Влияние различных факторов на динамику относительной численности популяций уреазопозитивных бактерий в ротовой полости человека
| Вид материала | Документы |
- «Пищеварение в ротовой полости», 141.8kb.
- Влияние экологических факторов на структуру и динамику численности популяции колорадского, 319.06kb.
- Тема: Строение пищеварительной системы. Пищеварения в ротовой полости, 35.48kb.
- Анкета 5 Питание и профилактика заболеваний ротовой полости, 139.28kb.
- Исследовательская работа Влияние жевательной резинки на микрофлору ротовой полости, 451.25kb.
- Оценка фотодинамического воздействия in vitro на бактерии из микробоценозов ротовой, 331.98kb.
- Урока на тему: Пищеварение в ротовой полости. Глотание. 9 класс, 109.28kb.
- «Типы биотических взаимоотношений организмов», 86.95kb.
- Технические средства выявления радиационной обстановки, 320.97kb.
- Задачи: Проанализировать литературу о влиянии жевательной резинки на здоровье человека., 58.14kb.
Муниципальное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №29 г.Рыбинска.
Влияние различных факторов на динамику относительной численности популяций уреазопозитивных бактерий в ротовой полости человека.
Работу выполнила:
ученица 10 класса
Чичкова Евгения.
Руководитель:
Учитель биологии и экологии
Беляева Елена Анатольевна.
г.Ярославль.
Январь 2010г.
Оглавление.
- Введение._________________________________________________ стр.3-4
- Основная часть.____________________________________________ стр.5-11
2.1 Фермент уреаза: из истории открытия, распространение в природе, влияние на субстрат.___________________________________________________________стр.5
2.2 Роль фермента уреаза в глобальном круговороте азота.___________стр.5-6
2.3 Биокаталитические системы ротовой полости.__________________стр.6
2.4 Кислотно-щелочной баланс ротовой полости человека.___________стр.6-7
2.5 Обнаружение католитической активности уреазы._______________стр.7
2.6 Влияние возраста человека на относительную численность уреазопозитивных бактерий в ротовой полости._____________________________стр. 8
2.7. Влияние механической чистки и средств по уходу за полостью рта на динамику относительной численности популяции уреазопозитивных бактерий___стр.9
2.8. Влияние стоматологических заболеваний (кариес, парадонтит) на рост относительной численности популяции уреазопозитивных бактерий в ротовой
полости человека._______________________________________________________стр.10
2.9. .Влияние табакокурения на относительную численность популяций уреазопозитивных бактерий в ротовой полости человека._____________________стр.11
- Заключение________________________________________________стр.12
- Список используемой литературы_____________________________стр.13
- Приложение_______________________________________________стр.14-23
1. Введение.
В рамках школьной программы в курсе органической химии и общей биологии рассматриваются вопросы строения и функций белков. Изучение ферментативной функции белков стала для меня отправной точкой для начала учебного исследования, но уже в другой области естественных научных знаний – области экологии. Мои исследования связанны с ферментом уреаза (уреомидогидролаза КФ 3515) Как известно, ферменты обладают высокой специфичностью, анализируют строго определенные типы биохимических реакций, воздействуя на строго определенный субстрат. Так, например, уреаза (Helicobacter Pylori мочевинная амидогидролаза) катализирует гидролиз мочевины (карбамида) согласно реакции:
уреаза
C
O(NH2)2 + H2O 2NH3 + CO2 Уреазе почвенных микроорганизмов отводится глобальная экологическая роль в круговороте азота в природе. Знакомясь с биокаталитическими системами ротовой полости человека, с удивлением обнаружила в описании состава ротовой жидкости наличие фермента уреаза (Helicobacter Pylori мочевинная амидогидролаза КФ 3515) и мочевину (карбомида)
Уреаза – фермент отсутствующий в тканях животных и человека, следовательно уреазная активность в ротовой полости человека обусловлена присутствием уреазопозитивных микроорганизмов. Можно предположить, что с помощью уреазы микробы полости рта усваивают азот мочевины, превращая его в азот аминокислот и белков, т.е. используют ее как аутосодержащий питательный субстрат (например, биокатолитическая система комменсализм (0;+)). С другой стороны, добавление карбамида в зубные пасты и жевательные резинки позволяет предположить, что образующийся аммиак, при гидролизе мочевины, может выступить в качестве фактора нейтрализации органических кислот продуцируемых в ротовой жидкости под действием гликолитических ферментов, регулируя таким образом кислотно-щелочной баланс, уреазопозитивные бактерии способствуют поддержанию гомеостаза. Такой прием взаимодействия я бы рассматривала как мутуализм (+;+). Итак, какую же роль играет уреаза в ротовой жидкости человека, являются ли уреазопозитивные бактерии симбионтами, какие факторы могут повлиять на относительный рост популяций этих бактерий в ротовой полости?
Этим аспектам, ставшим для меня актуальными и личностно значимыми, я посвятила исследовательскую работу.
Тема исследования: Влияние различных факторов на уровень относительной положительной численности популяций уреазопозитивных бактерий (Helicobacter Pylori КФ 3515) в ротовой полости человека.
Гипотезы исследования: 1. В результате гидролитического расщепления мочевины под воздействием уреазы слюны образующийся аммиак выступает как фактор нейтрализации органических кислот, продуцируемых в ротовой жидкости под действием гликолитических ферментов.
2. определить численность уреазопозитивных бактерий, а, следовательно, и скорость гидролиза мочевины (карбомида) в ротовой полости оказывают влияние следующие факторы: 1) Возраст человека (с возрастом количество уреазопозитивных бактерий в полости рта человека увеличивается).
2) Механическая чистка зубов и использование средств по уходу за полостью рта (до чистки (до полоскания) количество уреазопозитивных бактерий в полости рта больше, чем после чистки (полоскания)).
3) Наличие стоматологических заболеваний (при наличии стоматологических заболеваний количество уреазопозитивных бактерий в полости рта увеличивается).
4) Табакокурение (в ротовой полости курильщика численность уразопозитивных бактерий ниже, чем у человека не имеющего вредных привычек.)
Цель исследования: 1. Доказать что фермент уреаза являясь компонентом биогенных систем ротовой жидкости человека способствует восстановлению слабощелочного баланса ротовой полости человека.
2. Выявить факторы, оказывающие влияние на относительную численность уреазопозитивных бактерий в ротовой полости человека.
Задачи исследования:
1. С помощью справочной литературы подробнее изучить особенности влияния гидролитического фермента уреаза на субстрат (карбамид).
2. Рассмотреть роль фермента уреаза в глобальном круговороте азота.
3. Ознакомится с биокаталитическими системами в ротовой полости человека.
4. Выяснить роль фермента уреаза в поддержании определенного уровня рН в ротовой полости человека.
5. Исследовать ферментативную активность фермента уреаза, подвергая объект исследования кипячению.
6. Выяснить каким образом на рост относительный численности популяций уреазопозитивных бактерий влияют: возраст человека, механическая чистка зубов или обработка антибактериальной жидкостью, стоматологические заболевания (кариес, парадонтит).
Объект исследования: ротовая жидкость человека, содержащая гидролизирующий мочевину фермент уреаза.
Предмет исследования: изменения относительной численности популяций уреазопозитивных бактерий в ротовой полости человека, под воздействием различных факторов.
Методы исследования: наблюдение, сравнение, эксперимент.
Форма представления результатов исследования: стендовый доклад (см.Приложение №1).
2. Основная часть.
2.1. Фермент уреаза: из истории открытия, распространение в природе, влияние на субстрат.
Представление о том, что все ферменты – белки, утвердилось не сразу. Для этого нужно было научиться выделять их в высокоочищенной кристаллической форме. Впервые фермент в такой форме выделил в 1926 г. Джеймс Самнер. Этим ферментом была уреаза (см.Приложение № 2), катализирующая расщепление мочевины. Потребовалось еще 10 лет, в течении которых было получено еще несколько ферментов в кристаллической форме, после чего представление о беловой природе ферментов получило всеобщее признание.
Фермент уреаза (Helicobacter Pylori мочевинная амидогидролаза КФ 3515) – широко распространен в природе. Его источники – разнообразные микроорганизмы, например протей, геликобактерии, молочные бактерии. Уреаза встречается в растениях (соевые и конские бобы, семена арбуза и др.), но отсутствует в тканях животных. Уреазная активность в ротовой полости, а также в желудке и кишечнике, обусловлена присутствием уреазопозитивных микроорганизмов. В 1мл ротовой жидкости в норме содержится свыше 1 млрд. бактериальных клеток, они то и гидролизуют карбамид. Под действием уреазы ротовой жидкости карбамид гидролизируется до аммиака, который подщелачивает среду.
2.2. Роль фермента уреаза в глобальном круговороте азота.
(см. Приложение №3)
Круговорот азота необходим для жизни на планете Земля и, конечно, для нас, людей. Соединения азота играют важную роль в обмене веществ живых организмов. Много органических молекул в организме растений, животных и людей включают соединения азота (например, аминокислоты, протеины и ДНК). Соединения азота также участвуют в химических процессах в атмосфере и воздействуют на систему климата. В основном, круговорот азота состоит из химических реакций в воздухе (окисление является доминирующим) и из химических реакций в биосфере: в растениях и микроорганизмах в почве (окисление или восстановление). Для роста растениям необходимы соединения азота. В природе азот может быть в формах, усвояемых растениями (таких как нитраты или соединения аммония) или неусвояемых ими (таких как молекулярный азот или оксид азота). В течение фиксации азота или его денитрификации происходит обмен между обеими формами. Для роста растениям необходимы соединения азота. В природе азот может быть в формах, усвояемых растениями (таких как нитраты или соединения аммония) или неусвояемых ими (таких как молекулярный азот или оксид азота). В течение фиксации азота или его денитрификации происходит обмен между обеими формами.
Фиксация азота – процесс усвоения растениями соединений азота из воздуха (главным образом из молекулярного азота, N2). Фиксация азота возможна многими бактериями и цианобактериями. Они живут или в почве, или в симбиозе с растениями, или с несколькими разновидностями животных. Например, семья бобовых растений (Fabaceae) содержит такие бактерии на своих корнях.
Продукты фиксации азота – аммиак, нитриты или нитраты.
Нитрификация является вторым шагом фиксации азота. Если аммиак – первичный продукт фиксации азота, мы можем назвать переход аммиака в нитриты и нитраты (нитрифицирующими бактериями) – нитрификацией.
Денитрификация является процессом разложения нитрата с получением азота. Это выполняется микроорганизмами (палочковидная бактерия, псевдомонас и другие бактерии), которые при усвоении переключаются от кислорода к нитрату, в особенности в недостаточно проветриваемых почвах. Процесс денитрификации может привести к нескольким промежуточным продуктам. Наиболее важный – закись азота. Газы возвращаются в атмосферу. Закись азота – долгоживущий парниковый газ.
Усвоенные соединения азота могут накопляться в почве в неорганической форме (нитрат) или могут быть включены в живой организм как органический азот.
Ассимиляция – переход неорганического азота (типа нитрата) в органическую форму азота как, например, аминокислоты. Нитрат переходит с помощью ферментов
Минерализация (аммонификация) это процесс, в течение которого редуценты, такие как земляные черви, термиты, слизняки, улитки, бактерии и грибы преобразовывают органический азот отмерших растений в неорганические формы. Первый шаг это формирование аммиака и его солей (NH4+X-).
Самые важные пути естественного производства оксидов азота это окислительные процессы при высоких температурах. Это может быть при высокой температуре лесных пожаров или при окислении молекулярного азота (инертного в нормальных условиях) при извержениях вулкана или при разрядах молнии.
Главными продуктами таких процессов являются оксид азота, NO, и диоксид азота, NO2, а после дальнейших реакций – азотная кислота. Чтобы улучшать условия для растущих зерновых культур, в почву вносятся азотосодержащие удобрения. Если внесено слишком много удобрений и излишек не принят растениями, это вызывает двойное отрицательное действие. Аммиак и нитраты смываются в водоемы и прибрежные зоны. Здесь они вызывают сильный рост растений и морских водорослей (фитопланктона), и в результате жизнь в воде может быть погашена, так как содержание кислорода будет уменьшаться из-за разложения отмирающих растений.
Кроме того, денитрификация увеличивается и производится больше закиси азота N2O. Это увеличивает парниковый эффект, а закись азота, достигающая стратосферы, преобразовывается в другие оксиды азота, способствующие истощению озонового слоя.
2.3. Биокаталитические системы в ротовой полости человека.
(см. Приложение №4).
Ротовая полость – важная составляющая часть пищеварительной системы человека, где пицца размельчается, подвергаясь обработке слюной.
Слюна – прозрачный вязкий секрет слюнных желез, выделяемый в ротовую полость. В состав слюны входят вода (98,5 – 99,5%) и растворенные в ней органические и неорганические соединения (минеральные соли, белки, ферменты). Из неорганических компонентов в слюне присутствуют кальциевые соли, фосфат, калиевые и натриевые соединения, хлориды, бикарбонаты, фториды, роданиды и др. В норме у взрослого человека за сутки выделяется 1,5 – 2 л слюны.
В полости рта находятся не чистый секрет слюнных желез, а так называемая смешанная слюна или ротовая жидкость. Она представляет собой суммарный секрет всех слюнных желез, включает в себя микрофлору, содержимое десенных карманов, десенную жидкость, лейкоциты, остатки пищевых продуктов. Функции ротовой жидкости: минерализующая, защитная, очищающая.
2.4. Кислотно-щелочной баланс ротовой полости человека.
Функциональное состояние ротовой полости зависит от кислотно-щелочного баланса.(см. Приложение № 5) Кислотно-щелочное соотношение характеризуется специальным показателем свободных атомов в растворе. Он называется pH (от латинского «potential hydrogeni» - «сила водорода»). В нейтральной среде pH равно 7,0. В кислотной среде pH ниже 7. В щелочной среде pH выше 7. Простота шкалы pH часто вводит в заблуждение: большинство, забывая, что она логарифмическая, полагают, что каждая единица ее изменения одинакова. На самом деле каждое последующее деление шкалы в десять раз больше предыдущего и, например, среда с pH=4,5 в 10 раз кислее, чем pH=5,5, в 100 раз кислее, чем с pH=6,5 и тд. По этой причине даже незначительные отклонения в pH вокруг крайних значений составляют намного больше изменения в кислотности (щелочности), чем те, что отмечаются вокруг нейтральной отметки. Так, понижение pH только от 3,1 до 3,0 ед. ровняется увеличению кислотности в 238 раз больше, чем понижение pH от 7,0 до 6,0. Существуют различные методы измерения pH.
Итак, pH – важнейший показатель кислотно-щелочного баланса в организме. В норме слюна здорового человека имеет нейтральную реакцию и pH слюны находится в диапазоне 7-7,5.
Кислотно-щелочное равновесие в полости рта нарушается в процессе приема пищи. При попадании в ротовую полость пищевые продукты, особенно богатые углеводами, под действием бактерий, содержащихся в полости рта, подвергаются брожению с образованием молочной кислоты. Молочная кислота приводит к увеличению кислотности среды. Так прием 10 г сахара ведет к возрастанию количества молочной кислоты в слюне в 10-16 раз, что и обуславливает снижение pH в течении ближайших 20 минут, и постепенный возврат к исходному уровню через 60-90 минут.
2.5. Обнаружение каталитической активности уреазы. (см Приложение №6)
Объект исследования: ротовая жидкость.
Реактивы: 1% раствор карбамида, фенолфталеин.
Оборудование: пробирки, штатив, пинцет, водяная баня.
Описание эксперимента и результаты:
В две пробирки внесла 0,2 мл. полученной ротовой жидкости, одну пробирку со слюной опустила в кипящую водяную баню на 5-10 с. (для инактивации фермента) и охладила до комнатной температуры. Эта пробирка послужила контрольной пробой. В обе пробирки добавила по 1, 0 мл. 1%-ного раствора карбамида и затем сразу несколько капель кислотно-щелочного индификатора с зоной перехода в нейтральной среде (фенолфталеиновый малиновый индификатор). После добавления к слюне субстрата (карбамида) и индификатора обе пробы поставила на водяную баню (около 40 градусов) и после 30-40 минут инкубации обнаружила разницу окраски содержимого пробирок. В контрольной пробе окраска не изменилась. Вторая пробирка поменяла цвет от розового к насыщенно малиновому.
Анализ результата.
В ходе данного опыта я выяснила, что кипячение инактивирует уреазу (термолабильность ферментов), на это указывает неизменность окраски в контрольной пробе. Под действием уреазы ротовой жидкости карбамид гидролизируется до аммиака, который подщелачивает среду, что фиксируется с помощью кислотно-щелочного индикатора (фенолфталеина).
2.6. Влияние возраста человека на относительную плотность уреазопозитивных бактерий в ротовой полости. (см. Приложение №7)
Объект исследования: ротовая жидкость 1) ребенка (4 лет);
2) подростка (16 лет);
3) взрослый человек (35 лет).
Реактивы: 1% раствор карбамида, фенолфталеин.
Оборудование: пробирки, штатив, пинцет, водяная баня.
Описание эксперимента и результаты:
Для чистоты эксперимента, все пробы ротовой жидкости взяты у людей, не имеющих стоматологических заболеваний, вредные привычки сведены до минимума.
Взяв три пробирки, в одну из них внесла 0,2 мл. полученной ротовой жидкости ребенка до чистки зубов, во вторую внесла 0,2 мл. полученной ротовой жидкости подростка до чистки зубов и в третью 0,2 мл. полученной ротовой жидкости взрослого человека до чистки зубов. Одновременно в три пробирки добавила по 1, 0 мл. 1%-ного раствора карбамида и затем сразу несколько капель кислотно-щелочного индификатора с зоной перехода в нейтральной среде (фенолфталеин). После добавления к слюне субстрата (карбамида) и индикатора поставила все три пробы на водяную баню (около 40 градусов) и после 30-40 минут инкубации обнаружила разницу окраски содержимого пробирок. В пробирке под номером 1 (ротовая жидкость ребенка) окрас оказался слабее, чем в остальных (бледно-розовый). В пробирке под номером 2 (ротовая жидкость подростка) окрас оказался более насыщенный (розовый). В пробирке под номером 3 (ротовая жидкость взрослого человека) содержимое приобрело наиболее интенсивный окрас(малиновый).
Анализ результата.
В ходе данного опыта я выяснила, что с возрастом в ротовой полости человека количество уреазопозитивных бактерий (Helicobacter Pylori КФ 3515) возрастает, об этом можно судить по интенсивности окраски каждой из трех проб. Отсюда можно предположить, что содержание положительных уреаза бактерий в ротовой полости зависит от режима питания человека и привычек, выработанных в течении длительного времени.
2.7. Влияние механической чистки и средств для ухода за полостью рта на динамику роста численности популяции бактерий уреаза.(см.Приложение 8)
Объект исследования: ротовая жидкость 1) полученная утром до чистки зубов;
2)полученная утром после чистки
зубов;
3) полученная в середине дня;
4) полученная перед сном;
5)полученная перед сном после чистки
зубов.
Реактивы: 1% раствор карбамида, фенолфталеин.
Оборудование: пробирки, штатив, пинцет, водяная баня.
Описание эксперимента и результаты:
Для чистоты эксперимента, все пробы ротовой жидкости взяты у людей, не имеющих стоматологических заболеваний, вредные привычки сведены до минимума.
В течении дня, в каждом из пяти случаем я внесла в пробирку 0,2 мл. полученной ротовой жидкости, добавила по 1, 0 мл. 1%-ного раствора карбамида и затем сразу несколько капель кислотно-щелочного индикатора с зоной перехода в нейтральной среде (фенолфталеин). После добавления к слюне субстрата (карбамида) и индификатора поставила все три пробы на водяную баню (около 40 градусов) и после 30-40 минут инкубации наблюдала изменение окраски содержимого пробирки. После окончания эксперимента, заметила, что наиболее насыщенной окраска оказалась у проб под номером 1 (ротовая жидкость, полученная утром до чистки зубов) и 2(ротовая жидкость, полученная перед сном). Самый слабый окрас получили пробы под номерами 2(ротовая жидкость, полученная утром после чистки зубов) и 5(ротовая жидкость, полученная перед сном после чистки зубов). Окрас средней интенсивности получил образец под номером 3 (ротовая жидкость, полученная в середине дня).
Анализ результата
В ходе данного опыта я выяснила, что слюна, взятая натощак до чистки зубов, обладает наиболее высокой уреазной активностью. Механическая чистка и средства по уходу за полостью рта напротив, уменьшают плотность численности популяций уреазопозитивных бактерий (Helicobacter Pylori КФ 3515). Из этого можно сделать вывод, что зубные пасты, жевательные резинки и другие средства по уходу за полостью рта следует выбирать только с наличием в их составе карбамида, для восстановления кислотно-щелочного баланса.
2.8. Влияние стоматологических заболевание (кариес, периодонтит) на рост численности популяций положительных уреаза бактерий в ротовой полости человека. (см.Приложение 9)
Объект исследования: ротовая жидкость 1) ребенка, с наличием зубного кариеса
2) ребенка, с наличием периодонтита.
3) ребенка без стоматологических
заболеваний.
Реактивы: 1% раствор карбамида, фенолфталеин.
Оборудование: пробирки, штатив, пинцет, водяная баня.
Описание эксперимента и результаты:
Для чистоты эксперимента ротовая жидкость во всех случаях была взята у детей приблизительно одного возраста, не имеющих каких-либо других заболеваний, способных повлиять на результаты эксперимента.
Взяв три пробирки, в одну из них внесла 0,2 мл. полученной ротовой жидкости ребенка с наличием зубного кариеса, во вторую внесла 0,2 мл. полученной ротовой жидкости ребенка с наличием периодонтита и в третью 0,2 мл. полученной ротовой жидкости ребенка не имеющего стоматологических заболеваний. Добавила в каждую из пробирок по 1,0 мл. 1%-ного раствора карбамида и затем сразу несколько капель кислотно-щелочного индикатора с зоной перехода в нейтральной среде (фенолфталеин). После добавления к слюне субстрата (карбамида) и индикатора поставила все три пробу на водяную баню (около 40 градусов) и после 30-40 минут инкубации наблюдала изменение окраски содержимого пробирок. Наиболее яркую окраску приобрело содержимое пробирки под номером 1 (ротовая жидкость ребенка с наличием зубного кариеса), чуть слабее окраску получил образец под номером 2(ротовая жидкость ребенка с наличием периодонтита) и наименьшую интенсивность окраски получил образец под номером 3 (ротовая жидкость ребенка, не имеющего стоматологических заболеваний).
Анализ результата
В ходе данного опыта я выяснила, что при стоматологических заболеваниях и заболеваниях полости рта численность уреазопозитивных бактерий (Helicobacter Pylori КФ 3515) возрастает, так как при наличии стоматологических заболеваний кислотно-щелочной баланс полости рта нарушается и для его восстановления требуется большее количество положительных уреаза бактерий (Helicobacter Pylori КФ 3515).
2.9. Влияние табакокурения на рост численности популяций положительных уреаза бактерий в ротовой полости человека.(см.Приложение №10)
Объект исследования: ротовая жидкость курящего человека.
Реактивы: 1% раствор карбамида, фенолфталеин.
Оборудование: пробирки, штатив, пинцет, водяная баня.
Описание эксперимента и результаты:
Для чистоты эксперимента ротовая жидкость в обоих случаях была взята у людей приблизительно одного возраста и одного пола, не имеющих каких-либо заболеваний, способных повлиять на результаты эксперимента.
Взяв две пробирки, в первую внесла 0,2 мл. полученной ротовой жидкости человека, не имеющего вредных привычек (не курящего), а во вторую внесла 0,2 мл. полученной ротовой жидкости курящего человека, сразу после курения. Добавила в каждую из пробирок по 1, 0 мл. 1%-ного раствора карбамида и затем сразу несколько капель кислотно-щелочного индификатора с зоной перехода в нейтральной среде (фенолфталеин). После добавления к слюне субстрата (карбамида) и индификатора поставила все три пробу на водяную баню (около 40 градусов) и после 30-40 минут инкубации наблюдала за изменение окраски содержимого пробирки. В пробирке под номером 1 (ротовая жидкость человека, не имеющего вредных привычек) содержимое приобрело более интенсивную окраску, чем образец под номером 2 (ротовая жидкость курящего человека)
Анализ результата
В ходе данного опыта я выяснила, что у курящего человека количество уреазопозитивных бактерий (Helicobacter Pylori КФ 3515) в ротовой полости гораздо ниже, чем у человека, не имеющего вредных привычек. Слюна курильщика вымывает уреазопозитивные (Helicobacter Pylori КФ 3515), что повышает риск нарушения кислотно-щелочного баланса ротовой полости. Данный опыт является еще одним подтверждением вреда курения.
При проведении опытов я использовала методику обнаружения качественной реакции фермента уреаза на субстрат (карбамид), представленную в научно-методическом журнале «Химия в школе» №7, 2003.
3. Заключение.
Мои исследования, проведенные на стыке биологии и экологии, позволяют сделать следующие выводы:
1. Уреаза почвенных микробов – ключевой фермент на цепи минерализации биологического азота.
Уреаза содержится в слюне – ключевой фактор нейтрализации органических кислот, продуцируемых в ротовой жидкости под действием гликолитических ферментов.
Один и тот же фермент (уреаза), воздействуя на один и тот же субстрат (карбамид), но на разных уровнях организации живой материи экосистемном (карбамид под действием уреазы разлагается на углекислый газ и ион аммония) и организменном (способность восстанавливать pH).
2. С помощью уреазы микробы полости рта усваивают азот мочевины, превращая его
в азот аминокислот и белков, т.е. используют ее как азотсодержащий питательный
субстрат.
3. Овладев методикой выведения качественной реакции активности фермента уреаза, установила ряд факторов, способствующих снижению и повышению относительной численности уреазопозитивных бактерий в ротовой полости человека.
Снижение относительной численности уреазопозитивных бактерий после чистки зубов – весомое основание ежедневно не реже двух раз в день чистить зубы пастой с добавлением карбамида.
Повышение относительной плотности популяции уреазопозитивных бактерий при стоматологических заболеваниях является приспособительной реакцией организма. Это веское основание для визита к стоматологу.
Выражаю благодарность авторам источников информации, размещенные в различных журналах, учебных пособиях, энциклопедиях, на сайтах Интернета, а также Беляевой Е.А. за общее руководство по ходу выполнения работы, главному экологу КБ «Луч» Фоломеевой Л.А. за помощь в предоставлении реактивов, персонал детской стоматологической поликлиники г. Рыбинска.
Исследовательская работа ставит передо мной новые перспективы:
1. Хотелось бы и дальше, овладев более сложными методиками, продолжать изучение биокатолитической активности ротовой жидкости.
2. Надеюсь, что моя исследовательская работа может оказаться полезной в методическом плане и будет использоваться при проведении элективного учебного процесса по биологии и экологии, занятий экологической направленности в блоке дополнительного образования в нашей школе.
4. Библиографический список.
В.А. Храмов, Н.В. Папичев «Обнаружение фермента уреазы в слюне человека», «Химия в школе» №7, 2003.
- И.К. Проскурина, К.Е. Гусева «Разработка эксперимента с экологическим содержанием», «Химия в школе» №7, 2000.
- О.С.Габриелян «Химия. 10 класс». Учебник для общеобразовательных учреждений – М.Дрофа, 2008г.
- Биологический энциклопедический словарь. – М.: Большая Российская энциклопедия, 1995г.
- Интернет ресурсы:
ссылка скрыта
ссылка скрыта
ссылка скрыта
Приложения.
5. Список приложения:
- Приложение №1 (Изображение стендового доклада).
- Приложение №2 (Изображение бактерии уреаза (Helicobacter Pylori)).
- Приложение №3 (Основные этапы глобального круговорота азота в природе).
- Приложение №4 (Биологические жидкости полости рта).
- Приложение №5 (Что такое pH).
- Приложение №6 (Обнаружение каталитической активности уреазы)
- Приложение №7 (Влияние возраста человека на относительную плотность популяций уреазопозитивных бактерий в ротовой полости).
- Приложение №8 (Влияние механической чистки и средств для ухода за полостью рта на динамику роста численности популяции бактерий уреаза).
- Приложение №9 (Влияние стоматологических заболевание (кариес, парадонтит) на рост численности популяций положительных уреаза бактерий в ротовой полости человека).
- Приложение №10 (Влияние табакокурения на рост численности популяций положительных уреаза бактерий в ротовой полости человека).
Приложение №1.
Стендовый доклад по исследованию «Влияние различных факторов на уровень относительной положительной численности популяций уреазопозитивных бактерий (Helicobacter Pylori КФ 3515) в ротовой полости человека»
Приложении №2
Увеличенная под микроскопом бактерия уреаза(Helicobacter Pylori КФ 3515) (изображение взято с научного сайта www.ill.ru)
Приложение №3
Ассимиляция и минерализация.
Фиксация и денитрификация.
 |
 |
| Круговорот азота: А – ассимиляция растениями, F – фиксация азота бактериями в симбиозе с растениями или бактериями, живущими в почве, N – нитрификация, D – денитрификация, М – минерализация. |
Приложение №4
Биологические жидкости полости рта.
1. Общая характеристика ротовой жидкости
В полости рта находится не чистый секрет слюнных желез, а биологическая жидкость, получившая название ротовая жидкость. Это суммарный секрет всех слюнных желез, детрит полости рта, микрофлора, содержимое десневых карманов, десневая жидкость, продукты жизнедеятельности микроорганизмов, локализованных в мягком зубном налете, продукты распада мигрирующих в слюну лейкоцитов, остатки пищи и т.д.
Основные функции ротовой жидкости:
1. Защитная функция - защита от внешнего влияния и поддержка гомеостаза ротовой полости.
2. Минерализующая функция- минерализация эмали после прорезывания, поддержка оптимального состава эмали и восстановление при повреждениях.
3. Очищающая роль - механическое и химическое очищение полости рта.
4. Пищеварительная функция - участие в переваривании пищи.
2.Химический состав ротовой жидкости
Вода 98-99%;
Плотные вещества 1.4-1.5%;
Органические вещества 1%
Осадок 70 мг/литр
Секреция 0.4 мл/мин
Хлориды 2,5-3,0 г/литр
Ионы кальция 40-50 мг/литр;
Фосфаты 190-200 мг/литр
Фтор 0.06-1.8 мг/литр
Остаточный азот 100-200 мг/литр
рН 6.4-7.3
Белок 2-3 г/литр
3. Фракции белков (электрофорез) в %:
альбумины 7-8
α –глобулины 11-12
β –глобулины 45
γ –глобулины 18
лизоцим 18-20
молочная кислота 33мг/л
пировиноградная кислота 9мг/л
муцин 3 г/л
углеводы гликопротеинов:
гексозамины 100мг/л
фукоза 90мг/л
нейраминовая кислота 12мг/л
общие гексозы 195 мг/л
глюкоза 10-100 мг/л
амилаза 380 мг/л
Иммуноглобулин А 190 мг/л
Иммуноглобулин G 14 мг/л
Иммуноглобулин М 2 мг/л
мочевина 200 мг/л
холестерин 80 мг/л
Приложение №5.
Что такое pH.
Водородным показателем pH называется отрицательный десятичные логарифм концентрации ионов водорода.
pH = -lg [H+]
При уменьшении значения pH кислотность раствора возрастает, при повышении значения pH раствор защелачивается. Нейтральная среда имеет показатель pH = 7-8.
Шкала pH для некоторых продуктом, используемых человеком.
В чистой воде при 25 °C концентрации ионов водорода ([H+]) и гидроксид-ионов ([OH-]) одинаковы и составляют 10−7 моль/л, это напрямую следует из определения ионного произведения воды, которое равно [H+] · [OH-]и составляет 10−14 моль²/л² (при 25 °C).
Водородный показатель имеет большое значение в химических и биологических процессах, так в зависимости от типов среды эти процессы могут протекать с разными скоростями и в разных направлениях.
Приложение №6.
Обнаружение каталитической активности уреазы.
Полученные результаты.
1)В пробирке №1 (слева на фото) слюна не обработанная термически (не кипяченая) с добавлением субстрата (карбамида) и индикатора фенолфталеина.
2) В пробирке №2 (справа на фото) слюна обработана термически (кипяченая) с добавлением субстрата (карбамида) и индикатора фенолфталеина.
Пробирка №2 служит контрольной пробой.
Приложение №7.
Влияние возраста человека на относительную плотность
п
опуляции бактерий уреаза в ротовой полости.Полученные результаты.
1)В пробирке №1 (крайняя слева на фото) ротовая жидкость ребенка в возрасте 4 лет, взятая до чистки зубов с добавлением субстрата (карбамида) и индикатора фенолфталеина.
2)В пробирке №2 (крайняя справа на фото) ротовая жидкость подростка в возрасте 16 лет, взятая до чистки зубов с добавлением субстрата (карбамида) и индикатора фенолфталеина.
3)В пробирке №3 (средняя на фото) ротовая жидкость взрослого человека в возрасте 35 лет, взятая до чистки добавлением субстрата (карбамида) и индикатора фенолфталеина.
Приложение №8.
Влияние механической чистки и средств для ухода за полостью рта на динамику роста численности популяции бактерий уреаза.
П
олученные результаты.1)В пробирке № 1 (крайняя слева) ротовая жидкость человека, взятая до чистки зубов с добавлением субстрата (карбамида) и индикатора фенолфталеина, поставлена на паровую баню (35 минут с начала эксперимента).
2)В пробирке №2 (крайняя справа) ротовая жидкость человека взятая после чистки зубов с добавлением субстрата (карбамида) и индикатора фенолфталеина, поставлена на паровую баню (35 минут с начала эксперимента).
П
олученный результат.В пробирке ротовая жидкость человека взятая в середине дня с добавлением субстрата (карбамида) и индикатора фенолфталеина, поставлена на паровую баню (35 минут с начала эксперимента).
Приложение №9.
Влияние стоматологических заболевание (кариес, парадонтит) на рост численности уреазопозитивных бактерий в ротовой полости человека
Изъятие слюны ребенка с Полученные результаты.
наличием зубного кариеса
1)В пробирке №1 ротовая жидкость ребенка
с имеющего стоматологическое
заболевание (зубной кариес) с добавлением
субстрата (карбамида) и индикатора
фенолфталеина, поставлена на паровую
баню (35 минут с начала эксперимента).
2)В пробирке №2 ротовая жидкость ребенка
с наличием стоматологического
заболевания (парадонтит) с добавлением
субстрата (карбамида) и индикатора
фенолфталеина, поставлена на паровую
баню (35 минут с начала эксперимента).
3)В пробирке №2 ротовая жидкость ребенка
не имеющего стоматологических
заболеваний с добавлением субстрата
(карбамида) и индикатора фенолфталеина,
поставлена на паровую баню (35 минут с
начала эксперимента).
Приложение №10.
Влияние табакокурения на рост численности популяций положительных уреаза бактерий в ротовой полости человека.
П
олученные результаты.1) В пробирке №1 ротовая жидкость человека, не имеющего вредных привычек (не курящего) с добавлением субстрата (карбамида) и индикатора фенолфталеина, поставлена на паровую баню (35 минут с начала эксперимента).
2) В пробирке №2 ротовая жидкость курящего человека с добавлением субстрата (карбамида) и индикатора фенолфталеина, поставлена на паровую баню (35 минут с начала эксперимента).