ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ГОРОДА МОСКВЫ ЦЕНТР ОБРАЗОВАНИЯ № 953 ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА «Исследование влияния различных напитков, содержащих кофеин, на организм человека». Авторы проекта ученицы 7 «Б» класса: 1. Севостьянова Елена Евгеньевна 2. Воротынцева Анна Сергеевна Научный руководитель проекта: Пашкова Ольга Александровна, учитель биологии 2014-2015 учебный год Аннотация: Цель проекта: Оценить влияние кофеина, содержащегося в напитках, на физиологические показатели. Задачи проекта: 1) Определить воздействие различных кофеинсодержащих напитков на физиологические показатели сердечно-сосудистой системы, относительно исходных значений. 2)Выявить воздействие кофеинсодержащих напитков на пульс. 3)Оценить влияние кофеинсодержащих напитков на АД (артериальное давление). Гипотеза проекта: Кофеин содержащийся в чае и кофе в определенном количестве оказывает влияние на физиологическое состояние организма в виде повышения давления. Методы исследования: наблюдение, эксперимент, теоретические методы. В начале работы над проектом мы подробно изучили информацию про кофе и чай: где, когда и кем данный напиток был завезен в Россию, историческое прошлое напитков и их плюсы и минусы. Это нам нужно было, для того чтобы приступить к эксперименту. В ходе исследований было выделено 2 группы испытуемых (одна из них пила только кофе, другая только чай), которые измеряли давление до и после принятия напитка (через 30 минут после принятия напитка). Потом мы систематизировали полученный данные в таблицы, и исходя из неё сделали заключение и вывод. Вывод: В результате проделанной работы мы получили следующие результаты: 1. При употреблении чая давление у большинства испытуемых повышается, следовательно кофеин содержащийся в нем стимулирует организм. 2. При употреблении кофе мы обнаружили, что давление колеблется в больших пределах. Но все эти показатели индивидуальны для каждого человека, в зависимости от его физиологических предрасположенностей. Содержание: 1. Введение. Цель, задачи и гипотеза проекта. 2. Основная часть Что такое кофеин. Что такое артериальное давление и пульс. Кто такие гипертоники и гипотоники. Что такое чай и кофе. История возникновения чая. История возникновения кофе. История появления чая в России. История появления кофе в России. Сравнительная таблица: Чай вред и польза. Сравнительная таблица: Кофе вред и польза. 3. Практическая часть. Об опыте. Инструменты и приборы используемые для постановления опыта. Этапы постановления опыта. Таблицы измерений: До и после проведения опыта №1. Таблица измерений: До и после проведения опыта №2. Таблица: Изменение показаний опыта №1 и №2. Заключение. 4. Вывод. 5. Список литературы. 6. Приложения. Приложение №1 Приложение №2 Приложение №3 Приложение №4 Приложение №5 Приложение №6 Введение. Чай и кофе – это напитки, которые известны людям уже многие века, и они до сих пор употребляются нами. Без кружечки чая или кофе утром мы не можем себе представить ни одного нормального человека, так как эти напитки очень плотно вошли в нашу жизнь. Существует много сортов и видов данных напитков. Но действительно ли они бодрят нас по утрам, и как кофеин влияет на наш организм? Мы очень часто употребляем чай или кофе, поэтому и решили выяснить, как влияет кофеин содержащийся в данных напитках на наш организм. Цель проекта. Оценить влияние кофеина, содержащегося в напитках, на физиологические показатели. Задачи проекта. Определить воздействие различных кофеинсодержащих напитков на физиологические показатели сердечно-сосудистой системы, относительно исходных значений. Выявить воздействие кофеинсодержащих напитков на пульс. Оценить влияние кофеинсодержащих напитков на АД (артериальное давление). Гипотеза проекта. Кофеин содержащийся в чае и кофе в определенном количестве оказывает влияние на физиологическое состояние организма в виде повышения давления. 2.Основная часть Что такое кофеин. Кофеин (C8H10N4O2) – природное химическое соединение, алкалоид пуринового ряда. Кофеин оказывает стимулирующее действие на организм, снимая чувство усталости, в двух основных направлениях. Во-первых, кофеин имеет структурное сходство с химическим веществом, вырабатываемым в мозге - аденозином. Имитируя аденозин, кофеин связывается с его рецепторами. Аденозин вызывает сонливость, замедляет проведение нервных импульсов, одновременно воздействуя на кровеносные сосуды, вызывая их расширение (это необходимо для усиленного обогащения мозга кислородом во время сна). Действие кофеина диаметрально противоположное. Он не только блокирует процессы, вызываемые аденозином, но и стимулирует работу мозга, увеличивая скорость проведения нервных импульсов. Второе направление воздействия нервной системы приводит к выработке надпочечниками гормона адреналина, который увеличивает ЧСС и артериальное давление, а также приток крови к мышцам. Кроме этого, адреналин оказывает стимулирующее воздействие на освобождения печенью глюкозы – первостепенного источника энергии. Необходимо помнить, что влияние кофеина на организм имеет стимулирующий характер, используется т.н. резерв организма. Впоследствии срабатывает компенсаторный механизм, восполняющий затраченную энергию, что может проявляться в виде усталости, бессонницы, раздражительности или депрессии. Поэтому частое и чрезмерное употребление кофеинсодержащих напитков оказывает негативное воздействие на организм. Кофеин содержится в кофе, чае, какао, мате, а также в 56 видах других трав и растений. Кроме этого, кофеин добавляют в некоторые виды продуктов питания и напитки. Что такое артериальное давление и пульс. Артериальное давление – это давление крови в крупных артериях человека. Различают два типа артериального давления: Систолическое (верхнее) артериальное давление – это уровень давления крови в момент сокращения сердца. Диастолическое (нижнее) артериальное давление – это уровень давления крови в момент максимального расслабления сердца. Нормальное АД 120/80 , но есть люди с физиологическими отклонениями, у которых давление может быть пониженное – гипотоники или повышенное – гипертоники. К тому же давление может зависеть от погодных условий. Артериальное давление – достаточно серьезный показатель здоровья человека. Количественный уровень давления отражает качество, а в совокупности с измерением пульса, отражает и интенсивность работы главного мотора всего организма. Люди, которые подвержены постоянному изменению уровня артериального давления, более склонны к различным сердечным заболеваниям, а также серьезным последствиям, таким как инфаркт или инсульт. В осенне-весенние периоды такие люди очень подвержены скачкам артериального давления, вследствие постоянной смены погодных условий, а также и атмосферного давления, резкое изменение которого способно повлиять даже на совершенно здорового человека, никогда не испытывающего перепады артериального давления. Пульс – толчкообразные колебания стенок артерий, связанные с сердечными циклами. В более широком смысле под пульсом понимают любые изменения в сосудистой системе, связанные с деятельностью сердца, поэтому в клинике различают артериальный, венозный и капиллярный пульс. Причинами резких изменений пульса могут стать: Физические нагрузки; Психическое возбуждение; Повышение температуры окружающей среды; Употребление спиртных напитков; Употребление кофе или чая. Чай – это напиток, получаемый варкой, завариванием или настаиванием листа чайного куста, который предварительно подготавливается специальным образом. Чаем также называется сам лист, предназначенный для приготовления этого напитка. Кофе – это семена ягод кофейного дерева, которое растет в узком субтропическом поясе на высоте 6000 футов над уровнем моря. Также кофе используется в качестве напитка, который стимулирует организм. История возникновения чая. Открытие чая приписывают китайскому императору и отцу китайской медицины Шень Нуну, жившему в Китае где-то в 2700 году до нашей эры. Он обладал обширными знаниями в области целебных лекарственных средств. Существует мнение, что история чая началась в тот момент, когда Шень Лун, уставший от работы, решил вскипятить воду на костре и не заметил, как в нее упали листья с дерева. Выпив заварившийся напиток, он почувствовал бодрость и прилив сил, тепло разливалось, по его телу, словно испытывая каждую частичку его тела. Тогда он понял, что нашел новое целебное средство и решил лучше изучить его свойства. После этого открытия китайцы начали активно изучать чайные растения и выращивать их. Чуть позже в Китае слово чай получило свой иероглиф, который произносится как “ча” и выполнен в виде дерева с цветами, листьями и человеком между ними. Этот иероглиф обозначает гармонию человека с природой. Сохранились самые ранние рукописи с упоминанием о чае, датированные 1115 годом до нашей эры, в которых китайский князь Жоу Гун описывал чай. Он отметил, что это напиток горький на вкус, когда человек пьет его, то лучше мыслит, ему хочется меньше спать, тело приобретает легкость, зрение проясняется. В эпоху династии Чжоу 10045 по 221 год до нашей эры китайцы пили вино, настойки и отвары, среди которых был и чай. В те времена люди использовали чай как лекарственное средство. Чуть позже в эпоху Хань с 206 год до нашей шей эры по 220 год нашей эры чай становится распространенным товаром на китайском рынке, особенно в современной провинции Сычуань, он становится популярным среди всех слоев населения. После эпохи Тан, длившейся с 618 по 907 годы чайная отрасль развивалась в Китае быстрыми темпами: появляются новые технологии выращивания и обработки чайных листьев. Чай стал неотъемлемым элементом китайской культуры. Этот напиток воспевали в песнях и стихах, изображали на картинах и рисунках. Фермеры самому императору преподносили в качестве подарка свои самые лучшие сорта чая. В эпоху Цинь с 1644 по 1911 годы император Цянь Лун занимался изучением и коллекционированием различных сортов чая, исследовал качество воды, собирал чайную посуду. Однажды он сказал: "Государь даже один день не может обойтись без чая". Вот насколько чай был и остается важным напитком в Китае. С течением времени о чае узнают и за пределами Китая. В первую очередь чай попадает в Японию, где сразу же становится драгоценным напитком. Затем чай привозят в Корею и Ближний Восток. В Европе о чае узнают лишь в 16 веке и там он тоже практически сразу же приобретает широкую популярность и становится любимым напитком. Рассмотрим подробнее историю распространения чая за пределами Китая. История возникновения кофе. Достоверно известно, что кофейные деревья и семена, которые они приносят, особое внимание человечества начали привлекать ещё в IX веке. Но долгое время произрастание чудесных растений ограничивалось территорией Эфиопии и обрабатывались они только эфиопскими горцами. В те времена, когда арабский мир начал расширять свои горизонты, кофе оказалось в Йемене, оттуда попало в Северную Африку, где началось его выращивание в больших количествах. В прежние времена в Эфиопии кофейные зёрна использовались в качестве стимулятора, но арабы в XV века изобрели метод использовать зёрна для приготовления напитка – то есть жарить их, а потом варить. В итоге кофе стал выгодным товаром для торговли с Индией и Европой, потому что напитку удалось завоевать сердца многих людей. Особо ценили кофе люди странствующие люди за его свойство прогонять сон во время поездок. Первыми среди европейцев вкус кофе оценили итальянцы – благодаря живой торговле между Венецианской республикой и Османской империей. Голландские купцы тоже времени даром терять не любили, поэтому, едва ли не в одном ряду с итальянцами, начали осваивать новую диковину. Напиток голландцы назвали "кофий", это слово перекочевало и в русский язык, и, с небольшой трансформацией, в английский. В Англии напиток стали называть "кофе". Для России английская культура была ближе и роднее, поэтому, в конце концов, и русские прозвали "кофе" на английский манер. Но это в письменной речи. В устной же голландское влияние чувствуется до сих пор: "кофе" часто слышится как "кофи". В Турции же, подарившей Европе напиток, кофе назывался "кахве" – что было турецким вариантом арабского "кахва(т)". Существует версия, что слово "кахват" произошло от именования Королевства Каффа, что находилось на территории Эфиопии. Но это вызывает споры. Арабы в своё время вместо названия, которое непонятно что значит, одно время предполагали назвать напиток по-человечески – например, "вино из зёрен". Однако нововведение не прижилось. Зато сами кофейные деревья очень хорошо приживались в чужеземных тёплых краях, куда их завозили мореплаватели Старого Света, и в Ост-Индии, и в Южной Америке. Вскоре растение распространилось по всему миру. Напиток кофе тоже себя неплохо чувствовал. В XVI веке в Стамбуле открылась первая кофейня. Что стало образцом для подражания. Разумеется, популярность привела к тому, что у кофе нашлось множество врагов. Кофе в разные времена запрещали и мусульманам, и Эфиопским православным христианам. Но, по причине любви народа к кофе и ещё потому, что главы государств сами были не прочь выпить чашечку-другую, духовенству пришлось смягчить своё отношение к кофе. Что касается католической церкви, то она сразу отнеслась к кофе лояльно, и папа Климент VIII в 1600 году разрешил употреблять это напиток даже во время поста, несмотря на то, что по этому поводу был какие-то сомнения. Первая кофейня в Европе появилась, конечно, в Венеции, в 1645 году. Оттуда кофе начал победное шествие по Нидерландам, Англии, Франции, Австрии и по всем европейским колониям. К XIX веку уже мало было на свете народов, никогда не слышавших о бодрящем напитке. В XX веке в производстве кофе произошёл переворот. В 1901 году всё в той же Италии были изобретены кофе-машины и методика эспрессо, что значительно упростило процесс приготовления кофе и улучшило его вкус. Техника непрерывно совершенствуется, методика приготовления оттачивается, ведётся интенсивная селекция кофейных деревьев. Всё это приводит к тому, что кофе становится, пожалуй, вторым по популярности напитком после воды. История появления чая в России. Началом истории появления чая в России считается 1638 год, когда посол Василий Старков привёз чай в качестве подарка от западномонгольского Алтын-хана, который буквально навязал в обмен на шкурки соболя 64 кг чая. Посол ощущал себя обманутым, когда перед царем представил подарок от хана в виде «каких-то листьев». Но достаточно быстро ситуация прояснилась другой стороной. Царь Михаил Федорович пригласил на дегустацию « сушеных листьев» бояр. В результате абсолютно все сидевшие за столом были буквально очарованы ароматным и при этом бодрящим напитком. Именно так чай появился в нашей стране и начал активно проникать в российскую обыденность. Изначально по причине собственной редкости он был доступен исключительно высшим слоям общества. Примерно через 30-40 лет после первого чаепития в России, приобрести редкий чай можно было на обычных ярмарках. Попытки разведения и выращивания чая в южных районах нашей страны начались в середине XIX столетия. Первый чайный куст был завезен в 1817 году в Никитский ботанический сад, расположенный в Крыму. Однако о начале полноценного чаеводства можно говорить только с 1833 года, когда этим делом в Грузии занялись здешние энтузиасты. Местный князь Михаил Эристави в своем поместье вырастил чайные кусты, успешно повторил китайскую методику получения конечного продукта, после чего привез свой чай на Всероссийскую выставку, проводимую в Санкт-Петербурге. Уже к концу XIX столетия К. Попов построил первую в России чайную фабрику, имел свою чайную плантацию, а также получил за изготовляемую продукцию Золотую медаль на парижской выставке. К 1917 году в России общая площадь чайных плантаций составляла примерно 900 гектаров, а сбор чайного листа превышал 500 тонн. В двадцатых годах прошлого столетия даже была разработана на государственном уровне программа развития чайного дела. В результате на прилавках магазинов появился чай отечественного производства. История появления кофе в России. Датой появления кофе в России принято считать 1665 год. Именно тогда придворный лекарь Самюэль Коллинс прописал царю Алексею Михайловичу рецепт: "Вареное кофе, персиянами и турками знаемое, и обычное после обеда… изрядное есть лекарство против надмений, насморков и главоболений". Однако пить кофе не как лекарство, а как напиток стали уже при Петре I. Он очень часто бывал в Голландии, у амстердамского бургомистра Николая Витсена, известного в то время предпринимателя и кофе-торговца. Именно в Голландии Петр I и пристрастился к этому напитку, а по возвращению в Россию со свойственной ему энергией начал пропагандировать его. Реформатор Петр I обожал кофе и всячески пропагандировал этот напиток как элемент европейского образа жизни. По царскому повелению заморское зелье стали обязательно подавать на ассамблеях. Вскоре на них стало принято «хлебыть кофе». Хотя поначалу бояре окрестили ненавистный напиток «зельем» и «сиропом из сажи». Но Петр I призвал их «не возводить напраслины на достойное кушанье». По распоряжению Петра I кофе угощали в Кунсткамере – первом российском публичном музее. Между прочим, вход в музей для посетителей тоже был бесплатным. Царь считал, что люди должны смотреть и учиться и что "охотников надлежит приучать и угощать, а не деньги с них брать". На угощение кофе или рюмкой водки с бутербродом ежегодно ассигновалось 400 рублей. В России кофе, чай, шоколад назывались напитками, а алкоголь — питиями. Кофе считался сытной, питательной жидкостью. Поэтому при Петре I никогда не говорили, что кофе пьют — его всегда «кушали», «откушивали». Особенно любили «откушать кофию» прекрасная половина жителей Петербурга. В те непростые времена кофе величали не иначе как «вино для женщин». После Петра I сторонницей кофе стала его племянница Анна Иоанновна. В числе увеселительных заведений в 1740 году по ее повелению в Петербурге открыли кофейный дом. Кофе начали подавать в трактирах и ресторанах. К этому же времени относятся первые публикации о влиянии кофе на организм человека. В XIX веке употребление кофе считалось признаком хорошего тона, и напиток прочно вошел в великосветские гостиные. К концу XX века кофе стал самым популярным напитком в мире. Как утверждает статистика, ежегодно люди выпивают более 400 миллиардов чашек кофе. Чай – вред и польза. Польза Вред Лечебное средство. Чай – это легкий наркотик. Благотворно влияет на пищеварение, мочевыделительную, сердечно-сосудистую Вред чая, из-за содержащегося кофеина, систему, на органы дыхания и обмен может сказаться и на гипертониках. веществ. Способен и успокоить, и устранить При проблемах с желудком, лучше не сонливость. употреблять крепкий чай. Витаминизированные и диетические Наибольшую опасность представляет свойства. некачественный чай. Кофе – вред и польза. Вред Польза Злоупотребление кофе может существенно Полезные свойства кофе также увеличить риск сердечных заболеваний применяются и в медицине. Кофеин является основным компонентом многих лекарств. Главными минусами кофе являются вред Кофеин нашему организму необходим и для сердца. если лишить человека всех продуктов, в которых он содержится, то увеличится вероятность возникновения головной боли. Кофе нейтрализует действие кальция в Одна чашка кофе содержит 20% суточной организме. А из-за недостатка кальция нормы витамина P, необходимого для портятся зубы. наших кровеносных сосудов. Кофе обладает сильными мочегонными Но кроме кофеина в состав кофе, как свойства и обезвоживающим эффектом. говорилось выше, входит около 30 необходимых нам органических кислот Практическая часть. В ходе исследования было выделено несколько групп испытуемых. 1. Пьют только чай. 2. Пьют только кофе. Исследование проходило в два этапа 1. Снятие показаний после физической нагрузки. ( Через 45 минут после принятия напитка) 2. Снятие показаний без физической нагрузки. (Через 45 минут после принятия напитка) Нам необходимо было измерить у испытуемых физические показатели (для их измерения мы пользовались цифровой лабораторией и тонометром), то есть артериальное давление до и после употребления какого-либо напитка. Потом мы должны были составить таблицы, систематизировать весь материал и сделать заключение по результатам нашего исследования. Опыт №1 Номер испытуемого Напиток Верхнее Нижнее давление давление Пульс Испытуемый №1 чай черный 104 61 84 Испытуемый №2 чай черный 111 66 79 Испытуемый №3 чай черный 108 69 96 Испытуемый №4 чай черный 86 52 93 Испытуемый №5 кофе 100 52 68 Испытуемый №6 кофе 114 66 84 Испытуемый №7 кофе 102 55 95 Испытуемый №8 кофе 113 73 101 Верхнее Нижнее давление давление Номер испытуемого Напиток Пульс Испытуемый №1 чай черный 102 66 96 Испытуемый №2 чай черный 130 94 85 Испытуемый №3 чай черный 117 70 83 Испытуемый №4 чай черный 82 65 100 Испытуемый №5 кофе 101 46 74 Испытуемый №6 кофе 115 62 80 Испытуемый №7 кофе 102 60 102 Испытуемый №8 кофе 102 71 105 Опыт №2 Номер испытуемого Напиток Верхнее Нижнее давление давление Пульс Испытуемый №1 чай черный 108 70 85 Испытуемый №2 чай черный 107 73 82 Испытуемый №3 чай черный 125 91 99 Испытуемый №4 чай черный 93 57 86 Испытуемый №5 кофе 94 59 78 Испытуемый №6 кофе 103 86 75 Испытуемый №7 кофе 100 66 76 Испытуемый №8 кофе 103 69 69 Верхнее Нижнее давление давление Номер испытуемого Напиток Пульс Испытуемый №1 чай черный 115 68 83 Испытуемый №2 чай черный 99 71 86 Испытуемый №3 чай черный 141 85 99 Испытуемый №4 чай черный 98 72 74 Испытуемый №5 кофе 99 59 74 Испытуемый №6 кофе 118 68 85 Испытуемый №7 кофе 118 66 72 Испытуемый №8 кофе 109 75 72 Изменения показаний опыта №1 Номер испытуемого Напиток Испытуемый №1 чай черный Испытуемый №2 чай черный Испытуемый №3 чай черный Испытуемый №4 чай черный Испытуемый №5 кофе Испытуемый №6 кофе Испытуемый №7 кофе Испытуемый №8 кофе Верхнее Нижнее давление давление понизилось на 2 повысилось на 5 повысилось на мм.рт.ст. мм.рт.ст. 8 ударов повысилось на повысилось на повысилось на 19 мм.рт.ст. 28 мм.рт.ст. 6 ударов повысилось на 9 повысилось на 1 понизилось на мм.рт.ст. мм.рт.ст. 13 ударов понизилось на 4 повысилось на повысилось на мм.рт.ст. 13 мм.рт.ст. 7 ударов повысилось на 1 понизилось на 6 повысилось на мм.рт.ст. мм.рт.ст. 6 ударов повысилось на 1 понизилось на 4 понизилось на мм.рт.ст. мм.рт.ст. 4 удара повысилось на 5 повысилось на мм.рт.ст. 7 ударов понизилось на понизилось на 2 повысилось на 11 мм.рт.ст. мм.рт.ст. 4 удара не изменилось Пульс Изменения показаний опыта №2 Номер Напиток испытуемого Испытуемый №1 чай черный Испытуемый №2 чай черный Испытуемый №3 чай черный Испытуемый №4 чай черный Испытуемый №5 кофе Испытуемый №6 кофе Испытуемый №7 кофе Испытуемый №8 кофе Верхнее Нижнее давление давление повысилось на 8 понизилось на 2 понизилось на мм.рт.ст. мм.рт.ст. 2 удара понизилось на 8 понизилось на 2 повысилось на мм.рт.ст. мм.рт.ст. 4 удара повысилось на понизилось на 6 16 мм.рт.ст. мм.рт.ст. повысилось на 5 повысилось на повысилось на мм.рт.ст. 15 мм.рт.ст. 8 ударов повысилось на 5 мм.рт.ст. не изменилось Пульс не изменилось понизилось на 4 удара повысилось на понизилось на повысилось на 15 мм.рт.ст. 18 мм.рт.ст. 10 ударов повысилось на 18 мм.рт.ст. не изменилось понизилось на 4 удара повысилось на 6 повысилось на 6 повысилось на мм.рт.ст. мм.рт.ст. 3 удара Заключение: В результате проделанной работы мы получили следующие результатыы, что при употреблении чая давление у большинства испытуемых повышается, следовательно кофеин содержащийся в нем стимулирует организм. При употреблении кофе мы обнаружили, что давление колеблется в больших пределах. Но все эти показатели индивидуальны для каждого человека, в зависимости от его физиологических предрасположенностей. Вывод: В результате проделанной работы мы получили следующие результатыы, что при употреблении чая давление у большинства испытуемых повышается, следовательно кофеин содержащийся в нем стимулирует организм. При употреблении кофе мы обнаружили, что давление колеблется в больших пределах. Но все эти показатели индивидуальны для каждого человека, в зависимости от его физиологических предрасположенностей. Список литературы: http://fb.ru/article/100838/krepkiy-chay-polza-i-vred https://ru.wikipedia.org/wiki/%CA%EE%F4%E5%E8%ED http://kedem.ru/history/20081020-coffee/ http://icoffe.net/kofe-v-rossii/ Учебное пособие А.А. Сивухина и Д.Н. Воронкова «Физиология» Приложение №1 Приложение №2 Приложение №3 Приложение №4 Приложение №5 Приложение №6