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

blood cells
Малюнок 1.
Мікрофотографія мазку
людської крові з
еритроцитами (А),
тромбоцитами (В), та
лейкоцитами (С, D; та  E)

Зображення надане
Magdalena Wajrak

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
Таблиця 1. Визначення групи крові за системою АВО, використовуючи антигени
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

blood testing
Використовуючи пластинку
з лунками

Зображення надане
Magdalena Wajrak

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.

  1. Використовуючи чисті піпетки крапніть по краплині кожного із відомих зразків крові у перші два ряди пластинки з лунками, як показано на малюнку 2.
  2. Крапніть краплину Анти-А антисироватки в кожну лунку першого ряду та занотуйте ваші спостереження в таблиці 2.
  3. 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.
  4. Використовуючи ваші результати зробіть висновок щодо того, як кожна група крові (А, В, АВ та О) реагує з антитілами.
  5. Візьміть нову пластинку з лунками та протестуйте кров потерпілих використовуючи даний метод. Занотуйте ваші спостереження в таблиці 3.
  6. Використовуючи ваші результати зробіть висновок щодо груп крові потерпілих.
blood typing
Малюнок 2. Зразки крові на пластинці з лунками
Зображення надане Magdalena Wajrak
Група крові Спостереження за анти-А. Чи відбулось згущення крові? Спостереження за анти-В. Чи відбулось згущення крові?
Таблиця 2. Занотуйте результати згущення відомих зразків груп крові
A    
B    
AB    
O    

 

Потерпілі Спостереження за анти-А. Чи відбулось згущення крові? Спостереження за анти-В. Чи відбулось згущення крові? Група крові
Таблиця 3. Тестування невідомих зразків крові (потерпілих)
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).

Download

Download this article as a PDF

Web References

  • w1– щоб дізнатись більше про LABNETWEST відвідайте їхній сайт.

Resources

Author(s)

Тім Гаррісон (Tim Harrison) працює в Брістольському Університеті (the University of Bristol) шкільним викладачем при Школі Хімії (the School of Chemistry). Дана позиція для викладача середньої школи була створена як перехідна ланка між середніми школами та університетами, та для використання ресурсів Школи Хімії для заохочення вивчення хімії на місцевому, національному та інтернаціональному рівнях.

Доктор Магдалена Вайрак (Dr Magdalena Wajrak) викладає хімію та всіляко заохочує до її вивчення людей різного віку. Працює вона при Школі Природничих Наук (the School of Natural Sciences), що в Едіт Кован Університетові, Перс, Австралія (Edith Cowan University, Perth, Australia).


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:

  1. В чому необхідність знати свою групу крові?
  2. Чому відбувається згущення крові? В чому взаємозв’язок між антигеном та антитілом?
  3. Чи існує якась інша система класифікації груп крові крім системи АВО?
  4. В чому різниця між реакціями аглютинації та заміщення?
  1. Чому важливо досліджувати нові джерела універсального донору крові?

Ана Моліна (Ana Molina), IES Gil y Carrasco, Ponferrada, Іспанія




License

CC-BY-NC-SA