Ферментативная деятельность липазы

УО «НОВОПОЛОЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛИЦЕЙ»

Научно-исследовательская работа по химии

Качан Наталии Михайловны, ученицы 10 «Г» класса

Научный руководитель: Ладик Ольга Васильевна, учитель химии

Оглавление

Введение…………………………………………………………………….3

Глава 1.

Теоретическая часть………………………………………………………..5

Глава 2.

Практическая часть…………………………………………………………6

Анализ результатов………………………………………………………….8

Выводы и рекомендации …………………………………………………..13

Литература…………………………………………………………………..14

Приложение 1.

Время задержки некоторых пищевых продуктов в желудке……………15

Приложение 2.

Как правильно совмещать продукты питания……………………………17

Введение

Все мы слышали рекламу про ленивый желудок. «Наша жизнь полна проблем и стрессов. Мы привыкли «заедать» и, таким образом, решать вопросы. Кто - то ест без перерыва, а кто-то - наоборот, без конца «сидит» на диетах, мало беспокоясь о последствиях. Но, как правило, во время праздников устоять не может никто». Что же поможет? «Конечно же «Мезим» или «Фестал»», - скажут вам. А так ли это на самом деле?

В состав «Мезима» и «Фестала» (см. фото № 1) входят ферменты, такие как амилаза, липаза, протеаза, а также другие компоненты, которые помогают организму усваивать пищу. Я решила остановиться на ферменте желудочного сока - липазе.

Следовательно, объектом исследования стала липаза (см. Фото №2), а предметом исследования: ферментативная активность липазы.

Фото №1. «Фестал» и «Мезим»

Фото № 2. Модель молекулы белка липазы

Рабочая гипотеза

Приступая к исследованию, мы предположили, что есть возможность экспериментальным путем (при помощи моделирования) доказать влияние некоторых факторов на ферментативной активности липазы.

Из этого цель исследования: установить оптимальные условия для ферментативной активности липазы.

Чтобы достигнуть поставленной цели, мне необходимо было решить следующие задачи:

1. Смоделировать «переваривание» жиров молока

2. Убедиться в существовании влияния температуры и рН среды на активность липазы

3. Сравнить кинетику действия липазы, содержащейся в лекарственных препаратах: «Панкреатин», «Мезим», «Фестал».

4. Создать приложение о рекомендациях по здоровому питанию.

Чтобы выполнить поставленные задачи я пользовалась следующими методами:

1. Анализ литературных источников

2. Моделирование

3. Хронометрирование

4. Сравнительных анализ

По данному вопросу была найдена всего 1 методика с использованием желудочного сока, но, к сожалению, он уже давно не бутылируется и не продается в аптеках. Поэтому я решила смоделировать «переваривание» жиров молока при помощи лекарственных препаратов «мезим», «панкреатин» и «фестал», в этом и заключается научная новизна моей работы.

Практическая значимость работы

Результаты нашей работы можно использовать на уроках биологии при изучении темы «Ферменты», на уроках химии при изучении темы «Скорость химической реакции».

Глава 1. Теоретическая часть

Ферменты (или энзимы) – это имеющие белковую природу биологические катализаторы, то есть избирательно действующие органические вещества, в тысячи раз (при температуре 37 – 40 ^oС) ускоряющие протекание биохимических реакций в клетке.

Будучи белками, ферменты обладают всеми их свойствами. Вместе с тем биокатализаторы характеризуются рядом специфических качеств, тоже вытекающих из их белковой природы. Сюда относятся термолабильность ферментов, зависимость их действия от значения рН среды, специфичность и, наконец, подверженность влиянию активаторов и ингибиторов.

Выбранный мной фермент, липаза (триацилглицеролацилгидролаза), располагается в тонком кишечнике и катализирует расщепление нейтральных жиров (триглицеридов) - сложных эфиров глицерола и высших карбоновых кислот.

Глава 2. Практическая часть

Методика выполнения эксперимента

Реактивы, исследуемый материал: 1) лекарственные препараты: панкреатин, мезим, фестал 2) фенолфталеин, 0,5% спиртовой раствор; 3) 0,01 N раствор NaOH; 4) молоко(см. Фото №3), раз­веденное дистиллированной водой 1:10, 5) 0,05% раствор НСI.

Фото №3. Молоко

Опыт 1. Сравнительная активность лекарственных препаратов, содержащих липазу.(рН =7)

1. В химические стаканы налить по 20 мл разбавленного молока.

2. Добавить в стаканы по несколько капель фенолфталеина.

3. Засыпать измельченные таблетки в соответствующие стаканы.

4. Инкубировать стаканы при 37° С. отбирать по 2 мл через 5,15,30,35 мин.

5. Титровать 0,01 н. раствором NaOH до розовой окраски.

Количество жирных кислот освободившихся при действии липазы на триацилглицерины молока, эк­вивалентно количеству щелочи, прореагировавшей при титровании. Поэтому мы можем сделать выводы о зависимости скорости реакции от температуры и рН среды.

Фото № 4. Приготовление раствора.

Фото №5. Измельчение лекарственного препарата «Фестал»

Фото №6. Инкубирование растворов

Фото №7. Титрование

Фото №8. Раствор молока по окончанию титрования.

Опыт 2. Влияние рН среды на активность панкреатина

1. В пробирку налить 5 мл молока, разбавить дистиллированной водой в отношение 1:10.

2. В химический стакан налить 20 мл разбавленного молока.

3. Добавить в стакан с молоком несколько капель фенолфталеина.

4. Добавлять 0,05% раствор НСI до создания кислотной среды (кислотность проверять с помощью индикатора).

5. Нагреть молоко до 37 ^oС.

6. Налить в пробирку 2 мл нагретого молока.

7. Титровать 0,01 н. раствором NaOH до розовой окраски.

8. Сравнить с показания при рН среды =7.

Анализ результатов

Из полученных в ходе опытов данных я составила сравнительную таблицу и графики зависимости освобождающихся жирных кислот при различных условиях.

Таблица № 1

* указан объём 0,01 N раствора гидроксида натрия, потраченного на титрование по фенолфталеину.

График №1. Сравнительная активность лекарственных препаратов, содержащих липазу.

Выводы: 1. Анализ графика позволяет сделать вывод о том, что активность панкреатина меньше, чем у «Мезима» и «Фестала». Это объясняется наличием в этих лекарственных препаратах желчи, которая способствует «перевариванию» жира.(см. таблица 2)

Таблица №2 Состав лекарственных препаратов

График № 2. Влияние рН среды на активность панкреатина.

Вывод: На практике было доказано, что кислая среда способствует пищеварительному процессу. Напоминаю, что в желудке человека кислая среда, создаваемая 0,05% соляной кислотой.

График № 3. Зависимость активности фермента от температуры

Выводы: Наглядно видно, что для активности липазы необходим температурный оптимум. Мы убедились, что температура желудка человека способствует ферментативной активности.

Выводы и рекомендации:

Выполнив исследовательскую работу, мы подтвердили гипотезу о том, что есть возможность при помощи моделирования доказать влияние некоторых факторов на ферментативную активность липазы.

В процессе работы были установлены оптимальные условия для ферментативной активности: температурный оптимум, влияние рН среды.

Данные факты наглядно объясняют причину возникновения заболеваний, связанных с пищеварением в желудке.

Сравнивая кинетику действия липазы, содержащейся в лекарственных препаратах, мы рекомендуем, как говорят в рекламе, для «ленивых желудков» использовать «Мезим» и «Фестал». Обращаем ваше внимание на то, что 10 таблеток «Фестала» стоят 2120 рублей, а 10 таблеток «Мезима» 6920 рублей, что в 3 раза дороже, а, как показало наше исследование, эффективность «Фестала» даже немного больше.

К нашей работе мы создали приложение по здоровому питанию, а именно о времени задержки некоторых пищевых продуктов в желудке и как правильно совмещать продукты.

Литература

1. Пластинина З.А., Жамсаранова С.Д. Методические указания для самостоятельной подготовки к лабораторным занятиям по биологической химии. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2003. - 114 с.

2. Шепелевич Е. И., Глушко В.М., Максимова Т.В. Учебно-справочное пособие по биологии. – Минск: Изд-во Универсал пресс, 2007. -13с.

3. www.rimmarita.ru

4. http://ratio.glomus.ru/physiologia/pis_zhel.htm

Длительность переваривания пищи различного химического состава также различается. Пища, содержащая преимущественно углеводы, быстрее всего покидает желудок. Преимущественно белковая пища задерживается в желудке более длительное время, чем углеводистая. Пища, содержащая значительное количество жиров, находится в желудке самое продолжительное время. Жидкости поступают в кишку, практически не задерживаясь в желудке.

• Вода, чай, какао, кофе, молоко, бульон, яйца всмятку, фруктовые соки, картофельное пюре – 1-2 часа;

• Какао с молоком, яйца вкрутую, рыба отварная, телятина отварная, мясо тушеное, вареный картофель, овощи тушеные – 2-3 часа;

• Хлеб, сырые фрукты, вареные овощи, сыры – 3-4 часа;

• Жаркое (мясо, дичь), сельдь, сладкая сметана, горох, тушеные бобы, фасоль – 4-5 часов;

• Жирные выпечные изделия, рыбные консервы в масле, шпиг, свинина, салаты с майонезом – 5-7 часов.

Имеются несколько иные данные о времени нахождения некоторых пищевых продуктов в желудке, чем указано Г.А. Макаровой (2002). В частности, свежие овощи и фрукты покидают желудок быстрее, чем через 60 минут, а мясо задерживается более 2-3 часов. Знание времени нахождения пищи в желудке имеет значение при планировании распорядка дня и сочетании продуктов питания. Например, людям, ведущим активный образ жизни или спортсменам важно планировать время приема пищи, а также набор продуктов в определенное время суток с целью эффективности спортивных занятий или даже безопасности для здоровья.

Желудочный сок содержит соляную кислоту, которую синтезируют и выделяют париетальные гландулоциты (другое название – обкладочные клетки), и имеет рН 1,5 – 2,5. В такой резко кислой среде погибает большинство бактерий. Соляная кислота вызывает денатурацию белков пищи, и пептидные связи аминокислот становятся доступными для ферментов – пептидаз (протеаз).

Слизистая оболочка желудка защищена от механических и химических раздражений слизью, содержащей мукоиды, которую выделяют мукоциты (другое название – добавочные клетки).

Пептидазы (протеазы) желудочного сока называют пепсинами. Неактивные пепсиногены синтезируются главными гландулоцитами желудочных желез. Различают две группы пепсиногенов. Первые синтезируются в своде желудка, вторые – в пилорической части желудка и начальной части двенадцатиперстной кишки. Пепсиногены активируются в кислой среде, в результате чего образуются несколько пепсинов.

Пепсины гидролизуют белки с максимальной скоростью при рН 1,5-2,0.

Протеазы желудка, которые гидролизуют белки при оптимальном рН 3,2-3,5, называют гастриксинами.

В пирорической части желудка образуется сок слабощелочной реакции с большим содержанием слизи.

В глубине пищевого комка, еще не пропитанного кислым желудочным соком, расщепление крахмала некоторое время продолжается. По мере того, как пищевой комок пропитывается желудочным соком, амилаза слюны, для работы которой необходима щелочная реакция, инактивируется.

Протеазы желудочного сока расщепляют белки до крупных полипептидов и небольшого количества аминокислот.

Еще в 60-х годах прошлого века российские медики установили: время пребывания любой пищи в желудке зависит от ее температуры. Если пища теплая, она переваривается в течение двух-трех часов, значит, происходит полноценное расщепление крупных белковых молекул на аминокислоты. Холодная еда покидает желудок в несколько раз быстрее, и нормального переваривания не будет.

Непереваренные белки, попадая в тонкий кишечник, где происходит всасывание пищи, никуда всосаться не могут. Более того, в месте, где должны работать бактерии, отвечающие за расщепление только углеводов, начинают множиться бактерии, которые "живут" на мясе и прочих животных белках. В результате развивается дисбактериоз, нарушается обмен веществ, появляются болезни, в том числе ожирение.

19