Досліджуючи групи крові Teach article
Переклад Валентини Дубовик. Описані експерименти продемонструють різноманіття груп крові за допомогою простих рідин, що імітують кров.
Групи крові досить часто починають розглядати ще в школі, на уроках біології. Хоча саме експериментальну частину з використанням справжньої крові наразі не проводять, так як існують ризики виникнення інфекцій, передачі асоційованих із кров’ю хвороб та просто небажанням учнів використовувати свою власну кров.
В наведених нижче експериментах, прості хімічні речовини використовують для імітації груп крові. Даний вид активності можна використовувати на уроках, на наукових гуртках чи як частину судово-медичних занять для студентів різного віку.
Наука крові
Кров є в’язкою червоною рідиною, що містить кілька типів клітин. Вона складається з рідкої частини плазми та клітин еритроцитів, лейкоцитів та тромбоцитів (малюнок 1). Також в плазмі є багато розподілених чи розчинених хімічних речовин таких як, білки, жири, вуглеводи, солі, ферменти та гази. Кров кожної людини має певні успадковані ознаки, які й відрізняють її від крові іншої людини.
До 1980х років, групи кров розрізняли виключно за системою АВО, що покладається на наявність трьох субстанцій на зовнішній поверхні еритроцитів, які називають антигенами. З того часу, для судово-медичних потреб, дана техніка була замінена на інші методи як, наприклад, розпізнавання ДНК. Хоча для клінічних потреб, систему АВО до сих пір використовують при переливаннях крові, для уникнення ускладнень з її несумісністю.
Наявність чи відсутність антигенів А та В на еритроцитах і визначає, до якої групи крові з системи АВО належить особа. Як показано на малюнку 2, виділяють чорити основних групи крові: А, В, АВ (коли обидва антигени присутні) та О (коли жоден з антигенів не присутній). Третім важливим антигеном є резус фактор (Rh) або D антиген. При наявності D антигену людей відносять до Rh-позитивних, при його відсутності – до Rh-негативних.
Для визначення групи крові особи, до кількох краплин її крові додають певні антитіла, які називають аглютинінами або антисироваткою. Далі аглютиніни зв’язуються з антигенами на поверхні еритроцитів, що й призводить до агрегації клітин та формування згустків. Тобто, якщо відбувається згущення крові, це свідчить про присутність асоційованих з еритроцитами антигенів. Таким чином, протестувавши всі антигени і визначають, до якої групи крові належить особа (таблиця 1).
Анті-А аглютинін + кров: згущення | Анті-В аглютинін + кров: згущення | Група крові |
---|---|---|
Так | Ні | A |
Так | Так | AB |
Ні | Так | B |
Ні | Ні | O |
Експерименти з АВО групами крові
Техніка безпеки
Одягайте захисні окуляри та рукавички. Додаткову інформацію про загальні правила безпеки дивіться тут.
Матеріали
Для кожної групи необхідно:
- Предметні скельця/пластинки з лунками (3 ряди з 4-ма лунками у кожному ряді)
- Дві скляні палички/піпетки, по одній для кожного зразку крові
- 2.0 молярний розчин соляної кислоти позначений як «Анти-А»
- 2.0 молярний розчин сірчаної кислоти позначений як «Анти-В»
- Відомі зразки крові (водяний розчин з гліцеролом, що пофарбований харчовим червоним барвником), що позначені як:
- «О» = дистильована вода
- «А» = 0.1 молярний розчин нітрату срібла
- «В» = 0.1 молярний розчин нітрату барію
- «АВ» = 50:50 суміш 0.1 молярних розчинів нітрату срібла та нітрату барію
- Невідомі зразки крові виготовлені з тих же речовин та позначені як «суб’єкт 1», «суб’єкт 2» тощо.
Послідовність дій
Поясніть учням/студентам уявну ситуацію, де стався нещасний випадок і потерпілим потрібно зробити переливання крові. Для цього їм потрібно визначити групи крові потерпілих за системою АВО.
- Використовуючи чисті піпетки крапніть по краплині кожного із відомих зразків крові у перші два ряди пластинки з лунками, як показано на малюнку 2.
- Крапніть краплину Анти-А антисироватки в кожну лунку першого ряду та занотуйте ваші спостереження в таблиці 2.
- Крапніть краплину Анти-В антисироватки в кожну лунку другого ряду та занотуйте ваші спостереження в таблиці 2. Якщо ви не впевнені в результатові, додайте ще одну краплину Анти-В антисироватки.
- Використовуючи ваші результати зробіть висновок щодо того, як кожна група крові (А, В, АВ та О) реагує з антитілами.
- Візьміть нову пластинку з лунками та протестуйте кров потерпілих використовуючи даний метод. Занотуйте ваші спостереження в таблиці 3.
- Використовуючи ваші результати зробіть висновок щодо груп крові потерпілих.
Група крові | Спостереження за анти-А. Чи відбулось згущення крові? | Спостереження за анти-В. Чи відбулось згущення крові? |
---|---|---|
A | ||
B | ||
AB | ||
O |
Потерпілі | Спостереження за анти-А. Чи відбулось згущення крові? | Спостереження за анти-В. Чи відбулось згущення крові? | Група крові |
---|---|---|---|
1 | |||
2 | |||
3 | |||
4 |
Про те, що відбувається
За допомогою простих хімічних реагентів, дані експерименти імітують реакцію різних груп крові з аглютинінами. Ви можете обговорити зі студентами хімію поза даними реакціями, звернувши увагу на різницю між змодельованою реакцією антиген-антитіло та простим її заміщенням на хімічну.
В описаних експериментах замість агрегування клітин крові відбувається реакція випадання білого осаду на дно лунки, що й призводить до згущення розчину.
Нітрат барію (рідина) + сірчана кислота (рідина) = сульфат барію (осад) + азотна кислота (рідина)
Нітрат срібла (рідина) + соляна кислота (рідина) = хлорид срібла (осад) + азотна кислота (рідина)
Завдяки харчовому барвнику сформовані згустки, замість білого, мають темно-червоний колір.
Більше груп штучної крові
Необхідність встановлення групи крові пацієнтів перед переливанням крові може скоро залишитись в минулому. Нещодавно, вчені з Единбургського університету (the University of Edinburgh) оголосили про створення еритроцитів групи О зі стовбурових клітин. Якщо все й надалі буде добре, даний метод зможе стати новим джерелом універсального донору крові. Наразі існують плани щодо проведення клінічних досліджень у 2016 році.
Крім того, вчені розробляють продукти на основі гемоглобіну (білок крові, що переносить кисень), які наприклад, в полімеризованій та порошковій формі можуть зберігатись місяцями за кімнатної температури. В той час як кров, завжди має зберігатись в холодильниках.
Подяка
Існує кілька альтернатив представленим експериментам. Вирішення описані в поданій версії експериментів були взяті від Асоціації Наукових Техніків Незалежної Школи в Західній Австралії (Association of Science Technicians in Independent Schools in Western Australia (LABNETWEST)w1).
Web References
- w1– щоб дізнатись більше про LABNETWEST відвідайте їхній сайт.
Resources
- В той час як А, В, АВ та О є найбільш розповсюдженими групами крові, існують інші більш рідкісні групи крові, про які можна прочитати в даній статті від журналу Mosaic.
- Від цього ж джерела інша стаття, чому б не дослідити, чому ми взагалі маємо групи крові?
- Стосовно інших статей від Science in School щодо судово-медичної науки дивіться:
- Wallace-Müller K (2011) The DNA detective game. Science in School 19: 30-35.
- Gardner G (2006) The detective mystery: an interdisciplinary foray into basic forensic science. Science in School 3: 35-38.
Review
Описана практична робота розкриває базову тему з біології, а саме – групи крові. Незважаючи на те, що більшість студентів вже часто знайомі з теоретичною частиною, автор описую чому саме практичну частину часто залишають поза увагою. Проте, даний практикум дозволяє досить легко, за допомогою простих хімічних реагентів, дослідити тему груп крові в лабораторних умовах.
Також, тему даної статті можна пов’язати з іншими не менш важливими темами, такими як імунологія в біології, реакції заміщень в хімії, та навіть громадянські права в етиці. Більше того, наведені експерименти можуть стати важливим кроком в мотивуванні студентів досліджувати нові матеріали та технології, що дозволять зробити переливання крові безпечнішим та швидшим.
Додаткові питання на загальне розуміння теми можуть бути такими:
- В чому необхідність знати свою групу крові?
- Чому відбувається згущення крові? В чому взаємозв’язок між антигеном та антитілом?
- Чи існує якась інша система класифікації груп крові крім системи АВО?
- В чому різниця між реакціями аглютинації та заміщення?
- Чому важливо досліджувати нові джерела універсального донору крові?
Ана Моліна (Ana Molina), IES Gil y Carrasco, Ponferrada, Іспанія