Проект «Применение комплексонов для защиты энзимов от ингибирования ионами тяжёлых металлов»

Проблема загрязнения окружающей среды соединениями тяжёлых металлов в промышленных районах и на планетарном уровне сегодня стоит остро как никогда. В отличие от органических загрязнителей, эти опасные элементы не могут, даже в принципе, разложиться на более простые продукты, если они, конечно, не вступят в ядерные реакции. По данным ВОЗ, сегодня в промышленных городах уже у большинства новорожденных уровень свинца в голове, в прямом смысле, превышает все нормы. Эти факты подтвердили и исследования учёных ЧГМУ в Челябинской области. Очевидно, что решить проблему загрязнения окружающей среды ионами тяжёлых металлов быстро не получится. Если нельзя очистить быстро среду обитания, можно ли защитить внутреннюю среду организма человека, животных, растений? Ясно, что тяжёлые металлы были на нашей планете всегда, но в благополучные времена они почти не были включены в биохимические циклы биосферы. Эти элементы находились в такой форме, которая была биологически не доступна. Значит, нам необходимо искать пути исключения ионов тяжёлых металлов из биохимических циклов. А если в организм человека, животных и растений всё-таки попадают ионы тяжёлых металлов, то они должны находиться в неких комплексах, которые причиняют наименьший вред и легко выводятся.

Цель  работы состоит в том, чтобы экспериментально подтвердить возможность сведения к минимуму негативного влияния ионов тяжёлых металлов путём их перевода в биологически малоактивные соединения.

Рабочая гипотеза: негативное влияние ионов тяжёлых металлов на биологические системы может быть сведено к минимуму путём перевода их в прочные комплексные соединения.

В своей работе мы решали ряд задач:

1. На примере растворимых соединений кадмия (II), исследовать возможность снижения коагулирующего действия ионов тяжёлых металлов путём комплексообразования. В качестве комплексообразователя использовался Трилон Б.
2. Исследовать защитные свойства Трилона Б от негативного воздействия ионов тяжёлых металлов на уровне микроорганизмов (молочнокислые бактерии и одноклеточные грибы-дрожжи).
3. Рассмотреть возможность использования предлагаемых методик в учебно-исследовательской деятельности школьников.
4. Апробировать предлагаемые методики на областных семинарах педагогов-естественников совместно с ЧИППКРО.

Выводы:

1. Экспериментально установлено, что Трилон Б защищает белки, в том числе фермент пероксидазу, от коагулирующего действия ионов кадмия. Также установлено, что микроорганизмы (молочнокислые бактерии и дрожжи) сохраняют свою активность в присутствие значительных концентраций ионов кадмия, если в реакционную массу внести достаточное количество Трилона Б.
2. Предлагаемые в работе методики основаны на использовании доступных материалов и оборудования, апробированы на практических занятиях с учащимися, а также в рамках трёх областных семинаров педагогов-естественников. По оценке школьников и педагогов, предлагаемые нами лабораторные опыты способствуют повышению мотивации к изучению естественных наук, экологическому воспитанию и осмысленному отношению к проблеме здорового образа жизни.
3. Начаты эксперименты по поиску природных материалов растительного происхождения, способных связывать ионы тяжёлых металлов в прочные комплексы. В качестве перспективного материала рассматриваются ягоды чёрной смородины, сок которых явно снижает негативное влияние ионов кадмия на активность дрожжей.
4. Намечены задачи дальнейшей работы. Во-первых, поиск более перспективных комплексообразователей, способных селективно связывать ионы кадмия, свинца, ртути. Во-вторых, исследования экологических последствий загрязнения природной среды ионами тяжёлых металлов, при одновременном загрязнении комплексобразователями.