В стиральный порошок иногда добавляют ферменты будут ли они: В стиральные порошки иногда добавляют ферменты.

Клеточное строение организма.

Тема: Клеточное строение организма

Цель: познакомиться со строением клетки человека и основными процессами жизнедеятельности, протекающими в живых клетках, выявить взаимосвязь между строением органоидов и выполняемыми функциями.

Ход урока:

I. Актуализация материала

Вопросы:

1. Каково строение животной клетки?

2. Какую функцию выполняют хромосомы?

3. Как происходит деление клетки?

II. Изучение нового материала

1. Внешняя и внутренняя среда организма

Внешней средой называют ту, в которой находится организм. Человек живет в газообразной среде, но временно может находиться в воде, например во время купания.

Внутренней средой организма называют ту среду, которая находится внутри организма: она отделена от внешней среды оболочками тела (кожа, слизистые). В ней находятся все клетки тела. Она жидкая, имеет определенный солевой состав и постоянную температуру. Заметим, что содержимое пищеварительного канал, мочевыводящих и дыхательных путей к внутренней среде не относится. Лишь наружный ороговевший слой кожи, состоящий из отмерших клеток, и некоторые слизистые оболочки граничат с внешней средой. Они защищают более глубоколежащие клетки от воздействия внешних условий. Органы человеческого тела снабжают клетки через внутреннюю среду всем необходимым и удаляют вещества, образующиеся в процессе их жизнедеятельности.

2. Строение клетки

По форме, строению и функциям клетки чрезвычайно разнообразны, но по структуре они сходны. Каждая клетка обособлена от других клеточной мембраной. Подавляющее число клеток имеют цитоплазму и ядро (рисунок 11 «Клетка под электронным микроскопом» на странице 29 учебника).

3. Строение и функции ядра

Ядро отделено от цитоплазмы ядерной мембраной. В нем можно обнаружить ядрышко – плотное образование, в котором осуществляется синтез важных веществ.

В ядре находятся хромосомы, представляющие собой молекулы ДНК, определяющие наследственный аппарат клетки.

Участки молекул ДНК, ответственные за синтез определенного белка, называют генами. В каждой хромосоме насчитывают миллиарды генов. Под микроскопом хромосомы можно наблюдать только в период деления клеток: в другие периоды они не видны. Контролируя образование белков, гены управляют всей цепочкой сложных биохимических реакций в организме и тем самым определяют его признаки. В обычных клетках человека содержится по 46 хромосом, в половых клетках (яйцеклетках и сперматозоидах) по 23 хромосомы (половинный набор).

4. Органоиды клетки

Постоянные клеточные структуры, каждая из которых выполняет свои особые функции, называются органоидами. В клетке они играют ту же роль, что и ораны в организме.

Клеточная мембрана обладает односторонней проводимостью. Так, молекулы воды могут беспрепятственно проходить через клеточную мембрану, а молекулы других веществ проникают избирательно. Через клеточную мембрану клетка получает воду, питательные вещества, кислород, через нее удаляются продукты клеточного обмена.

Пространство внутри клетки тоже разделено мембранами. Они образуют эндоплазматическую сеть – сеть канальцев, емкостей, полостей, где хранятся вещества, выработанные клеткой. Эндоплазматическая сеть – это своеобразная транспортная система, по которой вещества перемещаются внутри клетки. Благодаря ей поддерживается двусторонняя связь между ядром и цитоплазмой, а также между различными органоидами клетки.

На мембранах эндоплазматической сети располагаются рибосомы, на которых вырабатываются белки, специфичные для данной клетки. Состав и строение этих белков определены генами, которые посылают к рибосомам специальные вещества – информационные РНК.

Митохондрии участвуют в биологическом окислении веществ, за счет которого освобождается энергия, необходимая для жизнедеятельности клеток. Эти нитевидные образования, едва видимые в оптический микроскоп, называются энергетическими станциями клетки.

Благодаря биологическому окислению сложные органические вещества распадаются и выделяющаяся при этом энергия используется клетками для мышечного сокращения, выработки тепла, синтеза веществ, необходимых для формирования структур клетки. В клетках часто встречаются микроскопические пузырьки, лизосомы, в которых распадаются сложные органические вещества, подлежащие переработке или уничтожению.

5. Связь между объемом и поверхностью клетки

Размер клеток ограничен, поскольку с увеличением объема и массы клетки относительная ее поверхность уменьшается, и клетка уже не может получить нужного количества питательных веществ и выделить полностью продукты распада. Поэтому, достигнув определенного размера, она перестает увеличиваться в объеме.

6. Деление клетки

Деление клетки – сложный процесс (рисунок 12 «Деление клетки» на странице 31 учебника). Он начинается с того, что около каждой молекулы ДНК синтезируется ее двойник – такая же молекула. В хромосоме оказывается рядом пара одинаковых молекул ДНК, которые потом станут самостоятельными хромосомами дочерних клеток.

Перед делением ядро разбухает и увеличивается в размерах. Хромосомы скручиваются в спираль и становятся различимыми в оптический микроскоп. Ядерная оболочка исчезает. Органоиды клеточного центра расходятся к противоположным полюсам клетки, а между ними формируется «веретено» деления.

В следующей фазе деления хромосомы выстраиваются по экватору клетки. Парные молекулы ДНК каждой хромосомы связываются с соответствующими центриолями: одна молекула с одной центриолью, а ее двойник – с другой. Вскоре молекулы ДНК начинают расходиться, каждая к своему полюсу. Образуются два новых набора, состоящие из одинаковых хромосом и одинаковых генов. Хромосомы дочерних клеток образуют клубки. Вокруг них синтезируется ядерная оболочка. Скрученные ранее в спираль хромосомы полностью раскручиваются и перестают быть видимыми. После формирования ядра происходит деление органоидов, цитоплазма «перешнуровывается» на две половины, и образуются две полностью обособленные дочерние клетки.

7. Жизненные процессы клетки

Во всех без исключения клетках идут процессы обмена веществ. Из поступающих в клетку питательных веществ образуются сложные вещества (характерные для каждого типа клеток), формируются клеточные структуры. Параллельно с образованием новых веществ идут процессы биологического окисления органических веществ – белков, жиров, углеводов. При том происходит выделение энергии, необходимой для жизнедеятельности клетки. Продукты распада удаляются за ее пределы.

8. Ферменты

Синтез и распад веществ происходят благодаря действию ферментов. Это биологические катализаторы белковой природы, ускоряющие во много раз течение химических процессов. Каждый фермент действует только на определенные соединения. Они называются субстратом данного фермента.

Ферменты вырабатываются и в растительных и в животных клетках. Иногда их действия сходны. Так, фермент каталаза, находящийся в клетках стенки ротовой полости, мышцах, печени, способен расщеплять пероксид водорода. Это вредное соединение, образующееся в организме.

Проделаем опыт. Нальем в химический стакан пероксид водорода и опустим в него кусочки мелко нарезанного клубня картофеля. Жидкость вспенивается за счет образования пузырьков кислорода: 2Н₂О₂→2Н₂О ₊ О_2; ядовитый пероксид водорода разлагается на безвредные кислород и воду.

Ферменты действуют как в клетках, так и вне клеток. При кипячении белки свертываются, а ферменты теряют активность. Выводят их из строя и некоторые химические вещества, например, соли тяжелых металлов. (Если сварить картофель, реакции разложения пероксида водорода не будет).

9. Рост и развитие клетки

В процессе жизнедеятельности происходят рост и развитие клеток. Ростом называют увеличение размеров и массы клетки, а развитием клетки – ее возрастные изменения, в том числе и достижение ею способности полностью выполнять свои функции. Например, для того чтобы костная клетка могла создавать твердое и прочное костное вещество, она должна созреть.

10. Покой и возбуждение клеток

Клетки могут находиться в состоянии покоя или в состоянии возбуждения.

При возбуждении клетка включается в работу и выполняет свои функции. Обычно переход к возбуждению связан с раздражением. Так, в ответ на раздражение нервная клетка посылает нервные импульсы; мышечная клетка сокращается, а железистая – выделяет секрет.

Следовательно, раздражение – это процесс воздействия на клетку. Оно может быть механическим, электрическим, тепловым, химическим и т. д. В ответ на раздражение клетка из состояния покоя переходит в состояние возбуждения, то есть активной работы.

Способность клетки отвечать на раздражение специфической реакцией называется возбудимостью. Наибольшей возбудимостью обладают мышечные и нервные клетки.

III. Закрепление

Вопросы:

1. В какой среде находятся клетки организма человека?

2. Какое значение имеет клеточная мембрана?

3. Каковы функции ядра и ядрышка?

4. Сколько хромосом имеют половые клетки – сперматозоиды и яйцеклетки?

5. Назовите органоиды клетки.

IV. Обобщение

Сформулируйте вывод по уроку.

V. Домашнее задание

1. Параграф 7 на странице 27-33 учебника (старый учебник: страницы 31-34 учебника).

2. Вопросы 1-5 на странице 32 учебника (старый учебник: вопросы 1-9 на страницах 33-34 учебника).

3. Словарь: клеточная мембрана, ядро, цитоплазма, хромосомы, гены, ДНК, РНК, ядрышко, органоиды, эндоплазматическая сеть, рибосомы, митохондрии, лизосомы, центриоли, обмен веществ, рост, развитие, ферменты.

4. Задания 1-2 на странице 33 учебника.

Задания

1. В стиральные порошки иногда добавляют ферменты. Будут ли они действовать при кипячении белья и после него? Ответ поясните.

2. Ознакомьтесь с таблицей «Функции различных органоидов и частей клетки» на странице 33 учебника. Перечертите ее в тетрадь. В пустые графы впишите названия органоидов клетки в соответствии с их функциями.

Таблица «Функции различных органоидов и частей клетки»

№ п/п	Функции органоидов и частей клетки	Части и органоиды клетки
1.	Является транспортной системой, соединяющей ядро и цитоплазму, а также отдельные органоиды друг с другом
2.	Энергетические станции клетки
3.	Отделяет клетки от других клеток, неклеточного вещества и жидкости, в которой клетка находится
4.	Участки молекулы ДНК, ответственные за синтез определенных белков и контролирующие различные химические реакции
5.	Органоиды, на которых образуется белок

Как стиральные порошки вредят экологии ?

Мы пользуемся стиральными порошками и не задумываемся о том, они могут нанести вред экологии, что вода с растворенным в ней стиральным порошком после стирки попадает в наши водоемы — моря, реки и озера. В естественную среду проникают чужеродные вещества, которые медленно, год за годом, меняют всю экологию, нанося ей непоправимый вред.

Сначала меняется качество воды, потом биомасса, страдают рыбы и животные, живущие в воде. Мы поливаем почву этой водой — меняется химический состав выращенных овощей и фруктов. Козы и коровы пьют воду из реки — и вот мясо и молоко становятся вредными для здоровья людей.

Химические вещества синтетических стиральных порошков вредны для экологии и наносят существенный вред природе.

Следующие компоненты стиральных порошков наиболее сильно влияют на экологию и приносят ей существенный вред:

• фосфаты;
• поверхностно-активные вещества;
• отбеливатели;
• генно — модифицированные организмы;
• ароматизаторы и отдушки.

Вред экологии от поверхностно-активных веществ

В состав синтетических стиральных порошков входят поверхностно-активные вещества (ПАВ), которые обладают свойством понижать поверхностное натяжение воды.

В результате использования стиральных порошков загрязненная вода попадает в моря и реки.

ПАВ в сочетании с фосфатами, отбеливающими веществами, такими как пербораты, ароматизаторами и другими токсичными компонентами стиральных порошков образуют смесь, опасную для обитателей рек и морей.

ПАВ обычно состоят из нескольких видов поверхностно-активных агентов и связывающих центров. Эти активные вещества из стиральных порошков связываются с частицами различных веществ, растворенных в воде. В частности, связывающие компоненты вступают в реакцию с ионами магния и кальция, меняя естественный химический состав воды. Вследствие этих процессов снижается жесткость воды.

Попадая в большом количестве в водоемы, ПАВ нарушают экологическое равновесие и приносят вред водной среде.

ПАВ используют не только в производстве стиральных порошков, но и в других отраслях промышленности. Однако более половины всех производимых ПАВ входят в состав стиральных порошков и других моющих средств. Накапливаясь в водоемах, ПАВ наносят непоправимый вред экологии. Отдаленные последствия бесконтрольного попадания ПАВ в водоемы будут приводить к ухудшению качества воды и, как следствие, к ухудшению здоровья населения.

Влияние стиральных порошков с фосфатами на экологию

Повсеместное использование фосфатов наносит вред окружающей среде. Вода со стиральным порошком после стирки попадает в реки и озера, иногда минуя очистные сооружения.

Но даже современные городские очистные сооружения оставляют в воде значительную часть фосфатов.

В водоемах, перенасыщенных фосфором, начинается неконтролируемый процесс роста биологической продуктивности. Это проявляется в цветении воды и размножении цианобактерий, продуцирующих токсины. Такого рода токсины вызывают нехватку кислорода, мор рыбы, отравление людей и животных.
Большое количество биомассы в верхнем слое воды не пропускает солнечный свет на глубину.

Это приводит к гибели растений, произрастающих на дне водоема.

Рыбы и животные, которые питаются донными растениями, постепенно исчезают.

В грунте пострадавшего водоема происходит разложение отмерших организмов без доступа кислорода с выделением ядов:

• фенола;
• сероводорода;
• метана.

Экосистема водоема трансформируется, гибнет большая часть флоры и фауны, воду больше нельзя пить и использовать в быту.

Озера, пострадавшие от фосфатов, превращаются в болота. 

От глобальной катастрофы спасают долгие холодные зимы. При низких температурах рост вредных для экологии водорослей и бактерий замедляется или временно прекращается. Однако, если не остановить повсеместное попадание стирального порошка в водоемы, вред экологии достигнет катастрофического уровня.

В странах ЕС с 2010 года введены ограничения на использование фосфатов в стиральных порошках для защиты водоемов от загрязнения.

Разрешено добавлять не более 0,5 г фосфора на один цикл стирки.

Как снизить вред экологии от стиральных порошков

В настоящее время большинство ПАВ в стиральных порошках являются продуктами химического синтеза.

Но возможно получение ПАВ из растительных компонентов. Такие ингредиенты стиральных порошков биоразлагаемы, они не наносят вреда экологии. Фосфаты в стиральных порошках можно заменить на минеральные вещества, которые улучшают качество стирки и не вредят экологии. К ним относится, например, дисиликат натрия — природный минерал, который присутствует в земной коре в большом количестве. Он смягчает воду для стирки и защищает стиральную машину от накипи. Стиральные порошки, безопасные для экологии, могут содержать более 50 процентов дисиликата натрия.

Другой природный минерал вулканического происхождения — цеолит. В составе стирального порошка цеолит способствует механическому очищению белья от загрязнений, не нанося вреда экологии.

В состав стиральных порошков, не наносящих вреда экологии, иногда входят энзимы. Энзимы — это известные всем ферменты. Стиральные порошки с энзимами лучше отстирывают белковые загрязнения на одежде. При производстве стиральных порошков важно, чтобы энзимы производились без генно- модифицированных организмов.

В противном случае, воздействие на экологию будет непредсказуемо.

Вред экологии наносится такими компонентами стиральных порошков как:

• хлорсодержащие вещества:
• оптические отбеливатели.

Отбеливатели токсичны для рыбы в водоемах. Эти вещества заменяются на стабилизаторы пероксидных соединений и органические комплексообразователи. Они отбеливают вещи без вреда для экологии. Синтетические отдушки и ароматизаторы в стиральных порошках заменяются на натуральные ароматизаторы, получаемые из эфирных масел растений. Они не нарушают природный баланс и не вредят экологии.

Кабинет ЗОЖ

Какие ферменты для стирки работают лучше всего? – Наука в школе

Автор(ы): Mariona Lladonosa Soler

Узнайте, как ферменты в стиральном порошке избавляют от пятен и какие из них наиболее важны для поддержания чистоты одежды.

Полки супермаркетов забиты огромным разнообразием моющих средств для стирки, причем многие продукты продвигают «мощную» эффективность ферментов для «превосходного» удаления пятен. Но помимо привлекательных заявлений, чем на самом деле один стиральный порошок отличается от другого? И есть ли преимущество в использовании тех, которые содержат ферменты?

Состав моющих средств для стирки

Моющие средства состоят из смеси веществ, но, что наиболее важно, содержат химические вещества, называемые поверхностно-активными веществами, которые разрушают и удаляют грязь. Поверхностно-активные вещества, к которым относится обычное мыло для рук, обычно являются амфифильными, что означает, что один конец молекулы является гидрофильным (притягивается к воде), а другой — гидрофобным (отталкивает воду). Гидрофобный конец прилипает к поверхности маслянистой грязи, а гидрофильный — к воде. Молекулы воды вытягивают поверхностно-активное вещество из одежды, забирая с собой грязь, которую смывают в конце цикла стирки.

Поверхностно-активные вещества в моющих средствах
разбивают и удаляют грязь.
Bowonpat Sakaew/
Shutterstock.com
 

Однако одних поверхностно-активных веществ недостаточно, чтобы одежда оставалась чистой и пахла свежей, поэтому стиральные порошки часто содержат множество других ингредиентов, таких как оптические отбеливатели, отдушки и ферменты. Чтобы отличить моющее средство, содержащее ферменты, от моющего средства, не содержащего ферменты, в продуктах используются термины «биологический» и «небиологический» соответственно. Но действительно ли ферменты улучшают очищающую способность?

Ферменты обеспечивают дополнительную помощь в расщеплении пятен, которые трудно удалить другими способами. Основное преимущество использования биологического моющего средства заключается в том, что оно эффективно при более низких температурах и при быстрой стирке, что позволяет экономить время, энергию, воду и деньги. Существует четыре основных класса детергентных ферментов, каждый из которых используется по-своему: протеазы удаляют белковые пятна; липазы расщепляют жировые материалы; амилазы удаляют пятна от крахмалосодержащей пищи; а целлюлазы расщепляют мелкие хлопковые волокна, которые образуются на поверхности ткани во время использования, помогая удалить грязь и сохранить ткань гладкой. Большинство биологических моющих средств сочетают в себе типы ферментов — часто с использованием протеаз и липаз — для улучшения их общей эффективности.

Если небольшое количество биологического моющего средства останется на одежде, оно может вызвать раздражение чувствительной кожи. По этой причине в некоторых ситуациях предпочтительнее использовать небиологические моющие средства, особенно для стирки детской одежды. Однако для удаления стойких пятен небиологические моющие средства часто необходимо использовать при более высокой температуре.

Изучение эффективности ферментов

Это задание помогает учащимся узнать о различных ферментах и ​​их свойствах, а также побуждает их оценивать использование ферментов в моющих средствах для стирки. Стирая различные пятна моющими средствами, к которым они добавили различные «загадочные» ферменты, учащиеся угадывают тип фермента на основе эффективности созданных ими моющих средств. Кроме того, учащиеся тестируют свои моющие средства при трех различных температурах, чтобы выяснить, как это влияет на эффективность, и увидеть, что некоторые ферменты денатурируются (и, следовательно, больше не работают) при высоких температурах.

В качестве ферментов мы предлагаем использовать протеазу, липазу, амилазу и целлюлазу. Ферменты можно заказать в компании, поставляющей научную лабораторию. Чтобы сохранить ферменты в секрете от ваших учеников, пометьте их буквами A–D перед уроком.

Мы рекомендуем учащимся работать в группах по восемь человек. Внутри каждой группы учащиеся работают в основном в парах, при этом группа объединяет свои результаты в конце занятия, чтобы сделать свои выводы. Учащиеся могут проверить эти выводы, выполнив дополнительное задание (проверка на наличие или отсутствие определенных ферментов) или, если время ограничено, вы можете просто указать, какие ферменты к каким относятся.

После того, как вы представили исследование своим ученикам, они могут выполнить инструкции, изложенные в следующих заданиях.

Упражнение 1: Создание пятен

Начните с создания образцов ткани с пятнами. Вы будете использовать эти образцы в упражнении 2 для проверки эффективности различных моющих средств. Идеи для окрашивания включают свекольный сок, кофе, губную помаду, раствор крахмала, краску, перманентный маркер, оливковое масло, яйцо, вино и растопленный шоколад. Эта часть мероприятия занимает около 30 минут.

Материалы

• Белая хлопковая ткань (например, старые белые футболки или муслиновые ткани)
• Красящие вещества
• Ножницы
• Пипетка или пипетка (дополнительно)

Процедура

1. В своей группе выберите четыре различных красящих вещества для тестирования и назначьте каждое из них паре учащихся. Не забудьте включить вещества для проверки на протеазу, липазу и амилазу, такие как яйцо, оливковое масло и раствор крахмала соответственно.
2. Разрежьте хлопчатобумажную ткань парами, чтобы получилось 24 детали. С помощью этих частей вы протестируете четыре отдельных фермента, две смеси ферментов и два контрольных раствора при трех различных температурах. Сделайте каждую часть примерно 5 см х 5 см. Чтобы отличить свои образцы от образцов других пар в вашей группе, нарежьте их определенной формы.
3. В парах окрасьте все 24 куска ткани назначенным вам красящим веществом. Ваши пятна (и пятна всей вашей группы) должны быть одинакового размера, с использованием одинакового количества каждого вещества. Для большей точности используйте пипетку или капельницу для жидких веществ.

Учащиеся вырезают из ткани разные формы, чтобы различать пятна.
Мариона Льядоноса Солер

Занятие 2: Тестирование моющих средств

В своей группе создайте биологические моющие средства, смешав ферменты с небиологическим моющим средством и водой. Вы должны протестировать каждый из четырех ферментов отдельно (например, только A, только B, только C, только D), а также создать два дополнительных биологических моющих средства, смешав ферменты вместе (например, A и B или B и C).

Чтобы предсказать, какой фермент какой, протестируйте действие каждого моющего средства, содержащего фермент, на каждой из окрашенных тканей. Каждое моющее средство следует тестировать при комнатной температуре (около 20°C), а также при 40°C и 70°C. Кроме того, проведите еще два теста в качестве контроля: один с использованием только воды и один с использованием раствора воды, смешанного с небиологическим моющим средством (т. е. без ферментов). В общей сложности эта часть мероприятия занимает примерно 1 час.

Материалы

• Образцы окрашенной ткани
• Небиологическое моющее средство
• Ферменты A–D
• Вода
• 1-литровые стаканы
• Весы
• Секундомер
• Водяная баня или плита
• Термометр
• Стеклянная палочка для перемешивания
• Магнитная мешалка (дополнительно)
• Фен (дополнительно)
• Перманентный маркер

Указание по технике безопасности

Следует носить лабораторный халат, перчатки и защитные очки. Будьте осторожны при работе с растворами при высоких температурах.

Процедура

1. В вашей группе приготовьте три 1-литровых раствора для вашего первого биологического моющего средства: смешайте 3 г небиологического моющего средства и 1 г фермента А в стакане с 1 литром воды. Также создайте три партии каждого из контрольных растворов: 1 литр воды с 3 г небиологического моющего средства; и 1 литр простой воды.
2. Начав с раствора фермента А при комнатной температуре, поместите в химический стакан по одному образцу каждого образца окрашенной ткани (например, всего четыре).
3. Включите секундомер и перемешивайте раствор как можно более последовательно стеклянной палочкой в ​​течение 5 минут. В качестве альтернативы вы можете использовать магнитную мешалку, если таковая имеется.
№
4. Через 5 минут вылейте раствор, отожмите из образцов ткани лишнюю воду и дайте им высохнуть. Если необходимо, используйте фен в прохладном режиме, чтобы ускорить процесс. С помощью перманентного маркера пометьте каждый кусок ткани, чтобы указать используемое моющее средство (например, буквой А) и отметьте, при какой температуре они были испытаны (например, при комнатной температуре).
5. Повторите процедуру при 40°C и 70°C, нагревая два других стакана с раствором фермента А на водяной бане или используя электрическую плитку. Проверьте правильность температуры с помощью термометра, прежде чем добавлять окрашенные ткани и перемешивать. Не забудьте пометить образцы ткани соответствующим образом.
6. Повторите шаги 1–5 для каждого моющего средства для ферментов B–D, двух ваших контрольных растворов, а также двух выбранных ферментных «коктейлей».
7. После того, как вы протестировали все решения, сравните свои результаты.

Какие моющие средства лучше всего подходят для каждого пятна? Что это говорит вам о ферментах, которые вы использовали? Запишите, какие ферменты, по вашему мнению, были в каждом моющем средстве, чтобы позже вы могли свериться с ответами.

Обсуждение

Обсудите в своих группах некоторые из следующих вопросов:

• Каково влияние ферментов на эффективность стирального порошка?
• Моющее средство более эффективно с ферментами или без них?
• Почему некоторые моющие средства не удаляли пятна?
• Какие пятна было труднее всего удалить? Почему это может быть?
• Как температура воды влияет на эффективность моющих средств?
• Каковы преимущества использования ферментов в моющих средствах?
• Почему биологические моющие средства могут удалять пятна с ткани при более низких температурах, чем обычно используемые с небиологическими моющими средствами?
• Каковы преимущества и недостатки использования биологических моющих средств?

Образцы тканей, окрашенных яйцами, до и после стирки растворами при комнатной температуре. Образцы обрабатывали шестью различными растворами.
Mariona Lladonosa Soler

Расширение деятельности: Обнаружение ферментов

Для проверки того, какой фермент является каким, можно использовать следующие процедуры. Подготовка каждой процедуры занимает около 15 минут.

Метод 1: Протеаза

Протеаза катализирует расщепление длинных белковых молекул на более короткие фрагменты, называемые пептидами. Когда протеаза добавляется к желатину (белку, обычно используемому в качестве желирующего агента в пищевых продуктах), молекулы белка распадаются на пептиды, поэтому они больше не переплетаются, образуя полутвердую структуру.

Материалы

• Растворы ферментов A–D (1 г фермента на 500 мл воды)
• Пробирки (по одной для каждого фермента)
• Желатин
• Вода
• Перманентный маркер

Процедура

1. Приготовьте желатиновый гель, смешав 50 г желатина с 500 мл кипящей воды.
2. Наполните пробирки по 10 мл геля и поместите их в холодильник.
3. Когда гель затвердеет (обычно примерно через 2 часа), отметьте уровень геля в пробирках с помощью перманентного маркера.
4. Добавьте 5 мл раствора фермента в пробирки (по одному ферменту на пробирку) и пометьте каждую пробирку в соответствии с ферментом (например, A, B, C и D).
5. Поместите пробирки в холодильник на 24 часа, прежде чем снова отметить уровень геля.
6. Сравните уровни до и после добавления ферментов, чтобы определить, какой из них является протеазой. При наличии протеазы уровень геля в пробирке заметно снизится (см. рис. 1).
    

Рисунок 1: Раствор слева содержит протеазу, что приводит к видимому снижению уровня геля по сравнению с тестом справа, который не содержит ферментов.
Мариона Льядоноса Солер

Метод 2: Липаза

Липаза расщепляет липиды на жирные кислоты и глицерин, что приводит к снижению рН раствора. Самый простой способ доказать наличие липазы — определить это снижение с помощью индикаторных полосок pH.

Материалы

• Растворы ферментов A–D (1 г фермента на 500 мл воды)
• Пробирки (по одной для каждого фермента)
• Индикаторные полоски pH
• Двойные сливки или взбитые сливки (лучше всего с высоким содержанием жира)
• Пипетка
• Перманентный маркер

Процедура

1. Добавьте по 10 мл каждого раствора фермента в пробирки и промаркируйте их соответствующим образом (например, A, B, C и D).
2. Добавьте по 50 мл крема в каждую пробирку и хорошо перемешайте.
3. Проверьте начальный уровень pH каждой смеси с помощью индикаторной полоски.
4. Подождите примерно 2 часа и снова проверьте pH.
5. Сравните индикаторные полоски pH до и после для каждого фермента, чтобы определить, какой из них является липазой (см. рис. 2).
    

Рисунок 2: Индикаторные полоски pH показывают снижение с 7 (нейтральный) до 6 (слабокислый) между тестом справа (без ферментов, зеленая индикаторная полоска) и тестом, содержащим липазу слева (желтый индикатор полоска).
Mariona Lladonosa Soler

Метод 3: Амилаза

Амилаза катализирует гидролиз крахмала в сахара. Вы можете проверить наличие амилазы, добавив моющие средства в смесь сливочно-карамельного пирога, которая традиционно содержит кукурузный крахмал, выступающий в качестве загустителя. Если присутствует амилаза, пирог останется жидким и не затвердеет, потому что фермент расщепляет крахмал, предотвращая загустение десерта.

Материалы

• Растворы ферментов A–D (1 г фермента на 500 мл воды)
• Пробирки (по одной для каждого фермента)
• Смесь для пирога с кремом и карамелью (убедитесь, что в списке ингредиентов указан крахмал)
• Перманентный маркер

Процедура

1. Приготовьте десерт в соответствии с инструкциями по смеси для флаера.
2. Добавьте по 10 мл каждого раствора фермента в пробирки и промаркируйте их соответствующим образом (например, A, B, C и D).
3. Добавьте по 50 мл флановой смеси в каждую пробирку и хорошо перемешайте.
4. Оставьте смесь в холодильнике примерно на один день или до тех пор, пока изменения не станут заметными.
5. Сравните пробирки, чтобы определить, какой фермент является амилазой (см. рис. 3).
    

Рисунок 3: В отличие от теста справа (без ферментов), флан слева остается жидким из-за присутствия амилазы.
Mariona Lladonosa Soler

Метод 4: Целлюлаза

Целлюлаза катализирует разложение целлюлозы на мономеры глюкозы. Один из способов проверить наличие целлюлазы — использовать лук. Поскольку стенки клеток лука состоят из целлюлозы, смешивание лука с моющими средствами, содержащими целлюлазу, приведет к разложению стенок, в результате чего лук станет прозрачным.

Материалы

• Растворы ферментов A–D (1 г фермента на 500 мл воды)
• Пробирки (по одной для каждого фермента)
• Лук
• Нож
• Вода
• Перманентный маркер

Процедура

1. Нарежьте лук на кусочки размером примерно 3 см х 3 см.
2. В каждую пробирку поместите по одному кусочку лука.
3. Добавьте по 30 мл каждого раствора фермента в пробирки, чтобы покрыть луковицу, и промаркируйте их соответствующим образом (например, A, B, C и D).
4. Подождите не менее 4 часов.
5. По внешнему виду кусочков лука определите, какой фермент является целлюлазой (см. рис. 4).
    

Рисунок 4: Кусочек лука слева был замочен в растворе, содержащем целлюлазу. Стенки луковицы разложились, в отличие от пробы справа, которая не содержала ферментов и осталась неповрежденной.
Mariona Lladonosa Soler

---

Ресурсы

• Чтобы узнать больше о ферментах и ​​идеях дополнительных действий, см.:
  • Voak H (2016) Повышение активности ферментов. Наука в школе 35 .
• Портал ферментов EMBL-EBI объединяет общедоступную информацию о ферментах. Используйте функцию поиска, чтобы найти информацию об интересующих вас ферментах.

Автор(ы)

Мариона Льядоноса Солер изучает биохимию в Университете Барселоны, Испания. Вдохновленная своими исследованиями, она разработала и представила результаты своей деятельности в области ферментов и детергентов на конференции Hands-on Science в Барселоне в 2018 году9.0006

Обзор

Ферменты являются ключевой темой как на уроках биологии, так и на уроках химии, но ее сложность может означать, что она иногда воспринимается как трудная или скучная, особенно если рассматривать ее с помощью традиционного теоретического подхода.

Деятельность, описанная в этой статье, однако, совершенно противоположна. Используя простую повседневную задачу стирки белья, автор в увлекательной форме обращается к теме ферментов, а учащиеся проводят собственное исследование действия ферментов на различные субстраты.

Учителя могут быть знакомы с аналогичными практическими занятиями на основе ферментов, но эта статья является исчерпывающей и хорошо структурированной, в результате чего задание идеально подходит для исследовательского подхода к химии ферментов.

В работе используется простое лабораторное оборудование, но ферменты необходимо заказывать в специализированных компаниях-поставщиках. Если в вашей школе нет доступа к изолированным ферментам, упражнение можно адаптировать для использования других моющих средств, купленных в магазине.

Джулия Реалдон, преподаватель естественных наук и исследователь в области образования, Италия PDF

Следует ли использовать ферменты в стиральном порошке?

На протяжении веков ферменты в стиральном порошке были эффективным и устойчивым способом очистки одежды. Несмотря на это, до недавнего времени они оставались незамеченными. Поскольку все больше потребителей стремятся к экологичному образу жизни, стиральные порошки с ферментами приобретают все большую популярность.

Возможно, вы уже видели рекламу моющих средств с ферментами, которые хвастаются их экологическими преимуществами, удалением пятен и другими преимуществами. Но чего вы можете не знать, так это того, что моющие ферменты уже могут быть частью вашей повседневной жизни, даже если вы об этом не подозреваете.

Давайте разберемся, полезны ли для здоровья эти встречающиеся в природе вещества и предлагают ли они какие-либо преимущества помимо своих небиологических аналогов.

Содержание

Что такое ферменты?

Ферменты представляют собой незаменимые белки, обычно встречающиеся в живых организмах. Они выполняют различные функции. В организме человека, например, они помогают нарастить мышечную массу. Но они также встречаются в растительной жизни и у всех видов животных.

Ферменты можно собирать или выращивать для различных целей в домашних условиях, и они десятилетиями использовались во многих отраслях промышленности, включая молочную и пивоваренную. На самом деле почти 400 товаров для дома содержат ферменты в той или иной степени.

Вспомните, когда вы в последний раз были в магазине. Сколько «зеленых» продуктов вы видели? К этой категории относится моющее средство, содержащее ферменты. Ферменты, активный ингредиент биологических моющих средств, представляют собой органическую альтернативу различным химическим ингредиентам небиологических моющих средств.

Можно найти стиральные порошки, содержащие ферменты и небиологические ингредиенты. Но если вы хотите быть как можно более экологичным, выберите вариант, который содержит только ферменты и другие органические материалы. Всегда проверяйте состав перед покупкой.

Зачем добавлять ферменты в моющее средство?

Теперь, когда вы знаете, что такое ферменты, давайте посмотрим, как ферменты работают в стиральном порошке. Что делает их таким эффективным ингредиентом для ухода за тканью? В основном, они делают ту же работу в вашем белье, что и в теле. Они расщепляют белки, жиры и другие вещества, позволяя с легкостью удалять белковые и пищевые пятна. Биологическое моющее средство, содержащее ферменты, удаляет пятна более эффективно, чем его химический аналог, без негативного воздействия на окружающую среду.

Ферменты воздействуют на волокна одежды глубже, чем ингредиенты небиологических моющих средств, и предотвращают прилипание частиц грязи к нитям. Все это делается естественным и безвредным способом, дольше защищая вашу одежду. Этот процесс разбивает грязь на более мелкие частицы, чтобы создать чистую одежду.

Стойкие пятна, такие как пятна от травы, детское питание и т. д., не вызывают беспокойства при использовании биологических моющих средств. Если вы не удовлетворены тем, как работает ваш стиральный порошок, возможно, вы обнаружите, что пятновыводящая способность биологического моющего средства лучше соответствует вашим потребностям.

Давайте рассмотрим конкретные преимущества ферментов в стиральном порошке.

Практические преимущества ферментов

Многие «экологически чистые» продукты приносят пользу окружающей среде, но менее удобны для вас — иногда они дороже или сложнее в использовании. Но моющие средства, в которых в качестве активного ингредиента используются ферменты, а не токсичные химические вещества, просты в использовании и эффективны, и окупятся множеством способов.

Удаление пятен

Активность ферментов в вашей стиральной машине столь же эффективна, если не более эффективна, при удалении стойких пятен, как и их химические альтернативы. Они разрушат и смоют любые органические пятна быстрее, чем вы ожидаете от экологически чистого моющего средства, включая пятна от еды и травы. Если вашему текущему моющему средству не хватает пятновыводящей способности, вы можете потратить много времени на стирку и повторную стирку одной и той же одежды. Избавьте себя от усилий с помощью стирального порошка на основе ферментов.

Чтобы избавиться от сложных пятен, не нужно прилагать усилий. Нанесите небольшое количество моющего средства на пятно и оставьте на некоторое время, затем через несколько минут смойте водой. Однако сначала ознакомьтесь с инструкциями по стирке одежды, и если они отличаются от приведенных выше, следуйте рекомендациям производителя.

Улучшение цвета и яркости

Химическое моющее средство вредит одежде при каждой стирке. Это влияет не только на прочность самой ткани, но и на ее яркость и цвет. Ваша одежда будет казаться тусклой и нечеткой уже после нескольких стирок. Биологические моющие средства защищают цвет и яркость вашей одежды. Они достаточно сильны, чтобы удалить любые пятна, не повреждая саму ткань. Вы продлите срок службы вашей одежды и сохраните ее в идеальном состоянии. Одежда, которая уже потускнела, должна стать ярче после нескольких стирок.

Смягчающая ткань

Любой человек с чувствительной кожей знает, как важно подобрать правильное моющее средство. Неправильный продукт может вызвать сыпь и зуд. Фермент для стирки делает ткани мягкими и гладкими, такими же мягкими, какими они были, когда вы впервые купили их. С другой стороны, химические моющие средства повреждают ткани и ослабляют волокна, часто вызывая раздражение кожи и даже, в некоторых случаях, аллергические реакции.

Кондиционеры для белья обычно необходимы для нейтрализации воздействия химических моющих средств. Но энзимные стиральные порошки действуют по существу как два в одном и экономят деньги, которые вы в противном случае потратили бы на кондиционер для белья.

Компактные составы

Одна из удивительных и приятных особенностей ферментов для стирки заключается в том, как долго они действуют. Эффекты ферментов не смоются после одного цикла стирки, и даже немного помогает. Несколько ложек моющего средства с энзимами справятся со всей загрузкой. Вам нужно будет покупать моющее средство с ферментами гораздо реже, чем химическую альтернативу.

Эти моющие средства также занимают меньше места в ваших шкафах. Небольшое количество белковой смеси, необходимое для стирки, означает, что моющее средство с ферментами не требует большой упаковки, поэтому оно занимает меньше места при хранении и не требует такой большой энергетической нагрузки при транспортировке, как традиционные моющие средства.

Какие ферменты содержатся в вашем моющем средстве?

Хотя все ферменты являются частью семейства белков, не все ферменты в стиральных порошках одинаковы. Различные ферменты, которые производители моющих средств используют в стиральных порошках, можно разделить на пять различных категорий, каждая из которых обладает разной способностью удалять пятна. Вот некоторые из наиболее широко используемых ферментов:

1.

Ферменты протеазы

Стиральный порошок с протеазой идеально подходит для стирки домашних животных и спортивной формы, так как он превосходно справляется с потом, кровью, яйцами, соусом и другими белковыми веществами. пятна на одежде. Протеаза является наиболее широко используемым ферментом на рынке из-за его эффективности в отношении большинства пятен.

2. Ферменты липазы

Липазы лучше других удаляют жирные и масляные пятна, расщепляя молекулы липидов на более мелкие части, что делает их лучшим вариантом для многих пищевых беспорядков, таких как десерты, шоколад и подобные продукты. Даже если у вас есть стойкое пятно, которое было там какое-то время, оно быстро исчезнет, ​​но для более старых пятен может потребоваться несколько стирок.

Липазы также отлично подходят для людей с чувствительной кожей, поскольку они не такие агрессивные, как другие ферменты и моющие средства.

3. Ферменты амилазы

От пятен на основе крахмала бывает трудно избавиться. Амилаза весьма эффективна против крахмала и удаляет многие пятна на основе крахмала, включая некоторые из следующих распространенных источников:

• Соусы
• Безалкогольные напитки
• Фасоль
• Макаронные изделия
• Фрукты и овощи
• Мука 9 0047
• Злаки
• Трава

Этот крахмалообразующий фермент получают из ячменя, риса и подобных продуктов, что делает его на 100% натуральным. Он также настолько нежен для кожи, что используется в кондиционерах и солнцезащитных кремах.

4. Ферменты целлюлазы

Этот белок не только помогает стирать одежду, но и восстанавливает и улучшает ее цвет. Целлюлаза может оживить яркие цвета и убрать тусклость от многократных стирок. Ферменты целлюлазы воздействуют на волокна, смывая грязь и частицы пыли, делая ткань гладкой, яркой и мягкой. Хлопчатобумажные ткани, в частности, могут чувствовать себя намного ближе к своему первоначальному состоянию.

Ферменты целлюлазы также укрепляют ткани, чтобы они могли служить дольше. Они наиболее эффективны при пятнах от бобовых, овощей и фруктовых соков.

5. Ферменты маннаназы

Ферменты маннаназы лучше всего справляются с пищевыми пятнами, вызванными томатным кетчупом, шоколадом и мороженым, что делает их эффективным вариантом, если у вас есть дети. Он также весьма эффективен для удаления пятен от зубной пасты, а также пятен от губной помады и кремов для ухода за кожей. Вам больше не нужно беспокоиться о том, что уход за кожей и макияж испортят вашу одежду.

Как ферменты стирки влияют на окружающую среду?

Когда вы видите продукты для стирки с ферментами, они часто помечаются как «зеленые» и безвредные для окружающей среды. Действительно ли они экологичны или это очередной гринвошинг? Стирка одежды биологическими моющими средствами намного экологичнее, чем их традиционные аналоги.

Способность к биологическому разложению

Поскольку ферменты представляют собой встречающиеся в природе белки, содержащиеся в живых существах, таких как растения и животные, они биоразлагаемы и не наносят вреда окружающей среде при распаде. Биологические моющие средства гораздо более экологичны и экологичны, чем порошковые моющие средства и аналоги на химической основе. Вам не нужно будет беспокоиться о том, что отходы, выходящие из вашего белья, загрязняют источники воды и наносят вред водным животным, потому что от них не останется ничего, что могло бы причинить вред, даже если бы они были вредными — а это не так!

Меньше вредных химикатов

Поскольку моющие средства с энзимами работают так же хорошо, как и их химические аналоги, они являются эффективным способом сокращения количества химикатов, которые вы несете ответственность за сброс в окружающую среду. Разница в очищающей способности незначительна, а энзимы в моющем средстве могут в некоторых отношениях работать даже лучше. Сокращение производства химикатов приводит к реальным изменениям.

Небиологические детергенты оказывают большое влияние на водную жизнь и снижают способность рыб к размножению. Химические вещества, содержащиеся в стандартных моющих средствах — формальдегид, отбеливатель и фосфаты — токсичны для морских обитателей. Если вы не перейдете на биологическое моющее средство, вы будете способствовать этому продолжающемуся разрушению.

Снижение выбросов углекислого газа

Экологический след вашей стиральной машины естественным образом влияет на ваш углеродный след. Химические моющие средства поставляются в пластиковой упаковке, материале, который наносит вред окружающей среде в процессе производства и разрушения. Эта упаковка продолжает попадать на свалки и выщелачивать химикаты и другие вредные вещества в почву.

Биологические моющие средства для стирки, с другой стороны, обычно поставляются в перерабатываемых или биоразлагаемых пакетиках или листах. Некоторые даже выпускаются в виде таблеток, которые легко добавляются в стирку. Их также легче транспортировать и хранить, что снижает расход ископаемого топлива, необходимого для транспортировки каждой отдельной единицы.

Выбросы углерода, которым вы не помогаете, перейдя на эти моющие средства, накапливаются в течение всей вашей жизни. Заменив всего одно традиционное моющее средство на биологическую альтернативу, 149 000 баррелей нефти не будут сжигаться каждый год. Это небольшие изменения, которые имеют большие последствия.

Экологичная мода

Быстрая мода в ее нынешнем виде наносит вред окружающей среде. Процессы производства тканей на нефтяной основе, таких как полиэстер и нейлон, загрязняют воду и выделяют токсичные пары. Одежда изготовлена ​​из некачественных материалов, которые легко разлагаются в стиральной машине, еще больше загрязняя воду и приводя к тому, что ее выбрасывают, где она еще больше разлагается на свалках и продолжает загрязнять почву, воду и воздух. Хотя одна или две дешевые футболки могут показаться вам не такой уж большой проблемой, они составляют миллионы тонн одежды, выбрасываемой каждый год.

Стирка моющим средством на основе энзимов не решит всех этих проблем, но защитит вашу одежду, и вы сможете носить ее дольше. Вам не нужно будет быстро выбрасывать их и заменять их аналогичными альтернативами, которые затем также нужно будет выбросить. Вы разрываете порочный круг и сокращаете количество одежды, которую вам приходится покупать, продвигая устойчивую моду.

Низкая температура стирки

Стирка при высоких температурах вредна для окружающей среды из-за расхода ресурсов, но некоторым стандартным моющим средствам для эффективности требуется более высокая температура. Моющее средство на основе ферментов может хорошо работать при любой температуре с ожидаемой моющей способностью.

Стирая при низких температурах, вы экономите от 70% до 90% энергии, необходимой для нагрева воды. Даже теплая вода может быть более экологичной и снизить расходы на электроэнергию.

Существуют ли отрицательные эффекты ферментов?

Когда многие люди слышат о каких-либо ферментных моющих средствах для стирки, они предполагают, что они могут иметь негативные последствия. Они предполагают, что фермент нанесет вред вашей коже и даже вызовет кожные заболевания. Это не так. Ферменты — это белки, содержащиеся в организме, они не причинят вреда вашей коже.