Международный фестиваль Детского и Юношеского творчества «Звезды нового века» - 2015

Международный фестиваль Детского и Юношеского творчества
«Звезды нового века» - 2015
Естественные науки (от 14 до 17 лет)
Влияние напитков, содержащих
алкоголь, на белок
Выполнил:
Ученик 11 класса
Лабукин Александр, 17 лет
МАОУ «СОШ №30» г. Перми
Руководитель:
Кравчук Ольга Федоровна, учитель
химии
МАОУ «СОШ № 30» г. Перми
Пермь 2015
Оглавление
Введение ................................................................................................................... 3
Информационный обзор ......................................................................................... 4
Объекты исследования ........................................................................................... 9
Методика исследования.......................................................................................... 9
Результаты эксперимента ..................................................................................... 11
Выводы ................................................................... Error! Bookmark not defined.
Заключение ............................................................................................................ 13
Литература ............................................................................................................. 14
2
Введение
Здоровье самое большое личное достояние каждого человека.
Человеческий организм обладает большими возможностями для сохранения
и поддержания здоровья, но эти возможности небеспредельные. Если
вредный фактор действует с раннего возраста и систематически, то состояние
организма неизменно начинает ухудшаться, возникает болезнь. Одним из
таких факторов является алкоголь. Спиртные напитки, в состав которых
входит этиловый спирт, попав в организм подростка 14-17 лет, быстро
разносятся кровью и концентрируются в головном мозге.
Меня заинтересовало как алкоголь, который содержится в различных
напитках, действует на белок.
Цель: Изучить влияние напитков, содержащих алкоголь, на белок.
Задачи:
1) Изучить различные информационные источники;
2) Выбрать продукцию, содержащую алкоголь, для исследования;
3) Экспериментально проверить влияние алкоголя на белок;
4) Сделать выводы;
5) Проинформировать учащихся школы о влиянии алкоголя на белок.
3
Этанол
характерным
Информационный обзор
1. Физические свойства этилового спирта
(этиловый спирт С2Н5ОН) – бесцветная
запахом.
Горюч.
Горит
слабо
жидкость
светящимся
с
пламенем.
Смешивается с водой во всех соотношениях.
tкип = 78,3 C°, tзамерзания = -114,5 С°, tплавления = - 117 С°.
2. Социальный аспект и токсическое действие алкоголя на организм
человека
Этанол – (винный спирт) - алкоголь представляет угрозу не только для
здоровья людей, но и для духовной, моральных устоев общества и личности.
Алкоголь – «социальный» яд, являющийся причиной появления алкогольной
зависимости – алкоголизма.
Токсическое действие. Является нервным, гемолитическим и
протоплазматическим ядом. Поражает ЦНС и сердечно - сосудистую
систему, печень, почки, костный мозг и другие органы.
Рис.1. Основные пути передвижения алкоголя в организме
4
Вызывает
ферментативную
недостаточность,
многочисленные
нарушения в обмене веществ и энергетическом балансе. Обладает
тератогенным, эмбриотоксическим эффектами.
Являясь протоплазматическим ядром, алкоголь вызывает денатурацию
белков протоплазмы клеток (60-70%-ый эталон), повреждает яйцеклетки и
сперматозоиды.
Гемолитическое
действие
связано
с
разрушением
эритроцитов крови и выделением гемоглобина во внешнюю среду. Наиболее
сильно алкоголь поражает нервные клетки, являясь специфическим нервным
ядом. Алкоголь оказывает непосредственное влияние на обмен медиаторов
путем изменения их концентрации в организме. Небольшие дозы приводят к
увеличению содержания адреналина в тканях мозга, более сильное опьянение
– к снижению содержания норадреналина и серотонина, а дальнейшее
увеличение концентрации алкогольное отравление приводит к увеличению
содержания γ- обусловлена его способность связываться с рецепторами
мембран нервных клеток (нейронов) по типу «ключа», который подходит
только к своему «замку», аминомасляной кислоты (ГАМК) в клетках мозга и,
соответственно, к развитию процессов торможения.
Нейротропная активность (наркотическое действие) этанол
Рис.2. Принцип «ключа и замка» в связывании этанола с рецепторами
мембран нейронов
5
Первичное взаимодействие изменяет конформацию рецептора, и с
этого начинаются все последующие реакции на молекулярном, метаболитом
и клеточном уровнях.
Изменение конформации
рецепторов обусловлено
способностью
этанола, молекула которого мала (радиус около 0,43 нм) и имеет полярную
«голову» (ОН - группу), «пропитывать» липидные слои мембран нервных
клеток и разжижать их. В рыхлой мембране белковые рецепторы,
находящиеся на поверхности, утрачивают привычные опоры. В ответ на
разжижение мембран клеток организм начинает их укреплять путем переноса
в них холестерина и фосфолипидов. При регулярном употреблении алкоголя
мембраны постепенно становятся жесткими. Алкоголю все труднее вызвать
эффект разжижения, так как без этого ему не изменить конфирмацию
рецепторов, чтобы вызвать привычную эйфорию. Развивается состояние
нейтральной толерантности (повышенной переносимости организма) к
алкоголю, для достижения привычной эйфории требуется значительно
больше
дозы
метаболической
спиртного.
Следствием
толерантности,
этого
связанной
с
будет
возникновение
усилением
активности
этанолокисляющей системы ферментов. Организм мобилизует все силы на
борьбу с алкоголем. Когда этанол поступает извне, то организм, стремясь
сохранить существующий уровень регуляции, прекращает выработку
собственного (эндогенного) этанола до тех пор, пока экзогенный этанол не
будет выведен из организма. Эндогенный этанол образуется в небольших
концентрациях (0,01 – 0,001 г/л) и необходим для поддержания клеточного
гомеостаза. Эндогенный этанол и образующийся из него ацетальдегид, как
полагают ученые, образует равновесную систему, необходимую для
регуляции
транспорта
электронов
дыхательных
цепях
митохондрий.
Ситуация, когда в организм регулярно поступает этанол извне, производство
эндогенного
этанола подавляется. Прекращение синтеза эндогенного
этанола, как полагают ученые, может служить причиной возникновения
алкогольной зависимости. Большая часть поступившего в организм алкоголя
6
окисляется в печени до ацетальдегида (до 80%). Главные этанолокисляющие
системы печени представлены ферментами – алкогольдегидрогеназой (АДГ)
и альдегиддегидрогеназой, а также микросомальной этанолокисляющей
системой (МЭОС) цитохрома Р-450.
Рис.3. Окисление алкоголя в печени
Систематическое употребление алкоголя приводит к хроническому
дефициту НАД+, который необходим для работы многих других ферментов,
например, для образования мужского полового гормона – тестостерона. В
результате в организме развивается состояние гиперпротонемии,
при
котором кислотно-основное равновесие сдвигается в кислую сторону – в
сторону НАДН..Н+. Акцептором протонов становится не НАД+, а любое
соединение, для этого не предназначенное (кетокислоты восстанавливаются
в оксикислоты, биогенные альдегиды – в спирты, вместо того, чтобы
метаболизировать в физиологически активные кислоты). Потребление
7
больших количеств алкоголя резко тормозит глюконеогенез (синтез
глюкозы) в печени, вследствие чего понижается содержание глюкозы в крови
(гипогликемия). Это действие алкоголя сказывается особенно резко после
тяжелой физической нагрузки или на голодный желудок. Гипогликемия
неблагоприятно сказывается на функции мозга и особенно опасна для тех его
областей, которые контролируют температуру тела (может понизиться на 2°С
и более). Старый обычай, предписывавший давать спасенным на море, в
горах или в пустыне голодным и обессилившим людям спиртное,
физиологически не оправдан и даже опасен; в таких случаях нужно дать
выпить сладкий горячий чай или ввести раствор глюкозы внутривенно.
Алкоголь окисляется в организме до конечных продуктов только при
крайне незначительном потреблении (около 20г в сутки). Если превысить
эту дозу, то в организме в целом, и особенно в печени, будет неизбежно
накапливаться
продукт
его
первичного
окисления
–
ацетальдегид.
Ацетальдегид в семь раз токсичнее этанола и является сильным печеночным
ядом, поражает митохондрии и структурные элементы печени (ЛД50 =
1930мг/л, а для этанола – 13660мг/л). Закономерный финал – цирроз печени и
раковое перерождение клеток. Кроме того, ацетальдегид чрезвычайно
реакционноспособен и может взаимодействовать со свободными амино- и
сульфгидрильными
функциональной
группами
активности
биомолекул,
последних.
что
Так,
приводит
к
потере
ацетальдегид
может
взаимодействовать с гормонами с образованием токсичных продуктов –
фармакологически активных алкалоидов (азотсодержащих циклических
соединений); может вступать во взаимодействия с нейропередатчиками
(например, с дофамином), вследствие чего могут возникать нарушения
функции нервных клеток.
8
Объекты исследования
Продукция, содержащая алкоголь:
Бальзам (45%)
Коньяк (45%)
Вино (18%)
Этиловый спирт (98%)
Настойка пустырника (98%)
Валокордин (98%)
Раствор куриного белка
Раствор куриной крови
Методика исследования
Был приготовлен раствор куриного белка с добавлением хлорида натрия
и раствор куриной крови. Порция исследуемого раствора составляла 3 мл. К
каждой исследуемой
порции белка была добавлена порция (1-2 мл)
алкогольсодержащего раствора.
9
Рис.4. Алкогольсодержащая продукция для исследования и раствор белка в
пробирках.
10
Результаты эксперимента
Рис.5. Раствор белка до и после добавления бальзама (45%)
Рис.6. Раствор белка до и после добавления этилового спирта (98%)
Рис.7. Раствор белка до и после добавления коньяка (45%)
11
Рис.7. Раствор белка до и после добавления вина (18%)
Рис.8. белка до и после добавления настойки пустырника
Рис.9. Раствор белка до и после добавления раствора валерианы
12
Выводы
В ходе проведенного исследования был изучен и проанализирован
теоретический материал по заданной теме. В ходе анализа литературы был
определен порядок экспериментальной работы и проведен сам эксперимент.
По итогам проведенного эксперимента были получены следующие выводы:
спирт денатурирует белок, отнимает воду, осаждает и необратимо изменяет
его структуру. Таким образом, мы понимаем, что алкоголь окисляется в
организме до конечных продуктов только при крайне незначительном
потреблении, если превысить эту дозу, то в организме в целом, и особенно в
печени, будет неизбежно накапливаться продукт его первичного окисления –
ацетальдегид.
Заключение
Целью данного исследования являлось изучение влияния напитков,
содержащих алкоголь на белок. Из источников литературы, Интернетисточников, а так же из примеров из жизни, я знал о пагубном влиянии
алкоголя на организм человека. Проведя эксперимент, я в действительности
убедился в разрушающем действии алкоголя на белковые соединения, вся
продукция, содержащая алкоголь, является опасной для здоровья человека.
Употребление продукции, содержащей алкоголь, даже в незначительной дозе
действует разрушающе на организм человека.
С результатами своего эксперимента я ознакомил учителей и учеников
МАОУ «СОШ №30» города Перми. Данное исследование может быть
использовано
в
работе
педагогами
школы.
заинтересовать подростков и их родителей.
Задачи исследования решены, цель достигнута.
13
Исследование
может
Литература
1. Батарцев М. Новое о преступлениях алкоголя / М. Батарцев // Химия и
жизнь. 1987. - №10. – С. 127.
2. Брюгер А.Ф. Мишень для алкоголя / А.Ф. Брюгер // Химия и жизнь. 1985.
- №11. - С. 28-33.
3. Мецлер Д. Химические реакции в живой клетке / Д. Мецлер // Биохимия.
– М., Мир, 1980. - Т.1-3.
4. Николаев А.Я. Биологическая химия / А.Я. Николаев. – М., Высш. шк.,
1989.
5. Овчинников Ю.А. Биоорганическая химия / Ю.А. Овчинников. – М.,
Просвещение, 1987.
6. Фогель Ф. Генетика человека / Ф. Фогель, А. Мотульски. -
М.,
Мир.,1990.- Т.2. - С. 142-277.
7. Успенский А.Е. О токсикологии алкоголя и развеянных мифах / А.Е.
Успенский // Химия и жизнь. 1986. - №1. - С. 43-49.
8. Хомченко Г.П. Химия для поступающих в вузы / Г.П. Хомченко. – М.,
Высш. шк., 1994.
9. Интернет-ресурсы.
14