Влияние спиртных напитков на денатурацию белка

Международный фестиваль Детского и Юношеского творчества

Естественные науки (от 14 до 17 лет)

Влияние напитков, содержащих алкоголь, на белок

Информационный обзор. 4

Объекты исследования. 9

Методика исследования. 9

Результаты эксперимента. 11

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.

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.

1. Физические свойства этилового спирта

Этанол (этиловый спирт С2Н5ОН) – бесцветная жидкость с характерным запахом. Горюч. Горит слабо светящимся 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

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

Вызывает ферментативную недостаточность, многочисленные нарушения в обмене веществ и энергетическом балансе. Обладает тератогенным, эмбриотоксическим эффектами.

Нейротропная активность (наркотическое действие) этанол

Первичное взаимодействие изменяет конформацию рецептора, и с этого начинаются все последующие реакции на молекулярном, метаболитом и клеточном уровнях.

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 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 группами биомолекул, что приводит к потере функциональной активности последних. Так, 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.

Министерство образования и науки РБ

Прибайкальский район

Тема: «Влияние спиртсодержащей продукции

Руководитель: Кузькина Олеся Викторовна –

1. Исследование влияние спиртсодержащей продукции на денатурацию белков

1.1 Изучение процесса денатурации белков…………………………………….…4

3. Список использованной литературы……………………………………………9

Здоровье самое большое личное достояние каждого человека. Человеческий организм обладает большими возможностями для сохранения и поддержания здоровья, но эти возможности не беспредельны. Если вредный фактор действует с раннего возраста и систематически, то состояние организма неизменно начинает ухудшаться, и возникает болезнь. Одним из таких факторов является алкоголь. Алкоголь не щадит ни одного органа.

В настоящее время стоит острая проблема подросткового алкоголизма. Как правило, подростки употребляют слабоалкогольные напитки – коктейли, пиво и находятся в уверенности, что эта продукция не наносит вреда организму. Хотя алкоголь, даже в небольших концентрациях, это яд, который пагубно действует на все живое – белок, клетку, растительные и животные организмы. А организм человека в основном состоит из различных белков. И при действии алкоголя происходит разрушение белков – денатурация.

Таким образом, была поставлена цель работы: установить влияние спиртсодержащей продукции, с разными процентными концентрациями спирта, на денатурацию белка.

- изучить процесс денатурации белка под действием спирта;

- установить, как влияют спиртные напитки, содержащие разную концентрацию спирта, на денатурацию белка;

В работе использованы следующие методы исследования: теоретический анализ, эксперимент, наблюдение.

1. Исследование влияние спиртсодержащей

продукции на денатурацию белков

1.1 Изучение процесса денатурация белка

Из органических веществ, входящих в живую клетку, важнейшую роль играют белки. На их долю приходится около 50% массы клетки. Так, мышцы содержат до 80% белка, селезенка, кровь, легкие – 72%, кожа – 63%, печень – 57%, мозг – 15%, жировая ткань, костная и ткань зубов – 14–28%. Благодаря белкам организм приобрел возможность двигаться, размножаться, расти, усваивать пищу, реагировать на внешние воздействия и т. д.

Как известно, белки состоят из аминокислот. Тысячи и десятки тысяч молекул аминокислот объединяются в одну полипептидную цепь ( Рисунок № 1,Приложение № 1), которая называется первичной структурой белка (Рисунок № 2-1, Приложение № 1). За счет образования водородных связей цепь скручивается в спираль (альфа-спираль) - вторичная структура белка (Рисунок № 2-2, Приложение № 1).

Но белки имеют более сложное строение, которое определяется положением аминокислотной цепи в пространстве. Пространственное расположение полипептидной цепи называется третичной структурой белка (Рисунок № 2-3, Приложение № 1). Существует еще более высокий уровень организации молекул белка – четвертичная структура, которая возникает, когда несколько полипептидных цепей образуют сложные агрегаты в пространстве. (Рисунок № 2-4, Приложение № 1).

Образование таких агрегатов отвечает за важнейшие процессы жизнедеятельности организмов. Причем каждый белок имеет свою функцию в организме. Это и строительная функция, и каталитическая (ферменты) и другие.

Разрушение четвертичной, третичной и вторичной структуры белка называется денатурацией, которая ведет к потере белком растворимости, гидрофильности и функциональных, биологических свойств белков. Денатурация белка происходит под действием химических веществ (кислоты, соли тяжелых металлов, органические растворители и др.). Но белок разрушается не только под действием концентрированных реагентов, но и действием их растворов. [3] К органическим растворителям, денатурирующим белок, относится и спирт, который потребляется подростками, в виде различных алкогольных напитков.

Современные исследования позволяют обоснованно утверждать, что в организме нет таких органов и тканей, на котором бы не сказывалось токсическое воздействие алкоголя.

На молекулярном уровне алкоголь вмешивается в синтез белков, углеводов, жиров, нарушает ферментативный метаболизм. [2] При употреблении даже слабоалкогольных напитков деятельность ферментов блокируется или сильно замедляется, т.е. организму приходится вырабатывать дополнительное количество пищевых ферментов для нормального процесса переваривания пищи. Это приводит к быстрому износу органов и тканей организма. [5] При раннем употреблении спиртных напитков у подростков замедляется процесс нарастания мышечной (белковой) массы, замедляется рост, т.к. часть строительных белков не могут нормально выполнять свои функции из-за изменения структуры. На субклеточном уровне он воздействует на митохондрии.

На уровне клетки нарушает проницаемость мембран, изменяет проводимость нервных импульсов. Малые дозы алкоголя патологически ускоряют процесс передачи возбуждения, умеренные – затрудняют его. Имеет место употребление алкоголя в больших дозах, что приводит к асоциальному поведению в состоянии опьянения. На уровне органов – приводит к патологии желудочно-кишечного тракта, печени и др. [2]

Следует с осторожностью относиться к употреблению не только крепких, но и слабоалкогольных напитков, потому что денатурация белков зависит как от крепости напитка, так и от содержания в нем химических добавок. [4]

Анализируя данные материалы можно сделать вывод о чрезвычайной важности белков и их функциональных свойств в организме. Такие органические вещества, как спирт способны денатурировать белок, нарушая его четвертичную и третичную структуру, которые и обуславливают его функциональные способности. Известно, что спиртсодержащая продукция с небольшой концентрацией спирта также вредна для организма. Денатурация ведет к потере белком гидрофильности, растворимости белка, вследствие чего можно наблюдать выпадение осадка денатурированного белка.

Таким образом, формулируется гипотеза: белок подвергается денатурации не только под действием чистого спирта, но и разбавленных растворов спиртсодержащей продукции.

1.2 Эксперимент

1. Была закуплена спиртсодержащая продукция с разным процентным содержанием спирта:

Образец №5 – спирт медицинский, содержание спирта – 96 %.

2. Приготовление раствора яичного белка.

Как пример жидкого белка взяли яичный белок. В колбу помещаем белок 1 куриного яйца, добавляем 150 мл воды, перемешиваем. Моделируя условия живого организма, нагреваем раствор белка на водяной бане до 36 0 С.

Так как закуплено 5 образцов спиртсодержащей продукции разливаем раствор яичного белка в 6 пробирок (одна пробирка – контроль) по 4 мл. Для контроля оставляем одну пробирку с раствором яичного белка.

3. Денатурация белка.

В 5 пробирок с раствором белка одновременно добавляем спиртные напитки в объеме 4 мл и наблюдаем за процессом. Фиксируем время появления признаков денатурации. Признаком денатурации белка является появление белого хлопьевидного осадка (в сравнение с контролем). Сравниваем скорости денатурации белков в разных спиртосодержащих напитках.

4. Заносим полученные результаты в таблицу № 1 (Приложение № 2) и строим диаграмму № 1 (Приложение № 2).

1.3 Результаты

Результаты, полученные в ходе эксперимента отображены в таблице № 1 (Приложение №2).

Как видно из таблицы, денатурация яичного белка происходит при действии всех видов спиртсодержащей продукции, вне зависимости от процентной концентрации спирта в них, но за различное время. Причем время денатурации не напрямую зависит от концентрации спирта.

Под действием образца № 5 (спирт) происходит явно полная денатурация белка с большой скоростью, уже в первую минуту реакции в растворе появилось большое количество белого осадка (денатурированного белка). Рисунок № 3 (Приложение № 2).

Под воздействием образцов № 2 (водка) и № 1 (коктейль) осадок появился через 5 минут, хотя в данных образцах значительная разница по концентрации спирта. Скорее всего, в коктейле денатурация произошла так быстро из-за каких-то других химических добавок.

Медленнее всего протекала денатурация под действием образцов № 3 (пиво) и № 4 (вина), так как там содержится небольшое количество спирта.

На рисунке № 3 видно, что под действием образцов № 1,2,3,4 не было такого большого образования осадка как в образце № 5, следовательно, денатурация протекает лишь частично.

2. Заключение

В ходе исследовательской работы изучен процесс денатурации белка под действием спирта. Установлено, что вся спиртсодержащая продукция, вне зависимости от концентрации в ней спирта, способна денатурировать белок.

Таким образом, подтверждается выдвинутая ранее гипотеза: на денатурацию белка влияет не только чистый спирт, но и разбавленные растворы спиртсодержащей продукции, хотя и в разной степени.

Данные результаты, наглядно доказывают пагубное влияние алкоголя на белковую структуру. Потеря белками своих функциональных свойств наносит непоправимый урон организму человека, употребляющему алкоголь.

Приложение № 1

Рисунок № 1. Соединение аминокислот в дипептид.

и т.д.

Рисунок № 2. Структура белка: 1 - первичная, 2 - вторичная, 3 - третичная, 4 - четвертичная

Приложение № 2

Рисунок № 3. Пробирки с денатурированным яичным белком и контроль.

Приложение № 3.

Предлагаем результаты данной работы взять на вооружение учителям, активистам волонтёрского движения для проведения антиалкогольной пропаганды в школах:

лекции для родителей
лекции для учащихся
материал для освещения в средствах массовой информации.

на научную работу

ученика 10 класса Поломошнова Павла

Тема работы о вреде алкоголя достаточно актуальна.

В работе приводится полный теоретический материал, опираясь на который автор проводит соответствующий целям и задачам эксперимент. Выбранные автором методы исследования нашли свое подтверждение в экспериментальной части работы.

Опираясь на теоретический анализ литературы и практические результаты автор сделал аргументированные выводы, что дает высокую оценку достоверности результатов.

В научной работе выдержаны все нормы и требования, предъявляемые к подобным работам.

Исходя из всего вышесказанного, можно дать высокую оценку выполненной автором работе.

Цель: усвоение умений самостоятельно в комплексе применять знания, умения и навыки, осуществлять их перенос в новые условия практической и исследовательской деятельности

Развивающие: развитие ключевых компетентностей школьников на примере содержания экологического образования; развитие исследовательских умений учащихся по оценке состояния различных компонентов окружающей среды.

Воспитательные: формирование системы базовых ценностей (жизнь, здоровье, человек, сохранение биологического разнообразия, культурного наследия и др.), создание условий для творческой самореализации и саморазвития школьников.

Регулятивные: организовывать своё рабочее место под руководством учителя; определять план выполнения заданий на уроке, оценивать результат своей деятельности.

Планируемые результаты

Познавательные: осмысление учащимися ценностей феномена жизни, ценности каждой формы существования жизни; ценности существования человека, его здоровья, социо-космической значимости; формирование ключевых компетентностей на содержании экологического образования;

Предметные: формирование природосообразного стиля поведения человека в окружающей среде, базирующегося на знании законов взаимодействия человека с окружающей средой; развитие экологического мышления –предполагающего способность к установлению причинно-следственных связей, системному анализу действительности, моделированию и прогнозированию развития окружающей среды;

Личностные: развитие экологического мышления – гибкого вероятностного мышления, предполагающего способность к установлению причинно-следственных связей, системному анализу действительности, моделированию и прогнозированию развития, окружающей среды; развитие исследовательских умений по оценке и системному анализу состояния окружающей среды.

Метапредметные: связи с такими учебными дисциплинами как биология, химия, физика, география - будут способствовать более высокому уровню владения навыками по данному курсу и реализации задач пред профильной подготовки школьников.

Тип урока –- демонстрация, на котором эксперимент служит наглядным пособием

Форма – форм практико-ориентированной деятельности учащихся

Методы:, частично-поисковый, исследовательский, проведении учащимися экспериментов.

Окружающая среда прямо и косвенно влияет на здоровье человека. Воздухом человек дышит, вода входит в состав пищевых продуктов, на почве произрастают необходимые для нашего питания продукты - вот основные способы воздействия окружающей среды на здоровье человека. Загрязнения воздуха, воды и почвы образуют основные химические факторы среды. Кроме химических факторов загрязнения среды, выделяют еще физические (шум, вибрация, электромагнитные поля и т.п.), микробиологические (загрязнения патогенными микроорганизмами), радиационные. В каждом случае необходимо рассматривать конкретные факторы воздействия окружающей среды на здоровье человека и соответствующие показатели.

Воздействие алкоголя на свойства белка

Цель работы: изучение полезных свойств алкоголя через его дезинфицирующие свойства

Информация. Алкоголь (винный, он же этиловый спирт) дей-
ствует на нервные клетки, подавляя передачу нервных сигналов.
Это ухудшает в целом работу мозга, искажает скоординирован-
ность движений. Отрицательно воздействует алкоголь и на сер-
дечно-сосудистую систему. В этом - пагубное действие алкоголя
на организм в целом и его функции.

Спирт работает в организме также на молекулярном уровне,
представляя особую опасность для микроорганизмов и клеток как
химический яд. В данной работе вы убедитесь, что спирт может из-
менить структуру белка, вызвать его денатурацию. Но в этом состоит
и полезное свойство спирта как дезинфицирующей жидкости.

Вместе с тем, вредное влияние алкоголя на организм связано,
в основном, не с его способностью к денатурации белка, а с влия-
нием на нервную и сердечно-сосудистую системы.

Оборудование из комплекта: пипетка-капельница, пробир-
ки - 2 шт., штатив для пробирок.

Реактивы и материалы: этиловый спирт (96% или одеколон), раствор яичного белка, чистая вода

Налейте в две пробирки по 2 мл раствора яичного белка.

2.В одну пробирку добавьте 4-8 мл воды, а в другую - столько же этилового спирта. Сравните оба раствора.

Обработка результатов и выводы

Зафиксируйте выполненные эксперименты в тетради.

Сделайте вывод о воздействии алкоголя на белок.

Какое свойство теряет белок в присутствии спирта?

Почему во второй пробирке получился осадок?

Влияние спирта (алкоголя) на белок

Денатурация белка в спирте

Как Спирт влияет на Белок Человеческого Мозга? (эксперимент)

Ресурсы:

Муравьев А.Г., Пугал Н.А., Лаврова В.Н. Экологический практикум: Учебное пособие с комплектом карт-инструкций / Под ред. к.х.н. А.Г. Муравьева. - СПб.: Крисмас+, 2003. - 176 с.: ил.

Разберем всё, что Вас волнует.

19 июня 2020г 19:00 (по Москве)

Описание презентации по отдельным слайдам:

Актуальность темы: Проблема употребления алкоголя очень актуальна в наши дни. Сейчас потребление спиртных напитков в мире характеризуется огромными цифрами. От этого страдает все общество, но в первую очередь под угрозу ставится подрастающее поколение: дети, подростки, молодежь, а также здоровье будущих матерей. Ведь алкоголь особенно активно влияет на не сформировавшийся организм, постепенно разрушая его. Вред алкоголя очевиден.

Цели работы: установить, как влияют спиртные напитки на биологическую структуру, а, следовательно, на функциональные способности различных белков. Задачи: Изучить процесс денатурации яичного, молочного, ферментативного белков и белка живых тканей под воздействием спиртных напитков. Установить, как влияют на денатурацию белков напитки, содержащие разное процентное содержание спирта. Установить при помощи опроса среди молодежи какие спиртные напитки они употребляют. Выводы и предложения

Гипотеза исследования Основана на предположении о том, что денатурации подвергаются белки не только под действием чистого спирта, но и разбавленных растворов алкогольных напитков.

Опыт 1: Яичный белок со спиртными напитками 1. Коньяк 2. Спирт 3. Вода 4. Водка 5. Пиво 6. Коктейль

Скорость денатурации белка:

Опыт 2:Кусочки мяса со спиртными напитками. 1. Коньяк 2. Спирт 3. Вода 4. Водка 5. Пиво 6. Коктейль

Результат разрушения мяса: коньяк спирт вода пиво коктейль водка Мясо норма

Скорость денатурации мяса

Опыт 3:Кусочки печени со спиртными напитками 1. Коньяк 2. Спирт 3. Вода 4. Водка 5. Пиво 6. Коктейль

Результат разрушения печени Печень норма вода коктейль пиво коктейль спирт водка

Скорость денатурации печени

Мезим – форте со спиртными напитками 1. Коньяк 2. Спирт 3. Вода 4. Водка 5. Пиво 6. Коктейль

При употреблении даже слабоалкогольных напитков деятельность ферментов блокируется или сильно замедляется, т.е. организму приходится вырабатывать дополнительное количество пищевых ферментов для нормального процесса переваривания пищи. Это приводит к быстрому износу органов и тканей организма.

Проведенным опытом можно сказать очень вредными напитками являются коньяк, пиво, коктейль. Значит в их состав входят вредные химические вещества помимо этилового спирта.

Опрос среди молодежи: В опросе участвовало 103 человека, из опроса видно, что наша молодежь чаще всего употребляет спиртные напитки как: пиво и коктейль.

Что вы употребляли? Если перевести в проценты, то данные следующие 53% - коктейль 46% - пиво 21% - водка 17% - коньяк 7%- ничего не пробовали

Где вы употребляли?

Узнали ли ваши родители, что вы пили?

Влияние спиртных напитков на организм Алкоголь из желудка попадает в кровь через две минуты. В первую очередь страдают клетки больших полушарий. Ухудшается условно – рефлекторная деятельность, замедляется формирование сложных движений, изменяется соотношение процессов возбуждения и торможения. Под влиянием алкоголя нарушаются произвольные движения, человек теряет способность управлять собой, нарушается координация движений, страдают процессы памяти, внимания, мышления. Под влиянием алкоголя нервные клетки истощаются, быстро стареют, быстро погибают, замедляется передача импульсов по нервным клеткам в кору больших полушарий. Ухудшаются процессы обработки поступающей информации.

Из анкетирования видно, что подростки у нас в основном пьют пиво, коктейль. По химическому составу самые вредные напитки, убивая свой молодой еще не окрепший организм. .

Вывод: Проведя три опыта, я доказал что при употреблении алкоголя наш организм весь разрушается. Под влиянием алкоголя нарушаются произвольные движения, человек теряет способность управлять собой, нарушается координация движений, страдают процессы памяти, внимания, мышления.

Давайте жить без алкоголя, без него тоже хорошо.

Выберите книгу со скидкой: