В океанах появились бактерии, способные питаться пластиковым мусором. Моделирование как возможность изучения бактерий и день науки Бактерии разлагающие пластик
Ученые создали фермент, способный уничтожать пластик, а особенно хорошо он справляется с пластиковыми бутылками. Это достижение позволит справиться с огромным количеством пластика, загрязняющего планету.
В 2016 году на свалке в Японии были обнаружены бактерии, способные поглощать пластик. На процесс, обычно занимающий столетия, у них уходили считанные дни. Теперь же ученым удалось определить структуру фермента, который бактерии для этого используют, и синтезировать его. Когда команда протестировала полученный фермент, оказалось, что он справляется с полиэтилентерефталатом (ПЭТ), из которого делают бутылки для напитков, еще лучше оригинала.
«Оказалось, что мы улучшили фермент. Мы были немного шокированы, - говорит профессор Джон Макгихан из Портсмутского университета в Великобритании. - Это настоящее открытие. … Это скромное улучшение, на 20%, но не в этом дело, - рассказывает Макгихан. - Произошедшее показывает, что фермент еще не оптимизирован. Это дает нам возможность использовать все технологии, которые годами применялись в разработке других ферментов, и создать фермент, работающий сверхбыстро».
Исследователи определили структуру фермента, используя синхротрон Diamond, способный производить мощное рентгеновское излучение, которое позволяет разглядеть структуру отдельных атомов. Фермент оказался похожим на тот, что бактерии обычно используют для разрушения природного полимера кутина - воска, которым часто покрыта кожица плодов.
«Мы надеемся использовать этот фермент, чтобы разложить пластик на его составляющие, а затем снова использовать их для производства пластика. Это значит, что не нужно будет добывать еще больше нефти и что можно будет уменьшить количество пластика в окружающей среде», - отмечает Макгихан.
Одно из возможных улучшений - пересадить фермент бактериям-экстремофилам, способных выдерживать температуру выше 70°С - при ней плавится ПЭТ, а в расплавленном виде он разлагается в 10-100 раз быстрее. Также способствовать разложению пластика могут и некоторые грибки, но бактерии легче использовать в промышленных целях.
Для уничтожения других видов пластика можно будет использовать бактерий, которые в настоящее время эволюционируют в окружающей среде, уверен Макгихан. Хотя большая часть пластика находится в океане, исследователи рассчитывают, что можно будет доставить поедающие пластик бактерии к этим скоплениям мусора.
«Я думаю, это очень интересная работа, которая показывает, что есть потенциал для использования ферментов в борьбе с растущей проблемой отходов, - считает химик Оливер Джонс. - Ферменты нетоксичны, биоразлагаемы и их можно получить с помощью микроорганизмов в больших количествах».
Берточини, научный сотрудник Испанского института биомедицины и биотехнологий, заинтересовалась феноменом и провела вместе с биохимиками из Кембриджа научный эксперимент. Были взяты около сотни личинок, которые поместили в обыкновенный пластиковый пакет, купленный в британском магазине, и стали ждать появления дырок. Как выяснилось, сотня гусениц способна расправиться с 92 мг полиэтилена за 12 часов.
Каждую минуту в мире продается около миллиона пластиковых бутылок. Переработке подвергаются лишь 14% из них. Многие из оставшихся попадают в океаны, загрязняя даже самые удаленные уголки, нанося вред морским обитателям и - потенциально - потребителям морепродуктов.
Сегодня из бутылок, попавших на переработку, изготавливаются непрозрачные волокна, которые становятся материалом для одежды и ковров. Но благодаря использованию фермента из них можно будет делать новые пластиковые бутылки, что избавит от необходимости производить больше пластика.
Источники: newsland.com, Facepla.net
Как сделать модель живой (животной) клетки из пластилина своими руками (тема "Строение клетки", 5 класс).
Модель клетки (строение клетки) из пластилина
Так как моя старшая дочь из-за плановой госпитализации некоторое время не посещала школу, пропущенные темы мы с ней изучали самостоятельно. "Строение клетки" - одна из таких тем. Я вспомнила, что сама когда-то делала в школу в качестве домашнего задания по биологии модель инфузории-туфельки из пластилина, которая так мне понравилось, что даже отдавать не хотелось. И предложила дочке закрепить изучение этой темы изготовлением модели клетки из пластилина.
Модель клетки дочка отнесла в школу. Оказалось, что это было домашним заданием, и другие дети тоже делали клетку из пластилина.
Как сделать модель живой (животной) клетки из пластилина
Для макета лучше всего подойдет не обычный пластилин, поделки из которого могут деформироваться от падения, от высокой температуры (например, от летнего зноя или под прямыми солнечными лучами) и т.д., а эластичная мягкая полимерная глина, застывающая на воздухе. Подробнее я писала о ней в статье . Мы очень любим из нее лепить, но у нас она закончилась, поэтому в этот раз пришлось работать с простым пластилином.
Сделать модель живой животной клетки из пластилина можно несколькими способами (в статье использованы иллюстрации из учебника "Биология. Введение в биологию", 5 класс, авторы: А. А. Плешаков, Н. И. Сонин, 2014, художники: П. А. Жиличкин, А.В. Пряхин, М. Е. Адамов).
Модель растительной клетки можно выполнить аналогично, ориентируясь на изображение растительной клетки из учебника.
1. Самая простая плоская модель клетки из пластилина на картоне
Самый простой способ изобразить схему строения клетки, на изготовление которого потребуется меньше всего времени, это слепить из пластилина клетку в соответствии с изображением из учебника.
Этапы работы
2. Плоская модель живой клетки из пластилина
Эта модель похожа на предыдущую, но немного сложнее.
- Вырезать из плотного глянцевого картона основу овальной или слегка изогнутой формы.
- Приклеить детали, изображающие главные части клетки:
- наружную мембрану (сделать ее из скатанного колбаской пластилина)
- ядро (сделать его из расплющенного пластилинового шарика). - По желанию приклеить некоторые важные органоиды живой клетки: митохондрии, лизосомы.
- Подписи можно сделать прямо на картоне внутри клетки.
Этот же вариант модели клетки можно еще немного усложнить, если в начале работы на основе из картона тонким слоем размазать светлый пластилин (это будет цитоплазма).
3. Модель живой клетки из пластилина на пластике
Так как пластилин через некоторое время оставляет жирные пятна даже на глянцевом картоне, то модель клетки получится более долговечной, если сделать ее на основе из пластика. При использовании прозрачного пластика можно не покрывать основу пластилином. А сноски или надписи, сделанные не на самой модели, а на бумаге под ней, будут хорошо видны через прозрачный материал.
Модель мы делали на основе иллюстраций из пункта 5 "Живые клетки" первой части учебника.
Этапы работы
4. Объемная модель живой клетки из пластилина
- Для основы скатать из пластилина большой шарик, придать ему форму яйца и вырезать из него четверть.
- Для экономии пластилина можно сделать эту деталь из мягкой фольги, а затем облепить ее пластилином. Еще проще сделать эту деталь из пенопластового яйца для поделок.
- Приклеить детали из пластилина (аналогично тому, как описано в предыдущей инструкции).
5. Модель живой клетки из соленого теста
Также можно сделать макет клетки из соленого теста (в рецепт соленого теста, который я использую).
- Соленое тесто раскатать скалкой в пласт толщиной около половины сантиметра.
- Вырезать из него основу для макета клетки.
- Приклеить основные детали.
- Оставить на сутки или двое в теплом месте для высыхания.
- Раскрасить красками.
Модели живых (животных и растительных) клеток своими руками
Напоследок небольшая галерея с фотографиями моделей клеток из кабинета биологии. Прошу прощения за качество фотографий - дочка делала их в школе телефоном, а там, где стоит шкаф с работами детей, плохое освещение.
А эта работа мне очень понравилась, потому что у меня тоже была идея сделать модель еще и из бумаги, в технике объемной аппликации. Модель клетки выполнена из бумаги в техниках рисования, аппликации и квиллинга.
Предлагаю посмотреть другие статьи из рубрики или статьи о .
© Юлия Валерьевна Шерстюк, https://сайт
Всего доброго! Если статья была вам полезна, пожалуйста, помогите развитию сайта, поделитесь ссылкой на нее в соцсетях.
Размещение материалов сайта (изображений и текста) на других ресурсах без письменного разрешения автора запрещено и преследуется по закону .
Здравствуйте, друзья!
Сегодня я хочу погрузить вас в мир креативной педагогики в изучении биологических объектов. Ребята начинают изучать биологию в 6 классе, некоторые темы данного курса остаются для них отстраненными. Вот, например, тема микробиологии о строении бактерий. Тема дается весьма трудно. С одной стороны, это обилие научной терминологии, с другой - сложности восприятия в связи с масштабами. Под школьным микроскопом бактерии выглядят черточками и малюсенькими пузырьками, и трудно поверить, что эти малыши способны вызывать болезни.
| Лептоспира |
Чтобы поддержать интерес, предлагаю ребятам сделать крупные модели бактерий, крупные, сантиметров на 20. Каждый вытянул номерок, за которым была закреплена бактерия и вызываемое ею заболевание. Всего 25. Ребятам, неведомы эти названия. Им предстоит осуществить научный поиск, чтобы собрать модель.
Следующий шаг - это разработка критериев к модели. Без этого нельзя. Иначе, мы можем получить искажения научной истины. Кроме того, участвуя в обсуждении и разработке критериев, ребята принимают ответственность за выполнение работы.
Разбираемся в понятии "модель". Ребята отмечают, что это не точная копия, а скорее схематическая. Приходим к решению, что в ней мы можем играть со цветом, фактурой, но сохранять существенные признаки, такие как форма и выросты.
Критерии выписываются на доску, и каждый ребенок фиксирует их в тетради:
1.Размер крупный от 20см, настольный вариант.
2.Структура, строение.
3.ПАСПОРТУ: крупно на 1/3 страницы А4.
Название бактерии
Название заболевания
Очень кратко симптомы
Смертность
Автор, класс
4. КРЕАТИВНОСТЬ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗ ПОДРУЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Ребята с удовольствием включаются в процесс, поскольку в прошлом году, мои теперешние семиклассники делали выставку моделей вирусов. Выставка пользовалась живым интересом. И когда я предложила сделать модели бактерий, то услышала восторженные "УРА!".
На идею создания 3Д-моделей микромира меня вдохновили работы Люка Джеррема, который создавал модели бактерий и вирусов из стекла. Я показала это детям и сказала, а давайте.... И они не просто согласились, а радостно побежали делать модели.
Итак, мои шестиклассники стали бороздить просторы интернета в поисках информации. Самым сложным для них оказалось создание паспорту. Ведь нужно было выделить самое главное, а сказать хотелось так много!
На День науки мы открыли двери выставки "Экспериментариум: портреты бактерий" для детишек начальной школы. На выставке принимали участие 42 модели. Все работы шестиклассников получили оценку отлично. Но я приготовила для них еще один бонус - традиционное голосование за лучшую модель. Ребята, которые посещали выставку, прикрепляли стикер к номеру понравившейся модели. Модели, набравшие наибольшее количество голосов, принесли своим создателем дополнительную пятерку!
А выбрать было из чего! Ребята подошли к решению задачи создания моделей с выдумкой. Здесь были фактуры из папье-маше, шариков и ниток, из пластиковых флаконов и бутылок, из пушистого валика для побелки, коктейльных трубочек, бархатной бумаги, пенопласта, пластилина, проволоки, и даже сплетенные из резиночек!
Но вся магия выставки начала работать, когда пришли дети 3 и 4 класса. Я повела рассказ об интересной науки микробиологии. Показала им бактерию и сказала, что если бы бактерии выросли до такого размера в 20 сантиметров, то я бы стала ростом до луны!
Потом мы стали с малышами говорить о том, какой формы бывают бактерии. Они оглядели коллекцию и заявили, что на сосиски похожи, и на шарики.
Те, которые, похожи на сосиски, называют бациллами, что переводится как "палочка". А вот те, что как шарики, называются кокки. А потом ребята перекатывали в руках шарик золотистого стафилококка, и пробовали на вкус новое слово. Это же удивительно, что слово состоит всего из 4 букв, и три из них "К". А если убрать одну "К" в конце слова, то бактерия превратится в морского повара - в кока!
А бактерии, похожие на кудряшки, называют спириллами.
А потом мы поговорили об эпидемиях. О тех, что уносили миллионы людских жизней - об эпидемии чумы, холеры, туберкулеза, дифтерии. О том, что если бы не успехи медицины, то половина людей умирала бы еще в первые годы своей жизни. Открытие антибиотиков (пенициллина) в 1928 А. Флемингом, спасло миллионы жизней.
Просматривая фотографии, посмеялась, что у нас с детьми везде открыт рот. У меня, потому, что я рассказываю, а у детей, потому что слушают.
Благодаря многолетним исследованиям удалось отыскать бактерии, которым мусор, разлагающийся в природе столетиями, идет в пищу. Это можно назвать самым настоящим прорывом в области утилизации полимерных отходов. Поэтому корреспондент "РГ" помчалась в лабораторию Астраханского государственного технического университета. Именно здесь вывели микроорганизмы, пожирающие пластик.
Разработчиком новой технологии оказалась 23-летняя Анна Каширская, аспирант кафедры прикладной биологии и микробиологии университета. Эксперимент, начатый восемь лет назад, вылился в серьезную работу, которая, как надеется ее автор, найдет применение в реальной жизни.
Сегодня изделия из полимерных материалов используются повсеместно. Пожалуй, без полиэтиленовых пакетов современному человеку сложно даже представить поход в магазин. Пластиковая тара для молока и соков решительно потеснила стеклянную. Да и промышленные предприятия активно используют именно пластиковую упаковку, которая, по данным экспертов, сегодня составляет 40 процентов всего бытового мусора. Проблема утилизации твердых бытовых отходов в регионе, как и по всей России, стоит очень остро. Ежегодно тысячи тонн отходов складируются на загородных полигонах, при этом повсеместно ощущается нехватка новых мусороперерабатывающих предприятий.
Отслужив свой срок, пластик и полиэтилен отправляются на свалку, нанося тем самым огромный вред экологии. В Астраханской области, да и в других регионах, это грозит катастрофой, если не изобрести современный способ утилизации. Это я понимала еще в школе, - говорит Анна Каширская.
В 2006 году, будучи в девятом классе, Анна, увлеченно занимавшаяся в кружке при АГТУ "Юный микробиолог" (сегодня она, кстати, его уже возглавляет), начала опыты.
Восемь лет назад я взяла фрагмент полиэтиленового пакета размером четыре на четыре сантиметра и погрузила в обычную дистиллированную воду, куда добавила немного почвы с местного пустыря и два процента неорганических солей. Через месяц на поверхности воды образовалась зеленая пленка - это были водоросли. Разумеется, жидкость испарялась. Чтобы процесс шел непрерывно, я регулярно пополняла раствор водой, - говорит моя собеседница.
Периодически экспериментатор брала смывы с поверхности подопытного пакета. Вскоре ей удалось выделить бактерии, которые образовывались на нем постоянно. Ими оказались плесневые грибы микромицеты, для которых источником питания служит полиэтилен.
В процессе исследования под микроскопом выяснилось: грибы, растущие на поверхности полиэтилена, потребляют его частицы. При этом структура полиэтилена нарушилась. За восемь лет "испытуемый" потерял в весе около 30 процентов и стал очень хрупким, его прочность снизилась на 96 процентов, - констатирует научный сотрудник.
Получается, еще совсем чуть-чуть и пакет полностью растворится.
Было бы просто замечательно использовать достижение за пределами лаборатории. Для этого первым делом необходимо ввести раздельный сбор мусора. Чтобы, к примеру, пластиковые отходы собирались и свозились отдельно от других.
И что, их надо будет замачивать в растворе и выдерживать десятилетиями? - интересуюсь я.
Зачем же? Полученный раствор можно было бы периодически распылять над полигонами, где находит свое вековое пристанище весь полимерный мусор. А грибы медленно, но верно делали бы свое дело. В любом случае это ускорит процесс распада пластика, - уверена микробиолог.
Вот он, тот самый пакет. Анна подхватывает его аккуратно пинцетом со дна стеклянной банки. В других емкостях также лежат частицы полиэтилена. Для них старались создать другие условия. Например, перекрывали доступ кислорода крышкой, нагревали и охлаждали, экспериментировали с количеством солей и различным PH. Но оказалось, грибам - пожирателям пластика воздух просто необходим. А оптимальной для них является комнатная температура.
Кстати, продукты распада могут быть использованы в качестве удобрений. Таким образом получается безотходное производство, - приводит последний аргумент Анна Каширская.
Губернатора Астраханской области Александра Жилкина, присутствовавшего на конференции молодых ученых, где выступала Анна Каширская, очень заинтересовала разработка.
Данный проект будет поддержан региональным правительством. Мы также намерены стимулировать молодых ученых, чтобы они смогли добиться более впечатляющих результатов и сократить срок разложения полимерных отходов, которые сегодня складируются на астраханских полигонах, - подчеркнул глава региона.
За плечами астраханской изобретательницы участие во многих конференциях, где она с воодушевлением рассказывает о своем способе защиты экологии. Девушка уже стала победителем молодежного научно-инновационного конкурса "УМНИК". Полученный грант - 400 тысяч рублей Анна планирует потратить на дальнейшие эксперименты и обустройство лаборатории.
Кстати
Полиэтилен является одним из самых трудно разлагаемых веществ. Он обладает высокой прочностью, водостойкостью и является химически инертным. Существуют различные способы утилизации полимерных отходов (захоронение, сжигание, вторичная переработка), но эти методы имеют ряд недостатков. В Астраханской области не производится вторичная переработка пластика. По некоторым данным, лишь 53 процента мусорных свалок из 300 являются санкционированными. При нагревании и сжигании пластика образуются токсические вещества, в том числе угарный газ, формальдегид и многие другие. Они чрезвычайно вредны для здоровья, являются причиной возникновения тяжелых заболеваний, в том числе онкологии. Применение астраханской биотехнологии способствует снижению токсических веществ и позволяет добиться уничтожения полиэтилена в десятки раз быстрее, чем в природной среде.
Десятки миллионов тонн пластикового мусора ежегодно попадают на свалки, который не разлагается десятки, а то и сотни лет. Многие люди считают, что выхода не существует и изменить что-либо уже нельзя. Сразу скажем - что это не так! И мы это неоднократно показывали в наших выпусках, с которыми Вы можете познакомиться на нашем канале. Сегодня же мы рассмотрим интересные открытиями учёных, которые также могут помочь в вопросе переработки и утилизации пластикового мусора.
Японский учёный Кендзи Миямото (Kenji Miyamoto), совместно со своими коллегами из университета Кейо в Йогокаме, Япония, во время проведения анализа образцов почвы и воды, которые были взяты в местах переработки пластика, обнаружили новый штамм бактерий Ideonella sakaiensis, способных разлагать материалы, состоящие из полиэтилентерефталата (ПЭТ) - термопластика, широко используемого для производства одноразовой тары, пластиковых бутылок, различных упаковок, одежды и посуды. Термопластик, на который приходится шестая часть всего пластикового мусора, также известен под названиями - ПЭТ, лавсан, майлар.
В лабораторных условиях плёнку, состоящую из ПЭТа толщиной 0,2 мм, бактерии полностью разложили за 6 недель при температуре 30 °С.
Биологи полны энтузиазма и делают прогнозы, что с помощью штамма бактерий можно будет перерабатывать до 50 млн. тонн ПЭТа за год. Рассматривается также возможность ускорения процесса разложения ПЭТа, посредством введения выявленных генов в штамме бактерий в быстро размножающуюся бактерию Escherichia coli.
Бактерии Ideonella sakaiensis гидролизуют ПЭТ, с помощью специальных ферментов. Один, из которых наносится сначала на ПЭТ, запуская предварительные химические реакции до последующего поглощения. А второй фермент используется для переваривания ПЭТа внутри самой клетки. Удивляет то, что бактерии могут использовать ПЭТ в качестве основного источника энергии и углеродов.
Биологи сообщают, что полиэтилентерефталатаза (ПЭТаза) - один из специальных ферментов, участвующих в гидролизации, не имеет схожих аналогов у родственных бактерий штамма. А это может обозначать, что бактерии приспособились к изменениям окружающей среды.
Пока ещё инструмент, под названием Ideonella sakaiensis, находится в стадии исследования, но уже позволяет с оптимизмом смотреть на его будущее использования для переработки мусора и отработанного материала из ПЭТа.
Второе интересное открытие сделала Федерика Бертоккини из Института биомедицины и биотехнологии Кантабрии в Испании, обнаружив, что гусеницы восковой моли (Galleria mellonella) способны перерабатывать полиэтилен и другие виды пластика. И не просто пережёвывать, но и выводить из своего организма в переработанном виде. Сотня гусениц за 12 часов способна справиться с 92 миллиграммами полиэтилена.
Эти гусеницы являются настоящей проблемой для пчеловодов. Они поедают воск, который является полимером, то есть натуральным пластиком, схожим по структуре на структуру полиэтилена. И эта особенность, обнаруженная в гусеницах очень заинтересовала учёных, которые увидели в ней будущее по утилизации пластикового мусора.Ведь полиэтилен в мире вырабатывается в огромных масштабах. К примеру, в 2014 г. было произведено более 124 млн. тонн полиэтилена, который плохо поддаётся разложению.
Остаётся открытым вопрос - каким образом гусеницы перерабатывает полиэтилен? Федерика Бертоккини, совместно с учёными из Великобритании - Паоло Бомбелли и Кристофером Хау, пытаются найти вещество, используемое гусеницами для разложения полиэтилена, чтобы научиться его синтезировать и производить в промышленных масштабах для утилизации накопленного в мире мусора.
Необходимо понимать, что бактерии и гусеницы - это не панацея, а ещё один инструмент для того, чтобы минимизировать вред от людской деятельности.
Как говориться в книге Анастасии Новых «Сэнсэй. Исконный Шамбалы», часть IV:
«В какие бы условия человек не попал, какие бы препятствия не ставила ему судьба, жить нужно так, как подобает Человеку с большой буквы. Самому становиться Человеком и помогать окружающим людям. Главное в этой жизни — быть свободным внутри по Духу, свободным от мира материи, идти к Богу, не сворачивая с этого пути. Тогда во внешней жизни вы сможете максимально принести пользу людям и прожить жизнь, достойную звания Человека.»
Объединение людей - залог выживания Человечества!
Приглашаем ученых и всех заинтересованных лиц к обсуждению возможностей использования обнаруженных живых организмов для очищения Планеты от пластика и изделий из него.
О климатических событиях в мире и путях решения климатических проблем Вы можете прочесть в докладе ученых АЛЛАТРА НАУКА
