VI научно-практическая конференция школьников Доволенского района.
Железо – элемент жизни
Автор: Смалюга Рита,
МКОУ Доволенская СОШ №2
им. 9 класса
с. Довольное, Доволенского района
Научный руководитель:
,
учитель химии
Контактный телефон: 21-479
с. Довольное 2013г.
Содержание работы
I. Введение………………………………………………………………… 2
II. Основная часть
2.1. Железо его функции и роль в организме...........................................3
2.2. Источники поступления железа в организм человека…………….. 4
2.3. Дефицит железа в организме человека……………………………..5
2.4. Реакция организма на избыток железа…………………………… 6
III Экспериментальная часть…………………………………………….. 7
IV. Заключение…………………………………………………………… . 8
V. Список используемой литературы……………………………………10
Великие вопросы времени решаются
не постановлениями большинства,
а лишь железом и кровью!
Отто фон Бисмарк
I Введение
Металлы, входящие в состав живых организмов, играют огромную роль в их жизнедеятельности. Они стимулируют нормальный обмен веществ, активно участвуют в кроветворении, влияют на рост, размножение и наследственность. Вот почему их называют металлами жизни. К ним относятся железо, цинк, медь, марганец, кальций, кобальт и др. Знания о них позволили найти принципиально новые подходы к лечению многих болезней, считавшихся ранее неизлечимым. Для полноценного функционирования нашего организма нам необходимо железо. Железо участвует в процессах кроветворения, в создании гемоглобина, без него ткани мозга и желез внутренней секреции, как и всего тела, не могут быть обеспечены кислородом. Но железа нам всегда не хватает! По оценкам ВОЗ, 600-700 миллионов человек на планете страдают от недостатка в их организме железа – факт, который выводит эту питательную недостаточность на первое место в мире, особенно в развитых странах. Актуальность рассматриваемой темы не вызывает сомнений, так как сбережение здоровья – важнейшая задача человечества.
Гипотеза: по качественному содержанию ионов железа в крупах можно установить оптимальное меню питания для людей, страдающих дефицитом или избыточным содержанием железа.
Цель: определить в условиях школьной лаборатории наличие ионов железа в гречке, горохе, рисе, лапше, пшене. И сравнить содержание ионов железа в этих продуктах.
В рамках достижения данной цели были поставлены следующие задачи:
1. Изучить информацию о биологической роли железа в организме человека.
2. Провести эксперимент по качественному определению железа в различных продуктах питания
3. Подготовить рекомендации по правильному питанию
В ходе решения вышеуказанных задач, были использованы следующие методы исследования:
1) сбор информации; 2) экспериментальный анализ; 3) наблюдение
Объектом нашего исследования: послужили 5 видов круп (гречка, горох, рис, лапша, пшено).
II Основная часть
2.1. Железо его функции и роль в организме
Железу с давних пор приписывают целебные качества, благодаря его замечательным магнитным свойствам. Древние египтяне были убеждены, что с помощью магнита можно достичь бессмертия, и рекомендовали его в виде опилок принимать во внутрь.
Еще в самом начале XVIII века французский химик и врач Лемери обнаружил железо в пепле сожженных травинок. Оказалось, что этот элемент входит в состав всех растений, так как он необходим для образования хлорофилла, содержится в дыхательных ферментах и значительно влияет на интенсивность дыхания растений.
Железо не зря входит в перечень жизненно важных микроэлементов: в нашем организме его очень мало, но без него невозможно было бы осуществление многих функций. И основная функция железа – участие в «рождении» красных (эритроцитов) и белых (лимфоцитов) кровяных клеток. Эритроциты содержат гемоглобин - переносчик кислорода, а лимфоциты ответственны за иммунитет, то есть, без железа наши клетки остались бы без кислорода, а организм – со сниженным иммунитетом. Кроме того, железо входит в состав антиокислительных ферментов (каталазы и пероксидазы), которые оберегают клетки от разрушительного действия продуктов окисления. Без железа не могут полноценно работать щитовидная железа и центральная нервная система.
2.2. Источники поступления железа в организм человека
Железо содержится в очень многих продуктах питания, и трудностей с его получением не должно быть, однако нехватку железа испытывают многие люди.
Различают два вида железа - гемовое (входит в состав гемоглобина) и негемовое. Гемовое железо содержится в мясе (особенно много его в печени и почках), негемовое - в растительной пище. Если гемовое железо усваивается почти полностью, то с всасыванием негемового могут возникать проблемы. Чтобы организм лучше усвоил его, оно должно быть обязательно двухвалентным, трехвалентное не усваивается вообще, то есть бессмысленно пытаться сосать гвозди, или "кусать" ложки и вилки железа в организме больше не станет! А для преобразования трехвалентного железа в двухвалентное нужен восстановитель. Его роль играет витамин С (аскорбиновая кислота). Кроме того, избыток кальция (например, молока), избыток танинов (чай, кофе, красное вино, какао, кока-кола) ухудшают усвоение железа. Некоторые продукты (например, содержащие фитин и разные пищевые волокна) «связывают» железо и выводят его из организма через кишечник. В рафинированных же продуктах (очищенных или подвергшихся длительной кулинарной обработке), во-первых, слишком мало железа, а во-вторых, образуются плохо растворимые соединения с железом.
Наибольшее количество (50-60%) железа, содержащегося в мясных продуктах питания, усваивается организмом человека достаточно легко. Заметим, что если красное мясо употребляется вместе с овощами, впитывание железа повышается.
Однако железо, которое мы встречаем в растительных продуктах питания, содержится там, в неусвояемом для организма виде. По этой причине оно либо совсем не всасывается нашим организмом, либо всасывается в очень небольших количествах, причем качество этого железа не особо высоко.
Содержание железа в продуктах: (мг/100 г продукта) Приложение
Богаты железом и некоторые минеральные воды. История рассказывает о том, как был открыт первый в России источник железистых вод. В 1714 году рабочий Кончезёрского медеплавильного завода в , «болевший сердечной болью, едва волочивший ноги», увидел однажды на железистом болоте неподалёку от Ладожского озера источник и стал пить из него воду. «Пил три дня к ряду и исцелился». Об этом стало известно Петру I, и вскоре по его указанию были обнародованы «Объявления о Марциальных водах, на Олонце», названных так в честь Марса – бога войны и железа. Царь вместе с семьёй не раз приезжал в эти края и пил целительную воду.
Количество железа, которое необходимо человеку, имеет связь с его весом, возрастом, полом, возможной беременностью или ростом организма. В общем, рекомендуемая ежедневная доза железа определяется в 10 мг для взрослого мужчины и 15 мг для взрослой женщины. Более подробно:
Новорожденные до 6 месяцев: 10 мг ежедневно.
Дети 6 месяцев – 4 года: 15 мг ежедневно.
Женщины 11-50 лет: 18 мг ежедневно.
Женщины старше 50 лет: 10 мг ежедневно.
Беременные женщины: 30-60 мг ежедневно.
Мужчины 10-18 лет: 18 мг ежедневно.
Мужчины старше 19 лет: 10 мг ежедневно.
2.3. Дефицит железа в организме человека
В истории медицины известен такой печальный случай. Один студент-химик решил подарить своей возлюбленной кольцо, сделанное из железа собственной крови. Выпуская время от времени кровь, он получал соединение, из которого химическим путём он выделял железо. Юноша погиб от наступившего малокровия. Он так и не собрал нужного количества железа для изготовления кольца. Бедняга не знал, что общее содержание железа в крови взрослого человека составляет в среднем 3-4 грамма, чего хватит разве что на два сапожных гвоздика.
При нехватке железа в организме человека возникает его дефицит. В общем виде дефицит железа развивается при нарушении баланса между поступлением и потерями железа из организма. Его выделение ограничено.
При недостатке железа человек начинает быстро утомляться, возникают головные боли, появляется плохое настроение. Ещё в старину были известны рецепты различных «железных» лекарств. В 1783 году «Экономический журнал» писал: «В некоторых случаях и самое железо составляет весьма хорошее лекарство, и применяются с пользой наимельчайшие оного опилки, либо просто, либо обсахаренные». В той же статье рекомендуются и другие лекарства: «железный снег», «железная вода», «стальное вино» («виноградное кислое вино, как, например, рейнвейн, настоять с железными опилками»).
Итак, основными причинами дефицита железа могут быть:
Различные по объёму кровопотери, недостаточное поступление и усвоение железа из пищи, его повышенные затраты при занятиях физической культурой, интенсивном росте и беременности. Определенную роль в происхождении обеднения организма железом могут играть нарушения пищеварения в связи с заболеваниями желудка и кишечника. Некоторые инфекционно-воспалительные заболевания могут привести к перераспределению железа в организме, но истинного дефицита в этих случаях не наблюдается. То же самое можно сказать и об опухолях различных организмов и систем.
Симптомы дефицита: анемия (малокровие), высокая утомляемость, ухудшение способности к обучению, повышенная зябкость (вследствие снижения температуры тела), снижение физической и умственной работоспособности, понижение функции щитовидной железы, деформация ногтей. Однако иногда встречается скрытый, или латентный, дефицит железа встречается вдвое чаще, чем сама железодефицитная анемия. Вот почему некоторые люди, особенно дети, выглядят бледными, уставшими, разбитыми, не вылезают из простуд. И это не удивительно, ведь железо входит в состав гемоглобина, миоглобина, ряда важнейших ферментов. Его нехватка в сыворотке крови приводит к потере аппетита, нарушению пищеварения, иммунитета, к гипоксии, развитию синдрома незавершенного фагоцитоза
2.4. Реакция организма на избыток железа
Все знают о том, что "низкий уровень железа - это плохо". И только в последнее время заговорили, что и в повышенном содержании этого элемента нет ничего хорошего. При его избытке происходят реакции, похожие на образование ржавчины: молекулы железа окисляются и повреждают живые ткани. Если же в плазму крови внезапно поступает большое количество железа, то такое избыточное, ненужное организму железо также откладывается в тканях. В этом случае образуется соединения трехвалентного железа с белками, но уже в виде нерастворимого в воде комплекса - гемосидерина. Это соединение уже не может быть использовано организмом в будущем. Его накопление расстраивает функции тех тканей и органов, где оно происходит, и приводит к развитию заболевания - гемосидероза. Избыточное железо может поступать в организм с питьевой водой, если в ней превышена ПДК (предельно допустимая концентрация) железа.
Симптомы избытка железа сходны с признаками гепатита - желтушное окрашивание кожи, склер, а также неба и языка, зуд, увеличение печени.
Кроме того, нарушается сердечный ритм, люди выглядят бледными, худеют. Возможна также пигментация в тех местах, где ее не должно быть по определению, например, на ладонях, в области подмышек, в местах старых рубцов.
Больше всего железа накапливается в печени, поджелудочной железе, сердечной мышце, что в конечном итоге становится причиной изменения и самого органа: развивается гепатит, цирроз печени, сахарный диабет, заболевания суставов, нервной системы, сердечные патологии, вплоть до внезапной остановки сердца.
Избыток железа осложняет ход болезней Паркинсона и Альцгеймера, может спровоцировать рак кишечника, печени, легких. Ревматоидный артрит также часто протекает на фоне избытка железа.
III Экспериментальная часть.
1 способ
Определение наличия ионов железа в продуктах питания (гречка, рис, горох, пшено, лапша)
Мы взяли 2.5 г. гречки. Положили её в тигель и прокалили до золы. Затем золу измельчили до порошка. Перенесли золу в пробирку и добавили 10 мл. соляной кислоты. Перемешав, добавили 5 мл дистиллированной воды. После чего собрали прибор для фильтрования. Профильтровали содержимое пробирки. Потом взяли 5 мл. фильтрата перенесли в другую пробирку и добавили туда 3 мл. роданида калия. Закрыли пробирку крышкой и интенсивно перемешали содержимое пробирки.
Такой же эксперимент мы провели и с другими образцами продуктов питания. Определяли содержания ионов железа по изменению цвета. Приложение
Вывод:
В ходе исследования мы можем сделать вывод, что во всех образцах продуктов питания содержатся ионы железа. В горохе содержится наибольшее количество ионов железа, а в лапше и рисе наименьшее.
Для подтверждения результатов нашего эксперимента мы решили провести ещё один опыт.
2 способ:
Определение содержания ионов железа в продуктах питания (гречка, рис, горох, пшено, лапша)
Мы взяли по 1 г. тщательно измельченных различных продуктов (гречка, рис, горох, пшено, лапша) перенесли их в пробирки и залили каждый по 10 мл соляной кислоты, концентрацией 0,8%. Пробы перемешали и оставили на сутки. Затем в профильтрованные пробы добавили красной кровяной соли; определили наличие содержание ионов железа по интенсивности цвета. Приложение .
Второй опыт подтвердил наш вывод.
IV Заключение
Была изучена роль и влияние железа на организм человека. Установлено, что в исследуемых продуктах питания содержатся ионы железа.
По результатам исследования было сделано следующие:
а) По результатам изученной литературы:
- Железо – жизненно необходимый химический элемент. Для нормального функционирования человеческий организм должен получать рациональное хорошо сбалансированное питание. Лучшему усвоению железа, находящегося в продуктах питания, помогают витамин С, лимонная кислота, фолиевая кислота, фруктоза, сорбит и витамин В12. Многие продукты мешают усвоению железа (чай, кофе, молочные продукты…)
б)По результатам проведённого эксперимента:
- Железо содержится во всех исследуемых продуктах питания, но в разном количестве. Приведены данные исследования по качественной оценке содержания железа в крупах по убыванию. Приложение Из всех продуктов, используемых в эксперименте, рекомендуем чаще использовать в питании горох и гречку, так как в них содержится большее количество железа.
Практическая значимость работы заключается в том, что нами были составлены рекомендации для людей с дефицитом и недостатком железа в организме.
Рекомендации для людей с дефицитом железа.
Если вы заподозрили, что у вас низкий уровень железа, то данные советы помогут вам повысить его уровень
Избегайте употребления кофе, чёрного или зелёного чая во время еды. Употребляйте во время еды продукты богатые витамином С. Ешьте больше бобовых культур (арахис, фасоль, чечевица, горох). Прежде всего, нужно есть натуральные продукты, а не рафинированные; Готовьте еду, особенно кислотные продукты с высоким содержанием воды, в чугунных сковородах. Рекомендуется выполнять физические упражнения. При анемии так же полезен массаж. Ежедневно принимайте солнечные ванныИ всё же вам необходимо проконсультироваться у врача.
Рекомендации для людей с избытком железа.
Если вы предполагаете, что у вас повышенный уровень железа, то данные советы помогут вам:
Исключить из своего рациона аскорбиновую кислоту. Правильное питание, то есть стараться не употреблять продукты с большим содержанием железа. Заняться донорством.И, конечно, необходимо обратиться к врачу.
V. Список используемой литературы
БСЭ (В 30 томах) гл. редактор изд. 3е М., «Советская энциклопедия», 1972. Т. 9 Евклид – Ибсен. 1972 624 с. С ил. стр. 145 -147 Химия 9 класс: сборник элективных курсов/ сост. . – Волгоград: Учитель, 2007. – 166. стр. 68-69 rudocs. ›docs/index-552619.html zhelezo-v-organizme-cheloveka. html http://www. rambler. ru/srch? oe=1251&words... http://topref. ru/referat/187142.html http://edaplus. info/minerals/products-containing-iron. htmlПриложение
Содержание железа в продуктах: (мг/100 г продукта)
Продукт | Количество Fe | Продукт | Количество Fe |
Фасоль | 12.4 | Яблоки | 2.2 |
Соль поваренная | 10.0 | Хлеб пшеничный | 2.8-0.9 |
Печень (говяжья) | 9.8 | Рис | 1.8 |
Горох | 9.4 | Морковь | 1.4-1.2 |
Крупа гречневая | 8.0 | Помидоры | 1.4-0.5 |
Язык (говяжий) | 5.0 | Картофель | 0.9 |
Крупа овсяная | 3.9 | Лимоны | 0.6 |
Мясо (говядина) | 2.8-2.6 | Творог | 0.4 |
Шоколад | 2.7 | Масло сливочное | 0.2 |
Хлеб ржаной | 2.6-2.0 | Молоко коровье | 0.1 |
Приложение
Приложение
Профильтрованные растворы
Конечный результат
Приложение
Данные исследования по качественной оценке содержания железа в крупах по убыванию:
Горох, гречка, пшено, лапша, рис.
