Ερευνώντας τις ομάδες αίματος Teach article
Μετάφραση από: Ελισάβετ Ιωαννίδου (Elisavet Ioannidou) – Φοιτήτρια Βιολογίας, ΕΚΠΑ και Παναγιώτη Κ. Στασινάκη (Panagiotis K. Stasinakis) - Εκπαιδευτικός, Βιολόγος, MEd, PhD, Πανελλήνια…
Το θέμα των ομάδων αίματος διδάσκεται συχνά στα σχολικά μαθήματα φυσικών επιστημών, αλλά ο πειραματισμός με πραγματικό αίμα μπορεί να μην είναι εφικτός για πολλούς λόγους. Π.χ. λόγω ανησυχιών των γονέων, λόγω της ανάγκης κατανόησης των κινδύνων για την αποφυγή μόλυνσης ή τη μετάδοση ασθενειών του αίματος, λόγω της διστακτικότητας των μαθητών να χρησιμοποιήσουν το δικό τους αίμα.
Σε αυτή την πρακτική δραστηριότητα, απλά χημικά διαλύματα χρησιμοποιούνται για να προσομοιώσουν τις ομάδες αίματος. Η δραστηριότητα μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε μαθήματα για μια επιστημονική ομάδα ή ως μέρος μιας επιστημονικής μέρας με θέμα την εγκληματολογία, για μαθητές διαφόρων ηλικιών.
Η επιστήμη του αίματος
από επίχρισμα ανθρώπινου
αίματος όπου φαίνονται
ερυθρά αιμοσφαίρια (Α),
αιμοπετάλια (Β) και λευκά
αιμοσφαίρια (Γ, Δ και Ε).
Ευγενική προσφορά της
εικόνας από Magdalena Wajrak
Το αίμα είναι ένα κολλώδες κόκκινο ρευστό που περιέχει διάφορα είδη κυττάρων αιωρούμενα σε ένα υδατώδες υγρό που καλείται πλάσμα: ερυθρά αιμοσφαίρια, λευκά αιμοσφαίρια και αιμοπετάλια (εικόνα 1). Επιπλέον χημικά μόρια αιωρούνται ή διαλύονται στο πλάσμα συμπεριλαμβανομένων πρωτεϊνών, σακχάρων, λιπών, αλάτων, ενζύμων και αερίων. Το αίμα κάθε ατόμου έχει κάποια κληρονομήσιμα χαρακτηριστικά που το κάνουν να ξεχωρίζει από αυτό άλλων ατόμων.
Μέχρι τη δεκαετία του 1980, το αίμα διαχωριζόταν κυρίως με το σύστημα ταξινόμησης ΑΒΟ, το οποίο βασίζεται στην παρουσία τριών ουσιών στο εξωτερικό μέρος της επιφάνειας του ερυθρού αιμοσφαιρίου, οι οποίες ονομάζονται αντιγόνα. Αν και για την εγκληματολoγία αυτή η τεχνική έχει αντικατασταθεί από άλλες μεθόδους όπως το αποτύπωμα DNA, για κλινικούς σκοπούς, το σύστημα ταξινόμησης ΑΒΟ χρησιμοποιείται ακόμα, πριν δοθεί αίμα για μετάγγιση σε κάποιον ώστε να αποφευχθούν επιπλοκές όπως η απόρριψη.
Η παρουσία ή απουσία των Α ή Β αντιγόνων στην επιφάνεια των ερυθρών αιμοσφαιρίων καθορίζει τον τύπο αίματος ενός ανθρώπου, στο σύστημα ΑΒΟ. Αυτό οδηγεί στην ταυτοποίηση τεσσάρων κύριων ομάδων αίματος: Α, Β, ΑΒ (όταν υπάρχουν και τα δύο αντιγόνα) και Ο (όταν δεν υπάρχει κανένα από τα αντιγόνα). Ένα τρίτο σημαντικό αντιγόνο του αίματος είναι ο παράγοντας Rhesus (Rh) ή αντιγόνο D. Άτομα με το αντιγόνο D είναι Rhesus θετικά και αυτά που δεν το έχουν, Rhesus αρνητικά.
Για να ταυτοποιήσουμε την ομάδα αίματος ενός ανθρώπου, αντισώματα (που καλούνται συγκολλητίνες και μερικές φορές αναφέρονται ως αντιορός) προστίθενται ως λίγες σταγόνες στο αίμα. Αυτές οι συγκολλητίνες συνδέονται στα αντιγόνα πάνω στην επιφάνεια των ερυθρών αιμοσφαιρίων, προκαλώντας συσσωμάτωμα κυττάρων ή το σχηματισμό θρόμβου. Αν σχηματιστεί θρόμβος σε ένα δείγμα αίματος τότε το σχετικό αντιγόνο είναι παρόν. Η ομάδα αίματος μπορεί να καθοριστεί, όταν έχουν ελεγχθεί όλα τα αντιγόνα (πίνακας 1).
| Συγκολλητίνη αντι-Α + αίμα:συσσωμάτωση | Συγκολλητίνη αντι-Β + αίμα:συσσωμάτωση | Ομάδα αίματος |
|---|---|---|
| Ναι | Όχι | A |
| Ναι | Ναι | AB |
| Όχι | Ναι | B |
| Όχι | Όχι | O |
Πείραμα προσδιορισμού ομάδων ΑΒΟ
Σημείωση ασφαλείας
Φοράτε προστατευτικά γυαλιά και γάντια. Επιπλέον δείτε τη γενική σημείωση ασφαλείας.
Υλικά
πλάκα με τα πηγαδάκια
Ευγενική προσφορά της
εικόνας από Magdalena Wajrak
Κάθε ομάδα θα χρειαστεί:
- Πλακάκια προσδιορισμού (δίσκοι με πηγαδάκια)
- Δύο πιπέτες, μία για κάθε δείγμα αίματος
- 2.0 mol dm-3 διάλυμα υδροχλωρικού οξέως σε μπουκαλάκι με σταγονόμετρο και ετικέτα «αντι-Α»
- 2.0 mol dm-3 διάλυμα θειϊκού οξέως σε μπουκαλάκι με σταγονόμετρο και ετικέτα «αντι-Β»
- Ταυτοποιημένα «δείγματα αίματος» (υδατικά διαλύματα, παχύρευστα με γλυκερόλη και βαμμένα με χρωστική τροφίμων ώστε να μοιάζουν στο αίμα), ονομαδοτημένα ανάλογα την ομάδα αίματος
- «Ο» = απεσταγμένο νερό
- «Α» = 0.1 mol dm-3 διάλυμα νιτρικού αργύρου
- «Β» = 0.1 mol dm-3 διάλυμα νιτρικού βαρίου
- «ΑΒ» = ένα διάλυμα 50:50 από 0.1 mol dm-3 διάλυμα νιτρικού αργύρου και διάλυμα νιτρικού βαρίου
- Μη ταυτοποιημένα δείγματα αίματος, κατασκευασμένα από τα ίδια διαλύματα όπως και τα ταυτοποιημένα δείγματα αίματος, με ετικέτες «θύμα 1», «θύμα 2» κλπ.
Διαδικασία
Εξηγήστε την υπόθεση στους μαθητές σας: συνέβη ένα ατύχημα και χρειάζεται να μάθετε την ομάδα αίματος ΑΒΟ των θυμάτων πριν τους μεταγγιθεί αίμα. Είναι δουλειά των μαθητών να χρησιμοποιήσουν τα δείγματα αίματος και να ανακαλύψουν την ομάδα αίματος του κάθε θύματος.
- Χρησιμοποιώντας μια καθαρή πιπέτα, βάλτε μια σταγόνα από τα γνωστά δείγματα αίματος στα πρώτα πηγαδάκια των δύο πρώτων σειρών της πλάκας προσδιορισμού σας. Συμπληρώστε τις γραμμές με άλλα δείγματα αίματος, όπως δείχνει η εικόνα 2.
- Πρόσθεστε μια σταγόνα από αντι-Α αντιορό σε κάθε πηγαδάκι στην πρώτη σειρά και καταγράψτε τα αποτελέσματα στον πίνακα 2. Αν δεν είστε σίγουροι για ένα αποτέλεσμα, προσθέστε ακόμα μία σταγόνα από αντι-Α αντιορό.
- Προσθέστε μια σταγόνα από αντι-Β αντιορό σε κάθε πηγαδάκι στη δεύτερη σειρά και καταγράψτε τα αποτελέσματα, επίσης στον πίνακα 2. Αν δεν είστε σίγουροι για κάποιο αποτέλεσμα, προσθέστε ακόμα μία σταγόνα από αντι-Β αντιορό.
- Χρησιμοποιήστε τα αποτελέσματά σας για να καταλήξετε στο πώς κάθε ομάδα αίματος (Ο, Α, Β και ΑΒ) αντιδρά με τα αντισώματα.
- Πάρτε μια καθαρή πλάκα με πηγαδάκια και εξετάστε το αίμα των θυμάτων χρησιμοποιώντας την ίδια μέθοδο. Καταγράψτε τις παρατηρήσεις σας στον πίνακα 3.
- Χρησιμοποιήστε τα αποτελέσματάς σας για να αντιστοιχίσετε τη σωστή ομάδα αίματος στο κάθε θύμα.
Ευγενική προσφορά της εικόνας από Magdalena Wajrak
| Ομάδα αίματος | Παρατηρήσεις με το αντι-Α. Συνέβη συσσωμάτωση; | Παρατηρήσεις με το αντι-Β. Συνέβη συσσωμάτωση; |
|---|---|---|
| A | ||
| B | ||
| AB | ||
| O |
| Θύμα | Παρατηρήσεις με το αντι-Α. Συνέβη συσσωμάτωση; | Παρατηρήσεις με το αντι-Β. Συνέβη συσσωμάτωση; | Ομάδα αίματος |
|---|---|---|---|
| 1 | |||
| 2 | |||
| 3 | |||
| 4 |
Τι συμβαίνει;
Αυτή η δοκιμασία μιμείται το πώς οι διάφορες ομάδες αίματος αντιδρούν με τις συγκολλητίνες, χρησιμοποιώντας απλή χημεία. Με μαθητές μεγαλύτερης ηλικίας, θα μπορούσατε να συζητήσετε αυτή τη χημεία, επισημαίνοντας τις διαφορές μεταξύ της αντίδρασης αντισώματος – αντιγόνου που προσομοιώνεται και της αντίδρασης απλής αντικατάστασης που πραγματικά συμβαίνει.
Σε αυτό το πείραμα, αντί να συσσωματώνονται κύτταρα αίματος, τα (λευκά) ιζήματα κάνουν τα διαλύματα να «σβολιάζουν» (ιζηματοποιούνται) στα πλακάκια προσδιορισμού.
Νιτρικό Βάριο(aq) + Θειϊκό Οξύ(aq) → Θειϊκό Βάριο(s) + Νιτρικό Οξύ(aq)
Νιτρικός Άργυρος(aq) + Υδροχλωρικό Οξύ(aq) → Χλωριούχος Άργυρος(s) + Νιτρικό Οξύ(aq)
Οι «σβόλοι» (τα ιζήματα) είναι σκούροι κόκκινοι αντί για λευκοί λόγω της χρωστικής τροφίμων που χρηστιμοποιείται.
Περισσότεροι τύποι τεχνητού αίματος
Η ανάγκη να ταυτοποιούμε την ομάδα αίματος των ασθενών πριν τη μετάγγιση αίματος, πιθανόν σύντομα να είναι μια διαδικασία του παρελθόντος. Πρόσφατα, ερευνητές στο Ηνωμένο Βασίλειο, Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου, ανακοίνωσαν ότι είχαν δημιουργήσει ερυθρά αιμοσφαίρια από βλαστοκύτταρα ομάδας Ο-αρνητικό. Αν συνεχιστεί αυτό με επιτυχία, η μέθοδος θα μπορούσε να οδηγήσει σε μια νέα πηγή πανδότη αίματος και υπάρχουν σχέδια για μια μικρής κλίμακας κλινική δοκιμή το 2016.
Ακόμα, ερευνητές αναπτύσσουν προϊόντα βασισμένα στην αιμοσφαιρίνη (την πρωτεΐνη μεταφορέα του οξυγόνου στο αίμα), για παράδειγμα σε πολυμερή και κονιορτοποιημένη μορφή, που μπορεί να αποθηκευτεί για μήνες σε θερμοκρασία δωματίου, αντίθετα με το αίμα, το οποίο πρέπει να αποθηκευτεί στο ψυγείο.
Ευχαριστίες
Υπάρχουν μερικές εναλλακτικές σε αυτό το πείραμα. Τα διαλύματα που χρησιμοποιήθηκαν σε αυτή την εκδοχή προήλθαν από μια ομάδα επιστημονικών τεχνικών από την Ένωση Επιστημονικών Τεχνικών στα Ανεξάρτητα Σχολεία της Δυτικής Αυστραλίας (LABNETWEST)w1.
Web References
- w1 – Για να μάθετε περισσότερα για το LABNETWEST επισκεφτεί την ιστοσελίδα τους.
Resources
- Ενώ οι Α, Β, ΑΒ και Ο είναι οι πιο κοινές ομάδες αίματος, υπάρχουν και άλλες σπανιότερες ομάδες αίματος, όπως εξηγεί αυτό το άρθρο στο Mosaic.
- Από την ίδια ιστοσελίδα, γιατί δεν εξερευνούμε το γιατί έχουμε εντέλει ομάδες αίματος;
- Για περισσότερα άρθρα του Science in School σχετικά με εργασίες της εγκληματολογικής επιστήμης δείτε:
- Wallace-Müller K (2011) Το παιχνίδι ντετέκτιβ DNA. Science in School 19.
- Gardner G (2006) Το αστυνομικό μυστήριο: μια διαθεματική «επιδρομή» στη βασική δικαστική επιστήμη. Science in School 3.
Review
Αυτή η ενδιαφέρουσα πρακτική δραστηριότητα αφορά ένα βασικό θέμα της βιολογίας: τις ομάδες αίματος. Αν και η θεωρία ίσως είναι οικία στους μαθητές, πειράματα με αίμα αποφεύγονται, για λόγους που εξηγήθηκαν από το συγγραφέα. Αυτή, ωστόσο, είναι μια εύκολη προσομοίωση της προσπάθειας σε ένα εργαστήριο, χρησιμοποιώντας μια απλή χημική αντίδραση.
Το αντικείμενο αυτού του άρθρου θα μπορούσε να συσχετιστεί με θέματα όπως η ανοσολογία στη βιολογία, οι αντιδράσεις αντικατάστασης στη χημεία, ακόμα και τα δικαιώματα των πολιτών στην ηθική. Το πείραμα θα μπορούσε να είναι χρήσιμο στο να διεγείρει το ενδιαφέρον των μαθητών για την ανάγκη έρευνας σε νέα υλικά και τεχνολογίες, που θα μας επιτρέπουν να κάνουμε ασφαλέστερες και ταχύτερες μεταγγίσεις.
Κατάλληλες ερωτήσεις κατανόησης θα μπορούσαν να είναι:
- Ποια είναι η σημασία του να γνωρίζεις την ομάδα αίματός σου;
- Γιατί γίνεται συσσωμάτωση; Ποια είναι η σχέση μεταξύ αντιγόνου και αντισώματος;
- Γνωρίζεις παράδειγμα ομάδων αίματος εκτός από το σύστημα ΑΒΟ;
- Ποια είναι η διαφορά μεταξύ συσσωμάτωσης και αντιδράσεων αντικατάστασης;
- Γιατί είναι σημαντικό να ερευνήσουμε νέες πηγές για πανδότη αίματος;
Ana Molina, IES Gil y Carrasco, Ponferrada, Ισπανία