گام به گام آزمایش 5 صفحه 125 درس 4 آزمایشگاه علوم تجربی (1) (آزمایش های کاوشگری)

آیا کاتالیزگرهای زیستی می توانند نقش سم زدایی داشته باشند؟

شرح آزمایش:

کبد:

بزرگترین غده بدن است و بعد از پوست بزرگترین عضو بدن است که در زیر پرده دیافراگم قرار گرفته است. کبد در بسیاری از اعمال متابولیکی بدن از جمله پروتئین سازی و سم زدایی شرکت دارد. کبد از اندام های مهم و حیاتی بدن است پشت دندها در قسمت فوقانی راست شکم قرار دارد. حدوداً 1500 گرم وزن دارد و بدون آن ادامه حیات غیرممکن است.

مهمترین وظایف کبد شامل متابولیسم کربوهیدرات، پروتئین و چربی، ذخیره و فعال کردن ویتامین ها و حفاظت در برابر سیل مواد مضری که به خون سرازیر می شوند، است. کبد یکی از اعضای بسیار مهم بدن است که خون را تصفیه می کند. همچنین صفرا تولید میکند. نمکهای صفراوی برای هضم و جذب چربی و ویتامین های محلول در چربی استفاده میشوند و محصول نهایی تخریب گویچه های قرمز در کبد ترکیب شده و از طریق صفرا دفع می شود. مصرف بی رویه قندها و مکمل های گیاهی بدون نظر پزشک، وزن اضافی، مصرف نوشابه ها، برخی داروها و الکل می تواند باعث اختلالات کبدی گردد.

کبد چرب:

کبد چرب یک التهاب کبدی است که در اثر تجمع بیش از اندازه چربی در بافت کبد ایجاد می شود. در این بیماری تجمع بیش از حد چربی در کبد، گاه باعث اختلال در فعالیت طبیعی بافت کبد می گردد که می تواند سیر پیشرونده پیدا کند. اگرچه علت اصلی بیماری کبد چرب مشخص نیست، ولی به نظر می رسد این بیماری ارتباط نزدیک با برخی بیماری های متابولیک دارد که از آن جمله : چاقی ، افزایش کلسترول وتری گلیسرید خون و دیابت را می توان نام برد. در درمان کبد چرب، کنترل این بیماری های زمینه ای بسیار مؤثر می باشد.

از سوی مصرف زیاد انرژی باعث خواهد شد کبد نتواند سوخت و ساز طبیعی را انجام دهد و در نتیجه انرژی اضافی به صورت چربی در کبد ذخیره شود. بیماری کبد چرب اغلب افراد را در سنین میانسالی مبتلا می کند. اکثر بیماران از افزایش وزن و چاقی به ویژه چاقی شکمی رنج می برند. همچنین می توانند دچار افزایش چربی های خون بوده و یا از مبتلایان به دیابت باشند.

سیروز کبد:

بیماران مبتلا به سیروز کبد ممکن است حالاتی مانند خستگی، ضعف، ناتوانی، بی اشتهایی، تهوع و یا کاهش وزن داشته باشند. با کاهش تدریجی عملکرد کبد، پروتئین کمتری در این عضو ساخته می شود؛ به عنوان مثال ساخت آلبومین که یکی از پروتئین های مهم خون است کاهش یافته و در نتیجه در اثر کمبود این ترکیب، آب در پاها تجمع می یابد و تورم ایجاد می شود که به آن اِدِم(خیز) می گوییم. از طرفی کاهش پروتئین های انعقادی خون سبب ایجاد کبودی در پوست بدن و خونریزی از مخاط بدن را افزایش می دهد. در مراحل نهایی این بیماری، پوست ممکن است زرد شود که این دلیل رنگدانه های صفراوی است و در بعضی افراد خارش پوست دلیل رسوب املاح صفراوی در زیر پوست است. کبدِ افراد مبتلا به سیروز کبد، توانایی خنثی سازی سمومی که در خون ساخته و حمل می شوند را ندارد. هپاتیت حاد ویروسی: این بیماری یک التهاب شایع کبدی است که به وسیلهی ویروسهای هپاتیت ایجاد می گردد. هپاتیت A از طریق خوردن مواد آلوده مانند آب و غذای آلوده به فاضلاب انتقال می یابد. بی اشتهایی شایعترین علامت آن است. سایر علایم آن شامل تهوع، استفراغ، درد در ناحیه بالایی شکم، و ادرار تیره و زرد میباشند. هپاتیت C ,B می توانند به صورت مزمن در آمده و افراد مبتلا می توانند ناقل بیماری شوند. این دو نوع بیماری از طریق خون، محصولات خونی، بزاق انتقال می یابند. بهعنوان مثال سوزن آلوده، انتقال خون یا جراحات باز که باعث پاشیده شدن خون به دهان و چشمها می گردد، همچنین تماس جنسی، از راههای انتقال هستند. هپاتیت مزمن فعال، میتواند منجر به سیروز و نارسایی کبدی گردد.

کاتالاز:

کاتالاز آنزیمی است که تقریباً در همه موجودات زنده یافت میشود. این آنزیم آب اکسیژنه را به اکسیژن و آب تجزیه میکند. این آنزیم یکی از مهم ترین آنزیمها در محافظت از سلول در مقابل اکسیداسیون به وسیله آب اکسیژنه را دارد. این آنزیم یکی از آنزیمهایی است که دارای قدرت تجزیه بالا میباشد، به طوری که یک مولکول کاتالاز قادر به تجزیه میلیون ها مولکول آب اکسیژنه به آب و اکسیژن در هر ثانیه می باشد. کاتالاز مادهای است که از چهار زنجیرههای پلی پپتیدی تشکیل که هر کدام دارای بیش از 440 آمینو اسید است. حالت مطلوب برای PH کاتالاز انسان تقریباً هفت است. آب اکسیژنه یک اکسنده متداول است. ترکیبی بسیار سمی که به هر علتی ممکن است درون سلول ایجاد شود و کاتالاز برای خنثی کردن این ترکیب سمی واکنش بالا را انجام دهد. به مرور آب اکسیژنه تجزیه و تبدیل به آب و اکسیژن می گردد.

2H2O2  →  2H2O + O2

در یاخته های جگر، اندامکی به نام پراکسیزوم وجود دارد که حاوی آنزیم کانالاز است. آنزیم کاتالاز جنس پروتئینی دارد و هیدروژن پراکسیدی را که طی سوخت و ساز بدن به عنوان یک ماده ی دفعی سمی تولید می شود، به آب و اکسیژن تبدیل می کند. حرارت دادن قطعات جگر سبب تغییر ساختار سه بعدی آنزیم پروتئینی کاتالاز می شود. در نتیجه تغییر این آنزیم، عملکرد این آنزیم برای تجزیه ی هیدروژن پراکسید انجام نشده یا به شدت کاهش می یابد. با قرار دادن قطعات جگر در استوانه های مدرج حاوی آب اکسیژنه در صورت وجود کاتالاز کافی ، واکنش انجام و آب و اکسیژن تولید و ارتفاع سطح درون لوله ها افزایش می یابد. در قطعات جگر پخته شده، با تغییر ساختار سه بعدی آنزیم، عملکرد کاتالاز به شدت کاهش می یابد. اما در استوانه ی مدرج حاوی جگر خام، فعالیت بیشتری از این آنزیم مشاهده می شود. چرا که به دلیل حرارت داده نشدن، ساختار آنزیم سالم است و می تواند تجزیه هیدروژن پراکسید با شدت انجام دهد. از طرف دیگر بیش ترین شدت واکنش در استوانه ی مدرج حاوی جگر خام له شده دیده می شود. چرا که له شدن، سبب خروج سریع تر کاتالاز از سلول ها به دلیل تخریب سلولی می شود و واکنش ، سریع تر انجام می شود.