исследовательская работа влияние вредных факторов на активность фермента слюны амилазы

Муниципальное казенное  общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа имени И.А.Пришкольника с. Валдгейм»

Исследовательская работа

 «Воздействие внешних  факторов  на активность фермента слюны  амилазы»

Ученица                             С.В.Ларкина

8 класс                                                                                    

 Руководитель                              

 Учитель                             Л.Н. Митрофанова

С.Валдгейм

2018

Содержание

Аннотация

Исследовательская работа 14 с., 6 источников, 3 приложения.

Тематика исследований выбрана неслучайно, ведь окружающая среда прямо или косвенно влияет на здоровье человека. Работа построена по  направлению – исследование  свойств ферментов слюны.

Отличительная особенность работы:

исследование конкретных факторов воздействия окружающей среды на здоровье человека по соответствующим показателям, а именно:

влияния кислотности среды, никотина табачного дыма, антибиотиков на  фермент слюны – амилазы.

Достоинства данной исследовательской работы – полученные экспериментальные данные  подтверждают предположения об изменениях в организме человека, в частности ферментативной системе под  влиянием химических факторов. В работе содержится достаточно интересный  материал о факторах, влияющих на  активность фермента слюны  амилазы.

Данная работа имеет большое практическое значение для формирования   здорового образа жизни.

Область применения результатов работы – в учебной и внеучебной деятельности   школьников и их родителей, в волонтерской деятельности.

Введение

Человек, являясь неотъемлемой частью природы по химическому составу своего организма,  представляет собой отображение химического состава окружающей среды. Загрязнения воздуха, воды, почвы образуют основные химические факторы среды.  Как  можно распознать влияние этих факторов? Одним из проявлений вредного влияния является ухудшение способности слюны к гидролитическому расщеплению крахмала. Это ухудшение может быть вызвано  снижением активности содержащихся в слюне ферментов. Ферменты — биологически активные вещества, способные ускорять биохимические реакции.  Каждый из ферментов обладает свойством выполнять определенную функцию и не затрагивать другие, т. е. обладает специфичностью.   Пищеварительные ферменты — амилазы  расщепляют углеводы. Ферменты функционируют только при определенных условиях среды: pH среды, температуре, наличии ряда веществ и пр. Если почему-либо изменяются условия в пищеварительном канале, ферменты снижают свою активность, что приводит к нарушению пищеварения, заболеваниям. Изменения в системе «Фермент – фактор среды»  может служить информацией, что в организме человека не все в порядке. В качестве показателя последствий  влияния на организм  человека  химических факторов служат амилазы- ферменты слюны. Что же происходит в ответ на воздействие химических факторов, таких как антибиотики, курение, изменение кислотности среды  с ферментом слюны? Мною выдвинута гипотеза: фермент слюны человека амилаза подвергается изменениям под действием факторов внешней среды. Цель исследования: изучить влияние  внешних факторов на    активность амилазы слюны. Объект исследования: Слюна человека

Предмет исследования: активность фермента слюны амилазы при воздействии  трех факторов – кислотности, курения, антибиотиков.

Задачи:

- изучить научную литературу по проблеме исследования;

- подобрать методические указания для постановки опытов;

- провести опыты и проанализировать их результаты.

Методы исследования:

- анализ литературы;

- химический  эксперимент;

-анализ результатов, полученных в ходе поставленных химических экспериментов.

База исследования: кабинет химии МКОУ СОШ им. И.А. Пришкольника с. Валдгейм.

1. Состав слюны

Слюна на 99% состоит из воды. Остальное   составляют органические и  неорганические компоненты. Белки являются самой большой группой органических компонентов в слюне. Наибольшее значение имеют ферменты, которые являются по своей природе белковыми соединениями.  Ферменты, содержащиеся в слюне: в основном лизоцим,  амилазы, фосфатазы  и некоторые другие.  Действие большинства ферментов очень специфично. Специфичность заключается в том, что каждый фермент катализирует одну химическую реакцию или группу реакций одного типа. В качестве показателя последствий для организма человека воздействия химических факторов служат амилазы – химические соединения, относящиеся к классу ферментов. Амилазы содержатся в слюне человека. Как и другие ферменты, амилазы имеют белковую природу и проявляют каталитические свойства, влияют на скорость биохимических реакций. Активность амилаз обусловлена их способностью ускорять реакцию гидролиза содержащегося в слюне крахмала.

3.Воздействие внешних факторов на амилазу слюны

Амилаза – общее название ферментов класса гидролаз, катализирующих гидролиз крахмала, гликогена и родственных поли - и олигосахаридов. Амилаза — фермент, катализирующий расщепление полисахаридов в организме человека до низкомолекулярных углеводов, расщепляющий гликоген и крахмал до глюкозы. Процесс расщепления макромолекул крахмала водой идёт постепенно.

Присутствие в реакционной среде некоторых ионов может активировать образование активного субстрата ферментного комплекса, и в этом случае скорость ферментативной реакции будет увеличивается. Такие вещества получили название активаторов. Наряду с существованием активаторов ферментов известен ряд веществ, присутствие которых тормозит каталитическое действие ферментов или полностью инактивирует его. Такие вещества принято называть ингибиторами. Чтобы понять и правильно оценить результаты определения ферментативной активности, нужно знать, от каких факторов зависит скорость реакции, какие условия оказывают на неё влияние. Таких условий много.  Одними из условий - это всевозможные особенности той среды, в которой протекает реакция: температура, кислотность, наличие солей или других примесей, способных как ускорять, так и замедлять ферментативный процесс, и так далее.  В своей работе я изучила влияние трех условий: кислотности среды, влияние курения и антибиотиков. Рассмотрим  эти условия.

4. Влияние кислотности среды на активность ферментов слюны

Цель опыта: Изучение влияния факторов кислотности и щелочности на активность ферментов слюны – амилаз

Оборудование и реактивы: пипетки -5 шт., пробирки-3шт., раствор слюны, раствор крахмала, раствор соляной кислоты(1:10), раствор гидроксида натрия(0,5), раствор йода, чистая вода, рН-индикаторная бумага.

Методика приготовления разбавленной слюны:

Рот ополаскиваю 2-3 раза водой для удаления остатков пищи. Отмеряют цилиндром 50 мл дистиллированной воды и ополаскиваю ею рот в течение 3-5 мин. в несколько приёмов. Собранную жидкость фильтрую через вату, и фильтрат использую для работы.

Ход работы:

В пробирку № 1(контрольная) – 1 мл воды.

В пробирку № 2 вносим 1мл раствора кислоты HCl.

В пробирку № 3 - 1мл  раствора NaOH.

Далее в пробирки добавляем 5 мл 5% раствора крахмала, 1 мл слюны, 1-2 капли раствора йода. Оставляем пробирки на 20 минут для протекания биохимической реакции гидролиза крахмала. При помощи  индикаторной бумаги определяем рН растворов (Табл. 1 Приложение 1)

Вывод: В ответ на воздействие повышенной кислотности как химического фактора происходит снижение активности амилаз. pH-оптимум ферментов слюны человека составляет 6,8-7,0.

5. Влияние курения на свойства слюны

 При курении воздействие на организм человека составляющих компонентов табачного дыма может происходить непосредственно на слизистую оболочку полости рта, носа и бронхов. Итак, слизистая оболочка рта в силу своих анатомо-топографических особенностей первая подвергается воздействию курения. Курение считается вредной привычкой в силу воздействия на организм нескольких факторов. Одним из них является попадание в организм содержащегося в растениях  табака (а, следовательно, и в сигаретах) никотина. Для организма человека никотин является вредным воздействующим химическим фактором. Мною было изучено влияние  курения на организм через изменения свойств слюны курильщика.

Оборудование и реактивы: пипетки -4 шт., пробирки-3шт., раствор слюны (собственной и курильщика), раствор крахмала,  чистая вода,  раствор йода.

Ход работы: В пробирку № 1 вносим раствор слюны собственной

В пробирку № 2 вносим раствор слюны курильщика (взятие слюны курильщика для пробы изучается сразу после выкуренной сигареты)

Далее в пробирки добавляем 5 мл 5% раствора крахмала, 1-2 капли раствора йода. Оставляем пробирки на 10 минут в стакане с теплой водой и  наблюдаем за изменением интенсивности синего окрашивания растворов. ( Табл.2 Приложение 2)

Вывод: В пробирке со слюной курильщика обесцвечивание раствора происходит медленно, окраска раствора долгое время остается темно – фиолетовой, почти черной. В пробирке с собственной слюной окраска раствора исчезает быстро. Никотин и другие токсичные компоненты табачного дыма вызывают снижение  активности содержащихся в слюне ферментов амилаз к гидролитическому расщеплению крахмала. Поскольку процесс пищеварения начинается в ротовой полости с расщеплением сложных углеводов, совершенно очевидно, что он нарушается уже на первоначальном этапе.

6. Влияние антибиотиков на свойства слюны

Антибиотики способны в малых дозах оказывать избирательное токсическое действие на микроорганизмы и клетки. Продающиеся в аптеках антибиотики  так же, как никотин и повышенная кислотность, вызывают снижение активности ферментов слюны амилаз к гидролитическому расщеплению крахмала.

Цель опыта: изучение влияния антибиотика амоксициллина  на способность ферментов слюны к гидролитическому расщеплению крахмала.

Оборудование и реактивы: пипетки -3 шт., пробирки-2шт., раствор слюны, раствор крахмала,  чистая вода,  раствор йода, раствор антибиотика тетрациклина.

Ход работы: В пробирку № 1(контрольная) – раствор крахмала, слюны 2-3 капли йода

В пробирку № 2 вносим раствор крахмала, слюны, раствор  антибиотика тетрациклина, 2-3 капли йода. Оставляем пробирки на 10 минут в стакане с теплой водой и  наблюдаем за изменением интенсивности синего окрашивания растворов. ( Табл.3 Приложение 2)

Вывод: При исследовании влияния антибиотиков на амилазу слюны мы получили желто-коричневое окрашивание в контроле при добавлении йода, что свидетельствует о том, что под действием фермента слюны  амилазы произошло расщепление крахмала до мальтозы. При действии антибиотика амоксициллина мы наблюдали стойкое фиолетовое окрашивание, которое показывает, что крахмал не расщепился. Таким образом, мы выяснили, что антибиотики вызывают снижение активности ферментов слюны амилаз к гидролитическому расщеплению крахмала.

        Заключение

Загрязнения воздуха, воды, почвы образуют основные химические факторы среды и организм человека в целом подвергается изменениям под действием факторов внешней среды. Но часто сам человек, пренебрегая здоровыми привычками,  является причиной   заболеваний. Я исследовала только слюну человека, а именно  влияние кислотности, никотина табачного дыма, антибиотиков на фермент пищеварительной системы – амилазы. Неправильное питание, вредные привычки, неправильное использование лекарств, таких, как антибиотики приводит к серьёзным проблемам  при начальном пищеварении, которое начинается уже  в ротовой полости. Таким образом, гипотеза, выдвинутая в начале исследования, доказана в данной работе.

В ответ на воздействие химических факторов происходит снижение активности фермента слюны.  Цель исследования достигнута.

Список литературы:

1. Валова (Копылова), В. Д. Экология [Электронный ресурс]: Учебник / В. Д. Валова (Копылова). - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и К°», 2012. - 360 с. - ISBN 978-5-394-01752-0.

2. Муравьев А.Г., Пугал Н.А.,Лаврова В.Н. Экологический практикум Крисмас+ Санкт- Петербург 2003

3. Реутов О. А. Органическая химия: в 4 ч. Ч. 1 [Электронный ресурс] / О. А. Реутов, А. Л. Курц, К. П. Бутин. — 4-е изд. (эл.). — М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. — 567 с.: ил. — (Классический университетский учебник). ISBN 978-5-9963-0808-8 (Ч. 1) ISBN 978-5-94774-611-      

4.Салин Ю.С.  Естествознание и жизнь – Дальневосточная Академия -  2001

5.Шустов С.Б., Шустова Л.В., Химические основы экологии, под редакцией Жильцова С.Ф., Москва, «Просвещение» 1995

6. Естествознание: Энциклопедический словарь М.2003

Приложение 1

Табл. 1  Влияние кислотности среды на активность ферментов слюны

Во всех 3 пробирках - раствор слюны

Примечание. Нейтрализация необходима для предотвращения взаимодействия йода со щелочью

Приложение 2

Табл. 2  Влияние курения на свойства слюны

Приложение 3

Табл. 3  Влияние антибиотиков на свойства слюны