Влияние токсических веществ на работу сердца дафнии

 Наша работа называется "Влияние различных химических веществ на работу сердца дафний."

Ее выполнили ученицы 8 в класса Кокорева Настя и Кулакова Ира под руководством учителя биологии Ходыревой С.Г и учителя химии Баталовой И.М.

        В последнее время стало популярно говорить об опасности никотина, алкоголя, кофеина, различных лекарственных средств на здоровье человека. И, тем не менее, их мировое потребление не снижается. Особенно пагубное влияние эти вещества оказывают на сердечнососудистую систему, на ритм сердечных сокращений. Каждая вторая смерть на Земле возникает по причине заболеваний сердца.

         Мы решили на примере опытных данных показать влияние перечисленных выше веществ на организм. Для этого в качестве биоматериала были выбраны беспозвоночные рачки-дафнии.  Для которых мы определили степень токсичности каждого вещества, их минимальную токсическую концентрацию и характер действия. Возможность увидеть своими глазами результаты воздействия алкоголя, никотина, кофеина, ряда лекарственных средств на живое существо (дафнию) может остановить в будущем от их злоупотребления.  В процессе эксперимента мы попытались доказать, что в определенной дозировке, даже, казалось бы, безвредные вещества могут быть опасны.

        Цель нашего проекта:

изучить влияние различных химических веществ на работу сердца рачков дафний.

 Гипотеза проекта:

1. На работу сердца дафний влияют различные бытовые токсические вещества, которые могут ускорить или замедлить его ритм и частоту сокращений.
2. Действие исследуемых веществ на организм человека аналогично влиянию на организм дафний.

 Порядок работы:

На первом этапе нашей работы мы ознакомились с научными данными по теме исследования, изучили необходимую научную литературу.

Вторым этапом нашей работы стала экспериментальная часть, в которой мы исследовали токсичность кофе, танина, никотина, этанола, пива, различных энергетических напитков, обезболивающих препаратов на основе ибупрофена и кодеина, снотворных лекарств на жизнедеятельность дафний.

На третьем этапе мы обобщили полученные данные и сделали выводы .

Дафнии - род планктонных ракообразных из надотряда ветвистоусых, размерами от 0,2 до 6 мм в длину, обитающиев большинстве непроточных водоемов.

 Физиологическое строение этих безпозвоночных позволяет наблюдать за сокращениями сердца, что особенно важно для выявления характера действия веществ на организм. Сердце дафнии находится на спинной стороне тела, спереди от края в выводковой камере. Через прозрачный хитиновый покров под микроскопом легко наблюдать ток крови, который хорошо заметен благодоря наличию в ней бесцветных клеток фагоцитов. При сокращении сердца кровь выбрасывается через передние отверстие к голове. Кровеносные сосуды отсутствуют, т.к. кровеносная система незамкнутая. В норме, по нашим данным, у дафний сердце сокращается около 140 раз в минуту.  

Экспериметальная часть проекта

        В десять пробирок, содержащих примерно по 100 мл воды поместили по одной дафнии. Из мерной пипетки в первые девять пробирок добавляли один из иследуемых растворов в количестве 0,5 мл, 1мл и доводили в последствии до смертельной дозы. Последняя пробирка являлась контрольной, в ней на дафнию не оказывалось воздействия, и она оставалась живой на протяжении всего эксперимента. Мы фиксировали видимые изменения в движениях дафний, следили за изменением сердечного ритма. Все результаты записывались.

Опыт №1: влияние этанола на работу сердца.

 Этано́л – одноатомный спирт C2H5OHYPERLINK "http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%BE%D0%B4%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B4" \o "Водород"H 

Действующий компонент алкогольных напитков, являющийся психоактивным веществом и воздействующий как депрессант на ЦНС человека, он ускоряет частоту сердечных сокращений, повышает давление, является причиной аритмии, снижает сократимость миокарда. В наших опытах этанол вызывал гибель дафний при минимальной концентрации.

Опыт №2:влияние пива на работу сердца

В пиве содержится в небольшом количестве этанол, действие которого мы уже рассматривали. В нашем эксперименте при добавлении дозы в 0,5 мл с/с уменьшилась до 30, а затем наступала смерть.

Опыт №3: влияние танина на работу сердца.

Тани́ны – группа фенольных соединений растительного происхождения, содержащих большое количество гидроксогрупп. Танины содержатся в коре, древесине, листьях, плодах многих растений — дуба, каштана, акации, эвкалипта, чая, какао, хурмы и других; придают листьям и плодам терпкий вкус. Танины подавляют рост патогенных для многих растений микроорганизмов, защищают растения от поедания животными. На работу сердечнососудистой системы дафнии танин не оказал сильного токсического действия, смерть наступала при дозировке в 7 мл и более.

Опыт №4: влияние кофеина на работу сердца:

Кофеин – алкалоид пуринового ряда. Содержится в кофейном дереве, чае, мате, коле и др. Часто входит в состав различных напитков. В больших дозах вызывает истощение и со временем зависимость – кофеинизм, в дозах 150-200 мг на килограмм массы тела – смерть. Под воздействием кофеина ускоряется сердечная деятельность, поднимается кровяное давление, примерно на 40 минут слегка улучшается настроение за счет высвобождения дофамина, но через 3-6 часов действие проходит: появляется усталость. В нашем опыте доза в 1 мл оказалась летальной. При снижении дозировки наполовину сердце дафнии сокращалось примерно 210 раз в минуту.

Опыт №5: влияние энергетических напитков на работу сердца:

Безалкогольные или слабоалкогольные напитки, содержащие тонизирующие вещества (кофеин) могут вызвать проблемы с работой сердечнососудистой системы: тахикардию, повышение артериального давления, аритмию. В нашем эксперименте даже при минимальных дозах вызывали гибель дафний.

Опыт №6: влияние никотина на работу сердца

Никотин – алкалоид, содержащийся в растениях семейства пасленовых (табак, томат, картофель, баклажан). Никотин – сильнодействующий нейротоксин и кардиотоксин. Он ведет к увеличению количества стимулирующего гормона адреналина, что увеличивает кровяное давление, ускоряет сердцебиение, учащает дыхание. Никотин может вызвать паралич нервной системы. Средняя летальная доза для человека – 0,5-1 мг/кг. Для дафний летальная доза составила 0,2 мл.

Опыт№7: влияние кодеина на работу сердца

Кодеин – алкалоид опиума, используется как противокашлевое средство центрального действия. Обладает слабым наркотическим и болеутоляющим эффектом. Вызывает аритмию, повышает кровяное давление. В наших опытах при дозировке в 0,5 мл он замедлил сердечный ритм до 122 сокр/мин, а при повышении концентрации до 1 мл вызвал гибель рачков.

Опыт №8: влияние ибупрофена на работу сердца

Ибупрофен – лекарственное средство, нестероидный противовоспалительный препарат из группы производных пропионовой кислоты, обладает болеутоляющим и жаропонижающим действием.

В нашем эксперименте ибупрофен даже при дозах более 50 мл не останавливал работу сердца дафнии. Максимальная частота с/с – 253 уд/мин

Опыт №9: влияние снотворного на работу сердца

Снотворные средства – группа психоактивных лекарственных средств, используемых для облегчения наступления сна и обеспечения его достаточной продолжительности. Вызывает вначале учащение сердечного ритма, а при концентрации в 2 мл – смерть рачков.

Для того, чтобы понять будет ли сходно действие токсичных веществ на организм дафнии и человека, нужно учесть два факта:

1. Дафния плавает в растворе исследуемого вещества, следовательно соприкасается с ним всей поверхностью тела, тогда как в организм человека оно поступает через рот или через кожный покров.

2. Эксперимент над рачками кратковременный, а значит, исключена возможность развития болезней, связанных с длительным употреблением тестируемых веществ.

        Принимая во внимание, что физ. строение человека и дафнии различны, можно лишь предполагать, что токсичные вещества для дафний окажутся токсичными для нас. Поэтому мы сопоставили экспериментально полученные результаты для дафний с данными о токсичности тех же веществ для человека. Основываясь на табличных значениях смертельных доз для человека, мы расположили испытуемые вещества в следующем порядке: кофеин, никотин, кодеин, этанол.

        Поскольку в опыте с дафниями мы наблюдали аналогичную активность веществ, то можно сделать вывод, что испытуемые вещества действуют на человека и на дафнии одинаково. Единственное расхождение наблюдается для этанола, который менее токсичен для человека, чем для дафний.

Выводы:

1. Частота сердечных сокращений зависит от степени токсичности вещества и его концентрации.
2. Такие вещества как этанол, никотин, ибупрофен, кофеин, танины и энергетические напитки ускоряют работу сердца, а в больших концентрациях – вызывают гибель дафнии.
3. Некоторые химические вещества и напитки замедляют работу сердца дафнии.
4. Действие токсических веществ на организм дафнии аналогично их влиянию на организм человека

Практическое значения нашего исследования

1. Работа дает возможность расширить знания учащихся о влиянии различных токсических веществ на организм животных и человека.

2. Наш проект позволяет интегрировать знания, полученные на уроках биологии и химии.

3. Материалы нашего исследования могут быть использованы на уроках для повышения интереса к изучению естветственно-научных предметов.

Заключение:

В XVI веке выдающийся естествоиспытатель и врач Парацельс говорил: «Яд от лекарства отличает только доза»

3.  дафний.