скорлупа яиц под микроскопом

Биологи объяснили механические свойства яичной скорлупы

D. Athanasiadou et al./ Science Advances, 2018

Биологи изучили наноструктуру и химический состав скорлупы куриных яиц и показали, как они влияют на ее механические свойства. Оказалось, что из-за наличия неоднородной системы наногранул в скорлупе, которая определяется концентрацией белка остеопонтина и меняется в процессе инкубации, скорлупу пробить изнутри легче, чем снаружи, в тот момент, когда птенец уже готов к вылуплению, пишут ученые в Science Advances.

Известно, что яичная скорлупа по мере взросления находящегося внутри нее эмбриона постепенно становится менее прочной, а также то, что пробить изнутри ее немного проще, чем снаружи. Это помогает скорлупе защищать развивающийся эмбрион от внешних опасностей, в то же время позволяя птенцу относительно легко вылупиться из яйца. Основной компонент скорлупы (около 95 процентов) — это неорганическая карбонатная фаза (как правило, кальцит), но помимо нее в скорлупе также присутствуют органические белковые элементы (в первую очередь на основе остеопонтина) с неоднородной структурой. Считается, что именно эта неоднородность определяет механические свойства скорлупы, однако точная связь состава оболочки, ее наноструктуры и механических свойств до настоящего дня оставалась неизученной.

Группа биологов из Канады, США, Германии и Испании под руководством Марка Макки (Marc D. McKee) из Университета Макгилл изучила, как именно в яичной скорлупе распределены органические и неорганические компоненты, какую структуру они образуют и как это отражается на механических свойствах оболочки. Для этого авторы работы исследовали скорлупу яйца домашней курицы (Gallus gallus) с помощью атомно-силовой и электронной микроскопии, а также рентгеновской томографии.

Оказалось, что определяет механические свойства скорлупы белковый компонент остепонтин. Он неравномерно распределен по скорлупе, что приводит к формированию в ней наногранул. Ученые обнаружили, что всего по толщине скорлупы можно выделить, как минимум, пять слоев с различным средним размером наноструктур — от 30 до 75 нанометров, и этот размер увеличивается от внешних слоев оболочки к внутренним.

Изображения различных слоев скорлупы куриного яйца, полученные с мощью сканирующей электронной (показаны серым цветом) и атомно-силовой (показаны корчневым) микроскопии

D. Athanasiadou et al./ Science Advances, 2018

Изображения различных слоев скорлупы куриного яйца, полученные с мощью сканирующей электронной (показаны серым цветом) и атомно-силовой (показаны корчневым) микроскопии

D. Athanasiadou et al./ Science Advances, 2018

Источник

Небогатые жители Помпей могли позволить себе яйца куриц и куропаток

Репрезентативные изображения скорлупы яиц разных птиц под сканирующим электронным микроскопом

A. Taivalkoski et al. / Journal of Archaeological Science: Reports, 2021

Американские антропологи изучили состав найденной в одном из районов Помпей скорлупы от птичьих яиц и определили, что наиболее популярными у небогатых горожан были не только яйца кур, как и предполагали исследователи, но и яйца куропаток. А вот яиц морских птиц обнаружено не было, за исключением лишь одного фрагмента скорлупы яйца, вероятно, баклана. Исследование опубликовано в Journal of Archaeological Science: Reports.

Большое количество скорлупы птичьих яиц в археологических памятниках эпохи Древнего Рима (1, 2, 3), а также многочисленные упоминания об употреблении в пищу различных птиц и их яиц в письменных источниках того времени (Плиний Старший «Естественная история», Варрон «О сельском хозяйстве», Катон Старший «О сельском хозяйстве», Колумелла «О сельском хозяйстве», Апиций «О кулинарии») свидетельствуют об их доступности разным слоям населения.

Древние римляне ели мясо и яйца кур, уток и гусей, а также диких и одомашненных голубей, горлиц и дроздов. И если яйца диких птиц — это сезонный ресурс, хотя их можно хранить долгое время без специальных условий, то яйца птицы домашней доступны в любой сезон. Самой распространенной птицей, согласно археологическим находкам, была курица (Gallus gallus domesticus). Птичьи (особенно куриные) яйца содержат незаменимые для человека аминокислоты и вообще являются ценным источником питательных веществ. Широкая доступность и низкая стоимость сделала яйца очень популярными продуктом среди не слишком обеспеченного населения Римской империи.

Горшок с взорвавшимися яйцами и вулканическим пеплом из Помпей

Источник

Яйцо под микроскопом

Под линзами микроскопа хорошо видно, что даже самый маленький кусочек скорлупы состоит из мельчайших частичек, в каждой из которых есть отверстие, а от каждого отверстия, подобно лучам, расходятся узкие щели.

Это поры, или канальцы, пропускающие в яйцо воздух. Их особенно много у тупого конца, а всего в скорлупе их до восьми тысяч. Неплохая вентиляция в жилище зародыша!

Вот кусочек белковой оболочки. Только что он лежал перед нами и был похож на крохотный лоскут бумаги. Но под микроскопом он выглядит совсем иначе. Перед глазами появляется красивая кружевная ткань; ее мелкого сетчатого строения наш невооруженный глаз попросту не различал. Сквозь такую сетку воздух к зародышу проходит, конечно, легко и свободно.

Возьмем теперь капельку желтка, рассмотрим и ее под микроскопом. При этом нам придется порвать тоненькую прозрачную оболочку — пленку, окружающую желток. Она называется желточной. От нее к полюсам яйца, то есть к его тупому и острому концам, идут стекловидные завитки — градинки. Зачем они нужны? Для закрепления желтка. Без градинок желток, который легче белка, всплыл бы кверху и присох изнутри к скорлупе. Градинки мешают этому — притягивают желток к центру.

Капля желтка… Как занятно наблюдать ее сквозь линзы микроскопа! Мы видим как бы множество детских воздушных шаров; они парят где кучками, где в одиночку.

Между крупными желтыми шариками, из которых слагается тело зародыша, виднеются и бесцветные шарики, поменьше. Они пойдут на его питание.

Но где же сам зародыш? Отыскать его при некотором внимании нетрудно. Присмотримся к желтку, который мы выпустили из яйца на блюдце. На его оболочке виднеется маленькое светлое пятнышко. Это и есть будущий зародыш.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник

Скорлупа яиц под микроскопом

Изучение физических свойств яйца………………………………….

Химические свойства яйца……………………………………………

Введение

Куриное яйцо можно сопоставить с моделью космического корабля, поскольку оно обеспечивает эмбрион всем необходимым: водой (белок), пищей (желток), кислородом (поры в скорлупе) и одновременно удаляет или изолирует продукты обмена – углекислый газ (поры в скорлупе), мочевину (аллантоис) и задерживает проникновение бактерий (подскорлуповая оболочка, пленка на скорлупе).

Цель работы: изучить уникальность яичной скорлупы, её физические и химические свойства.

Задачи:

Изучить литературу и источники по данному вопросу.

Познакомиться со строением различных яиц.

Определить физические и химические свойства яйца и скорлупы.

Изучить эффективность применения яичной скорлупы, в зависимости от её свойств

Аппарат исследования:

Объект исследования: яйца куриные и перепелиные

Предмет исследования: характерные свойства скорлупы и яйца.

Гипотеза исследования: предположим, что яйцо могло бы быть и без скорлупы

Методы исследования.

Эмпирические методы:

Теоретические методы:

Анализ и синтез. Качественный и количественный анализы результатов экспериментов и наблюдений. Соединение информации, полученной из различных источников по данной проблеме и полученных данных при анализе результатов исследования.

Сравнение. Сравнение результатов экспериментов и выявление оптимальной области применения.

Обобщение. Общение данных, полученных в ходе работы. Формулирование выводов о целесообразности применения скорлупы в различных направлениях.

Математические методы:

Статистические методы (расчёты, подсчёты).

Методы визуализации данных, полученных в результате экспериментов (графики, диаграммы, таблицы).

Основная часть

Строение яйца

Птичье яйцо состоит из желтка, белка, подскорлуповых оболочек, скорлупы. Желток куриного яйца представляет 1/3 его веса и имеет почти шарообразную форму. Снаружи желток укрывает тонкая желтковая оболочка. Белок содержит до 88% воды, около 10% протеина и близко 1% углевода

Строение скорлупы куриного яйца

Яйцо дышит благодаря порам в скорлупе. На первый взгляд скорлупа кажется плотной, но на самом деле она имеет пористую, проницаемую для газов структуру. Если посмотреть на поверхность скорлупы через увеличительное стекло, можно увидеть множество мелких пор, через которые и проходит воздух для цыпленка. Через поры в яйцо поступает кислород, а углекислый газ и влага выводятся наружу.

«От икринки к яйцу»

Ни для кого не секрет, что и яйцо, и икринка являются зародышами живых организмов. В самом деле: из того и из другого появляются живые существа. Внутри икринки и яйца есть очень много питательных веществ, которыми питается зародыш пока не вылупиться. И у того и у другого есть защитная оболочка. Только эти оболочки очень разные.

Что же привело к изменению оболочки икры? Какие факторы послужили поводом к этим изменениям? Это мне и предстоит выяснить.

Можно предположить, что, когда первые рыбы стали выходить на сушу, они начали откладывать икру не в воду. Икра стала приобретать более плотную оболочку.

Какие факторы стали причиной уплотнения оболочки икры? Задавшись этим вопросом, я решила провести опыт.

Опыт №1. Влияние воздуха на икру

Цель: выяснить, как влияет воздух на сырую икру.

Я разрезала и выпотрошила рыбу. Достала из неё икру и начала наблюдения.

Результаты наблюдений

Икра имеет достаточно влаги, она блестит и присутствует запах свежей рыбы.

Сильных изменений не наблюдается. Можно только отметить, что с поверхности слегка испарилась влага и появился небольшой запах.

Икра заметно высохла. По краям это особенно заметно. В середине ещё осталась влага и присутствует запах тухлой рыбы.

На четвертый день икра до конца высохла и улетучился неприятный запах.

Вывод: Оболочка икры не может выдержать длительного воздействия воздуха. Влага испаряется, тем самым икринки не получают воду и не способны к дальнейшему развитию.

Негативное влияние воздуха отразилось на возникновении плотной оболочки икры. В процессе эволюции земноводные стали откладывать икру на суше. Икра приобрела более плотную и влагоудерживающую оболочку, сохраняющую зародыш от воздуха и солнечных лучей. Процесс эволюции хорошо можно пронаблюдать на примере черепах. Их яйца покрыты плотной кожистой оболочкой, они очень упругие и их невозможно разбить. Такая прочность обусловлена тем, что черепахи откладывают яйца глубоко в песок, и требуется сохранить их целыми и невредимыми.

Жизнь развивалась, возникали новые её формы и формы размножения тоже не оставались на месте. Икринка развивалась, она приобретала плотную и прочную оболочку. Такой защиты требовала сама природа. И сейчас мы можем наблюдать готовый продукт эволюции, развивавшийся на протяжении миллионов лет. Это обыкновенное яйцо. Его оболочка очень прочна, сама форма скорлупы доведена до совершенства: когда яйца лежат в кладке, между ними сохраняется тепло. Да и курице удобней нести яйцо такой формы. Если яйцо катится, жгутики внутри удерживают желток на месте, поэтому яйцо быстро останавливается. Через поры в скорлупе происходит газообмен.

Изучение физических свойств

С легкостью разламывая скорлупу яйца боковым ударом чайной ложечки, мы и не подозреваем, как прочна она, когда давление действует на нее при естественных условиях, и как надежно защищает она живого птенчика внутри. Курица-наседка массой около 2 кг никогда не раздавливает яйца.

Опыт №2. Измерение прочности скорлупы куриного яйца

Под механической прочностью подразумевают способность материала, детали или конструкции сопротивляться разрушению под действием внешней нагрузки.

Цель: выяснить какую массу может выдержать яйцо

Приборы и материалы: стул, 4 яйца, весы.

Положила яйца на нужном расстоянии друг от друга, поставила стул на яйца, выяснила массу стула, произвела вычисления:

m стула/кол-во яиц = 8/4 = 2кг/яйцо

Вывод: яйцо способно выдержать массу 2 кг- это приличная механическая прочность для хрупкого яйца.

Яичная скорлупа имеет толщину доли миллиметра, но при этом она очень прочная. Причина прочности яичной скорлупы именно в ее геометрической форме. При внешнем давлении на скорлупу усилие передается таким образом, что сжатие скорлупы происходит в направлении, почти перпендикулярном силе, т.е. давление распределяется по всей ее поверхности. Поэтому сидящая на яйцах курица не расплющивает их, но в то же время удары вылупляющегося птенца изнутри сравнительно разрушают его.

В скорлупе куриных яиц, которая кажется нам очень простой и довольно обычной, находится до 15 тысяч пор, напоминающих ямки для гольфа. Даже яйца некоторых более мелких птиц обладают губчатой скорлупой, которую можно рассмотреть только под микроскопом. Эти выступы и впадинки позволяют сохранять яйцу особую эластичность и снижают силу удара. Яйца крупных птиц обычно твердые и неэластичные, а яйца мелких птиц мягкие и упругие.

Опыт №3. Измерение электропроводности яйца

Электрическая проводимость (электропроводность, проводимость) – способность тела проводить электрический ток, а также физическая величина, характеризующая эту способность и обратная электрическому сопротивлению.

Цель: измерить электрическую проводимость куриного яйца

Приборы и материалы: источник тока, проводник (яйцо куриное), микроамперметр, вольтметр, соединительные провода.

Собрала электрическую цепь, измерила силу тока и напряжение, вычислила значение сопротивления R=U/I, сделать вывод об электропроводности яйца

Сопротивление R, Ом

U = 4,4 В R = U/I R = 4,4/5*10-6 = 880000Ом

R =? Ответ: R = 880000Ом.

Вывод: яйцо электропроводно, но имеет большое сопротивление, значит оно хорошо защищено от влияния электромагнитных полей – безопасность для развития живого организма.

Опыт №4. Определение сопротивления яйца без скорлупы

Цель: Определить сопротивление яйца без скорлупы

Приборы и материалы: источник тока, проводник (яйцо куриное сырое) 1шт, яйцо перепелиное сырое 4шт, миллиамперметр, вольтметр, ванночка с электродами, соединительные провода.

Собрала цепь (яйцо разбила и вылила в ванночку), измерила силу тока и напряжение, вычислила значение сопротивления R=U/I, сделала вывод.

Сопротивление R, Ом

R =? Ответ: R = 314285Ом

U = 4,4В R = U/I R = 4,4/12*10-6 = 366 666Ом

R =? Ответ: R = 366666Ом

Вывод: яйцо без скорлупы имеет меньшую проводимость, чем со скорлупой. И куриное, и перепелиное яйца электропроводны. Но яйцо без скорлупы имеет меньшее сопротивление, чем яйцо со скорлупой. Значит скорлупа необходима.

4. Исследование теплопроводности яичной скорлупы.

Теплопроводность – способность тел проводить тепло

Цель: пронаблюдать изменение температуры воды в яичной скорлупе.

Оборудование: яйцо, две чашки, штативы, термометры.

Вывод: вода в яйце остывает медленнее чем в скорлупе. Следовательно, яичная скорлупа хороший теплоизолятор.

5. Исследование диффузии

Диффузия – явление взаимного проникновения молекул одного вещества между молекулами другого вещества в следствии их непрерывного и хаотичного движения.

Цель: пронаблюдать диффузию раствора медного купороса через яичную скорлупу.

Оборудование: яичная скорлупа, раствор медного купороса, банка с водой, фотоаппарат

Вывод: за 16 часов молекулы раствора медного купороса диффундировали через яичную скорлупу в воду. Значит скорлупа имеет пористую структуру

Изучение химических свойств куриного яйца

Белок яйца

Скорлупа птичьих яиц состоит на 90 процентов из карбоната кальция, причем этот карбонат кальция, в отличие от мела, усваивается почти стопроцентно за счет того, что уже проходил синтез в организме птицы из органического кальция в неорганический.

Цель:

Узнать какая реакция белка будет на действие этанола и изменение температуры.

Выяснить что произойдет с белком яйца если в него добавить соли тяжелых металлов.

Провести качественную реакцию на белок.

Оборудование: штатив с пробирками, спиртовка, держатель, мерный цилиндр, стеклянная палочка

Реактивы: белок куриного яйца, вода, этанол, растворы солей: Cu, Fe, Ni, Co, Pb, раствор гидроксида натрия.

Я приготовила раствор белка. Для этого отделила белок куриного яйца и разбавила его в 150 мл воды.

1. Денатурация белка

1) В пробирку налила 5 мл раствора белка и нагрела его над спиртовкой. Далее охладила раствор и разбавила водой в 2 раза. Раствор белка помутнел. При повышении температуры белок свернулся.

После охлаждения и разбавления белок не растворился.

2) В пробирку налила 3 мл раствора белка, добавила 1 мл этанола. Содержимое пробирки разбавила водой в 2 раза. Раствор помутнел, образовался осадок.

Вывод: При нагревании раствор помутнел потому что белок свернулся. Осадок не растворился при охлаждении и разбавлении потому что реакция необратимая.

Подобное явление происходит при попадании этанола в организм человека. При поступлении в кровь алкоголь начинает соприкасаться с эритроцитами (красными кровяными клетками), которые переносят кислород от легких к тканям и углекислый газ в обратном направлении; происходит распад эритроцитов.

Спиртосодержащая жидкость придает красным кровяным клеткам новое свойство, они начинают слипаться друг с другом, образуя более крупные по размерам шарики. Появившиеся в крови шарики образуют в тонких капиллярах тромбы, и кровоснабжение отдельных групп нейронов головного мозга прекращается. Происходит «онемение», а потом и отмирание отдельных микроучастков головного мозга, которое и воспринимается человеком как, якобы безобидное, состояние опьянения. В этом состоянии часть нейронов головного мозга погибает.

2. Осаждение белка растворами солей тяжелых металлов

Тяжёлые мета́ллы – группа химических элементов со свойствами металлов и значительным атомным весом. Термин тяжелые металлы чаще всего рассматривается не с химической, а с медицинской и природоохранной точек зрения. Таким образом, при включении в эту категорию учитываются не только химические и физические свойства элемента, но и его биологическая активность и токсичность, а также объём использования в хозяйственной деятельности.

В пробирки налила 2мл раствора белка и медленно, при встряхивании, по каплям добавила растворы солей меди, железа, никеля, кобальта и свинца.

Вывод: соли некоторых тяжелых металлов сворачивают белок. Для человека тяжелые металлы и их соли являются ядами. Токсичные металлы могут повредить все основные функции клеток и органов человека

3)Качественная реакция на белок

Присутствие белка в растворах можно обнаружить с помощью цветных реакций. Существуют универсальные цветные реакции, т. е. на все белки.

Биуретова проба.

В пробирку налила 2мл раствора белка и 2мл раствора гидроксида натрия, затем 2мл раствора сульфата меди. После перемешивания в пробирке образовался красивый фиолетовый осадок.

Вывод: белок с медью в щелочной среде образует комплексное соединение сине-фиолетового цвета. Реакция очень яркая, интенсивность окраски зависит от концентрации белка и количества медной соли в растворе. Таким образом можно определять любые белки.

Яичная скорлупа.

Как мы уже говорили, скорлупа птичьих яиц состоит на 90% из карбоната кальция. Кроме того, скорлупа содержит все необходимые для организма микроэлементы, в том числе медь, фтор, железо, марганец, фосфор, серу – всего 27 элементов. Поэтому ее можно использовать в медицине как препарат, повышающий прочность костей.

Методика применения скорлупы куриных яиц очень проста. Яйца предварительно моются теплой водой с мылом, хорошо ополаскиваются. В большинстве случаев скорлупа не требует специальной стерилизации. Для маленьких детей необходимо на 5 минут помещать ее в кипящую воду. Скорлупа от яиц, сваренных вкрутую, чуть менее активна, но зато полностью готова к использованию, пройдя стерилизацию в процессе варки. Дозировка — от 1,5 до 3 граммов ежедневно в зависимости от возраста. Растирать в порошок скорлупу лучше в ступке: замечено, что при использовании кофемолки препарат получается менее активный. Прием с утренней едой – с творогом или с кашами. В аптеках западных стран порошок из скорлупы куриных яиц продается с 1970 года.

1) Действие кислот на яичную скорлупу

Цель: выяснить как действуют различные кислоты на яичную скорлупу.

Оборудование: штатив с пробирками, стеклянная палочка, фарфоровая ступка с пестиком, ложечка.

Реактивы: растворы кислот (серной, азотной, соляной, фосфорной, уксусной), яичная скорлупа.

Растерла в ступке высушенную яичную скорлупу. В пробирки налила по 2 мл кислот (серной, азотной, соляной, фосфорной). Ложечкой добавила измельченную яичную скорлупу. Началась реакция с выделением углекислого газа, скорлупа при этом стала растворяться.

2) Действие уксусной кислоты на яичную скорлупу.

Приготовила 3% раствор уксусной кислоты. Положила в него сырое куриное яйцо. Через 12 часов скорлупа полностью растворилась, осталась тонкая пленка. Яйцо внутри сырое. При растворении скорлупы интенсивно выделялся углекислый газ.

Вывод: кислоты растворяют яичную скорлупу с выделением углекислого газа. Интенсивность реакции зависела от силы кислоты и её концентрации. Наиболее бурно шла реакция с серной и азотной кислотами, менее активно реагировали фосфорная и соляная кислоты.

Яичная скорлупа в строительстве

Важный элемент скорлупы – тонкая внутренняя пленка. Эта пленка в свое время здорово помогла строителям. Они возводили театр, крыша которого должна была иметь форму огромной яичной скорлупы. Во время строительства по крыше пошли трещины. Изучив скорлупу более тщательно, заметили, что к ней «крепится» изнутри тонкая эластическая пленка, которая как бы стягивает всю конструкцию скорлупы. Выход был найден: крышу снабдили подобной пленкой, и театр благополучно достроили. Теперь уже не вызывает удивления ни давно используемые арочные конструкции, ни гигантские сплошные своды, напоминающие формой яйцо.

Яичная скорлупа в искусстве

С древних времен яичная скорлупа привлекает художников и народных умельцев. Из неё делают всевозможные поделки и предметы искусства. Существует много техник по обработке яичной скорлупы. Одна из самых красивых техник – Карвинг. Форма яйца привлекает своей тайной, каким-то внутренним смыслом. Многие ранние цивилизации считали яйцо символом плодородия, старались украшать его и использовали для обрядов, направленных на увеличение урожая и плодородия.

Современный человек также ценит форму яйца и заложенный в него смысл. Карвинг по яичной скорлупе привлекает контрастом между таким хрупким предметом и тем, что можно сделать с ним. Сейчас существует целая плеяда художников, которые занимаются карвингом по яйцу, они выставляют свои работы на выставках и в музеях.

Выводы

Изучая структуру яйца, мы можем моделировать жизнеобеспечение космического корабля.

Источник