ВСЕРОССИЙСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ УЧАЩИХСЯ «ЮНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬ» Направление работы: ХИМИЯ Тема: «Сила амилазы» Автор: Жарков Валерий Ильич Научный руководитель: Блинова Ольга Сергеевна Место выполнения работы: МАОУ СМТЛ г. Самара 2023 2 Оглавление Введение. .................................................................................................................. 3 Теоретический аспект понятия амилаза. .............................................................. 4 Фермент слюны – амилаза...................................................................................... 4 Влияние различных веществ на активность фермента амилазы. ....................... 6 Заключение .............................................................................................................. 8 Список использованной литературы ................................................................... 10 Приложение 1. Таблица сравнения слюны собаки, кошки и человека на содержание амилазы. .............................................................................................. 1 Приложение 2. Таблица сравнения слюны человека на концентрацию амилазы в ней при добавлении различных химических веществ. ..................... 2 Приложение 3. Таблица сравнения слюны человека на концентрацию амилазы в ней при гипертермии и приеме антибиотиков................................... 3 Приложение 5. Сравнение образцов слюны человека, кошки, собаки............. 4 Приложение 6. Сравнение слюны человека на концентрацию амилазы в ней при добавлении различных химических веществ. ............................................... 5 Приложение 7. Влияние гипертермии и лекарственных препаратов на активность амилазы. ............................................................................................... 6 Приложение 8. Сравнение образцов опытных образцов в разный временной промежуток. ............................................................................................................. 7 Приложение 9. Исследование образцов под микроскопом. .............................. 8 Приложение 10. Брошюра с рекомендациями по увеличению концентрации амилазы в слюне. ..................................................................................................... 9 3 Введение. Вся наша семья очень любит есть овощи и фрукты, как и большинство людей на нашей планете. Овощи и фрукты составляют 50% нашего рациона. Употребление овощей и фруктов способствует хорошему пищеварению. А у моих домашних питомцев, кошек и собак, без овощей и фруктов пищеварение не нарушено. И мне стало интересно, почему люди едят овощи и фрукты и нам это важно и полезно, а мои домашние любимцы, не любят и не едят овощи и фрукты, и пищеварительный процесс у них от этого не нарушен. Актуальность. Считаю эту тему актуальной, так как изучение особенностей пищеварения позволит подобрать правильный рацион питания. Гипотеза. Фермент амилаза присутствует в слюне не у всех животных. Активность фермента амилазы зависит от употребления различных веществ. Объект исследования - слюна собаки, кошки и человека. Предмет исследования - наличие фермента амилазы в слюне собаки, кошки и человека, и активность амилазы слюны в различных условиях. Цель - выяснить наличие фермента амилазы в слюне собаки, кошки и человека и изучить влияние различных факторов на активность амилазы слюны. Задачи: - узнать, что такое амилаза; -определить наличие фермента амилазы в слюне собаки, кошки, человека в зависимости от классификации живых существ; - опытным путем установить наличие фермента амилазы в слюне собаки, кошки и человека; - определить влияние некоторых веществ на активность фермента амилазы; - опытным путем показать, что фермент амилаза работает сама по себе; - определить, что фермент амилаза – катализатор химических реакции; - результаты исследования представить в виде брошюры. 4 Методы исследования: - изучение литературы; - проведение опытов; - наблюдение в домашних условиях; - анализ и систематизация полученных данных. Теоретический аспект понятия амилаза. Фермент слюны – амилаза. Ученые-биологи уже давно определили [5,6], что амилаза (от латинского аmylum-крахмал) – это пищеварительный фермент, который выделяется в полости рта слюнными железами: у кого-то больше этого фермента выделяется больше, у кого-то меньше, а у кого-то вообще его нет. Поскольку мы употребляем в пищу много крахмалсодержащих продуктов, она нам необходима почти как воздух – иначе мы не смогли бы переваривать крахмал. Крахмал – это вещество, которое мы употребляем с разными продуктами питания, основной источник энергии для людей [1]. Его переваривание начинается уже во рту, пока мы жуем пищу. Это одна из причин, почему врачи советуют жевать пищу не торопясь, подольше задерживая ее во рту, - чтобы успела получше перевариться. В желудке работа амилазы приостанавливается, так как пищевой комок пропитывается желудочным соком, а в присутствии кислоты амилаза не работает. Классификация млекопитающих по типу питания. На основании изученной литературы [1] мною было определено, что много амилазы содержится в слюне человека и травоядных животных. Чтобы понять потребности человека, кошек и собак в пище, нужно понять основы их анатомических особенностей, их отличия от травоядных и всеядных. В «Сравнительной анатомии» Милтона [4] наглядно показано, как животные с анатомической и физиологической точек зрения адаптируются к добыче и поеданию определенного типа пищи. Понять, какие анатомические особенности связаны с каждым типом рациона можно, если животных классифицировать: 5 1. Травоядные (едят растения). 2. Всеядные (едят как мясо, так и растения). 3. Плотоядные (едят мясо). Эта классификация поможет понять, к поеданию какого рода пищи фактически адаптированы животные. 1. Травоядные (коровы, овцы). Травоядные поедают растения, а не мясо. Общие для всех травоядных анатомические особенности подтверждают их адаптацию к растительному рациону: - длинный пищеварительный тракт; - прямоугольные и плоские коренные зубы, выраженной боковой движения нижней челюсти; - наличие фермента амилазы в слюне. 2. Всеядные (свиньи, медведи, люди). Всеядные едят растительную и животную пищу. Не имеют специфической адаптации к поеданию только мяса или только растительного материала. Анатомические особенности, общие для всех всеядных: - пищеварительный тракт средней длины; - плоские коренные зубы и острые клыки; - в слюне содержится фермент амилаза. 3. Плотоядные (волки, собаки, кошки). К этой группе относятся животные, чей рацион главным образом состоит из мяса – например, собаки и кошки. Анатомические особенности плотоядных: - короткий и простой пищеварительный тракт с кислой средой; - острые клыки; - нижняя челюсть движется вертикально; - в слюне отсутствует амилаза. 6 Вывод: фактически собаки и кошки созданы для питания исключительно мясом. Практическая часть. Проверка наличия фермента амилазы в составе слюны собаки, кошки и человека. Опытным путем проверим наличие фермента амилазы в составе слюны собаки, кошки и человека. Для проведения опыта понадобятся крахмальный клейстер, марля, йод, ватные палочки и три образца слюны: человека, собаки и кошки. Итак: 1. Пропитываем 3 куска марли клейстером и даем просохнуть. 2. Подержим ватную палочку во рту у себя, у собаки и у кошки, пропитав слюной, и наносим ими любой узор на марлю. 3. Подержим марлю 3 минуты в тепле. 4. Капаем на марлю йодом (приложение 1 – таблица, приложение 5). Вывод: на первом образце – синий цвет не проявился, амилаза присутствует; во втором и третьем образцах – марля равномерно синяя, амилазы нет. Влияние различных веществ на активность фермента амилазы. Из литературы [2,3] мне стало известно, что некоторые вещества, помогают пищеварению, а другие наоборот. Мы предполагаем, что соль, зубная паста, которая содержит мел, уксус влияют на количество фермента амилазы в слюне. Чтобы это проверить, мной была проведена серия опытов. Для проведения опытов понадобятся крахмальный клейстер, марля, йод, ложки, ватные палочки, слюна человека, соль, зубная паста, уксус. Итак: 1. Пропитываем 4 куска марли клейстером и даем просохнуть. 2. Соберем 4 образца со слюной. В первой – чистая слюна, во вторую добавим 1г соли, в третью - 1г зубной пасты, в четвертую – 1 мл уксуса. 7 Каждый образец тщательно перемешиваем. Пропитываем ватные палочки каждым из растворов и наносим ими любой узор на марлю. Для каждого образца – своя ватная палочка. 3. Подержим марлю 3 минуты в тепле. 4. Капаем на марлю йодом. 5. Оцениваем результат (приложение 2 – таблица, приложение 6). В результате опыта мы видим, что на первом образце марля, пропитанная чистой слюной, имеет бледное окрашивание. Во втором и третьем образцах, где мы добавили соль и зубную пасту – синий цвет не проявился, на четвертом образце марли – реакция не прошла, марля равномерно синяя. В результате я пришел к выводу – что соль и зубная паста - увеличивают концентрацию фермента амилазы в слюне, а уксус – снижает. Мы предполагаем, что повышенная температура и прием антибиотиков влияют на активность работы фермента амилазы. Чтобы это проверить, мной была проведена серия опытов. Для проведения опытов понадобятся крахмальный клейстер, марля, йод, ватные палочки, слюна человека в разные дни болезни. Итак: 1. Пропитываем 4 куска марли клейстером и даем просохнуть. 2. Соберем 4 образца со слюной. Первый образец – в первый день заболевания, когда температура тела 38 градусов Цельсия, второй образец – через сутки после начала лечения антибиотиком, третий образец – 3 день приема антибиотиков, четвертый образец – когда полностью здоров и закончен прием антибиотиков. 3. Подержим марлю 3 минуты в тепле. 4. Капаем на марлю йодом. 5. Оцениваем результат (приложение 3 – таблица, приложение 7). Вывод: гипертермия и прием антибиотиков снижают активность фермента амилазы. 8 Мы предполагаем, что работа фермента амилазы может происходить и вне живого организма. Для этого сравним фотографию образцов из предыдущей серии опытов, которая была сделана сразу, с фотографией этих же образцов, спустя 7 дней. Мы видим, что на всех четырех образцах спустя 7 дней окрашивание стало бледное. На 4 образце окрашивание практически отсутствует. Вывод: амилаза работает сама по себе, живое существо ей не нужно (приложение 8). Наглядно мы можем увидеть, как снизилось количество зерен крахмала под действием фермента слюны амилазы под микроскопом. Для этого поместим 2 опытных образца на разных этапах болезни (первый образец – в первый день повышения температуры до 38 градусов Цельсия, второй – на момент выздоровления) под микроскоп и видим, в первом случае большое количество окрашенных зерен крахмала, во втором случае – единично окрашенные зерна крахмала (приложение 9). И еще мы можем обратить внимание на то, что амилазы в слюне очень мало, буквально миллиграммы на литр, а наши образцы мы пропитали концентрированным крахмальным клейстером. При этом в каждой молекуле крахмала тысячи молекул глюкозы – чтобы прошла эта химическая реакция, нужно разорвать тысячи химических связей. То есть провести тысячи химических реакций. Как же такое малое количество амилазы успевает во всех поучаствовать? Объяснение тут одно: амилаза в ходе биохимических реакции не расходуется. Она является катализатором. Заключение Таким образом достигнута цель работы. Задачи решены. Гипотеза о том, что фермент амилаза присутствует не у всех животных и активность фермента амилазы зависит от употребления различных веществ подтверждена. Соль и зубная паста - увеличивают количество фермента амилазы в слюне, а уксус – снижает. Гипертермия и прием антибиотиков снижают активность фермента амилазы. Амилаза работает сама по себе, живое существо ей не нужно. В ходе 9 биохимических реакции амилаза не расходуется. На основании полученных результатов я составил брошюру с рекомендациями, как мы можем увеличить концентрацию амилазы в слюне (приложение 10). 10 Список использованной литературы 1. “Биохимия: руководство к практическим занятиям”: учебное пособие / Под ред. проф. Н.Н. Чернова – М.: ГЭОТАР – Медиа, 2009 2. “Нескучная биология с задачами и решениями”, Петр Волцит, ред. Воскресный день. 3. “Нескучная химия с веселыми задачами и неожиданными решениями”, Петр Волцит, ред. Воскресный день. 4. “Основы сравнительной анатомии позвоночных животных”, К.Э. Линдеман, 1899. 5. “Прикладная энзимология”, учебное пособие, Шлейкин А.Г., Скворцова Н.Н., Бландов А.Н., Санкт-Петербург 2019. 6. “Сравнительная анатомия пищеварения”, статья, автор Милтон Милз Приложение 1. Таблица сравнения слюны собаки, кошки и человека на содержание амилазы. Номер образца Результат реакции 1. Слюна человека Синее окрашивание исчезает 2. Слюна кошки Синее окрашивание не исчезает 3. Слюна собаки Синее окрашивание не исчезает ~ 2 ~22 Приложение 2. Таблица сравнения слюны человека на концентрацию амилазы в ней при добавлении различных химических веществ. Номер образца Содержимое образца Окраска образца с йодом 1 Слюна Бледно-синее окрашивание 2 Слюна + соль Синее окрашивание исчезает 3 Слюна + зубная паста Синее окрашивание исчезает 4 Слюна + уксус Синее окрашивание не исчезает ~ 3 ~33 Приложение 3. Таблица сравнения слюны человека на концентрацию амилазы в ней при гипертермии и приеме антибиотиков. Номер образца Содержимое образца 1 Слюна при гипертермии 2 Слюна в первый день приема антибиотиков Слюна в третий день приема антибиотиков Слюна после выздоровления 3 4 Окраска образца с йодом Бледно синее окрашивание с участками затемнения Синее окрашивание Синее окрашивание Бледно синее окрашивание с участками просветления ~ 4 ~44 Приложение 5. Сравнение образцов слюны человека, кошки, собаки. ~ 5 ~55 Приложение 6. Сравнение слюны человека на концентрацию амилазы в ней при добавлении различных химических веществ. ~ 6 ~66 Приложение 7. Влияние гипертермии и лекарственных препаратов на активность амилазы. ~ 7 ~77 Приложение 8. Сравнение образцов опытных образцов в разный временной промежуток. ~ 8 ~88 Приложение 9. Исследование образцов под микроскопом. ~ 9 ~99 Приложение 10. Брошюра с рекомендациями по увеличению концентрации амилазы в слюне. 1. Тщательно пережевывать пищу. 2. Чистить зубы 3 раза в день, тем самым повышая минерализацию слюны и повышая ph слюны в щелочную сторону, в таких условиях амилаза будет работать эффективнее. 3. Добавление соли в пищу способствует лучшему перевариванию крахмала в ротовой полости. 4. Употребление салатов, заправленных уксусом, маринованных продуктов снижает уровень амилазы, поэтому их лучше употреблять после продуктов с высоким содержанием крахмала. 5. врача. Применение лекарственных веществ после консультации
