Nallekarkki-inferno

Tässä demossa nallekarkki kokee tapaturmaisen kohtalon ”kylpyammeessa”. Demonstraatioon saa lisää koskettavuutta kertomalla samalla oppilaille tarinaa. Aluksi voi antaa oppilaiden äänestää, minkä värinen nallekarkki menee kylpyyn.
Tarvikkeet: iso koeputki (suuaukko noin 4cm, pituus noin 17cm), statiivi, kaasupoltin, nallekarkki, kaliumkloraattia, vaaka.
• Punnitse koeputkeen 15g kaliumkloraattia (nallekarkin kylpysuolaa).
• Kiinnitä koeputki statiiviin vähän kallelleen ja sulata kaliumkloraatti kaasupolttimella (tässä vaiheessa voi kysyä oppilailta, miten kylpysuolan saisi nestemäiseksi).
• Kun sulate on valmis, pyydetään oppilaita sammuttamaan valot (nallekarkkia hävettää mennä alasti kylpyyn yleisön edessä).
• Tämän jälkeen nallekarkki pulahtaa koeputkeen (kylpyammeeseen).

Tässä vaiheessa alkaa koeputkessa näkyä lieskoja. Lopuksi nallekarkki on vain pieni musta kikkare.
Opettaja voi tuumata, olikohan kylpyvesi sittenkin liian kuumaa?
Milka Niemisen ja Noora Skarpin idean työohjeeksi kirjoittivat Terhi Ahonen ja Janina Laakso.

Hyi yäk! Tutkitaan Sylkeä!

Sylki on ehkä ihmiskehon aliarvostetuin erite. Sitä inhotaan ja se yököttää roiskahtaessaan suupielestä. Hyljeksitty sylki on kuitenkin elintärkeää ihmisen terveydelle ja mitä kiinnostavin tutkimuksen kohde. Sylkeä voi tutkia aina peruskoulun alaluokilta lukioon saakka. Ketäpä ei kiinnostaisi tietää millainen on oma syljen puskurikapasiteetti ja miten se vaikuttaa hampaiden reikiintymiseen.

Faktaa syljestä
Millilitrassa sylkeä

  • Kuhisee 800 miljoonaa elävää bakteeria
  • Puoli miljoonaa valkosolua
  • Tuhansia kuolleita pintakudoksen soluja
  • Kaksi milligrammaa proteiineja
  • 100 mikrogrammaa immuunoglobuliini vasta-aineita
  • 80 nanogrammaa veren reasva-aineita
  • Pieniä määriä fluoria, natriumia, fosfaatteja, kaliumia ja kalsiumia

Paitsi happohyökkäystä, syljestä voidaan tutkia monia asioita, joita normaalisti katsotaan verestä. Sylkeä kutsutaankin veren peiliksi. Näytteen ottaminen on paljon helpompaa, kun ei tarvita neulaa. Syljestä tutkitaan myös hormonimääriä, sillä siihen erittyy vapaita hormoneja, jotka edustavat elimistössä aktiivisia hormoneja. Sylki paljastaa myös stressin. Jo antiikin kreikkalaiset keksivät hyödyntää jännittäjän kuivaa suuta valheenpaljastus testeissä. Stressaantuneen sylkeen erittyy myös normaalia enemmän amylaasia, jonka tiedetään heijastavan vernkierrossa olevan adrenaliinin määrää. Sylkimääritys on oiva apu hammaslääkärille, joka voi pienten tutkimusten avulla tarkkailla syljen eritysnopeutta, puskurointikykyä ja bakteerikirjoa ja päätellä mikä on porilaan riski sairastua hammaskariekseen. Paitsi syljen koostumus, myös hammasluun rakenne vaikuttaa reikiintymiseen.

Sylki on siunaus suulle. Syljen avulla suun pH pysyy alueella 6.2-7.4. Syljen kykyä pitää pH lähes vakiona kutsutaan puskurikapasiteetiksi. Syljen puskurointi-kyky perustuu kahteen järjestelmään.

a) Hiilihappo – bikarbonaattisysteemi

H2CO3 <- -> HCO + H3O+

Tällä systeemillä saadaan maksimipuskurointi aikaan pH 6.3:ssa, jolloin hiilidioksidin ja bikarbonaatin suhde on yksi.

b) fosfaatti – systeemi

H2PO4 <- -> HPO42-

Paras puskurikapasiteetti on kun pH on lähellä seitsemää. Syljen eritystä stimuloitaessa pH nousee ja myös puskurikapasiteetti muuttuu.

Puskurikapasiteettiin vaikuttaa myös vuorokauden aika, sillä suun ollessa levossa puskurikapasiteetista vastaa fosfaattisysteemi, mutta stimuloinnin aikana kapasiteettia pitää yllä hiilihappobikarbonaattisysteemi. Ateria alentaa puskurikapasiteettia niin, että se on tunnun kuluttua 30% pienempi, mutta palautuu takaisin normaaliski muutamassa tunnissa. Myös runsaasti hiilihydraatteja sisältävä ravinto alentaa puskurointikykyä, sillä kielenpinnan mikrobit muodostavat orgaanisia happoja, vihannekset ja proteiinipitoinen ruoka puolestaan nostavat puskurivaikutusta.

Syljen pH:n ollessa 6.8 kiille ei liukene ollenkaan sylkeen. Kun syljen eritysnopeus kasvaa stimuloitaessa esimerkiksi purukumilla, pH nousee ja tällöin sylki kykenee vahvistamaan kiillettä. Syljen pH:n ollessa alle 5.5 kiilteen liukoisuus lisääntyy voimakkaasti. Kariesta aiheuttaa huono suuhygienia ja runsas hiilihydraattien nauttiminen. Etenkin sakkaroosi (ruokosokeri) alentaa syljen pH arvoa, sillä mikrobit käyttävät sitä mielellään ravinnoksi. Myös plakki kiihdyttää tapahtumaa tarjoamalla hyvän kiinnittymisalustan mikrobeille.

Happohyökkäys tutkimus peruskouluun

Työ on oppilaiden suursuosikki. Tunnin alussa voidaan  keskustella yhdessä hampaiden reikiintymisestä. Mietitään mistä reiät johtuvat ja voiko niiden hammaspeikkojen tihutöitä hillitä. Miksi toisen oppilaan hampaat reikiintyvät ja toisen eivät? Yleensä lapset tietävät happohyökkäyksen sanana, mutta eivät ymmärrä mitä se tarkoittaa. Reikiintymiseen vaikuttaa monien tekijöiden summa, mutta olipa vahvat tai heikot hampaat niin happohyökkäys on aina reikiintymisriski! Tutkimus kertoo myös miksi ksylitolpurkkaa pitää syödä ruokailun jälkeen. Koetta ei kannata tehdä heti ruokailun jälkeen.

 

Työssä tarvitaan:  kertakäyttömukeja, Cokista, maitoa, ksylitol purkkaa ja pH-paperia

Työn suoritus: oppilaat piirtävät seuraavanlaisen taulukon vihkoonsa.

Syljen pH ennen maidon juomista
Syljen pH maidon juomisen jälkeen
Syljen pH ennen limun juomista
Syljen pH limun juomisen jälkeen
Syljen pH Xylitol purkan jälkeen

pH mitataan lakmuspaperilla jokaisen vaiheen jälkeen, kastamalla paperia hieman hampaan tai kielen pinnalla.

Eri vaiheiden välissä tulee odotella vähintään 10-15 min. Jotta syljen entsyymit kerkeävät tasaantua. Nautittavia aineita tulisi pitää suussa jonkin aikaa esim. Purskutella limulla ja purkkaa saa syödä ainakin kymmenisen minuuttia. Odotellessa voidaan keskustella lasten mielipiteistä ja johdatella tuloksia.

Tulosten vertailu:

Oppilaat piirtävät kuvaajan tuloksistaan vihkoon. Jos pH on pysynyt koko ajan samana tai nousut ja laskut ovat vain lieviä, on oppilaan syljen puskurikyky huippuluokkaa. Koe ei ole pilalla vaikka tulokset ovat todella erilaisia. Normaali ihmisen syljen pH ei muutu juurikaan maidon nauttimisen aikana. Syljen pH voi olla 6-8. Limun juomisen jälkeen pH laskee yhdellä tai kahdella yksiköllä (happohyökkäys) ja Purkan pitäisi nostaa pH emäksisen puolelle, jolloin happohyökkäys katkeaa.

Puskurikapasiteetin mittaus lukioon

Mitataan paljonko happoa täytyy lisätä vakiotilavuuteen tutkittavaa sylkeä, jotta pH laskisi määrättyyn arvoon

Reagenssit: 0,01 mol/l HCl

Indikaattori: 25 ml 1mg/ml bromikresolivihreän etanoliliuosta ja 5ml saman väkevyistä metyylipunaisen etanoliliuosta sekoitetaan keskenään.

Lisäksi tarvitaan ksylitolipurkkaa ja sokeripaloja. Koetta ennen ei saa syödä mitään ainakaan tuntiin.

Syljen keräys: Sylkeä kerätään istumalla pää lievästi eteenpäin kallistettuna ja antamalla kaiken erittyvän syljen kerääntyä suunpohjalle (erittymistä ei saa jouduttaa). Viiden minuutin kuluttua sylki valutetaan mittalasiin ja keräystä jatketaan kunnes on kerätty 2ml sylkeä. Merkitään muistiin syljen määrä ja keräysaika

Leposyljen titraus: Sylki kaadetaan dekantterilasiin, johon pipetoidaan saman verran tislattua vettä ja lisätään muutama tippa indikaattoriliuosta. Indikaattoriliuos on syljen normaali pH alueella vihreä, mutta muuttuu pH arvossa 5,0 punavioletiksi. Titrataan 0,01 mol/l väkevyisellä suolahapolla värin muutokseen saakka näytettä huolellisesti sekoittaen. Otetaan ylös titraustulos.

Sokerin vaikutuksen tutkiminen: Imetään 6 minuutin ajan sokeripalasia (ei saa purra). 3 ensimmäisen minuutin aikana sylkeä ei kerätä vaan se niellään. Viimeisen 3 minuutin aikana erittynyt sylki kerätään mittalasiin ja näyte titrataan kuten edellä.

Kerätään 5 minuutiin tauon jälkeen viellä liuenneena olevaa jäännössokeria sisältävä näyte mittalasiin (keräys kuin leposylkimittauksessa) ja titrataan samalla tavoin.

Stimuloidun syljen titraus:  Pureskellaan 3 min ajan ksylitolpurukumia, niellään muodostunut sylki. Jatketaan 3 min, jonka jälkeen erittynyt sylki valutetaan kokonaisuudessaan mittalasiin. Titrataan koko tilavuus kuten edellä.

Tulokset: Kustakin neljästä sylkinäytteestä lasketaan eritysnopeus (ml/min) ja puskurikapasiteetti (mmol/l)

Titrattaessa pH arvoon 5.0 puskurikapasiteetti on laskettavissa kaavasta 1000*v(HCl) *(V1/V2)

  • Missä 100*c(HCl) on suolahapon konsentraatio mmol/l
  • V1 on kulunut happo (ml)
  • V2 on titratun syljen määrä (ml)

Kirjallisuutta syljestä : Niensted, Hänninen, Arstila: Ihmisen fysiologia ja Anatomia. WSOY, Tiede 2000 lehti 4/97

Terhi Ahonen