых инфекций и некоторых опухолей. В зависимости от механизма действия, антибиотики принято делить на препараты широкого и узкого спектра.

К антибиотикам широкого спектра действия относятся те лекарственные средства, которые действуют на грамположительные и на грамотрицательные бактерии. Антибиотики узкого спектра активны, обычно, только против грамотрицательных микробов.

При назначении антимикробных антибиотиков необходимо, учитывая чувствительность возбудителя к антибиотику, назначать по возможности наиболее активный из них. В случае тяжелых заболеваний, когда лечение необходимо начать возможно быстрее, обычно назначают антибиотики широкого спектра действия. Окончательное лечение назначают после определения чувствительности возбудителя к антибиотику.

Дозы антибиотиков необходимо назначать с таким расчетом, чтобы достичь антибактериальной концентрации в очагах поражения. Большинство антибиотиков быстро выделяется, и поэтому для поддержания эффективной концентрации препарата в организме антибиотик обычно вводят больному несколько раз в сутки, в зависимости от скорости их выделения.

Для эффективного действия антибиотиков необходимо:

  1. Придерживаться установленной дозировки и частоте приема.
  2. В процессе лечения пить как можно больше жидкости.
  3. Наблюдать за личными ощущениями. Улучшение можно заметить на 2-3 день.
  4. Проходить полный лечебный курс.

Антибиотики не являются безразличными для организма веществами и, обладая высокой активностью, способны вызывать ряд более или менее тяжелых побочных реакций. Поэтому при употреблении антибиотиков необходимо находиться под наблюдением врача.

Например, под влиянием антибиотиков происходит уничтожение нормальной кишечной микрофлоры, что приводит иногда к авитаминозам, так как кишечные бактерии являются продуцентами витаминов группы В и отчасти группы К.

Поэтому при длительном применении антибиотиков рекомендуется одновременно с антибиотиками назначать поливитамины и в особенности витамины группы В. Антибиотики Макролиды и тетрациклины в больших дозах могут вызывать поражение печени, а левомицетин, хотя и очень редко, поражает кроветворение.

При недостаточно длительном употреблении антибактериальных препаратов, или при их употреблении в тех количествах, которые не угнетают жизнедеятельности микроорганизмов, бактерии могут приспособиться к тем условиям среды, в которой они находятся.

Антибиотикоризистентность

Антибио́тикорезисте́нтность или антибио́тикоусто́йчивость — устойчивость штамма возбудителей инфекции к действию одного или нескольких антибактериальных препаратов, снижение чувствительности (устойчивость, невосприимчивость) микроорганизмов к действию антибактериального вещества.
Широкое использование антибиотиков в медицине привело к распространению бактерий, устойчивых к действию данных препаратов.

Это может быть связано с нарушением дозировки при приёме антибиотика, а также c их употреблением не по назначению. Антибиотикорезистентность свойственная практически всем известным разновидностям бактерий, в связи с чем терапия антибиотиками становится все менее эффективной.
Бактерии, несущие гены резистентности, обладают способностью передавать эти гены другим видам с помощью горизонтального переноса генов.

Причиной развития антибиотикорезистентности связано с способностью живых организмов выживать в различных условиях, приспосабливаться к ним разными путями. В результате воздействия на бактерии антибиотика, они могут не погибнуть, а видоизмениться или приобрести новые гены. Размножаясь, эти бактерии образуют целые популяции штаммов, устойчивых к антибиотикам конкретной группы.

В зависимости от антибиотикорезистентности бактерии можно разделить на две группы: 1) устойчивые к одному антибиотику и 2) устойчивые одновременно к нескольким антибиотикам (множественная резистентность). Бактерии первой группы могут быть устойчивыми и к нескольким антибиотикам, если последние характеризуются близким химическим строением и однозначным механизмом действия на бактериальную клетку (перекрестная устойчивость).

Генетический контроль уровня чувствительности к антибиотикам определяется генами, локализованными в бактериальных хромосомах или в плазмидах (внехромосомная структура бактериальной клетки, представляющая собой молекулу ДНК и обеспечивающая устойчивость (резистентность) такой клетки к одному или нескольким антибактериальным лекарственным средствам), которые обеспечивают множественную резистентность клетки к нескольким антибиотикам.

Плазмиды существенно снижают эффективность лекарственной терапии инфекционных болезней человека, они обеспечивают широкое распространение генов лекарственной устойчивости в популяциях бактерий. Антибиотикорезистентность чаще всего возникает вследствие того, что бактериальная клетка имеет сложный состав клеточной стенки, которую не может разрушить антибиотик.

Также резистентность может формироваться из-за небольшого количества или полного отсутствия особых рецепторов, с которыми происходит контакт с антибиотиками. Некоторые рецепторы являются своеобразным маячком для антибактериальных препаратов, таким образом бактерии могут маскироваться и оставаться незамеченными для антибиотиков.

Механизмы резистентности

Резистентность антибиотиков у бактерий может осуществляться за счёт синтезируемых бактериями ферментов, разрушающих активную часть антибиотиков. Этот тип резистентности контролируется главным образом R-плазмидами, несущими различные комбинации генов резистентности к различным антибиотикам.

В результате генных мутаций обмен веществ микроорганизма может быть изменён таким образом, что блокируемые антибиотиком биохимические реакции больше не являются критичными для жизнедеятельности данного микроорганизма.

Механизмы развития антибиотикорезистентности к различным препаратам значительно отличаются. У бактерий резистентность к антибиотику может быть природной, заложенной в ней генетически, и приобретённая, которую бактерии получают в результате контакта с антибиотиками.

Описание эксперимента

  1. Бактерии, которые будут использоваться в эксперименте, являются частью патологической флоры человека.
  2. Изначально бактерии извлекли из ротовой полости и нанесли на питательную среду чашки петри. В течение двух недель бактерии активно размножались и значительно увеличили свою численность, находясь в теплом месте. Потом их было видно невооружённым глазом. Часть полученного материалы была пересажена на другую чашку петри, чтобы в конце эксперимента обработать бактерии концентрированным раствором антибиотика.
  3. Первая чашка петри была обработана разбавленным раствором антибиотика в соотношении 1 к 5. Это было необходимо для того что бы создать среду для бактерий, в которой бы они сразу не погибли, а приспособились к ней и продолжили бы активно размножаться. Недостаточная концентрация антибиотика не оказывает должного действия на жизнедеятельность бактерий.
  4. Через неделю количество бактерий в чашке петри увеличилось, и их еще раз обработали раствором антибиотика, но уже в соотношении 1 к 3. Повышая концентрацию антибиотика постепенно, мы стимулируем формирование невосприимчивости бактерий к данному препарату.
  5. Через пять дней в исследуемой чашке петри мы также наблюдаем интенсивное размножение бактерий, несмотря на действие наиболее концентрированного раствора антибиотика. Мы действуем на бактерии уже концентрированным препаратом и через пару дней не наблюдаем их окончательной гибели, а наоборот их численность продолжает интенсивно расти.
  6. В начале эксперимента мы отдельно отсаживали часть бактерий на другую питательную среду и потом подействовали на них концентрированным (неразбавленным) раствором антибиотика. Через пять дней было заметно, что часть бактерий погибла, так как концентрация препарата была достаточной чтобы подавить все процессы жизнедеятельности.
  7. В первом случае мы видим процесс формирования резистентности бактерий к антибиотику. При действии на бактерии разбавленным раствором антибиотика мы создавали среду, в которой микроорганизмы сразу не погибали, а приспосабливались бы к ней, формируя у себя гены устойчивости к данному препарату.

В силу простоты своего устройства и высокой скорости размножения бактерии передавали эту мутацию, которая со временем закрепилась в популяции. Постепенное повышение концентрации антибиотика все больше увеличивает невосприимчивость к данному препарату, так как гены устойчивости закрепляются ещё сильнее.

И впоследствии действие концентрированного антибиотика не показывает никакого эффекта, так как приобретенная мутация устойчивости к данному препарату закрепилась в этой популяции.
Во втором случае, при действии на бактерии концентрированным антибиотиком, мы видим их гибель.

Заключение


Широкое распространение форм бактерий, восприимчивых к тем или иным антибиотикам, является одной из самых распространённых проблем в современном мире. Для более эффективного лечения необходимо применять те препараты, которые прописывает врач, так как самостоятельное лечение не приведет ни к чему хорошему.

Важным фактором, который способствует развитию антибиотикорезистентности, является то, что люди сами покупают себе антибиотики или используют их не по назначению. Также широкодоступные препараты не всегда являются достаточно эффективными, но из-за их недорогой стоимости многие стремятся их приобрести и использовать при обыкновенной простуде, вызванной вирусной инфекцией. Бесконтрольное самолечение является главной причиной того, что появляются бактерии устойчивые к определённым антибиотикам.

Для предупреждения возникновения устойчивых форм возбудителей рекомендуется одновременное применение двух или большего числа антибактериальных препаратов с различными механизмами действия, так как устойчивость у возбудителя развивается значительно медленнее к двум антибиотикам с различными механизмами действия, чем к одному препарату.

Не рекомендуется назначать одновременно антибиотики, действующие на делящиеся клетки (пенициллин) и бактериостатические антибиотики (тетрациклины), так как под влиянием последних приостанавливается деление клеток и пенициллин теряет свою активность.

В качестве профилактики распространения устойчивости бактерий к антибиотикам может являться:

  • использования антибиотиков только в том случае, когда они назначаются врачом;
  • полного соблюдения предписанного режима принятия антибиотиков;
  • недопущения передачи антибиотиков другим лицам или использования остатков предписанных лекарственных средств.
  • укрепления системы профилактики инфекции и борьбы с ней;
  • назначение и отпуск антибиотиков только в том случае, когда они действительно нужны;
  • назначение и отпуск правильных антибиотиков для лечения данной болезни.

В современном мире антибиотикорезистентность быстро распространяется, а препараты, которые необходимы для лечения являются малоэффективными. Поэтому необходимо с пониманием относиться к своему здоровью, употреблять антибиотики только по назначению врача и не заниматься самолечением.


Если страница Вам понравилась, поделитесь в социальных сетях:

Партнеры и статистика