Исследовательская работа по химии"Влияние алкоголесодержащих напитков с различной концентрацией спирта на структуру животного белка."
творческая работа учащихся по химии (10 класс)

                                                Содержание

                                                                                                                     стр

Введение ……………………………………………………………………..3-4

1.Разрушительное  действие алкоголесодержащих напитков  на белки.

1.1.Теоретическая часть…………………………………………………….5-7

1.1.1.Характеристика алкоголесодержащих напитков…………………...5

1.1.2.Особенности строения белков……………………………………….. 6

1.1.3.Влияние алкоголя на организм человека……………………………7

1.2.Практическая часть……………………………………………………...8-12

1.2.1.Социалогический опрос ……………………………………………...8-9

1.2.2.Методика исследования……………………………………………….9                                                                                              

1.2.3.Исследование влияния алкоголесодержащих напитков на

белки  мышечных волокон………………………………………………….10

1.2.4. Исследование влияния  алкоголесодержащих  напитков на

 белки  печени………………………………………………………………...10

1.2.5. Исследование влияния  алкоголесодержащих  напитков на белки

нервной ткани………………………………………………………………...11

1.2.6. Исследование влияния алкоголесодержащих напитков на

 яичный белок (яичный альбумин)…………………………………………11-12

1.2.7.Исследование влияния алкоголесодержащих  напитков

 на ферментативный белок…………………………………………………..12

Заключение……………………………………………………………………13

Список литературы…………………………………………………………..14

Приложение…………………………………………………………………  15-18

Введение

«Нет во всём организме ни одного органа, ни одной ткани, ни одной составной части, которая не испытывала бы на себе пагубного влияния алкоголя»

                                                                     Н. Е. Введенский                            русский физиолог

   Одной из серьезных  проблем современной России является высокое потребление алкоголя. Мы  стремительно движемся к  алкогольной  пропасти, так как в нашей стране  среднедушевое потребление алкоголя составляет около 15 литров спирта в год. Россия по этому показателю занимает четвертое место в мире. Все знают о пагубном влиянии алкоголя на организм, но практически все и употребляют. Пьют алкогольные  напитки и взрослые, и дети, пьют целыми семьями, пьют потому что праздник, чтобы , не быть «белой вороной»,на  спор , вместе  с родителями, « за компанию», потому что стресс из-за всевозможных  проблем и просто так, не осознавая, что последствия от алкоголя  наступают уже сегодня, а не когда-то потом.      

    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. Естественно, в обществе проводится антиалкогольная пропаганда среди населения, и я тоже, являясь членом детского общественного совета при  уполномоченном по правам ребенка  Республики Хакасия от Боградского района, участвуя в его работе, на заседаниях которого мы  неоднократно поднимаем  и рассматриваем вопросы досуга, отдыха, здорового образа жизни детей, вношу свою лепту.

   Актуальна эта проблема сегодня не только в нашей стране  и в республике, но и  в нашем селе Знаменка, в котором по  результатам  последней переписи населения    зарегистрировано 1397 человек - это 370 семей. Из них 16 семей злоупотребляют спиртными  напитками и находятся на учете как неблагополучные  многодетные  семьи. В этих семьях проживает 56 детей школьного и дошкольного возраста. Какими они вырастут в таких семьях это большой вопрос. За период  с 2016 по 2018 год (по информации из Знаменской участковой  больницы) в Знаменке умерло 7 человек, из них 3 от алкогольного отравления, это 43% от всех умерших. Один - в возрасте до 30-ти лет, два других человека умерли  в возрасте до 50-ти лет.

    Вред алкоголя очевиден и поэтому, чтобы еще раз убедить себя и  своих одноклассников я выбрал эту тему, чтобы на простых опытах, наглядно продемонстрировать, что алкоголь начинает влиять на клетки, разрушая их структуры, сразу же после его употребления.

 Тема: Влияние  алкоголесодержащих напитков с различной концентрацией спирта на структуру  животного белка.

Цель: Выявление характера влияния концентрации спирта на  животные белки.

Гипотеза: Действительно ли  алкоголесодержащие  напитки ,  независимо от концентрации спирта, в разной степени  наносят  серьезный вред биологическим структурам живого организма.

Задачи:

1. Изучить теоретический материал о влиянии алкоголя на белки живых  организмов.
2. Провести исследования по влиянию этилового спирта различной концентрации  на животный белок.
3. Оценить полученные результаты исследований.
4. Использовать полученные результаты исследования в просветительской работе.

Объект исследования: белок животных клеток

Предмет исследования: влияние различной концентрации спирта на белок животной клетки

Методы исследования:

1. Теоретические (изучение, анализ научной и учебной литературы по проблеме).
2. Практические (приготовление необходимых реактивов, объектов исследования и проведение реакций взаимодействия алкоголесодержащих   напитков с различной концентрацией спирта на  животные клетки.)
3. Статистические (составление  диаграмм по результатам исследования и опроса).

1.Разрушительное  действие алкоголесодержащих напитков  на белки.

1.1.Теоретическая часть

1.1.1.Характеристика алкогольных  напитков.

   Алкогольные напитки — это напитки, содержащие этанол, так называют  этиловый спирт по международной систематической номенклатуре, существующей для органических веществ, а по-простому – это алкоголь. Этанол  получают спиртовым брожением растительного сырья, содержащего крахмал (пшеницы, ржи, кукурузы, ячменя, картофеля) или сахар (сахарной свеклы, отходов свекло-сахарного производства). Кроме этого, для производства спирта могут быть использованы плодово-ягодные и виноградные материалы.

  Само спиртовое  брожение является сложным биохимическим процессом, который происходит под действием дрожжей. Сахар под действием ферментного комплекса дрожжей превращается в спирт и углекислый газ.[9]

 Все  алкогольные напитки можно разделить на две группы: изделия с низким содержанием алкоголя, изготовленные путём сбраживания сахаро- или крахмалосодержащих продуктов, и изделия с высоким содержанием алкоголя, изготавливаемые путём перегонки изделий с низким содержанием алкоголя.

    Вино получают в результате   долгого (полного) периода брожения и относительно долгого периода выдержки (месяцы или годы, иногда десятилетия), в результате чего содержание алкоголя составляет 7—18 %.Чтобы получить крепленые вина,  увеличивают количество алкоголя в изделиях с низким его содержанием, добавляю продукты перегонки.

    Для пива применяется относительно короткий (неполный) процесс брожения и такой же короткий процесс выдержки (несколько недель), и в результате содержание алкоголя обычно не превышает 3—9%.

     Водку  изготовляют  путём разбавления спирта водой, а в некоторые виды добавляются различные ароматические и вкусовые ингредиенты ,отсюда и различные марки водки.

    Алкогольный коктейль – это напиток, который получают путем смешивания нескольких различных видов алкоголя. Коктейли, в состав которых входит водка, считаются самыми крепкими, а дополнительные сок или газировка позволяют ей лучше проникнуть в кровь, вызывая опьяняющий эффект гораздо быстрее обычного. Для того чтобы  изготовить алкогольный  коктейль, применяют методику, напрямую зависящею  от того, насколько легко могут перемешиваться друг с другом ингредиенты и компоненты, входящие в состав будущего коктейля. 

   Ассортимент алкогольных напитков велик и разнообразен.

1.1.2.Особенности строения белков.

    Живые организмы, планеты Земля, состоят из клеток. Это все мы. Самым главным структурным компонентом клеток являются белки. «Жизнь – есть способ существования белковых тел». Такое классическое определение жизни дано Фридрихом Энгельсом (нем.). Белки – важнейшие  в биологическом отношении и очень сложные по химической структуре вещества. Белки классифицируют на две группы: простые (протеины) и сложные (протеиды). Что собой представляют простые белки – это макромолекулярные полимеры аминокислот. Сложные  же белки  образуются в результате соединения протеинов с небелковыми молекулами: низкомолекулярными веществами (фосфором, металлами, остатками неорганических кислот) или сложными полимерами (нуклеиновыми кислотами, липидами, углеводами). Биологическая ценность белков несоизмерима высока и  определяется наличием  в них незаменимых аминокислот, т.е. таких, которые должны поступать с пищей, а  не могут образовываться в организме человека . В необходимых количествах незаменимые аминокислоты присутствуют в продуктах животного происхождения. На долю белков приходится 60-80% сухого остатка. [3]

  Основные отличительные особенности животного белка:

-питательная ценность существенно выше растительного;  

-значительно превосходят растительные белки по биологической ценности;

-они лучше сбалансированы по аминокислотному составу, в большей мере отвечают потребностям организма человека в незаменимых аминокислотах;

 -растительные белки усваиваются хуже, чем животные, но комбинация растительных продуктов может восполнить этот недостаток.

 И, хотя животные белки более универсальны по структуре, сочетание их с основными растительными веществами типа пшеницы и соевых бобов позволяет повысить биологическую ценность продукта.

  Белки имеют наибольшее значение для жизнедеятельности организма человека. Белки называют азотсодержащими пищевыми веществами так как это сложные органические соединения, содержащие в отличии от жиров и углеводов кроме углерода, водорода и кислорода ещё и азот. Они нужны животному организму в готовом виде, поскольку синтезировать их, как растения, из неорганических веществ почвы и воздуха, он не может. Для человека единственным источником белка  служит пища животного и растительного происхождения. 

    У многих белков есть особое свойство – денатурация. Они денатурируют  под действием  различных факторов: физических, биологических, химических. Одним из сильных химических факторов, вызывающих денатурацию белков,  является этиловый (винный) спирт, он же является одним из сильнейших действующих мутагенных факторов, т.е. вызывает мутацию. В результате мутации происходит  изменение структуры  белковых молекул,  и как результат -изменение ее физических и химических свойств в клетке, что приводит к появлению новых признаков и свойств  организмов. Как известно, мутации, чаще всего отрицательно влияют на организм, снижая, например, его жизнеспособность. Кроме того, нарушение структуры белковых молекул приводит к тому, что происходит нарушение в целом большинства  обменных процессов, что может быть губительным для организмов.[4]

1.1.3.Влияние алкоголя на организм человека.

   Наукой доказано, что алкоголь-это яд! Он разрушительно действует на всякую клетку и организм в целом. От действия алкоголя жизнедеятельность клеток живых организмов замедляется и ослабляется, а от более сильных доз может наступить  полное прекращение их жизнедеятельности. Как же это происходит?

    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. Алкоголь влияет на все органы человека, но все же больше всего на головной мозг, сердечно-сосудистую , пищеварительную и половую системы. Если у человека изначально была поражена одна из систем, алкоголь окажет на нее большее отрицательное влияние.

    Отчего это происходит? Этиловый спирт представляет  собой  прозрачную жидкость с сильным своеобразным запахом и острым вкусом. Поэтому чистый  спирт не пьют, так как он обжигает слизистую оболочку рта, пищевода и желудка. Даже грубая кожа рук при соприкосновении со спиртом испытывает чувство жжения. Спирт может гореть, давая горячее синее пламя; он несколько легче воды и смешивается с ней  в любых соотношениях; замерзает только при t –130° (поэтому спирт, например, в подкрашенном виде употребляется при изготовлении наружных градусников),температура кипения 78,3градуса Цельсия. При действии на вещества, содержащие воду, он жадно отнимает её из этих веществ и прочно её удерживает. Это свойство спирта и есть его ядовитое действие на живую клетку. Клетка может нормально работать только при достаточной концентрации воды. Алкоголь извлекает воду из клетки, отчего она сморщивается и не может правильно продолжать свою жизнедеятельность, ослабевает и может умереть. Спирт, кроме того, отнимает у клетки и кислород, что ускоряет ее гибель.[9]

    Но для человека не так страшен сам алкоголь, как его производное. Поступивший в организм этиловый спирт разрушается ферментом алкогольдегидрогеназой до уксусного альдегида, вот он и будет отравлять организм, и ещё именно уксусный альдегид вызывает запах перегара.

Но и для него в нашем организме есть оружие . Это фермент альдегиддегидрогеназа, но и его количество в разных организмах неодинаково , как  фермента разрушающего алкоголь. Поэтому все люди по-разному переносят алкогольное опьянение.

 Но нужно учесть ,что эти ферменты ,которые ,кстати, находятся в печени ,не справятся с большим количеством алкоголя. Поэтому я  в своих исследованиях попытаюсь определить  напитки ,которые меньше всего будут вредить белкам, потому что белки и есть основная единица строения клеток в живых организмах.          

1.2.Практическая часть

1.2.1.Социологический опрос

  Чтобы отразить полную картину исследуемого вопроса, я провел 2 опроса: среди продавцов наиболее посещаемых продовольственных магазинов и старшеклассников Знаменской школы. Результаты отразил в диаграммах.      На территории с. Знаменка находятся 7 продовольственных магазинов, из них наиболее посещаемые 5, это следующие: « Для Вас»,     «Ассорти», « На Садовой», « Старт» и « Солнышко». Продавцам были предложены следующие вопросы: 

1.Какие алкоголесодержащие  напитки самые покупаемые ? 

2.Покупатели, какого возраста, чаще всего приобретают алкоголесодержащие напитки?

Результаты получились следующие:

1.Какие алкоголесодержащие  напитки  самые покупаемые ?  (%)    

Проведя анализ диаграммы , сделал следующие выводы:

- наиболее покупаемый напиток –  это пиво;

-на втором месте – водка;

- менее популярен среди покупателей - коктейль, продавцы отмечают, что его покупает преимущественно молодёжь.

2. Покупатели, какого возраста, чаще всего приобретают спиртосодержащие напитки?(%)

Полученная диаграмма позволяет мне сделать вывод: наиболее часто приобретают алкогольную продукцию  покупатели с 18 до 30 лет, самый  продуктивный возраст с точки зрения деторождения и трудоспособности, и в возрасте с 30 до 50 лет- т.е. люди уже умудренные жизненным опытом, которые должны серьезно относиться к своему здоровью.

Для  48 учащихся 8-11 классов были предложены следующие  вопросы:

1. Считаете ли вы, что легкие алкогольные напитки вредны в той же мере,  как и алкогольные напитки с концентрацией спирта 40% и более?
2. Считаете ли вы, что умеренная доза алкоголя, принимаемая изредка,  является приемлемой?
3. Считаете ли вы, что спирт оказывает пагубное влияние на организм  человека?

Результаты показали следующее:54% респондентов   знает, что спирт вреден для здоровья, но  27% считают, что лишь иногда он оказывает пагубное влияние на человека. Более того, 41% опрошенных,  считает, что умеренная доза алкоголя, принимаемая изредка,  является приемлемой .

  1.2.2.Методика исследования

• Для исследования мною были взяты несколько наиболее покупаемых спиртных напитков с различной концентрацией спирта и этиловый спирт:

- раствор этилового спирта с концентрацией 70%;

 -водка марки «Пять озер»  с концентрацией 40%;

- пиво марки «Абаканское» с концентрацией 9%;

- вино осветленное, марки  «Старый Тбилиси» с концентрацией 12%;

-коктейль марки «Garage»  с концентрацией 4,6%.

• Были  исследованы  следующие белки:

-белок мышечных волокон (мясо говядина);

-белок печени свиньи;

-белок нервной ткани ( нервные клетки мозга свиньи);

- жидкий яичный белок;

- ферментативный белок( таблетки «Мезим-форте»)

• Исследуемые белки помещались в пробирки на 2-4 минуты.
• В каждую пробирку с белком наливались алкоголесодержащие напитки

• Результат сравнивался с образцом.

1.2.3.Исследование влияния алкоголесодержащих напитков на белки  мышечных волокон.

                                               Ход работы :

1. Я взял исследуемые образцы мяса говядины и разложил их в разные пробирки, в каждую добавил выше перечисленные напитки, оставил  на  2 минуты .

Вывод: В ходе наблюдения  было выяснено, большее влияние на мышечный белок оказывает спирт ,так как от него денатурация белка(внешнее проявление: сжатие и изменение цвета) проявилась в большей степени; на втором месте - водка, а вино, пиво и коктейль показали примерно одинаковые результаты.

1.2.4. Исследование влияния  алкоголесодержащих  напитков на белки   печени.

                                             Ход работы:

1. Исследуемые образцы печени свинины , разложил  в разные пробирки и в каждую добавил мною перечисленные алкоголесодержащие напитки. Каждый образец  находился в напитках по  2 минуты .

Вывод: В результате наблюдения было выяснено, что большее влияние на белки печени оказывает спирт , на втором месте - водка, потом вино, коктейль и менее всех повлияло пиво. Паренхима печени на 60-80% состоит из специальных клеток- гепатоцитов, которые отвечают за синтез белка, то резко побелевший кусочек печени от наличия большого количества спирта говорит о нарушении в строении этих  важных клеток.

1.2.5. Исследование влияния  алкоголесодержащих  напитков на белки нервной ткани.

                                               Ход работы :

Я взял образцы  нервной ткани (мозг) свиньи , разложил их в разные пробирки и в каждую добавил выше перечисленные напитки, наблюдал   2 минуты .

Вывод: По ходу опыта было выяснено, что большее влияние на  белки  нервной ткани оказывает спирт, так как при соприкосновении с ним образец  резко побелел и сжался, потом белки водки и коктейля денатурировали одинаково, на третьем месте- пиво, менее всех навредило белкам нервной ткани  вино.

1.2.6. Исследование влияния алкоголесодержащих напитков на яичный белок (яичный альбумин)

                                               Ход работы :

1. Раствор яичного белка  разлил   в разные пробирки и в каждую добавил выше перечисленные напитки, процесс  в напитках длился  по  2 минуты .  

 Вывод: По ходу опыта было выяснено, большее влияние на яичный белок оказывает коктейль, на втором месте спирт, потом водка, а менее всех повлияли вино и пиво. То же самое происходит с жидким белком в человеческом организме. Спирт осаждает белки из раствора. Белок уплотняется, и на глазах становятся заметны изменения физических и химических свойств .Вредное влияние оказал именно коктейль, так как в нем много различных добавок, которые комбинируются со спиртов и быстро денатурируют белок.

1.2.7.Исследование влияния алкоголесодержащих  напитков на ферментативный белок.

                                           Ход работы:  

1.   Таблетки «Мезим-форте», покрытые розовой оболочкой, разложил по 1 в пять   пробирок и добавил выше  перечисленные  напитки. Наблюдения продолжал   4 минуты (время увеличил из-за наличия оболочки).

Вывод: По ходу опыта было выяснено, что большее влияние на ферментативный белок оказывает пиво, оно быстрее всех напитков растворяет оболочку и начинает разрушать фермент, я полагаю, потому что,  пиво получено неполным процессом брожения и, возможно, остались не вступившие в процесс составляющие напитка. Далее, вино, на третьем месте коктейль, следующий  спирт и менее всех навредила водка.

   Проведенные мною несложные  эксперименты, доступные в условиях школьной лаборатории, и наблюдения  убедительно подтверждают, что алкоголь (этиловый спирт) и его продукты уничтожают или резко снижают активность жизнедеятельности всех белковых форм жизни. Действительно , легких алкогольных напитков не бывает, ведь слабые (пиво, вино, коктейль) и сильные (спирт, водка) в моих исследованиях денатурировали белок, хотя и в разной степени.

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

Заключение                                      

   На прилавках магазинов, простых сельских или огромных гипермаркетов в городе, в наше время очень много алкогольной продукции, и на нее большой спрос. Изучая научную литературу по проблеме, и анализируя свои наблюдения, я заметил несколько парадоксов нашего времени:

• практически ни один праздник не обходится без алкоголя;
• большинство людей, предпочитает выпивать дорогой алкоголь, хотя он вреден вне зависимости от стоимости.

Но самый главный парадокс в том, что  человек сначала травит себя за большие деньги, затем лечит себя за большие деньги, что бы потом снова травить себя за большие деньги.

Проведенные исследования позволяют мне сделать следующие выводы:

• очень вредными напитками являются водка  40%,вино12%, пиво 9%, и даже коктейль 4,6% (спирт в чистом виде сейчас практически не употребляют). Значит, в их состав входят вредные химические вещества помимо этилового спирта. И очень важно- эти напитки вызывают привыкание.
•  при употреблении даже слабоалкогольных напитков деятельность ферментов блокируется или сильно замедляется. Это видно даже визуально - белок сжимается, выпадает в осадок, белеет , т.е. нарушается его структура, а значит и функции. Организму приходится вырабатывать дополнительное количество  ферментов для нормального протекания процессов. Это приводит к быстрому износу органов и тканей организма.
• своим исследованием  я подтвердил предположение о том, что на физиологические свойства белков влияют любые алкогольные напитки. Скорость денатурации белков от употребления  слабых алкогольных напитков чуть медленнее, чем от сильно алкогольных,  но, тем не менее, они тоже разрушают наш организм.

    Изученный и систематизированный материал, проведенные исследования и наблюдения позволяют утверждать, гипотеза  о том ,что алкоголесодержащие  напитки ,  независимо от концентрации спирта, в разной степени  наносят  серьезный вред биологическим структурам живого организма, доказана и что проблема потребления алкоголя очень актуальна.

    В своей исследовательской работе я не только  ставил цель доказывать отрицательное воздействие алкоголя на организм человека и последствия этого влияния. На эту тему проведено достаточно много профессиональных исследований и даны убедительные подтверждения данному факту. Я хотел самостоятельно исследовать эту проблему,  применительно к доступным мне природным объектам – белкам, «кирпичикам» живого организма. В  дальнейшем, я предполагаю проводить просветительскую работу среди школьников и молодежи, выступать на родительских собраниях , основываясь на результатах не чужого, а  своего исследования. Берегите себя!!! Алкоголь – это сильнейший яд!!! Давайте жить без алкоголя, без него тоже хорошо .

 Список литературы

1.АртеменкоА. И. Удивительный мир органической химии. М, 2004.

2.Гроссе Э., Вайсмантель X. Химия для любознательных. Л., Химия. Ленинградское отделение. 1987.

3.Захаров В.Б. Общая биология (проф). М.Дрофа.2007.

4.Рувинский О.А. Общая биология 10-11(угл).М, Просвещение.1993.

5.Степин Б. Д., Аликберова Л. Ю., Рукк Н. С. Домашняя химия. Химия в быту и на каждый день. М, 2001.

6.Химическая энциклопедия (под ред. Кнунянца И.Л.). М, Большая российская энциклопедия. 1992

7.Цветков Л.А. Эксперимент по органической химии. М., Просвещение. 1973.

8.Штремплер Г.И. Химия на досуге. Домашняя лаборатория. М., Просвещение.1996

9.htt:||alcohol-spb/ru

                                           Приложение