IV Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

АКТИВНОСТЬ АМИЛАЗЫ СЛЮНЫ И ЗАБОЛЕВАНИЯ ОРГАНОВ ПИЩЕВАРЕНИЯ
Дилекова Д.Р.
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


Цели и задачи

Цель: выявить связь между активностью амилазы слюны и здоровьем человека

Задачи:

- установить связь между активностью амилазы слюны и заболеваниями органов пищеварения

- выявить факторы, влияющие на активность фермента

- установить связь между активностью амилазы и температурным фактором

- доказать негативное влияние курения на активность амилазы

- установить влияние действия жевательных резинок на процесс пищеварения

- установить влияние зубной пасты на активность амилазы

Методы исследования:

- химический эксперимент

- изучение теоретической литературы

- изучение статистических данных

- сбор и анализ источников

- просмотр и анализ сюжетов телепередач.

Актуальность: в современном мире проблема заболеваний органов пищеварения стоит как никогда остро, подавляющее большинство населения имеют нарушения в работе желудочно-кишечного тракта. На начальный этап переваривания влияет активность фермента слюны - амилазы. От того на сколько эффективно действует амилаза, зависит весь процесс пищеварения.

Гипотеза:

- изменение активности амилазы слюны приводит к заболеваниям органов пищеварения

- активность фермента связана с факторами внешней среды.

Введение

Проблема укрепления здоровья населения в условиях современного общества с присущими ему особенностями социально-экономического, научно-технического развития-это проблема первостепенного значения.

Ухудшение состояния здоровья подрастающего поколения и населения в целом обусловлено низкой потребностью в здоровом образе жизни, отсутствием практического опыта, а также утратой позиций профилактической медицины. На современного человека обрушиваются постоянные стрессы, больная экология, вредные привычки, неумение правильно питаться.

Согласно статистическим данным, у 95% населения, проходящего обследования в стационарах и диагностических центрах, наблюдаются болезненные изменения пищеварительного тракта различной степени тяжести. Связь питания и здоровья была подмечена ещё в древности.

«Мы есть то, что мы едим», - говорил известный диетолог и натуропат Поль Брэгг.

Чтобы пища стала полезной, она должна пройти довольно сложный путь преображения в пищеварительной системе. А начинается этот путь в ротовой полости, где происходит анализ её вкусовых качеств, измельчение и смешивание со слюной. Содержащиеся в слюне амилолитические ферменты (и среди них амилаза) осуществляют начальный этап процесса пищеварения. И только после этого пища попадает в желудок для дальнейшего переваривания. От того насколько быстро икачественно произойдёт расщепление продуктов питания в полости рта будет зависеть и весь пищеварительный процесс.

Чтобы отследить связь между пищеварением и здоровьем человека, мы исследовали начальный этап переваривания пищи - расщепление углеводов в ротовой полости под действием фермента слюны амилазы, а так же выявили некоторые факторы, изменяющие активность этого фермента и приводящие к нарушению пищеварительных процессов.

1. Слюна

Слюна — прозрачная бесцветная жидкость, выделяемая в полость рта тремя парами крупных слюнных желез и множеством мелких слюнных желез. В полости рта образуется смешанная слюна или ротовая жидкость, состав которой отличается от состава смеси секретов желез, так как в ротовой жидкости присутствуют микроорганизмы и продукты их жизнедеятельности, различные компоненты пищи, компоненты зубного налета и зубного камня. Слюна смачивает полость рта, обеспечивает восприятие вкусовых ощущений, смазывает пережёванную пищу. Кроме того, слюна очищает полость рта, обладает бактерицидным действием, предохраняет от повреждения зубы. Под действием ферментов слюны в ротовой полости начинается переваривание углеводов.

1.1.Состав слюны

На 90% слюна состоит из воды, оставшиеся 10 % составляют молекулы таких органических соединений, как белков, гликопротеинов и липидов, а так же глюкозы и мочевины, электролитов, в основном, натрия, кальция, хлоридов и фосфатов.

Чтобы отследить связь между процессами пищеварения и здоровьем человека мы изучили начальный этап переваривания пищи, а именно, расщепление углеводов в ротовой полости под действием фермента слюны амилазы, а так же выявили некоторыефакторы, изменяющие активность этого фермента и приводящие к нарушению пищеварительных процессов.

1.2.Секреция слюны

В среднем за сутки выделяется 1—2,5 л слюны. Слюноотделение находится под контролем вегетативной нервной системы. Центры слюноотделения располагаются в продолговатом мозге. Отделение слюны уменьшается при стрессе, испуге или обезвоживании и практически прекращается во время сна и наркоза. Усиление выделения слюны происходит при действии обонятельных и вкусовых стимулов, а также вследствие механического раздражения крупными частицами пищи и при жевании.

1.3.Основные функции слюны

1. Защитные функции

Смазка

Муцины, вода

Противомикробная функция

Белки слюны: лизоцим, лактопероксидаза, муцины, лактоферрин, цистатины, гистатины, секреторный иммуноглобулин А; богатые пролином гликопротеины

Целостность слизистой

Муцины, электролиты, вода

Промывание/ очистка

Вода

Буферная функция

Бикарбонаты, ионы фосфата

Реминерализация

Кальций, фосфат, статхерин, анионные богатые пролином белки

2. Пищевая и речевая функции

Обработка пищи

Вода, муцины

Переваривание

Амилазы, липаза, рибонуклеаза, иротеазы, вода, муцины

Вкус

Вода, густи н

Речь

Вода, муцины

1.4.Физиологическое действие амилаза слюны

Физиологическое действие слюны связано с содержащимися в ней ферментами. Среди этих ферментов наибольшее значение имеет амилаза.Амилаза — фермент, расщепляющий крахмал до олигосахаридов, относится к ферментам пищеварения. Амилазу в 1814 году открыл академик петербургской Академии наук К.Г.С.Кирхгоф. Именно амилаза приводит к появлению сладковатого вкуса при длительном пережёвывании крахмалосодержащих продуктов (например, риса или картофеля), но без добавления сахара. Амилаза присутствует в слюне (птиалин), где начинается процесс пищеварения.Существует три типа амилаз, обозначаемых альфа, бета и гамма, расщепляет a-1,4-гликозидную связь.

1.5.Заболевания, связанные с нарушением активности амилазы

Повышение или понижение активности амилазы в крови указывает на заболевания органов желудочно-кишечного тракта. Основные заболевания, при которых уровень амилазы повышен, следующие:острый панкреатит - это острое воспаление поджелудочной железы, которое характеризуется разрушением ее клеток и попаданием большого количества амилазы в кровь.

Хронический панкреатит - это длительно протекающее воспаление поджелудочной железы, с чередованием периодов обострений и ремиссий

Эпидемический паротит, или «свинка» - это вирусное заболевание околоушной слюнной железы, которое характеризуется повреждением ее клеток с выходом амилазы в кровь.

Уровень амилазы также повышен и при других заболеваниях: осложненный сахарный диабет (диабетическая кома), внематочная беременность, отравление алкоголем и др.

Муковисцидоз- это наследственное заболевание, которое характеризуется нарушением деятельности желез организма (в том числе, поджелудочной и слюнных желез).

1.6.Метод Вольгемута( определение активности амилазы )

Слюна содержит белки: амилазу, лизоцим, альбумины, глобулин и муцин. Можно количественно определить активность фермента амилазы по Вольгемуту.

Метод основан на определении наименьшего количества амилазы (при максимальном разведении слюны), полностью расщепляющий весь добавленный крахмал. Амилазная активность слюны выражается объёмом (в мл) 0,1%-ого раствора крахмала, который расщепляет 1 мл неразведенной слюны при температуре 38°С в течение 30 мин. В норме амилазная активность составляет 160-320 единиц.

Материалы,которые требуются для опыта.это:10 пробирок, вода, 0,1%-ный раствор крахмала, который расщепляет 1 мл неразведенной слюны при температуре 38°С в течение 30 мин., 1 мл разведенной в 10 раз слюны, 0,1%-ный раствор йода. Взяв 10 пробирок, нужно заполнить их 1 мл воды и в первую из них добавила 1 мл разведенной в 10 раз слюны. Перемешать содержимое этой пробирки и перенесла 1 мл этой смеси во вторую пробирку. Содержимое второй пробирки также перемешать, перенести 1 мл смеси в третью пробирку и продолжить так делать до десятой пробирки. Из 10-ой пробирки нужно вылить 1 мл смеси.

Во все пробирки добавить по 1 мл воды и по 2 мл 0,1%-ного раствора крахмала, перемешивала содержимое, встряхнуть пробирки и поместить их в термостат при Т=38°С на 30 минут. После инкубации пробирки требуется охладить в холодной воде, далее

следует добавить в них по одной капле 0,1%-ого раствора йода и перемешать. Амилаза слюны катализирует реакцию:

6Н10О5)n + nH2O → декстрины → С12Н22О11

При реакции с йодом жидкость в пробирках окрашивается в желтый (мальтоза), оранжевый (ахродекстриный), красный (эритродекстрины), фиолетовый (амилодекстрины) и синий (крахмал) цвета.[2 c.75]

2.Активность амилазы слюны и заболевания органов пищеварения

2.1. Определение активности амилазы слюны по методу Вольгемута

2.1.1. у здоровых учеников

Для определения активности амилазы слюны и выявления зависимости активности фермента от некоторых факторов внешней среды были обследованы учащиеся нашей школы. Активность фермента была определена по методу Вольгемута: биологический материал выдерживался в термостате при 38 градусах в течение 30 минут. Были обследованы 5 учащихся 10 классов, не страдающих заболеваниями органов пищеварения и не имеющих вредных привычек.

Контрольные измерения

Участники исследования

Номера пробирок

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Ксения

                   

Лилия

                   

Айза

                   

Дмитрий

                   

Николай

                   
 

Действие фермента (мальтоза)

 

Действие фермента (эритродекстрины)

 

Действие фермента (эмилодекстрины)

 

(крахмал)

После произведенного исследования биологического материала, был сделан расчет по методу Вольгемута и составлена таблица активности амилазы слюны.

XI (Ксения) = 2*1/1/160 = 320

Х4 (Николай) = 2*1/1/80 = 160

Участники

Ксения

Лилия

Айза

Николай

Дмитрий

Среднее

эксперимента

         

значение

Активность

320

320

320

160

320

288

амилазы

           

2.1.2. у страдающих заболеваниями органов пищеварения

Отслежена динамика заболеваемости органов желудочно-кишечного тракта среди учащихся 5-11 классов нашей школы за 3 года обучения с 2014 учебного года по 2017 учебный год.

Динамика заболеваемости органов ЖКТ у обучающихся 5-11 классов

МБОУСОШ №1 запериод с 2014 по 2017 учебный год.

Годы обучения

Количество учащихся

Классы

5-7 классы

8-9 классы

10-11 классы

Всего

2014-2015

9

8

5

22

2015-1016

7

14

5

26

2016-2017

12

13

7

32

Всего учащихся

28

35

17

80

Приложение № 1

Вывод: На протяжении трех лет количество учеников 5-11 классов, страдающих заболеваниями органов пищеварения, неуклонно растет. С 2014 по 2017 годы количество заболевших колеблется от 22 до 32 человек. Наибольшее число больных детей отмечается в параллелях 8-9 классов (за Згода- 35 человек).

Далее определена активность амилазы слюны у учащихся, страдающих заболеваниями органов ЖКТ.

Участники исследования

Заболевания органов ЖКТ

Активность амилазы слюны

1.Валерия

Гастрит

20

2. Татьяна

Дуоденит

40

З.Карина

Гастродуоденит

40

4. Лилия

Хронический гастродуоденит

20

5.Альфия

Хронический гастрит

40

Среднее значение

- - - - - - - - - - - - -

32

Вывод:У больных, страдающих заболеваниями органов ЖКТ, активность амилазы слюны резко снижена, средний показатель составил 32 ед. ( в норме 160 – 320 ед.). Следовательно, наблюдается прямая зависимость между снижением активности фермента и заболеваниями органов пищеварения. Значит, по снижению активности амилазы можно предварительно диагностировать заболевания органов ЖКТ.

2.2. Влияние некоторых факторов на активность амилазы слюны.

2.2.1. Влияние температуры.

Чтобы определить зависимость амилазы слюны от температуры, былаисследована слюна 5 участников эксперимента. Биологический материал каждого из них выдерживали в течение 30 минут при температурах -5, 4, 36,6, 38, 42, 80 градусов. По методу Вольгемута произвели расчет активности амилазы.

Участники эксперимента

Температура (to)

   
 

-5,0

4,0

36,6

38,0

42,0

80,0

  1. Ксения

40

160

640

320

160

- - - - - - - - -

  1. Лилия

20

160

640

320

80

- - - - - - - - -

  1. Айза

40

160

640

320

320

- - - - - - - - -

  1. Николай

40

80

320

160

80

- - - - - - - - -

  1. Дмитрий

40

80

640

320

320

- - - - - - - - -

Среднее значение

36

128

576

288

192

- - - - - - - - - -

Вывод: Амилаза слюны сохраняет свою активность в достаточно широком температурном интервале. Более устойчива она к низким температурам. Ее активность снижается, но сохраняется даже при замораживании (среднее значение – 36 единиц, при норме – 120 – 320 единиц). Наибольшая активность фермента наблюдается при температуре 36,6 градусов, среднее значение показателя активности – 576 единиц. При температуре 42 градуса активность амилазы незначительно, но все-таки снижается – 192 единицы, а при 80 градусах равна 0, то есть фермент разрушается. На основании

этих исследований можно сделать следующий вывод: в ротовой полости углеводная пища под действием амилазы слюны быстрее расщепляется в теплом виде, более холодная или горячая пища переваривается гораздо медленнее, так как активность фермента уменьшается. Таким образом, пища, потребляемая человеком, должна быть теплой для наилучшего переваривания в ротовой полости.

Влияние температуры на активность амилазы слюны при длительном хранении.

Было проведено исследование по определению оптимальной температуры при длительном хранении биологической пробы (в течение суток). Для этого на сутки один забор слюны пяти испытуемых был помещен в холодильник при t= 4°С, другой забор слюны этих же испытуемых оставили в комнате при t = 20 ° С. По истечению суток, по методу Вольгемута была определена активность амилазы слюны.

Участники исследования

Контрольные значения

Активность амилазы t = 4°С

Активность амилазы

t = 20 ° С

1 .Лилия

320

20

80

2.Ксения

320

20

80

З.Айза

320

40

160

4.Николай

160

20

80

З.Дмитрий

320

40

160

Средний показатель

288

28

112

Приложение № 2

Вывод: После проведения исследования мы пришли к выводу, что при хранении слюны в холодильнике активность фермента амилазы падает быстрее, чем при хранении её при комнатной температуре. Поскольку в клинической биохимии идет расширение объектной базы, и пристальное внимание обращается на слюну, полученные данные имеют перспективы применения в практике.

2.2.2. Влияние курения

Для обнаружения влияния табака на активность фермента, была исследована слюна у 5 учащихся нашей школы с разным стажем курения от 1,5 до 10 лет.

Участники исследования

Стаж курения

Значение активности амилазы при температуре 38 градусов

1. Александр

1,5 года

320

2. Виктор

10 лет

40

3. Дамир

2 года

160

4. Артём

4 года

160

5. Дмитрий

3 года

160

Среднее значение

- - - - - - - - - - -

168

Приложение № 3

Вывод: Средний показатель активности амилазы слюны (168 единиц) у курящих испытуемых гораздо ниже, чем у некурящих (672 единиц.). Активность фермента прямо зависит от продолжительности курения человека. Чем больше стаж курения, тем меньше активность амилазы, а значит, у курильщиков нарушается процесс пищеварения в ротовой полости, что непременно приведет к нарушению всего процесса переваривания пищи и к заболеваниям органов желудочно-кишечного тракта.

2.2.3. Действие жевательной резинки

После выявления контрольного значения активности амилазы слюны у 5 участников эксперимента, им было предложено в течение 20 минут воспользоваться жевательной резинкой, после чего повторно у них была взята проба слюны и определена активность фермента

Участники

Активность амилазы слюны

 

Контрольные значения

Экспериментальные значения

1. Лилия

320

1280

2. Ксения

320

2560

З.Айза

320

1280

4. Николай

160

1280

5. Дмитрий

320

2560

Среднее значение

288

1792

Приложение № 4

Вывод: Исследования показали, что действие жевательных резинок резко повышает активность амилазы слюны. Следовательно, жевательную резинку нужно использовать разумно. Ее можно жевать непосредственно перед едой и после приема пищи, но непродолжительное время. Это будет способствовать увеличению скорости расщепления крахмала в ротовой полости, а значит, улучшит пищеварение, а так же, уменьшит риск возникновения кариеса зубов. Постоянное использование жвачки может привести к нарушению работы органов ЖКТ.

2.2.4. Влияние зубной пасты

В течение 3 минут участники эксперимента обрабатывали ротовую полость зубной пастой, после чего была определена активность амилазы по методу Вольгемута.

Участники исследования

Контрольные значения

Результаты исследования

1.Лилия

320

640

2.Ксения

320

640

З.Айза

320

640

4. Николай

160

320

5. Дмитрий

320

640

Среднее значение

288

576

Приложение № 5

Вывод: В результате исследования мы выяснили, что действие зубной пасты повышает активность фермента. Зубная паста способствует быстрому расщеплению углеводной пищи в ротовой полости, а значит использовать ее можно как до приёма пищи, для улучшения пищеварения, так и после, для профилактики кариеса.

Заключение

Пищеварительная система человека отвечает за переваривание пищи и снабжение всего организма полезными питательными веществами. От того как органы желудочно-кишечного тракта справляются со своими обязанностями напрямую зависит общее состояние здоровья человека. А начинается процесс переваривания в ротовой полости, где сложные углеводы под действием ферментов слюны расщепляются до более простых. Именно поэтому, так важно понимание действия амилазы в процессе переваривания пищи.

Проведенная исследовательская работа позволила сделать следующие выводы:

1. У больных, страдающих заболеваниями органов пищеварения,снижена активность амилазы слюны. Значит, чтобы предупредить возникновение заболеваний органов желудочно-кишечного тракта, надо не допустить снижения активности фермента.

2. Исследовав влияние температуры на фермент, выявлено что, углеводная пища быстрее расщепляется амилазой в теплом виде (t=36,6 °С), более холодная и горячая пища переваривается гораздо медленнее, так как активность фермента уменьшается.

Одновременно было установлено, что хранить амилазу для клинических исследований лучше при комнатной температуре (t=20 °С), поскольку при низких температурах (t= 4 °С) активность фермента падает быстрее.

3. Нами установлено резко негативное действие курения на активность амилазы. Чем больше стаж курения человека, тем в более угнетенном состоянии находится фермент, следовательно, курильщик обречен на заболевания органов желудочно-кишечного тракта.

4. Жевательная резинка резко повышает активность фермента, её можно использовать очень непродолжительное время, непосредственно перед едой, и сразу после приема пищи. Это будет способствовать увеличению скорости расщепления крахмала в ротовой полости, следовательно,улучшитпищеварение и, одновременно, уменьшит риск возникновения кариеса. А вот постоянное использование жевательной резинки может привести к нарушениям в работе органов пищеварения.

5. В ходе проведенного исследования установлено, что действие зубной пасты повышает активность фермента амилазы слюны. Зубная паста способствует быстрому расщеплению углеводной пищи в ротовой полости, а значит использовать ее можно как до приёма пищи, для улучшения пищеварения, так и после, для профилактики кариеса.

Проблема укрепления здоровья населения в современном обществе имеет первостепенное значение. При нормальной работе органов желудочно-кишечного тракта будут правильно функционировать и все другие системы нашего организма. А значит, человек будет здоров!

Интернет ресурсы:

1.https://ru.wikipedia.org/wiki

2.http://fb.ru/article/180952/amilaza---chto-eto-takoe-norma-amilazyi-v-krovi

3.http://medickon.com/analizyi/obshhie/amilaza-chto-eto-takoe.html

Литература

1.Алейников Т. Л., Рубцова Т. В.Руководство к практическим занятиям по биологической химии.- Москва: Знание, 1996

2.Артюхина А.И. Амилаза слюны Химия в школе.- Центрхимпресс, 2011 № 4

3.БрокгаузаФ.А.,Ефрона И.А. Энциклопедический словарь.- Москва, 1994

4. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия.- Москва, 2002

5. Габриелян О.С.Химия 10 класс.- Москва: Дрофа, 2015

6. Ерофеев Д.А. Ферменты как биологические катализаторы.- Москва, 1999.

7. Колесов Д.В. Учебное пособие по медицине.- Архангельск, 2001

8.Немов В.И. О воздействии внешних факторов на ферментативную систему человека.- Москва, 2004

9.Осипов Е.В. Химические методы анализа.- Москва,1999

10. Северин Е.С. Биохимия.- Москва: Просвещение, 2009

Приложения

Приложение №1Динамика заболеваемости органов ЖКТ у учащихся 5-

11 классов МБОУ СОШ № 1 за период с 2014 по 2017 год

Приложение № 2 Влияние температуры на активность амилазы слюны при длительном хранении

Приложение № 3 Влияние курения на активность амилазы слюны

 

А

к

т

и

в

н

о

с

т

ь

а

м

и

л

а

з

ы

 

Стаж курения (лет)

Приложение № 4 Действие жевательной резинки на активность амилазы слюны

Приложение № 5 Влияние зубной пасты на активность амилазы слюны

Памятка

  1. Пища может стать лекарством.

  2. Питаться правильно – это совсем не трудно!

  3. Питайся качественной и разнообразной пищей.

  4. Питайся вовремя.

  5. Пища должна быть теплой, но не горячей или холодной

  6. Жевательная резинка – только перед едой или сразу после приема пищи.

  7. Брось курить – не губи себя!

  8. Правильно питаешься – долго живешь.

Будьте здоровы!