причины исчезновения у человека и некоторых приматов синтеза аскорбиновой кислоты. проект. Пояснительная записка к индивидуальной проектной работе причины исчезновения у человека и некоторых приматов синтеза аскорбиновой кислоты
 Скачать 319.9 Kb.
|
|
Муниципальное общеобразовательное автономное учреждение «Лицей №1» г.Оренбурга ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА к индивидуальной проектной работе «ПРИЧИНЫ ИСЧЕЗНОВЕНИЯ У ЧЕЛОВЕКА И НЕКОТОРЫХ ПРИМАТОВ СИНТЕЗА АСКОРБИНОВОЙ КИСЛОТЫ» Выполнил: Сопижук Алексей, ученик 11е класса Руководитель: Голубенко Т.А., учитель биологии Оренбург, 2018 Оглавление Введение…………………………………………………………………………...3 История открытия витамина С (аскорбиновой кислоты) …………………...…4 Что такое витамин С……………………………………………………………....5 Биохимические свойства………………………………………………................6 Теоретическая часть …………………………………….……………………….7 Практическая часть……………………………………………………………….9 Значение витамина С для человека……..............................................................10 Выводы…………………………………………………………………………....11 Список источников информации………………………………………………...12 Приложение………………………………………………………………………13 Введение Тема: Причины исчезновения у человека и некоторых приматов синтеза аскорбиновой кислоты Объект исследования: геном человека и приматов Предмет исследования: человек, приматы Методы исследования: гипотетико-дедуктивный, исторический, биохимический Актуальность: Данный вопрос попался мне на глаза при решении олимпиадной задачи по биологии. Мне стало интересно, почему же некоторые приматы и в особенности люди лишились возможности синтезировать данное вещество, почему эволюция пошла именно этим путем, ведь человек и приматы не могут обойтись без аскорбиновой кислоты (витамина С). Данный вопрос остается актуальным, так как до сих пор не известна точная причина исчезновения синтеза аскорбиновой кислоты. Проблемный вопрос: Почему человек и приматы потеряли способность синтезировать витамин С? Гипотеза: Исчезновение синтеза витамина С связана с блокировкой гена, отвечающего за его синтез. Цель: Узнать в чем причина исчезновения синтеза витамина С. Задачи: Узнать промежуток времени, когда была потеряна способность к синтезу аскорбиновой кислоты. Понять механизм его образования у предков людей. Предположить возможный механизм и причины, по которым возможность к синтезу была утеряна. Узнать биохимические свойства и влияние витамина С на организм человека. Узнать суточную потребность витамина С, продукты с его высоким содержанием История открытия витамина С (аскорбиновой кислоты) Если вы читали книги о морских путешествиях или смотрели фильмы на эту же тему, то наверняка встречали в них такое слово, как «цинга». Именно эта болезнь отправила на тот свет огромное количество мореплавателей. Цинга — болезнь, вызывающая кровотечение в тканях, кровоточивость десен, потерю зубов, анемию и сильную слабость. Когда в 1497–1499 годах Васко да Гама впервые обогнул мыс Доброй Надежды, из составляющих 160 человек его экипажа, в живых осталось меньше 60. И помочь им было на тот момент невозможно, потому что люди не знали причину данной страшной болезни, которую еще называли ещё скорбут. О причинах цинги выдвигались самые различные предположения. Причиной этого заболевания по началу считали дурной воздух, затем испорченную воду, солонину и даже неведомых науке возбудителей из микромира. В морском путешествии Васко да Гамы считалось, что цинга – это страшная инфекционная болезнь, эпидемия, такая же, как тиф или чума. За всё время, когда цинга была известна людям, она унесла более миллиона человек. А избежать этой напасти было очень просто. Ведь цинга – это всего лишь отсутствие витамина C. Во времена морских путешествий люди на кораблях питались продуктами, которые хорошо хранятся, но такие продукты не содержали этого важного витамина. В середине XVIII века шотландский судовой врач Джеймс Линд, потрясенный масштабами воздействия цинги на экипаж корабля, в поисках лекарства обнаружил, что цитрусовые имеют неизвестное свойство, спасающее от возникновения цинги. В 1753 году Линд опубликовал результаты своего открытия, но Адмиралтейство игнорировало их около полувека. За это время от цинги погибли еще примерно 100 тысяч британских моряков. В 1800 году морское начальство, вспомнив о высказываниях Линда, приказало иметь на борту каждого корабля запас лаймов. С тех пор британцев на всех морях стали называть limeys (от англ. lime – лайм), а страшная цинга перестала быть такой страшной. Что такое витамин С Что же представляет из себя аскорбиновая кислота, или как мы привыкли ее называть, витамин С? Аскорбиновая кислота (витамин С), С6Н8О6, водорастворимый витамин. Синтезируется растениями (из галактозы), животными (из глюкозы), за исключением человека и приматов, и некоторых других животных, которые получают аскорбиновую кислоту с пищей. Аскорбиновая кислота находится в тесной структурной связи с моносахаридами и является производным L-гулоновой кислоты (γ-лактон 2,3-дегидро- L-гулоновая кислота). Представляет собой белый кристаллический порошок с температурой плавления 1920 по Цельсию. Хорошо растворим в воде (1:3,5) с образованием кислых растворов, хуже - в спирте, плохо - в глицерине и ацетоне. Кислота является неустойчивым соединением. Наиболее быстро витамин С разрушается в присутствии окислителей в нейтральной или щелочной среде при нагревании. Витамин С разрушается не только при нагревании, но и при длительном хранении, при соприкосновении с железом; он очень чувствителен к свету. Аскорбиновая кислота—сильный восстановитель и легко окисляется даже слабыми окислителями, превращаясь при этом в дегидроаскорбиновую кислоту (приложение А.1.). Это химическое свойство аскорбиновой кислоты имеет большое биологическое значение, в частности она участвует в окислительно-восстановительных процессах. Биохимические свойства Участие в окислительно-восстановительных реакциях в качестве кофермента оксидоредуктаз. (приложение А.2.) Реакции гидроксилирования: пролина и лизина в их гидроксиформы при "созревании" коллагена, при синтезе гиалуроновой кислоты и желчных кислот, при синтезе гормонов надпочечников Пример реакции с участим аскорбиновой кислоты (приложение А.3.) при синтезе биогенного амина нейромедиатора серотонина, Восстановление иона железа Fe3+ в ион Fe2+ в кишечнике для улучшения всасывания и в крови. Участие в иммунных реакциях: повышает продукцию защитных белков нейтрофилов, высокие дозы витамина стимулируют бактерицидную активность. Видимо, именно данная функция повышает потребность организма в аскорбиновой кислоте при простудных и инфекционных заболеваниях до 1,0-1,5 г. Антиоксидантнаяроль: восстановление окисленного витамина Е, Показано, что прием аскорбиновой кислоты в дозе 300 мг/сут понижает возникновение сердечно-сосудистых заболеваний на 30%. Активация фермента гексокиназы ("ловушки глюкозы"), обеспечивающего метаболизм глюкозы в клетке (приложение А.4.) Реакции фосфорилирования и дефосфорилирования глюкозы Теоретическая часть Долгое время считалось, что человек потерял способность к синтезу витамина С полностью утратив ген, который ответственен за синтез белка глюконо-лактон-оксидазы, участвующего в создании аскорбиновой кислоты. Но на самом деле это не совсем так, и позже ген был обнаружен у человека. Этот участок генома был неактивен за счет произошедших мутаций, которые вывели его из строя очень давно. Логика и эволюционная теория заставляла предположить, что такой псевдоген должен был быть найден и у высших приматов, к которым относится и сам человек. В 1999 году псевдоген был обнаружен у шимпанзе, орангутангов и макак. Причем накопление так называемых поломок точно соответствовало положению в эволюционном древе, как и было предсказано. Затем cхожим образом были изучены геномы других приматов, причем каждое следующее исследование было направлено к все более глубоким корням эволюционного древа. Последний из приматов у которого искомый ген еще находился в неактивном состоянии были представители отряда долгопятообразных (единственный выживший представитель которых — Tarsius), с которыми наши эволюционные пути разошлись примерно 58 млн. лет назад. Следующая веточка — отряд мокроносых (среди которых наиболее известны, пожалуй, лемуры), с которым, как показывает изучение ДНК, наши пути разошлись примерно 60-63 млн. лет назад. Эти животные, как оказалось, умели синтезировать витамин С Выходит, что мы потеряли ген в промежутке между 58-63 млн. лет назад:  На схеме красным показаны виды, не умеющие синтезировать витамин С, а зеленым те, кто не потерял этой способности. Соответственно утрата была где-то на стыке этих ветвей (синий цвет). Практическая часть Проследив историю появления и исчезновения синтеза аскорбиновой кислоты у человека и приматов, я пришел к заключению: В результате эволюции человек и приматы инактивировали гены, отвечающие за синтез ферментов урикиназы и глюконо-лактон-оксидазы, что привело к невозможности синтеза витамина С. Витамин С является восстановителем, как и мочевая кислота. В последствии именно она взяла на себя эту функцию после утраты человеком синтеза аскорбиновой кислоты (приложение А.5.). Аскорбиновая кислота является акцептором активных форм кислорода (окислитель):  переносит электроны АК на молекулярный кислород, с образованием реактивного супероксиданиона (приложение А.6.).Но так как человек утратил синтез аскорбиновой кислоты процесс идет иначе (приложение А.7. , А.8,). Значение витамина С для человека Витамин С, называемый также аскорбиновой кислотой, – вещество, которое является необходимым для здоровья кровеносных сосудов, костей, зубов и десен, а также для успешного протекания многих важных для жизнедеятельности организма биологических процессов. Так как аскорбиновая кислота не накапливается в организме человека ее объемы нужны все время восполнять. Суточная норма витамина С: Считается, что организм взрослого человека должен получать примерно 90 мг аскорбиновой кислоты в сутки, для беременных женщин этот показатель увеличивается до 100 мг, а для кормящих матерей до 120 мг. Для детей суточная потребность в витамине С определяется исходя из возраста:
Суточный объем аскорбиновой кислоты следует увеличить при дефиците витамина С, в период инфекционных заболеваний, при длительном состоянии стресса. Также в повышении дозы нуждаются люди пожилого возраста и курильщики. Максимально допустимый суточный объем витамина С для взрослого человека составляет 2000 мг. Выводы В результате проделанного мной исследования можно сделать следующие выводы: цель моего проекта была достигнута, гипотеза была доказана. Думаю, что созданный мною проект поможет в образовательных целях будущим поколениям. Создание этого проекта было для меня очень интересным и крайне увлекательным. Список источников 1.Витамин С, роль в организме-http://okvitamin.org/vitaminy-i-mineraly/vitamin-c-nezamenimoe-veshchestvo-dlya-zdorovya.html 2.Причина исчезновения синтеза витамина С- http://elvensou1.ru/kak-myi-razuchilis-sintezirovat-vitamin-c/ 3.История открытия витамина С- http://lacten.com.ua/история-открытия-витамина-с/ 4.Активация глюкозы- http://biokhimija.ru/lekcii-po-biohimii/22-stroenie-obmen-uglevodov/106-aktivacija-gljukozy.html 5.Биохимия- http://biokhimija.ru/lekcii-po-biohimii/16-vitaminy/37-vitamin-a.html 6.Учебник «Биохимия для вузов Е.С.Северин» Приложения А.1.  |