Bacteria, Microbes and Germs.Oh my!

Bacteria,  Microbes  and  Germs….Oh  my!                                                                             Objective:   The  objective  of...
Author: Paul Holland
7 downloads 0 Views 308KB Size
Bacteria,  Microbes  and  Germs….Oh  my!  

                                                                          Objective:   The  objective  of  this  lesson  is  to  introduce  the  students  to  the  concept  of   microorganisms.    In  this  lesson  they  will  learn  what  microorganisms  are  and  how  they  can   positively  and  negatively  affect  human  health.  For  upper  level  students  (3rd  through  5th)  this   lesson  will  also  reinforce  their  learning  of  the  scientific  method.     Colorado  Department  of  Education  Standards   http://www.cde.state.co.us/scripts/allstandards/COStandards.asp?stid=3&glid=3&stid2=3&glid2=0  

  Comprehensive  Health  Standard  2:    Physical  and  Personal  Wellness  in  Health   ● Kindergarten:  Expectation  2  -­‐  Explain  how  personal  hygiene  and  cleanliness  affect   wellness   ● 1st  Grade:    Expectation  2  -­‐  Demonstrate  health  enhancing  behaviors  to  prevent   unintentional  injury  or  illness     Science  Standard  2:    Life  Sciences   ● 1st  Grade:    Expectation  2  -­‐  An  organism  is  a  living  thing  that  has  physical  characteristics   to  help  it  survive   ● 2nd  Grade:    Expectation  1  -­‐  Organisms  depend  on  their  habitat's  nonliving  parts  to   satisfy  their  needs   ● 3rd  Grade:    Expectation  1  -­‐  The  duration  and  timing  of  life  cycle  events  such  as   reproduction  and  longevity  vary  across  organisms  and  species   ● 4th  Grade:    Expectation  3  -­‐  There  is  interaction  and  interdependence  between  and   among  living  and  nonliving  components  of  ecosystems     Estimated  Time:    1  or  2-­‐45  minute  lesson  periods.     Materials:   Basic  Activity   ○ Glitter  (edible  or  not).    Possible  glitter  that  shows  in  a  black  light.   ○ Vaseline     Advanced  Activity   ○ Nutrient  Agar  Media  kit  (can  be  purchased  from  Carolina  Scientific  –  Item   #821045)   ○ Hand  sanitizer  and/or  soap   ○ Bleach   ○ Antimicrobial  wipes    

Page 1 of 6

Background   The  microbial  world  is  the  most  diverse  of  any  group  of  animals  on  the  planet.    This  is   evident  if  you  look  at  the  tree  of  life  below,  which  can  be  found  at:     http://microbialgenomics.energy.gov/primer/tree.shtml.    As  you  can  see  below,  there  are  three   branches  for  plants,  animals  and  fungi,  and  all  the  rest  are  microorganisms.      

 

 

There  are  many  different  types  of  microorganisms  and  they  can  be  found  basically   everywhere!    Some  live  in  extreme  environments  such  as  deep  in  the  subsurface  of  the  earth,   near  volcanoes,  and  in  extremely  cold  places  like  Antarctica.      Some  actually  live  inside  our   bodies  and  help  us  stay  healthy,  but  some  make  us  sick.     When  we  talk  about  “germs”  in  human  health  we  usually  mean  two  very  different  types  of   microorganisms:  viruses  and  bacteria.   • The  key  “germs”  or,  more  properly,  microorganisms  that  create  common  illnesses  are   called  viruses.    Viruses  constitute  many  of  the  “germs”  that  make  students  sick   throughout  the  year  (flu,  colds,  chicken  pox,  etc.).     • Another  key  “germ”  comes  from  bacteria  (one  of  three  domains  of  life  that  have   microorganisms).   •    You  can  show  the  students  the  different  types  of  “germs”  that  make  them  sick  using   images  or  props  such  as  those  found  at  giantmicrobes.com      

Page 2 of 6

                       Cold  virus  –  Rhinovirus    

 

Bacteria  that  causes  Strep  Throat-­‐  Streptococcus  

            Definitions:   Microorganisms  –  An  organism  of  microscopic  size  that  cannot  be  seen  with  the  naked  eye.     Bacteria  are  usually  2  micrometers  or  less:    a  micrometer  is  1/1,000,000th  of  a  meter!!     Bacteria      -­‐  One  domain  of  life  in  the  microbial  world.    Most  of  the  microorganisms  that  cause   human  disease  or  live  within  the  human  body  are  in  this  domain.     Germs  –  Bacteria,  viruses  and  other  microorganisms  that  cause,  specifically  human,  diseases.     Pathogens  –  A  bacteria  or  virus  that  specifically  causes  disease  (a.k.a.  the  science  word  for   germs)     Viruses  –  viruses  are  considered  simple  microorganisms.    They  are  much  smaller  that  bacteria   or  other  traditional  microorganisms.    There  is  still  debate  in  science  about  whether  viruses  are   “alive”.    But  they  are  the  main  component  of  most  human  diseases.     Basic  Activity  Procedure  (K-­‐  2nd)  :   1. Before  the  students  enter  the  classroom  apply  Vaseline  and  glitter  to  common  “germ”   areas  around  the  classroom.  For  example  apply  the  “germs”  on  door  handle,  drinking   fountain,  pencils,  certain  areas  of  their  desks,  and  so  on.     2. Go  about  the  day  as  usual  so  that  the  students  have  a  chance  to  come  into  contact  with   a  lot  of  the  “germ”  areas.   3. During  the  science  lesson.    Discuss  microorganisms  with  the  students.   a. Ask  the  students  what  they  know  about  germs?    Do  they  know  what  they  look   like?  

Page 3 of 6

b. Do  they  know  any  other  names  for  germs  (usually  they  are  familiar  with  bacteria   or  bugs)?    Discuss  viruses,  microorganisms  and  any  other  term  they  do  not  know.       c. Talk  about  good  microbes  versus  bad  microbes.      Ask  why  do  we  wash  our   hands?      Why  does  that  keep  the  bad  germs  from  making  us  sick?       i. Return  to  the  discussion  about  how  microbes  can  be  found  everywhere   and  the  have  them  look  at  their  hands  and  glitter….   ii. You  can  talk  about  antibiotics,  hand  sanitizer  and  soap  as  things  that  kill   microorganisms,  especially  the  bad  ones.    

  Advanced  Activity  Procedure  (3rd  through  5th)   1. Discuss  microorganisms  with  the  students.      Ask  them  what  do  they  know  about  germs?       • What  do  they  look  like?   • Where  are  they  found?   • What  are  other  names  for  germs?   • Are  they  all  bad?   2. Review  the  basics  about  the  microbial  world   • Show  them  the  tree  of  life  and  explain  where  plants  and  animals  are  and  that  all   the  rest  are  microbes!!   • Discuss  some  of  the  extreme  places  microbes  can  be  found  (see  references).   • Discuss  the  difference  between  good  bacteria  and  bad  bacteria.    Especially  those   that  make  humans  sick.   3. Now  that  the  students  have  a  basic  understanding  and/or  interest:  tell  them  we  are   going  to  do  two  experiments  to  learn  about  microorganisms,  where  they  live  and  why   things  like  soap  and  hand  sanitizer  work  to  keep  bad  bacteria  from  making  us  sick.   4. Safety  in  the  Classroom  –  before  starting  these  experiments,  please  read  the  following   safety  recommendations  for  working  with  microbes  and  media  in  the  classroom.   •  It  is  important  that  the  students  never  open  the  petri  dish,  as  there  will  be  live   bacterial  colonies  present  that  contain  millions  of  bacteria.    Please  explain  this  to   the  students  and  it  may  be  helpful  to  place  the  dish  in  a  Ziploc  bag  or  put   parafilm  around  the  dish  to  ensure  no  one  opens  it,   • The  students  and  the  teacher  should  always  wash  their  hands  before  and  after   the  experiment.    It  would  also  be  good  to  keep  hand  sanitizer  on  each  table  for   students  to  use  as  needed.   • When  the  experiment  is  complete  –  put  a  small  amount  of  bleach  in  each  petri   dish,  then  place  them  is  a  Ziploc  bag  container  and  throw  them  in  an  outside   garbage  bin.    The  bleach  will  kill  most  of  the  bacterial  colonies.   • When  the  exercise  is  completed,  make  sure  to  wipe  down  all  the  tables  and   other  surfaces  with  antibacterial  wipes.         Page 4 of 6

5. Experiment  1   a. Have  the  students  hypothesize  where  microbes  in  the  classroom  can  be  found.   b. Now  have  them  hypothesize  where  the  MOST  microbes  might  be  found  in  the   classroom.   c. Work  with  the  students  to  write  a  class  hypothesis  for  both  a  &  b.   d. Split  the  students  into  groups  and  give  them  cotton  swabs.    Have  them  take   “samples”  of  the  microbes  in  each  of  the  test  sites.   e. They  can  then  swipe  the  cotton  swab  onto  the  nutrient  media  in  the  petri  dish.     There  should  be  1  petri  dish  per  site/per  group.    Be  sure  not  to  push  too  hard   when  swiping  the  swab  on  the  agar  in  the  dish.   f. Place  the  petri  dishes  someplace  where  they  will  get  warm  (in  the  sun)  and  grow   them  over  night.     g.  Allow  the  students  to  observe  the  microbes  as  they  grow.    Explain  to  them  that   the  bacteria  are  reproducing  and  making  millions  of  copies  of  themselves.    This   will  turn  into  things  they  can  see  on  the  plate  called  “colonies?   h. After  about  1-­‐2  days.    Have  the  students  count  the  number  of  colonies  they  see.     And  put  total  number  in  a  group  spreadsheet  like  the  example.   i. After  compiling  the  classroom  data,  discuss  with  the  students  what  the  data  tells   them  about  their  hypothesis.    Was  it  correct?    Why?     Groups 1 2 3 4 5 6 Average Loc A: Door Knob Loc B: Trash Can Loc C: Toilet Seat Loc D: Water Fountain   6.  Experiment  2   a. In  their  groups,  have  the  students  elect  one  member  to  be  the  “test  subject”   b. Have  the  test  student  wipe  their  hands  on  the  tables,  doorknobs  and  other  places   that  microbes  may  be.      Then  swab  the  student’s  hand  with  a  cotton  swab  and  brush   it  on  a  petri  dish.   c. Then,  have  the  student  use  hand  sanitizer.    After  their  hands  are  dry,  swab  their   hands  again  with  a  new  cotton  swab  and  swipe  cotton  swab  on  a  new  petri  dish.   d. Allow  the  dishes  to  grow  like  in  experiment  #1.  Then  allow  the  students  to  look  at   them   e. What  happened?    Discuss  the  results  with  the  students.   Page 5 of 6

  References   1. Carolina  Scientific    -­‐ http://www.carolina.com/product/long+life+medium+kit+nutrient+agar.do   2. Giant  Microbes.com  -­‐  http://www.giantmicrobes.com/   3. Microbes  at  NASA  -­‐  http://microbes.arc.nasa.gov/   4. Biology  for  kids  -­‐  http://www.biology4kids.com/files/micro_main.html   5. Tree  of  Life  -­‐  http://microbialgenomics.energy.gov/primer/tree.shtml       Adams  50  Standards     • SC.00.05.01.01  Identifies  the  common  needs  such  as  food,  air,  and  water  of  familiar   living  things.  (CMCS)  (CAS  Pr.2.2a)   • SC.01.12.02.03  An  organism  is  a  living  thing  that  has  physical  characteristics  to  help  it   survive  (CAS:  1.2.2)   • SC.01.22.01.03  Organisms  depend  on  their  habitat's  nonliving  parts  to  satisfy  their   needs  (CAS:  2.2.1)   • SC.01.42.03.03  There  is  an  interaction  and  interdependence  between  and  among  living   and  nonliving  components  of  systems  (CAS:  4.2.3)   • SC.02.12.02.03  An  organism  is  a  living  thing  that  has  physical  characteristics  to  help  it   survive  (CAS:  1.2.2)   • SC.02.22.01.03  Organisms  depend  on  their  habitat's  nonliving  parts  to  satisfy  their   needs  (CAS:  2.2.1)   • SC.02.32.01.03  The  duration  and  timing  of  life  cycle  events  such  as  reproduction  and   longevity  vary  across  organisms  and  species  (CAS:  3.2.1)   • SC.02.42.03.03  There  is  an  interaction  and  interdependence  between  and  among  living   and  nonliving  components  of  systems  (CAS:  4.2.3)   • SC.03.32.01.03  The  duration  and  timing  of  life  cycle  events  such  as  reproduction  and   longevity  vary  across  organisms  and  species  (CAS:  3.2.1)   • SC.03.42.03.03  There  is  an  interaction  and  interdependence  between  and  among  living   and  nonliving  components  of  systems  (CAS:  4.2.3)   • SC.04.42.03.03  There  is  an  interaction  and  interdependence  between  and  among  living   and  nonliving  components  of  systems  (CAS:  4.2.3)   • SC.04.62.01.03  Changes  in  environmental  conditions  can  affect  the  survival  of  individual   organisms,  populations,  and  entire  species  (CAS:  6.2.1)   • SC.04.62.02.03  Organisms  interact  with  each  other  and  their  environment  in  various   ways  to  create  a  flow  of  energy  and  cycling  of  matter  in  an  ecosystem  (CAS:  6.2.2)   • SC.04.82.01.03  Human  activities  can  deliberately  or  inadvertently  alter  ecosystems  and   their  resiliency  (CAS:  8.2.1)     Created  by:       Daniel  Moran,  Paul  Martin  and  Kennda  Lynch     Page 6 of 6