ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ВЫРАЩИВАНИЯ ЗЕЛЕНОГО

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
Мирненская средняя общеобразовательная школа
Уйского района Челябинской области
«Влияние антропогенных загрязнителей
на содержание витамина С в листьях лука»
Выполнила:
ученица 9 «А»класса.
Исина Регина
Руководитель:
учитель биологии - химии
Небылицына Т.И.
Мирный 2014 г.
Содержание
I. Введение
с. 3-4
II. Исследование влияния антропогенных загрязнителей
на содержание витамина С в листьях лука.
1. Экологические последствия загрязнения атмосферы
с. 4
2. Аскорбиновая кислота
2.1 Химический состав
с. 5
2.2 источник витамина С
с. 5
2.3 Суточная потребность
с. 5
2.4 Значение витамина С
с. 6
3. Экспериментальные исследования
3.1 Ход работы
с.7
3.2 Анализ полученных результатов
с. 7
3.3 Вывод
с. 8
III.Заключение
с. 8 - 9
IV. Литература
с. 10
V. Приложения
с. 11 - 14
2
I. Введение.
Актуальность темы. Известно, что содержание витамина С в растениях
определяет их пищевую ценность. Витамин С играет важнейшую роль в
жизнедеятельности организма человека. Потребность в нём составляет 75мг в
сутки. Организм человека не синтезирует витамин С, поэтому он должен
поступать ежедневно с пищей. Основными источниками витамина С
являются растения. В то же время известно, что синтез витамина С
растениях
подавляют
многие
некоторые
вещества
в
антропогенного
происхождения. Поэтому исследования окружающей среды и связанные с
ними экологические проблемы необычайно актуальны в настоящее время
В результате интенсивного воздействия человека на окружающую среду
природная среда интенсивно загрязняется
как биогенными, так и
чужеродными металлами, диоксидами серы и углерода, окисью азота,
углеводородами. Большую роль в загрязнении воздуха также играет
автотранспорт,
количество
которого
непрерывно
увеличивается.
Продуктами сгорания бензина являются окись углерода, окись азота,
углеводороды, свинец.
Растения отрицательно реагируют на наличие в воздухе даже малых доз
токсических веществ. В первую очередь повреждения проявляются на
физиолого-химическом уровне: подавляется синтез белков, гормонов,
антоциановых пигментов, аскорбиновой кислоты.
Научная новизна. Анализ содержания витамина С в листьях лука даёт
возможность показать, что аналоги антропогенного загрязнения воздушной
среды подавляют синтез этого органического вещества в листьях растений.
Цель
экологического
эксперимента:
изучение
влияния
аналогов
антропогенных загрязнителей на содержание витамина С в листьях лука.
Основные задачи эксперимента:
1.
ознакомиться
с
методиками
источникам;
3
эксперимента
по
литературным
2.
провести
практическую
часть
исследования
в
соответствии
с
разработанным планом и методикой;
3.
проанализировать полученные результаты эксперимента и сделать
выводы.
Гипотеза.
Овощи, выращенные в экологически неблагоприятных условиях, содержат
витамина С ниже нормы.
Методы работы:
Эксперимент;
Анализ литературных источников;
Статистическая обработка материала;
II. Исследование влияния
антропогенных
загрязнителей на
содержание витамина С в листьях лука.
1. Экологические последствия загрязнения атмосферы.
Загрязнение атмосферного воздуха воздействует на растения, и чаще
выбросы вредных веществ действуют на их зелёные части, попадая через
устьица в ткани, разрушая хлорофилл и структуру клеток, а также могут
попадать из почвы через корни. Особенно токсичен для растений диоксид
серы, который угнетает дыхание растений, фотосинтез, приводит к
накоплению в листьях фенольных соединений, что способствует ростовым
аномалиям, торможению роста, старению; падает содержание белков и
сахаров. Диоксид серы подавляет синтез в растениях аскорбиновой кислоты,
стимулирует накопление окисленной формы аскорбиновой кислоты.
Ионы меди подавляют обмен веществ, снижают содержание витамина С на
40-45%. В то же время ионы меди абсолютно необходимы организмам.
(приложение 2.1.3 )
«Кислотные дожди» образуются при промышленных выбросах в атмосферу
диоксида серы и оксидов азота, которые, соединяясь с атмосферной влагой,
4
образуют разбавленную серную и азотную кислоты. В результате дождь и
снег оказываются подкисленными (рН ниже 5,6).
Закисление природной среды негативно отражается на состоянии экосистем.
Под действие кислотных дождей из почвы выщелачиваются не только
питательные вещества, но и токсичные металлы: свинец, кадмий, алюминий
и др. Далее они сами и их токсичные соединения усваиваются растениями и
почвенными организмами, что ведёт к весьма негативным последствиям.
2. Аскорбиновая кислота (витамин С)
2.1. Химический состав
Витамин С (аскорбиновая кислота), имеет формулу С6Н12О6. Это белое
кристаллическое вещество, по своей химической природе близкое к
углеводам – гексозам. Витамин С является водорастворимым витамином.
Кислота легко окисляется, поэтому является неустойчивым соединением.
2.2. Источники витамина С
Главным источником аскорбиновой кислоты
являются овощи, фрукты и
ягоды. Больше всего витамина С содержат высушенные плоды шиповника
(1200мг в 100г), чёрная смородина (200мг в 100), апельсины, лимоны (4060мг в 100), киви, картофель, капуста (40-50мг в 100г), петрушка (150мг в
100г), зелёный лук, томаты, шпинат, салат (40-50мг в 100г), клюква,
черноплодная рябина, брусника, крыжовник (25-30мг). В небольшом
количестве витамин содержится в моркови, свёкле, огурцах, винограде,
сливах, персиках, бананах. Из продуктов животного происхождения
витамином С богата печень.
2.3. Суточная потребность витамина С
Аскорбиновая кислота должна ежедневно поступать в наш организм с едой,
поскольку она не синтезируется в нём, а для жизненных процессов она
используется непрерывно.
Суточная потребность взрослого человека в
витамине С составляет 80-200мг. Для детей, начиная с грудного периода –20-
5
60мг. Потребность в витамине резко возрастает при физической работе, при
многих заболеваниях, а также у беременных женщин и кормящих матерей.
2.4. Значение витамина С в организме
Главная функция витамина С - это укрепление иммунной системы. В первую
очередь, его помощь нужна лейкоцитам, которые расходуют запас витамина
при борьбе с болезнями.
Витамин С – мощный антиоксидант. Свободные радикалы представляют
огромную опасность для клетки из-за своей высокой химической активности.
Эти соединения имеют неспаренные электроны, т.е они неполноценны по
своей структуре, и, поэтому для того, чтобы восполниться, они забирают
недостающие электроны у любой молекулы. Всё это приводит к нарушению
жизнедеятельности
клетки.
Витамин
С
делает
свободные радикалы
безвредными. Вместе с витамином Е и каротином, витамин С обеспечивает
антиоксидантную
защиту
глаз.,
снижает
внутриглазное
давление
и
уменьшает риск развития катаракты. Он играет важную роль в регуляции
окислительно-восстановительных процессов, участвует в синтезе коллагена
и
стероидных
гормонов.
Аскорбиновая
кислота
также
регулирует
свёртываемость крови, нормализует проницаемость капилляров, необходима
для
кроветворения,
оказывает
противовоспалительное
и
противоаллергическое действие.
Витамин С является фактором защиты организма от последствий
стресса, уменьшает эффекты воздействия различных аллергенов.
Витамин С защищает организм от нитратов, содержащихся в овощах и
фруктах.
Нитраты
являются
отправной
точкой
для
образования
нитрозоамина – опаснейшего канцерогена.
Витамин С улучшает способность организма усваивать кальций, железо,
выводить токсичные медь, свинец, ртуть.
6
Основными источниками витамина «С» являются зеленый лук, капуста,
картофель, томаты, черная смородина, сладкий перец, хрен, щавель, лимон,
апельсин и многие другие продукты растительного происхождения.
3. Экспериментальные исследования.
3.1 Ход работы
Для школьного эксперимента использовались листья лука, богатые
витамином С, 40 – 60 мг на 100 г. сырой ткани. Луковицы можно легко
прорастить в воде или почве в любое время года.
Для определения содержания витамина «С» в зеленых листьях лука
использовали методику Ковалевской Н.И., описанной в пособии
«Экологическая биохимия: живые организмы и антропогенное загрязнение
биосферы». Методика и результаты проведения работы отражены в
приложении №1. и приложении №2
Метод количественного определения аскорбиновой кислоты основан на её
окислительно-восстановительных
свойствах,
то
есть
способности
восстанавливать йод в процессе титрования водного растительного экстракта
раствором KJO3 в присутствии крахмал(индикатора на свободный йод),
иодида калия (KJ для стабилизации свободного йода) и соляной кислоты
(HCL).(Приложение 1)
3.2 Анализ полученных результатов
Проведенные исследования показали, что листья лука действительно богаты
витамином «С». Они содержат в среднем 49 мг аскорбиновой кислоты/100 г
сырой массы. Это делает листья лука одним из доступных, а главное
дешевых источников витамина «С» в зимний период.
Сводная таблица показывает степень влияния некоторых загрязнителей на
содержание витамина С в зеленых листьях лука. (Приложение №2.2)
Как мы видим, действие загрязнителей снижает содержание аскорбиновой
кислоты: ионы меди и свинца уменьшают ее содержание чуть больше чем на
50 %. (Приложение 2.1.3) Особенно вредным фактором является сернистый
газ,
значительно
понижающий
количество
7
исследуемого
витамина.
(Приложение
2.1.2) Это можно объяснить тем, что при растворении
сернистого газа в воде образуется сернистая кислота, которая разрушает
хлоропласты и другие структуры клетки. Сернистый газ угнетает дыхание,
фотосинтез, приводит к накоплению в листьях фенольных соединений,
способствующих ростовым аномалиям, торможению роста, старению.
Закисление снижает содержание витамина «С» на 37 % от нормы.
(Приложение 2.1.5)
3.3 Анализ результатов позволяет сделать предварительные выводы:
1.
аналоги антропогенных загрязнителей неблагоприятно воздействуют
на уровень витамина С в листьях лука;
2. диоксид серы (SO2), являясь одним их самых распространённых
загрязнителей
антропогенного
происхождения,
снижает
содержание
аскорбиновой кислоты в листьях лука на 60%;
3. Ионы металлов (меди и свинца) оказывают токсическое воздействие на
синтез аскорбиновой кислоты в меньшей мере. Содержание кислоты
понижается на 37 – 40%
4
Содержание
аскорбиновой
кислоты
в
контрольном
образце
максимально приближено к норме, в то время как в луке, выращенном в
растворах ксенобиотиков оно ниже в несколько раз, что подтверждает
выдвинутую нами гипотезу.
Ш. Заключение
Проблема загрязнения окружающей среды и связанной с этим нарушения
экологического равновесия в природе является актуальна на сегодняшний
день, в связи с чем она отнесена к категории глобальных. С развитием
техногенной цивилизации различные антропогенные факторы оказывают
влияние практически на все живые организмы, причем, чаще всего это
влияние является отрицательным.
8
Я в своей работе провела небольшое исследование, которое доказывает, что
на примере нашего посёлка прослеживаются те же экологические проблемы,
что и в нашей области, и в нашей огромной стране.
В своей работе мы
рассказали лишь о витамине С. Также необходимы
человеку и другие витамины, менее известные и изученные, но важные для
нормальной жизнедеятельности организма. Недостаток хотя бы одного
витамина в суточном рационе человека приводит к серьёзным заболеваниям,
таким как цинга, бери-бери, анемия и другие.
Чтобы быть здоровым
необходимо есть свежие овощи и фрукты, именно в них содержится много
витаминов.
Результатом нашей научно - практической работы является определение
количества витамина С в листьях зеленого лука, влияние антропогенных
факторов на содержание аскорбиновой кислоты. Таким образом, из наших
исследований мы можем сделать вывод, что содержание витамина С
в
листьях зеленого лука зависит от антропогенных факторов. Овощи
необходимо выращивать в экологически благоприятных условиях, подальше
от автомобильных дорог и промышленных зон, тогда содержание витамина С
в них будет в норме.
Количественные методы позволяют сделать оценку состояния окружающей
среды, но единичного исследования здесь недостаточно. Требуются
наблюдения и за другими
объектами, которые позволят дать более
достоверную
Поэтому
информацию.
окружающей среды можно продолжить.
9
работу
по
оценке
состояния
IV. Литература:
 Анастасова Л.П., Гольднева Д.П., Короткова Л.С. Человек и
окружающая среда. – М.: Просвещение, 1997.
 Ковалевская Н.И. Потребность в витамине «С» в живых организмах //
Биология в школе №5, 2001.
 Ковалевская Н.И. Экологическая биохимия: живые организмы и
антропогенное загрязнение биосферы // Биология в школе №2, 1993.
 Кощеев А.К. Щедрые дары природы. Книга о полезных растениях –
Пермь, 1979.
 Лук от семи недуг // Моя любимая дача, № 8, декабрь 2009.
 Выращивание лука в домашних условиях [Электронный ресурс] ―
режим
доступа.
―
URL: http://www.virasti-
am.com/ovosh_luk_domashnie-yslovia.php
 Лук [Электронный
ресурс]
―
режим
доступа.
―
URL:http://www.supersadovnik.ru/plant.aspx?id=1467
 Что такое витамин С? [Электронный ресурс] ― режим доступа. ―
URL:http://miradel.ru/1289582607/1289938620/1303661185.htm
10
V. Приложения
Приложение № 1 Метод количественного определения витамина С.
Ход работы
Приложение 1. 1
Луковицы следует поместить в
банки с водой и выдержать 2
недели до образования молодых
листьев.
Приложение 1.2.
Далее
проросшие
луковицы перенести в
растворы
ксенобиотиков: ацетата
свинца
раствор),
(0,001
%
сульфата
меди (0,02% раствор),
соляной кислоты (рН =3,0).
Для воздействия газообразного вещества- диоксида серы (SO2) – банку с
проросшей луковицей надо поставить на две недели под стеклянный колпак,
куда поместить пробирку с концентрированной серной кислотой (H2 SO4) и
опущенной в неё медной проволокой для получения SO2.
Химизм реакции: 2H2SO4 + Cu = SO2 + CuSO4 + 2 H2O
И выдержать луковицы еще 2 недели.
11
В контрольный раствор ксенобиотики не добавляем.
Приложение 1.3 Приготовление водного экстракта.
На
следующем
этапе
приготовить
водный
растительный
экстракт
для
извлечения из листьев витамина
С
и
определить
его
количественное содержание.
Для получения экстракта
нужно взвесить 2 г. листьев, растереть в ступке с небольшим количеством
воды и песка, перенести в колбу, довести водой до метки 100 мл, перемешать
и профильтровать через бумажный фильтр в химический стакан.
Приложение 1. 4. Титрование
Чтобы
количественно
содержание
аскорбиновой
определить
кислоты,
следует 100мл полученного экстракта
перенести в колбу, добавить 0,5 мл 1%
раствора КJ, 1мл 2 % раствора HCL, 2мл
0,5% раствора крахмала и 10мл H2O.
Содержимое
оттитровать
раствором KIO3 до посинения.
12
колбы
из
перемешать
бюретки
0,00001
и
Н
Приложение 1.5 Результаты титрования.
Согласно закону эквивалентов 1мл пошедшего на титрование пробы
0,0001 Н раствора
иодида калия
соответствует 0,088 мг аскорбиновой
кислоты. Поэтому можно рассчитать содержание витамина С в листьях лука:
Содержание витамина С (мг) =
V мл KIO3  0.088 мг  100 мл  100гр
2 г (навеска )  10 мл (фильтрат)
Приложение 2.
2.1Результаты эксперимента
2.1.1 Содержание аскорбиновой кислоты в контроле:
На титрование контрольной пробы раствора пошло 1,1 мл KIO3.
Содержание аскорбиновой кислоты в листьях лука определим по
формуле:
Содержание витамина С =
1,1млКIO3  0,088 мг  100 мл  100 гр
2 гр  10 мл
= 46,7мг
2.1.2 Содержание аскорбиновой кислоты в растворе диоксида
серы:
На титрование раствора пошло 0,41мл KIO3
Содержание витамина С =
0,41млКIO3  0,088 мг  100 мл  100гр
=18,2 мг
2гр  10 мл
13
2.1.3 Содержание аскорбиновой кислоты в растворе ацетата
свинца:
На титрование раствора пошло 0,61 мл KIO3
Содержание витамина С =
0,61млКIO3  0,088 мг  100 мл  100гр
=26,8 мг
2 гр  10 мл
2.1.4 Содержание аскорбиновой кислоты в растворе сульфата
меди:
На титрование пошло 0,62 мл KIO3
Содержание витамина С =
0,62 млКIO3  0,088 мг  100 мл  100гр
= 27,3мг
2 гр  10 мл
2.1.5 Содержание аскорбиновой кислоты в растворе соляной
кислоты (pH=3):
На титрование раствора пошло 0,9 мл KIO3
Содержание витамина С =
0,9 млКIO3  0,088 мг  100 мл  100 гр
= 40,6мг
2гр  10 мл
Все результаты вносим в таблицу и определяем различие между
контролем и опытом (%).
2.2 Сводная таблица.
Контроль (мг на Опыт (мг на 100г Различие между
Ксенобиоти
100г
сырой сырой массы)
контролем
ки
массы)
диоксид
46,7
18,2
60
46,7
26,8
40
46,7
27,3
39
46,7
40,6
37
опытом, %
серы
ацетат
свинца
сульфат
меди
Закисление
(pH=3)
14
и
15