Г.Н. Єфименко, вчитель біології Московськоїекономічної школи.
Лабораторне дослідження в 11-му класі
Дорогіколеги! У гонитві за підвищенням рівня теоретичних знань, прагнучи В«вкластиВ»в наших учнів якомога більше фактів, законів і теорій, ми інколи невстигаємо розкрити дітям найпрекрасніше і хвилююча в нашій науці -можливість пізнавати нове через експеримент. Ми всі прекрасно розуміємо, якважко навчити дитину думати, не боятися пробувати і помилятися, як важливонавчити його шукати, здобувати знання самостійно. Але не в цьому полягаєголовне завдання нашої роботи? Стимулювати дитину до пошуку, роздумів, експериментуваннядопомагають лабораторні роботи, що проводяться у вигляді невеликих досліджень, результатияких не відомі учням заздалегідь. Такі роботи дозволяють без особливих зусильпідвищити мотивацію школярів до вивчення біології.
Існуєдві перешкоди для організації міні-досліджень на уроках: біднаматеріальна база в більшості шкіл і обмежена кількість навчальногочасу. Перша перешкода можна обійти, підібравши роботи, які не потребують великихвитрат і складних приладів. Питання з часом можна вирішити, наприклад, за рахунокгодин, відведених на шкільний біологічний гурток.
Вашомуувазі пропонується невеличке дослідження з вивчення властивостейцитоплазматичної мембрани рослинної клітини. Воно називається В«Вивченняфакторів, що впливають на цілісність цитоплазматичної мембрани рослинноїклітини В».
Коментарі для вчителя
Вданому дослідженні використовується червонокачанна капуста. У вакуолях її клітинміститься водорозчинний пігмент антоціан, що надає її листю характернузабарвлення. При руйнуванні клітинної стінки, цитоплазматичної і вакуолярноїмембран клітини антоціан виходить назовні і забарвлює розчин в пробірці в синійколір. Для чистоти експерименту потрібно користуватися однаковими пробірками, однаковимишматочками капусти (однакової товщини і площі), додавати однаковекількість всіх хімічних речовин.
Впершій частині роботи учням пропонується зруйнувати оболонку і мембрани клітинмеханічно - за допомогою скальпеля. Розрізаючи листи капусти на шматочки, ученьруйнує клітини, і антоціан виходить назовні. Пігмент забарвлює воду, в якупоміщаються шматочки листя, в синій колір. Надалі учневі пропонуєтьсякористуватися тільки відмитими від пігменту шматочками. Щоб повністю видалитиантоціан із зруйнованих клітин, вчителю необхідно заздалегідь нарізати достатнюкількість шматочків капусти і вимочити їх у водопровідній воді протягом 3 год, міняючиводу кілька разів.
Піддругій частині роботи учням пропонується з'ясувати вплив різних хімічнихречовин на клітинну мембрану. У сухі (!) Пробірки поміщаються однаковішматочки капусти, обсушені фільтрувальним папером. У кожну пробіркудодається одне із запропонованих речовин (див. В«Інструкцію для учняВ»).Вибір речовин не випадковий: етанол - полярне з'єднання, соляна кислота ігідроксид натрію - електроліти. Вони взаємодіють, в основному з полярними(Гідрофільними) складовими мембрани (білками, глікопротеїдів, полярнимиголовками молекул фосфоліпідів) і викликають денатурацію білків і їх частковуекстракцію з мембран. (Етанол, завдяки наявності метилової групи здатнийвзаємодіяти і з фосфоліпідами, але цим взаємодією в умовах досвідуможна знехтувати.) Все це призводить до порушення цілісності клітинних мембран івиходу пігменту в розчин. Соляна кислота і луг вступають в хімічнуреакцію з антоціаном, надаючи розчину червону і жовту окраскувідповідно. З цієї причини антоціан може бути використаний як природнийіндикатор для виявлення аніонів гідроксилу і катіонів водню у водномурозчині.
Бензині ацетон - неполярні розчинники, взаємодіючі в основному з неполярними(Гідрофобними) складовими мембрани (хвостами молекул фосфоліпідів, внутрімембраннимігрупами білків). Крім того, ацетон, як і етанол, викликає денатураціюбілків. Антоціан в бензині не розчиняється (але розчиняється в ацетоні), томув досвіді забарвлення бензину не змінюється. У цьому досвіді потрібно особливо ретельнообсушити шматочки капусти фільтрувальним папером і користуватися тільки сухийпосудом. При додаванні до бензину води антоціан переходить у водний шар ізабарвлює його в синій колір, бензиновий шар зберігає свою жовтувате забарвлення.
Побутовемиючий засіб зазвичай містить кілька детергентів - амфіфільних (тобтопроявляють і гідрофобні, і гідрофільні властивості) з'єднань, яківпливають на різні компоненти мембран, але головним чином нагідрофобні. У досліді з побутовим миючим засобом вміст пробіркизабарвлюється в слабкий жовтий колір, що дозволяє зробити висновок про наявність у ньомулуги. Для досвіду потрібно брати безбарвне миючий засіб.
Куховарськасіль - полярне з'єднання, але в умовах досвіду вона не руйнує клітиннімембрани, тому розчин в пробірці залишається безбарвним. Учень може помітитизміна тургору клітин капусти, але в даній роботі це необов'язково.
Втретій частині роботи учням пропонується з'ясувати вплив температури націлісність цитоплазматичної мембрани. Одна пробірка поміщається в баню притемпературі не вище 40 В° С, інша - при температурі не нижче 60 В° С, третяпробірка кип'ятиться протягом декількох хвилин. При температурі вище 40 В° С білкиденатурують, цілісність мембран порушується, і антоціан виходить у воду, надаючиїй синє забарвлення. При кип'ятінні шматочків червонокачанної капусти потрапив у водуантоціан піддається термічному розкладанню і стає блідо-зеленим.
Підвсіх дослідах необхідно відзначати не тільки забарвлення розчину, але і колір шматочківкапусти. Шматочки можуть втратити колір повністю або тільки по краю - вЗалежно від кількості зруйнованих клітин. У дослідах з соляною кислотою ігідроксидом натрію шматочки забарвлюються в той же колір, що й розчин. Це, можливо,говорить про те, що іони водню і гідроксилу проникають всередину клітин і тамвзаємодіють з антоціаном.
Інструкція для учня
Темароботи: В«Вивчення факторів, що впливають на цілісність цитоплазматичної мембранирослинної клітини В».
Метароботи: з'ясувати умови руйнування цитоплазматичної мембрани клітин листачервонокачанної капусти.
Приладиі матеріали: листя червонокачанної капусти; скальпель; лінійка; пінцет; 13пробірок з пробками; лабораторний штатив для пробірок; водяна баня; термометр;мірний циліндр; шматочки листя червонокачанної капусти, попередньовимочені у воді протягом 3 год; фільтрувальний папір; аркуш білого паперу;вода, етанол (96%); ацетон; бензин; розчини соляної кислоти (1 М), гідроксиду натрію (1 М) і хлориду натрію (10%); суміш води і засоби для миття посуду (10:1).
Безпекаі чистота експерименту
1.Прочитайте всю інструкцію до кінця, перш ніж почнеться виконувати роботу.
2.Користуйтеся тільки сухими пробірками.
3.Промивайте мензурку і пінцет у воді ПЕРЕД КОЖНИМ ДОСВІДОМ.
4.Для досвіду з бензином візьміть суху мензурку.
5.Працюючи з ацетоном і бензином, швидко закривайте пробірки пробками і ставтепробірки ПІД тягу.
ХІДРОБОТИ
Частина1
1.Виріжте 3 квадратних шматочка з листя червонокачанної капусти. Слідкуйте, щобшматочки були однаковими.
2.Помістіть шматочки капусти в пробірку і додайте 5 мл води. Пронумеруйте цюпробірку № 1.
3.Поставте пробірку в штатив.
4.Відзначайте зміни забарвлення вмісту пробірки. Визначення забарвлення розчинузручно проводити на тлі аркуша білого паперу.
Частина2
5.Візьміть іншу пробірку і повторіть пункти 2 і 3, використовуючи шматочки капусти, попередньовимочені у воді. Пронумеруйте цю пробірку № 2.
6.Пронумеруйте 8 пробірок: № 3, № 4, № 5, № 6, № 7, № 8, № 9 та № 10.
7.Покладіть промиті шматочки капусти на фільтрувальний папір і ретельнопромокніть їх. Помістіть висушені шматочки в пробірки і додайте замість водипо 5 мл наступних рідин:
впробірку № 3 - етанол (96%);
впробірку № 4 - ацетон;
впробірку № 5...
