Исследовательский проект «Железо и его биологическая роль в жизни человека»

МОУ «Светлогорская СОШ»

Проект

по биологии на тему:

«Железо и его биологическая роль в жизни человека»

Выполнил: ученик 10 класса

Мамбетов Акбар

Проверила: Уразбаева Е.В

П. Светлогорск

2020

Содержание

Введение3

Глава 1. Теоретическая часть5

1. 1. Биологическая роль железа5

1.1.1. Недостаток железа в организме6

1.1.2. Избыток железа в организме7-8

1.2. Содержание железа в продуктах питания9

Глава 2. Практическая часть10

2.1. Определение содержания железа в продуктах питания10

2.2.Определение содержания железа во фруктах, овощах, мёде, гематогене..10

2.3. Определение содержания железа в крупах10-11

2.4. Определение содержания железа в свиной, куриной печени, молоке11

Заключение12

Литература13

Приложения14

Введение

Значение железа для организма человека, как и в целом для живой природы, трудно переоценить. Подтверждением этому может быть не только большая распространенность его в природе, но и важная роль в сложных метаболических процессах, происходящих в живом организме.

Биологическая ценность железа определяется многогранностью его функций, незаменимостью другими металлами в сложных биохимических процессах, активным участием в клеточном дыхании, обеспечивающем нормальное функционирование тканей и организма человека.

Для того, чтобы понять, какую роль играет оно в человеческом организме можно только сказать, что оно является частью почти 70 ферментов, и, значит, принимает участие в большинстве физиологических процессов.

Я считаю, что в нашей стране плохое качество общественного здоровья, смертность превышает рождаемость. Моя работа является ступенькой к возрождению системы массового санитарно-гигиенического просвещения и обучения граждан, пропаганды здорового образа жизни. В этом и заключается актуальность данной темы.

Объект исследования: железо, содержащееся в организме человека.

Предмет исследования: значение железа для организма человека.

Цель исследования: выявить, какую роль играет железо в организме человека.

Задачи:

- проанализировать соответствующую литературу по данному вопросу

-провести анализ продуктов питания на содержание ионов Fe2+ и Fe3+

- сделать соответствующие выводы

- составить рекомендации по сбалансированному питанию, поддерживающему достаточное содержание железа в организме.

Гипотеза: недостаток и избыток содержания железа в организме приводит к развитию различных заболеваний, и человеку необходимо сбалансированное питание, сочетание растительной и животной пищи.

Практическая значимость заключается в том, что полученные результаты моего исследования могут быть использованы на уроках химии, биологии, на классных часах для санитарно- гигиенического просвещения и обучения, пропаганды здорового образа жизни.

Методы исследования:

1.Теоретический метод исследования:

- поиск, изучение литературы в библиотеке, интернете, систематизация теоретического материала.

2. Эмпирический метод исследования:

- сравнение, сопоставление.

3. Математический метод исследования:

- статистическая обработка материала.

Глава 1.Теоретическая часть

1.1. Биологическое значение железа

Железо имеет одно из важнейших значений в жизни человека, оно отвечает за выработку гемоглобина в крови, который поддерживает питание органов, тканей и систем. Без железа эритроциты не смогут правильно функционировать, что приведет к кислородному голоданию. Эти процессы отрицательным образом влияют на организм, больше всего от нехватки кислорода страдают сердце и головной мозг.

Роль железа в организме человека можно описать кратко - это один из основных химических элементов, который несет ответственность за нормальное функционирование всего организма. В организме взрослого человека содержится около 3,5 грамма железа (около 0,02 %), из которых 78 % являются главным действующим элементом гемоглобина крови, остальное входит в состав ферментов других клеток, катализируя процессы дыхания в них.

Железо жизненно необходимо для нормального функционирования иммунной системы (T-лимфоциты, фагоцитоз). Оно необходимо для формирования костей и нервной системы, для работы желудочно-кишечного тракта, эндокринных желез.

Таким образом, железо:

- обеспечивает транспорт кислорода (входит в состав гемоглобина)

- обеспечивает транспорт электронов в окислительно-восстановительных реакциях организма (входит в состав цитохромов и железосеропротеидов)

- активирует перекисное окисление, предварительно подготовленного ионами меди

- участвует в синтезе ДНК, делении клеток

- участвует в метаболизме гормонов мозгового вещества надпочечников

- участвует в лекарственной детоксикации

- участвует в формировании активных центров окислительно-восстановительных ферментов

1.1.1. Недостаток железа в организме

Проявлениями недостатка железа являются следующие признаки:

1. Наблюдается сухость, шелушение кожи, образование на ней трещин. Ногти истончаются, на них появляется поперечная исчерченность, они становятся ложкообразно вогнутыми . Волосы приобретают тусклый цвет, рано седеют, становятся ломкими и выпадают.

2. Происходит изменение слизистых оболочек. Появляется глоссит – воспаление языка, причем наблюдается атрофия его вкусовых сосочков. Появляется хейлит – трещины в углах рта, стоматит, появляется повышенная склонность к пародонтозу и кариесу. Дефицит железа может стать причиной развития атрофического гастрита, атрофии слизистой оболочки пищевода.

3. У людей, страдающих недостатком железа, появляется желание есть мел, зубной порошок, уголь, глину, песок, лед, крахмал, сырое тесто, фарш, крупу. У этих людей может наблюдаться пристрастие к необычным запахам: бензин, керосин, мазут, ацетон, лаки, нафталин, запах сырой земли, резины.

4. «Голубые склеры» –характерный симптом при дефиците железа. Склеры (наружная белковая плотная оболочка глаза) приобретают голубой оттенок, потому что недостаток железа приводит к дистрофии роговицы (передняя прозрачная выпуклая часть глазного яблока), и сосудистые сплетения глаза, которые в норме невидимы, начинают просвечивать.

5. Мышечная гипотония – снижение тонуса мышц, поэтому может наблюдаться нарушение мочеиспускания, наблюдается невозможность удержать мочу при смехе, кашле, чихании, ночное недержание мочи. При дефиците железа возникают мышечные боли.

6. У детей недостаток железа приводит к задержке умственного и моторного развития.

7. Дефицит железа вызывает нарушения в иммунной системе: защитные силы организма ослабевают.

Вывод: недостаток железа в организме приводит к большому числу заболеваний.

1.1.2. Избыток железа в организме

Существует заболевание, обусловленное чрезмерным содержанием железа в крови. Оно называется гемохроматоз, и часто имеет наследственный характер. При данном заболевании нарушена всасываемость железа организмом, элемент накапливается в тканях, отравляя их изнутри. Такому недугу подвержены люди с нарушенным обменом веществ, сахарным диабетом и другими хроническими заболеваниями. В остальных случаях переизбыток железа является приобретенным, т.е. излишки элемента попадают в организм с пищей, водой и атмосферой.

Причины приобретенного переизбытка железа

- Чрезмерная насыщенность железом питьевой воды. Это зависит от региона проживания и качества фильтрации самой воды.

- Неконтролируемый прием больших доз препаратов железа.

- Алкоголизм.

- Хронические заболевания печени.

Симптомы переизбытка железа

- окрашивание в желтый оттенок кожи, языка, неба и склер;

- увеличение печени в размерах; зуд;

- нарушения сердечного ритма;

- слабое общее состояние; худоба; бледность;

- пигментация на ладонях и местах старых рубцов, в области подмышек5.

Чем опасен переизбыток железа

Основной опасностью является поражение печени и поджелудочной железы, поскольку железо накапливается именно в них. Не выводясь из организма вовремя, молекулы железа поражают здоровые ткани, происходит интоксикация. Если в организме уже были хронические заболевания, избыток железа может их усугубить еще больше, провоцируя развитие дополнительных симптомов. Часто на фоне других заболеваний развивается ревматоидный артрит, особенно у пожилых людей. Железом можно отравиться. Большие дозы железа даже способны убить.

Вывод: избыток железа в организме приводит к различным заболеваниям.

1.2. Содержания железа в продуктах питания

Нормальное содержание микроэлемента железа в организме составляет 3-4мг. Чтобы поддерживать микроэлемент на требуемом уровне, из ежедневного рациона должно поступать порядка 10-30 миллиграммов этого соединения. Точное количество зависит от возраста, пола и других сопутствующих факторов (см. Приложение 1).

Микроэлемент железо присутствует в различной пище, бывает гемовым и негемовым. Негемовый содержится в продуктах растительного происхождения, а гемовый в продуктах животного происхождения. Степень усвояемости этих видов железа разная. Железо из животных продуктов усваивается на 15-35%, а из растительных — на 2-20%. Следовательно, гемовое железо должно преобладать в рационе и присутствовать в достаточном количестве.

Несоблюдение суточной нормы потребления железа приводит к нарушению работы многих функций организма, что сказывается даже на внешнем облике. Эта ситуация актуальна для тех, кто сидит на диетах, желая похудеть, ограничивается употреблением лишь некоторой пищи, обращая внимание на калорийность, а не на полезность состава.

Вегетарианцам приходится сложней, нежели тем, кто ежедневно потребляет мясную продукцию. Исправить ситуацию позволяет употребление пищи, которая улучшает степень усвоения железа. К таким продуктам относятся те, что богаты витамином C.

Вывод: человек в своём рационе должен использовать пищу и растительного и животного происхождения. Наибольшее количество железа содержится в мясе и субпродуктах, морепродуктах и рыбе, яйцах, хлебе и злаковых, бобовых, овощах, зелени, ягодах и фруктах, семечках и орехах, сухофруктах.

Глава 2. Практическая часть

2.1. Определение содержания железа в продуктах питания

Исследование проводилось на базе нашей школы.

Реакции катиона железа (II) Fe2+

1. Гексацианоферрат (III) калия K3[Fe(CN)6] с катионом Fe2+ образует синий осадок «турнбулевой сини»: Fe2++K++[Fe(CN)6]3-→KFe[Fe(СN)6]

Предел обнаружения реакции – 0,05 мкг.

Условия проведения реакции-с разбавленными растворами в кислой среде, рН = 3.

Реакции катиона железа (III) Fe3+

1. Гексацианоферрат (II) калия K4[Fe(CN)6] в слабокислой среде с катионами Fe3+ образует темно-синий осадок «берлинской лазури»:Fe3++K++[Fe(CN)6]4- → KFe[Fe(СN)6]

Условия проведения реакции:рН раствора < 3.

2. Тиоцианат калия КCNS образует с катионом Fe3+ тиоцианат железа (III) кроваво-красного цвета: Fe3+ + 3CNS- → Fe(CNS)3.Предел обнаружения 0,25 мкг.

2.2.Определение содержания железа во фруктах, овощах, мёде, гематогене.

Приготовление водной вытяжки образцов гематогена и мёда.

В фарфоровой чашке измельчили 1 кусочек гематогена, добавили 50 мл дистиллированной воды, размешали. В фарфоровой чашке размешали чайную ложку мёда с 50 мл дистиллированной воды.

Приготовление образцов фруктов и овощей.

Выжимаем сок 50 мл. и выпариваем до 10 мл.

Результаты: (Приложение 1).

Вывод: все исследуемые образцы содержат микроэлемент железо.

2.3. Определение содержания железа в крупах

Приготовление водной вытяжки образцов круп.

Одну столовую ложку крупы кипятить в 200 мл воды 20 мин, профильтровать, фильтрат упарить до объема 10 мл.

Результаты: (Приложение 2).

Вывод: все исследуемые образцы содержат микроэлемент железо.

2.4. Определение содержания железа в свиной, куриной печени, молоке

Приготовление водной вытяжки образцов печени.

Одну столовую ложку измельченной печени кипятить в 200 мл воды 20 мин, профильтровать, фильтрат упарить до объема 10 мл.

Результаты: (Приложение 3).

Вывод: все исследуемые образцы содержат микроэлемент железо

Приготовление образца молока.

Берём пробу молока объёмом 50 мл. и выпариваем до 10 мл.

Результаты: (Приложение 3).

Вывод: молоко содержит микроэлемент железо.

Таким образом, большее содержание микроэлемента железа я обнаружил в гематогене, мёде, кураге, чечевице и молоке.

Заключение

В результате проведённого анализа литературных данных выяснилось:

- Без железа невозможна жизнь животных, растений и человека. Оно содержится в живых организмах, и без него не осуществимы жизненно важные процессы, без протекания которых всё живое обречено на гибель.

- Роль железа в организме огромна:

1. Входит в состав гемоглобина - белка, необходимого для переноса кислорода красными клетками крови к тканям.

2. Железо в организме играет ключевую роль в процессах роста.

3. Входит в состав многих ферментов, участвующих в пищеварении и энергетическом обмене.

4. Железо в организме играет важную роль в создании и проведении нервных импульсов по нервным волокнам.

5. Участвует в формировании клеток иммунной системы, поддерживая хороший иммунитет.

- Если уровень железа падает, развивается железодефицитная анемия - малокровие. Снижается иммунитет, и увеличивается риск инфекционных заболеваний. Для поддержания, а так же повышения уровня гемоглобина в крови необходимо сбалансированное питание - сочетание растительной и животной пищи.

Гипотеза:недостаток и избыток содержания железа в организме приводит к развитию различных заболеваний, и человеку необходимо сбалансированное питание сочетания растительной и животной пищи, подтвердилась.

Важное место в режиме питания человека должны занимать продукты, содержащие железо в необходимом количестве для нормального функционирования всех внутренних органов.

Литература

1.Аналитическая химия: Учебное пособие для вузов / Л.П. Павлюченкова.

Под ред. д.х.н., профессора В.Л. Бутуханова. – Хабаровск: РИЦ ХГАЭП,2003. – 144 с.

2.Габриелян О.С. Химия. 9 класс: Учеб. для общеобразоват. учеб. заведений.-4-е изд., перераб.-М.: Дрофа, 2001.-224с.: ил.

3. Кукушкин Ю.Н. Химия вокруг нас: Справ. пособие.-М.:Высш. шк.,1992-192 с.: ил.

4. «Внутренние болезни» 2001, учебник для мед. Вузов под редакцией Мартынова А. И., Мухина Н. А., Моисеева В. С.

Интернет ресурсы

1. http://vitaminen.ru/makro-i-mikroelementyi/biologicheskaya-rol-zheleza.html

2. https://fb.ru/article/324500/kakova-rol-jeleza-v-organizme-cheloveka

3. https://moydietolog.ru/zhelezo

4. https://azbyka.ru/zdorovie/deficit-zheleza-chem-opasen-i-kak-lechit

5. https://www.neboleem.net/izbytok-zheleza.php

6. http://opentheme.ru/pereizbytok-zheleza/

7. http://him.1sept.ru/article.php?ID=200002603

Приложение 1

Определение содержания ионов железа во фруктах, овощах, мёде и гематогене

Приложение 1 (продолжение)

Определение содержания ионов железа во фруктах, овощах, мёде и гематогене

Отвар кураги Сок томатный Отвар чернослива

Смородиновый сок Яблочный сок Раствор мёда

Раствор гематогена

Приложение 2

Определение содержания ионов железа в крупах

Приложение 2 (продолжение)

Определение содержания ионов железа в крупах

Отвар кунжута Отвар перловой крупы Отвар чечевичной крупы

Отвар гречневой крупы Отвар бурого риса

Приложение 3

Определение содержания ионов железа в свиной, куриной печени, молоке

Молоко Отвар свиной печени Отвар куриной печени

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/523381-issledovatelskij-proekt-zhelezo-i-ego-biologi