معلومة

2.1: بروتوكول التمثيل الضوئي - علم الأحياء

2.1: بروتوكول التمثيل الضوئي - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

I. قياس معدل التمثيل الضوئي

ستستخدم طريقة "قرص الورقة العائمة" لقياس معدل التمثيل الضوئي. للبدء ، قم بقطع عدة أقراص من أوراق السبانخ ووضع هذه الأقراص في كوب من الماء.

1. هل تطفو أقراص الأوراق الخاصة بك؟ استخدم المعلومات الواردة في هذا الرسم التخطيطي لمقطع عرضي لورقة ما لشرح سبب تطفو قرص طرفية.

2. أين يحدث التمثيل الضوئي في الورقة؟ حدد العضيات التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي ونوع أو أنواع الخلايا الورقية التي تحتوي على هذه العضية.

3. اشرح لماذا من المفيد للنبات أن يكون لديه فراغات هوائية حول الخلايا المتوسطة الإسفنجية في الأوراق. (تلميح: تذكر المعادلة الكيميائية لعملية التمثيل الضوئي.)

[ ce {6 CO2 + 6H2O -> [ضوء] 6 O2 + C6H12O6} ]

4. لقياس معدل التمثيل الضوئي ، سوف تستبدل الهواء الموجود في النسيج الوسطي الإسفنجي في الأقراص الورقية بسائل. سيؤدي ذلك إلى غرق أقراص الأوراق. ثم ستضع أقراص الأوراق هذه في الماء مع مذاب CO2 وقياس مقدار الوقت الذي تستغرقه الأقراص الطرفية لتطفو. ما هو منتج التمثيل الضوئي الذي سيتراكم في النسيج الوسطي الإسفنجي ويسبب تطفو أقراص الأوراق؟

لكي يحدث التمثيل الضوئي في الأقراص الورقية التي امتص الهواء منها ، ستحتاج إلى تزويد الأقراص الورقية بالضوء ومصدرًا جيدًا لثاني أكسيد الكربون2 مذاب في الماء. لهذا الغرض ، سوف تستخدم محلول بيكربونات الصوديوم (NaHCO3) في الماء. يتفاعل بيكربونات الصوديوم مع الماء على النحو التالي:

[ ce {NaHCO3 + H2O <=> NaOH + H2CO3 <=> NaOH + H2O + CO2} ]

5. فكر فيما سيحدث في الأقراص الورقية التي تضعها في محلول من بيكربونات الصوديوم مقابل أقراص الأوراق التي تضعها في الماء (بدون بيكربونات الصوديوم). ما هي الأقراص الورقية التي ستجري عملية التمثيل الضوئي وتنتج O2?

___ أقراص الأوراق في محلول من بيكربونات الصوديوم

___ أقراص الأوراق في الماء (بدون بيكربونات الصوديوم)

اشرح أسبابك.

يمكنك اختبار تنبؤاتك من خلال معرفة ما إذا كانت الأقراص الورقية تطفو نتيجة لإنتاج O2 عند وضعها في محلول بيكربونات الصوديوم مقابل الماء. استخدم الإجراء التالي.

إجراء

أ. ضع علامة واحدة فنجان "بيكربونات الصوديوم" وتعبئته بحوالي ربع مليء بمحلول بيكربونات الصوديوم. قم بتسمية الكوب الثاني "ماء" واملأ ربعه تقريبًا بالماء. أضف قطرة واحدة من المنظف المخفف إلى كل كوب.

ب. بعد ذلك ، ستقوم بإعداد ملف أقراص الأوراقمع الحرص على عدم إتلافها. أولاً ، قم بإعداد قطعتين من الورق عن طريق طي كل منهما إلى نصفين ثم فتحهما. سيزودك مدرسك بقشة أو لكمة أو مقص لتحضير أقراص الأوراق. اخرج قطعة من أنسجة الأوراق ، وتجنب الأوردة الكبيرة. (إذا كنت تستخدم ثقبًا ثقوبًا ، فاتركه مغلقًا وأنت تضغط على المثقاب على الطاولة لتحرير قرص الورقة على قطعة الورق.) كرر ذلك حتى يكون لديك 10 أقراص أوراق على كل قطعة من الورق.

ج. قم بإزالة المكبس من أ حقنة، واستخدم إحدى الأوراق المطوية لصب 10 أقراص أوراق في المحقنة. اضغط عليهم حتى طرف المحقنة.

د. استبدل المكبس وادفعه لأسفل حتى علامة 1 مل تقريبًا الحرص على عدم الاسكواش قطع الأوراق.

ه. تمتص ~ 5 مل من بيكربونات الصوديوم/ محلول منظف في المحقنة. امسك المحقنة في وضع مستقيم وادفع أكبر قدر ممكن من الهواء.

F. ضع إبهامك على الحافة من الحقنة ، و تراجع ببطء على المكبس حتى علامة 10 مل. هذا يخلق فراغ ويسحب الهواء من الورقة. قم بإمالة المحقنة وتدويرها للتأكد من غمر جميع الأقراص في المحلول ، ثم احتفظ بها لمدة 10 ثوانٍ ، ثم اترك المكبس دون إزالة إبهامك من طرف المحقنة. سوف يعود المكبس إلى موضعه ويدخل المحلول إلى أقراص الأوراق. إذا سقطت أقراص الأوراق إلى قاع المحلول في المحقنة ، تكون قد انتهيت. إذا لم يكن كذلك ، فافعل هذا مرة أخرى.

ز. قم بإزالة المكبس وإفراغ الأقراص في الكأس تحتوي على محلول بيكربونات الصوديوم. ثم قم بتدوير الكوب لإخراج أي أقراص عالقة في جانب الكأس.

ح. يكرر الخطوات c-g ، ولكن استخدم ماء/ محلول منظف بدلا من بيكربونات الصوديوم.

أنا. ضع الكوبين تحت ضوء ضوء.

تدبير وقائي: احرص على إبعاد جميع السوائل عن مصدر الضوء والسلك الكهربائي.

6. في نهاية كل دقيقة ، سجل عدد الأقراص العائمة (أي قرص لم يعد يلمس الجزء السفلي).

عدد الأقراص ذات الأوراق العائمة

الدقائق

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

في الماء

محلول بيكربونات

7. استخدم بياناتك لعمل رسم بياني لنتائجك ، باستخدام رموز مختلفة لأقراص الأوراق في الماء مقابل أقراص الأوراق في محلول البيكربونات. تأكد من تسمية المحاور والرموز.

8. هل تدعم بياناتك توقعاتك؟ يشرح.

يحدث كل من التمثيل الضوئي والتنفس الخلوي في أقراص الأوراق في محلول البيكربونات.

البناء الضوئي

6 كو2 + 6 ح2يا ⇒ 6 يا2 + ج6ح12ا6

التنفس الخلوي

6 س2 + ج6ح12ا6 ⇒ 6 كو2 + 6 ح2ا

الخامس

طاقة

الخامس

~ 29 ADP + فوسفات ⇒ ~ 29 ATP

لاحظ أن بعض O2 ينتج عن طريق التمثيل الضوئي ويستخدم للتنفس الخلوي. وبالتالي ، فإن طريقة قرص الورقة العائمة تقيس معدل صافي التمثيل الضوئيوهو معدل البناء الضوئي مطروحًا منه معدل التنفس الخلوي.

9. في الرسم البياني أعلاه ، ارسم أسهمًا للإشارة إلى كيفية استخدام منتجات التنفس الخلوي في عملية التمثيل الضوئي ويمكن استخدام منتجات التمثيل الضوئي للتنفس الخلوي.

10. لنفترض أن قرص الورقة الذي امتص الهواء منه تم وضعه في محلول البيكربونات تحت ضوء خافت ينتج عنه معدل منخفض من التمثيل الضوئي يساوي معدل التنفس الخلوي. هل تتوقع أن يطفو قرص الورقة هذا؟ اشرح لماذا ولماذا لا.

11. ماذا يحدث لجزيئات السكر التي ينتجها صافي التمثيل الضوئي؟ أي ، كيف يستخدم النبات جزيئات السكر التي تنتجها عملية التمثيل الضوئي التي لا تستخدم في التنفس الخلوي؟

12. لماذا تحتاج الخلايا الورقية لإجراء التنفس الخلوي؟

II. التحقيق في عامل يؤثر على معدل التمثيل الضوئي

الآن بعد أن أصبح لديك طريقة لقياس معدل صافي التمثيل الضوئي ، يمكنك التحقق من العوامل التي تؤثر على معدل صافي التمثيل الضوئي. لقد أظهرت بالفعل أن صافي التمثيل الضوئي لا يحدث في حالة CO2 غير متاح. ما هي التغييرات الأخرى في إعدادك التجريبي التي قد تؤثر على معدل صافي البناء الضوئي؟

13. أكمل الجدول لوصف عاملين أو متغيرين إضافيين تعتقد أنهما قد يؤثران على معدل صافي التمثيل الضوئي ووصف التأثيرات التي تتوقع ملاحظتها.

العامل 1

العامل 2

قم بتسمية أو وصف عامل قد يؤثر على معدل البناء الضوئي الصافي.

ما هو التأثير الذي تعتقد أنه سيكون لهذا العامل على معدل التمثيل الضوئي؟ اشرح أسبابك.

ما هو التأثير الذي تعتقد أن هذا العامل سيكون له على معدل التنفس الخلوي؟ اشرح أسبابك.

ما هو التأثير الذي تعتقد أنه سيكون لهذا العامل على معدل صافي التمثيل الضوئي؟ اشرح أسبابك.

صمم تجربة يمكنها اختبار تأثير عامل على معدل صافي التمثيل الضوئي. يمكن لمدرسك تزويدك بما يلي:

  • بيكربونات الصوديوم والماء والقياس واسطوانة متدرجة لعمل محاليل بتركيزات مختلفة من بيكربونات الصوديوم
  • مسطرة لقياس المسافة من مصدر الضوء (تقل شدة الضوء مع المسافة ؛ على وجه التحديد ، شدة الضوء تتناسب تقريبًا مع 1 / مسافة2)
  • ورق ألومنيوم أو صندوق لمنع الضوء من الوصول إلى الأقراص في الدورق
  • مرشحات ألوان مختلفة أو غلاف سيلوفان يسمح بمرور الضوء الأخضر فقط أو الضوء الأزرق أو الضوء الأحمر
  • ميزان حرارة ووعاء أكبر يمكن ملؤه بالماء الساخن أو الثلج ليكون بمثابة حمام تدفئة أو تبريد للدورق بمحلول بيكربونات الصوديوم وأقراص الأوراق.

قد تكون قادرًا على استخدام معدات أو لوازم إضافية متوفرة في فصلك الدراسي أو يحضرها أحد الطلاب في مجموعتك.

14. صِف تجربتك المقترحة ، بما في ذلك سؤال البحث أو الفرضية ، وإعدادك التجريبي ، وكيف ستجمع بياناتك وتحللها ، وكيف ستفسر بياناتك للإجابة على سؤالك أو لاختبار فرضيتك.


العمل العملي للتعلم

من السهل إلى حد ما إثبات أن النباتات تنتج الأكسجين والنشا فيها البناء الضوئي. في سن 14-16 قد يكون الطلاب قد جمعوا الغاز المنبعث من الحشائش في الأحواض (على سبيل المثال إلوديا) وأوراق النشا المختبرة.

ليس من السهل إظهار التفاعلات الأخرى في عملية التمثيل الضوئي. بالنسبة إلى تقليل ثاني أكسيد الكربون يجب أن يكون هناك مصدر للكربوهيدرات الإلكترونات. في الخلية ، NADP هو مستقبل الإلكترون الذي يتم تقليله في التفاعلات المعتمدة على الضوء ، والذي يوفر الإلكترونات والهيدروجين للتفاعلات المستقلة عن الضوء.

في هذا التحقيق ، يعمل DCPIP (2،6-ثنائي كلورو فينول-إندوفينول) ، وهو صبغة زرقاء ، كمستقبل للإلكترون ويصبح عديم اللون عند تقليله ، مما يسمح بأي عامل الاختزال الذي تنتجه البلاستيدات الخضراء ليتم الكشف عنها.

تنظيم الدرس

يعتمد هذا التحقيق على العمل بسرعة والحفاظ على برودة كل شيء. سيحتاج طلابك إلى فهم جميع التعليمات مقدمًا للتأكد من أنهم يعرفون ما يفعلونه.

الأجهزة والكيماويات

لكل طالب أو مجموعة طلاب:

الطرد المركزي - مع RCF بين 1500 و 1800g

سبانخ خضراء طازجة ، خس أو ملفوف ، 3 أوراق (تجاهل الوسط)

الهاون والمدقة الباردة (أو الخلاط أو خلاط الطعام) التي تم حفظها في حجرة التجميد لمدة 15-30 دقيقة (إذا تركت لفترة طويلة جدًا ، فسوف يتجمد المستخلص)

موسلين أو شبكة نايلون دقيقة

قضيب زجاجي أو ماصة باستير

اسطوانة قياس 20 سم 3

ماصات ، 5 سم 3 و 1 سم 3

مصباح على شكل مقعد مع لمبة 100 وات

قلم مقاوم للماء لتسمية الأنابيب

مقياس الألوان والأنابيب أو مستشعر الضوء ومسجل البيانات

0.05 مولار محلول فوسفات منظم ، درجة الحموضة 7.0: يخزن في الثلاجة عند 0-4 درجة مئوية (ملاحظة 1).

وسط العزل (سكروز وبوكل في محلول الفوسفات): يخزن في الثلاجة بدرجة حرارة 0-4 درجة مئوية (ملاحظة 2).

كلوريد البوتاسيوم (منخفض الخطورة) (ملاحظة 3).

محلول DCPIP (منخفض الخطورة): (1 × 10-4 م تقريبًا) (ملاحظة 4)

الصحة و أمبير السلامة والملاحظات الفنية

على الرغم من أن DCPIP يمثل الحد الأدنى من المخاطر بصرف النظر عن البقع ، فمن الأفضل تجنب ملامسة الجلد في حالة تسبب التلامس الطويل مع الصبغة في حدوث حساسية.
لا تتعامل مع المصابيح الكهربائية ويداك مبتلة.
جميع الحلول المستخدمة منخفضة الخطورة - ارجع إلى CLEAPSS Hazcards و Recipe Cards لمزيد من المعلومات.

1 0.05 M محلول عازل الفوسفات ، درجة الحموضة 7.0. نا2HPO4.12H2O ، 4.48 جم (0.025 م) خ2ص41.70 جم (0.025 م). حضري حتى 500 سم 3 بالماء المقطر وخزنيها في الثلاجة بدرجة حرارة 0-4 درجة مئوية. مخاطر منخفضة - راجع CLEAPSS Hazcard 72.

2 وسط العزلة. السكروز 34.23 جم (0.4 م) بوكل 0.19 جم (0.01 م). يذوب في محلول فوسفات منظم (درجة الحموضة 7.0) في درجة حرارة الغرفة ويصل إلى 250 سم 3 بمحلول عازل. يخزن في الثلاجة في درجة حرارة 0-4 درجة مئوية. مخاطر منخفضة - راجع CLEAPSS Hazcard 40C.

3 كلوريد البوتاسيوم 0.05 م. قم بإذابة 0.93 جم في محلول منظم الفوسفات في درجة حرارة الغرفة واصنع ما يصل إلى 250 سم 3. يخزن في الثلاجة في درجة حرارة 0-4 درجة مئوية. استخدم في درجة حرارة الغرفة. (لاحظ أن كلوريد البوتاسيوم عامل مساعد لتفاعل هيل.) ارجع إلى CLEAPSS Hazcard 47B وبطاقة الوصفة 51.

4 محلول DCPIP DCPIP 0.007-0.01 جم ، مكون حتى 100 سم 3 مع محلول الفوسفات. راجع CLEAPSS Hazcard 32 وبطاقة الوصفة 46.

إجراء

حافظ على برودة المحاليل والجهاز أثناء إجراء الاستخراج ، الخطوات من 1 إلى 8 ، للحفاظ على نشاط الإنزيم. نفذ عملية الاستخراج بأسرع ما يمكن.

تحضير

أ قطّعي ثلاث أوراق صغيرة من السبانخ أو الخس أو الملفوف إلى قطع صغيرة باستخدام المقص ، لكن تخلصي من الأطراف الوسطى القاسية وسيقان الأوراق. ضعها في ملاط ​​بارد أو خلاط يحتوي على 20 سم 3 من وسط عزل بارد. (قم بزيادة كميات الخلاط إذا لزم الأمر.)

ب اطحن بقوة وبسرعة (أو امزج لمدة 10 ثوانٍ تقريبًا).

ج ضع أربع طبقات من الشاش أو النايلون في قمع ورطبها بوسط عزل بارد.

د قم بتصفية الخليط من خلال القمع في الدورق وصب المرشح في أنابيب الطرد المركزي المبردة مسبقًا والمدعومة في حمام ملح ماء مثلج. اجمع حواف الشاش ، واعصرها جيدًا في الدورق ، وأضف المرشح إلى أنابيب جهاز الطرد المركزي.

ه تأكد من أن كل أنبوب طرد مركزي يحتوي على نفس حجم المرشح.

F أجهزة الطرد المركزي للأنابيب لوقت كافٍ للحصول على حبيبات صغيرة من البلاستيدات الخضراء. (يجب أن تكون 10 دقائق بسرعة عالية كافية.)

ز صب السائل (طاف) في أنبوب الغليان مع الحرص على عدم فقد الحبيبات. أعد تعليق الحبيبات بحوالي 2 سم 3 من وسط العزل باستخدام قضيب زجاجي. التدفق داخل وخارج ماصة باستور خمس أو ست مرات يعطي تعليقًا موحدًا.

ح قم بتخزين مستخلص الأوراق هذا في حمام مثلج مائي وملح واستخدمه في أسرع وقت ممكن.

التحقيق باستخدام البلاستيدات الخضراء

اقرأ جميع التعليمات قبل أن تبدأ. استخدم محلول DCPIP في درجة حرارة الغرفة.

أنا قم بإعداد 5 أنابيب معنونة على النحو التالي.

ي عند إضافة DCPIP إلى المستخلص ، قم بهز الأنبوب ولاحظ الوقت. ضع الأنابيب 1 و 2 و 4 على بعد حوالي 12-15 سم من ضوء ساطع (100 واط). ضع الأنبوب 3 في الظلام.

ك حدد الوقت المستغرق لإزالة لون DCPIP في كل أنبوب. إذا كان المستخلص نشطًا لدرجة أنه يزيل اللون في غضون ثوانٍ من الخلط ، قم بتخفيفه بنسبة 1: 5 باستخدام وسط عزل وحاول مرة أخرى.

ملاحظات التدريس

تقليديا ، يتم استخدام إنتاج الأكسجين والنشا كدليل على التمثيل الضوئي. تنتج التفاعلات المعتمدة على الضوء عامل اختزال. هذا يقلل عادة NADP ، ولكن في هذه التجربة يتم قبول الإلكترونات بواسطة الصبغة الزرقاء DCPIP. DCPIP المخفض عديم اللون. يعود فقدان اللون في DCPIP إلى العامل المختزل الناتج عن التفاعلات المعتمدة على الضوء في البلاستيدات الخضراء المستخرجة.

يجب أن يطور الطلاب فهمًا واضحًا للعلاقة بين التفاعلات المعتمدة على الضوء والتفاعلات المستقلة عن الضوء حتى يتمكنوا من تفسير النتائج. أكمل روبرت هيل في الأصل هذا التحقيق في عام 1938 ، وخلص إلى أن الماء قد تم تقسيمه إلى هيدروجين وأكسجين. يُعرف هذا الآن باسم رد فعل هيل.

يمكنك فحص قطرة من مستخلص الرواسب باستخدام مجهر تحت طاقة عالية لرؤية البلاستيدات الخضراء. سيكون هناك عدد أقل من البلاستيدات الخضراء في المادة الطافية - والتي تزيل لون DCPIP بشكل أبطأ ، مما يعزز فكرة أن الاختزال هو نتيجة نشاط البلاستيدات الخضراء.

نتائج العينة

باستخدام جهاز الطرد المركزي مقاعد البدلاء

تم اتباع الإجراء التجريبي. تم استخدام جهاز طرد مركزي معياري للمختبر لتدوير البلاستيدات الخضراء (Clifton NE 010GT / I) بسرعة 2650 دورة في الدقيقة ، 95 X ز لمدة 10 دقيقة.

بدأت التجربة في غضون 5 دقائق من تحضير البلاستيدات الخضراء. تمت متابعة التفاعل باستخدام مقياس ألوان EEL مع مرشح أحمر - يتم أخذ القراءات كل دقيقة.

أعطى الأنبوب 3 (المحتضن في الظلام) قراءة 5.4 وحدة امتصاص بعد 20 دقيقة.
كان الأنبوب 2 (DCPIP بدون مستخلص أوراق) 6.2 وحدة امتصاص.

باستخدام جهاز الطرد المركزي الصغير

تم تكرار التجربة باستخدام جهاز طرد مركزي دقيق.

أعطى الأنبوب 3 (المحتضن في الظلام) قراءة 4.9 وحدة امتصاص بعد 10 دقائق.

كان الأنبوب 2 (DCPIP بدون مستخلص أوراق) 6.4 وحدة امتصاص.

كان النشاط النسبي للحبيبات أعلى مما كان عليه عندما تم استخدام جهاز الطرد المركزي. كانت أنابيب الطرد المركزي الصغيرة بسعة 1.5 سم 3 فقط - ليست مثالية لهذه العملية. سيكون من الأفضل استخدام أجهزة طرد مركزي ذات مقاعد عالية السرعة.

من أجل التحقق من فقدان نشاط البلاستيدات الخضراء ، تم تكرار التجربة باستخدام نفس تعليق البلاستيدات الخضراء بعد ساعة وساعتين من التحضير. تم الاحتفاظ بتعليق الكلوروبلاست في حمام جليدي ملح. لم يكن هناك أي فقد في النشاط عندما تم حفظ المستخلص في الثلج لمدة تصل إلى ساعتين.

أسئلة الطلاب

1 وصف وشرح التغييرات التي لوحظت في الأنابيب الخمسة. قارن النتائج وقدم بعض التعليقات الختامية حول ما تعرضه.

2 يمكن تقييد معدل التمثيل الضوئي في الأوراق السليمة بعدة عوامل بما في ذلك الضوء ودرجة الحرارة وثاني أكسيد الكربون. أي من هذه العوامل سيكون له تأثير ضئيل على القدرة المختزلة لمستخلص الأوراق؟

3 صِف كيف يمكنك توسيع هذه العملية لاستكشاف تأثير شدة الضوء على التفاعلات المعتمدة على الضوء لعملية التمثيل الضوئي.

1 تغيير اللون والاستدلالات التي يمكن إجراؤها من النتائج:
أنبوب 1 (مستخلص الأوراق + DCPIP) يتغير لونه حتى يصبح بنفس لون الأنبوب 4 (مستخلص الأوراق + الماء المقطر).
أنبوب 2 (وسط عزل + DCPIP) لا يتغير اللون. يوضح هذا أن DCPIP لا يزيل لونه عند تعرضه للضوء.
أنبوب 3 (مستخلص أوراق + DCPIP في الظلام) لا يتغير اللون. لذلك يمكن الاستدلال على أن فقدان اللون في الأنبوب 1 يرجع إلى تأثير الضوء على المستخلص.
أنبوب 4 (مستخلص أوراق + ماء مقطر) لا يتغير اللون. هذا يدل على أن المستخلص لا يغير لونه في الضوء. يعمل كمعيار لوني للمستخلص بدون DCPIP.
أنبوب 5 (طاف + DCPIP) لا يتغير اللون إذا كان الطاف واضحًا إذا كان أخضر قليلاً قد يكون هناك بعض إزالة اللون.
يجب أن تشير النتائج إلى أن التفاعلات المعتمدة على الضوء لعملية التمثيل الضوئي تقتصر على البلاستيدات الخضراء التي تم استخلاصها.

2 لن يكون لثاني أكسيد الكربون أي تأثير ، لأنه لا يشارك في التفاعلات المعتمدة على الضوء.

3 يجب على الطلاب وصف إجراء تتنوع فيه شدة الضوء ولكن يتم التحكم في درجة الحرارة.


2.1: بروتوكول التمثيل الضوئي - علم الأحياء

يمكن أن تكون مشاهدة فقاعات الغاز من البركة أثناء عملية البناء الضوئي عرضًا رائعًا أو عمليًا للطلاب. عندما يتم وضع الفقاعات بالقرب من مصدر الضوء ، سوف يتسارع معدل الفقاعات ، وكلما تم أخذ البركة بعيدًا ، ستتباطأ الفقاعات مرة أخرى - وهو مؤشر فوري ومرئي على أهمية شدة الضوء في عملية التمثيل الضوئي. يوضح مقطع الفيديو الخاص بنا أفضل السبل لاستخدام هذا البروتوكول مع طلابك في المختبر ، وما هي أنواع عشب البرك التي يمكن استخدامها ، وكيفية العناية بأعشاب البرك ، وشرح موجز عن علم وظائف الأعضاء الذي يسمح لأعشاب البرك أن تتشكل.

يمكن حساب الفقاعات التي تنتجها عشب البرك ويمكن أن يكون معدل الفقاعات بمثابة مؤشر على معدل التمثيل الضوئي ، أو يمكن جمع الغاز في ماصة أو إبرة دقيقة وقياس الكمية. يمكن للطلاب التحقيق في تأثيرات شدة الضوء أو الطول الموجي (اللون) للضوء على عملية التمثيل الضوئي.

يتضمن هذا المورد أوراق الطلاب مع 4 تحقيقات مختلفة وملاحظات فنية وملاحظات كاملة للمعلمين. لقد قدمنا ​​أيضًا عرضًا تقديميًا باستخدام PowerPoint وملاحظات حول فسيولوجيا البركة.

سابقا، كابومبا كارولينيانا تم التوصية به كنوع لهذا البروتوكول ولكن هذا لم يعد متاحًا في المملكة المتحدة ، بسبب التوجيه الخاص بالنباتات الغازية. قد تجد أن بعض مواصفات الاختبارات والكتب المدرسية لا تزال تذكر هذه الأنواع ولكن يمكنك استخدام أي من تلك المذكورة في هذا الفيديو أو أي نوع آخر تجده مناسبًا لك.

بالإضافة إلى ذلك ، قد ترغب في التفكير في طرق عملية بديلة للنظر في عملية التمثيل الضوئي ، مثل "كرات الطحالب" العملية.

ملاحظة: عند الشراء من متاجر الحيوانات الأليفة على وجه الخصوص ، قد لا يتمكن الموظفون من تحديد نوع البركة التي يبيعونها ولكننا نأمل أن تتمكن من استخدام الفيديو والصور في دليل أعشاب البرك للمساعدة.


تجارب التمثيل الضوئي

يقدم هذا النشاط طريقة بسيطة لقياس معدل التمثيل الضوئي ويقود الطلاب إلى تصميم بحثهم الخاص عن العامل الذي يؤثر عليه. يوضح النشاط الثاني كيف يمكن تحقيق ذلك باستخدام المحاكاة. في نشاط نهائي باستخدام Scratch ، يتم تقديم نموذج مفتوح أكثر ويمكن للطلاب اختبار مجموعة من الفرضيات. يمكن مقارنة نتائج المختبر الرطب بنتائج هذه المحاكاة النهائية البسيطة. يمكن استخدام صفحة التجربة هذه كمقدمة لمهارات التخطيط لتحقيق فردي IA. يمكن أن يوضح أيضًا كيف يمكن استخدام نموذج لإنتاج تنبؤات قابلة للاختبار لمختبر رطب.

وصف الدرس

توجيه الأسئلة

  • كيف يمكنك جعل عملية التمثيل الضوئي أسرع؟
  • ما هي المتغيرات التي يمكن أن تكون عوامل مقيدة لعملية التمثيل الضوئي؟
  • كيف يمكن استخدام محاكاة أو نموذج لعمل تنبؤات قابلة للاختبار ولجمع البيانات لدعم النظرية؟

النشاط 1 - التمثيل الضوئي للقرص العائم - تجربة رطبة

هذا بروتوكول بناء ضوئي بسيط ورائع ينتج عنه نتائج موثوقة باستخدام أوراق البرسيم أو الفجل أو السبانخ الطازجة. يعد هذا بديلاً جيدًا لتجارب التمثيل الضوئي المعتادة وبمجرد فهم الطريقة وبدء العمل ، يمكن تكييفها بسهولة لتوفير البيانات لتحقيق الطالب.

لجعل بروتوكول التمثيل الضوئي البسيط هذا في تحقيق صغير ولممارسة التخطيط لتجربة IA الفردية ، اعمل من خلال الخطوات الموجودة في ورقة عمل تصميم تجربة التمثيل الضوئي.

ثم قم بإجراء تجربتك حول معدل التمثيل الضوئي.

النشاط 2 - محاكاة تجربة لقياس معدل التمثيل الضوئي

سيأخذك هذا النشاط خلال الخطوات التي قد يتخذها الطالب لتصميم تحقيق فردي. سوف تتخيل أنك اخترت التحقيق في عملية التمثيل الضوئي

سيعتمد النشاط على محاكاة التمثيل الضوئي الممتازة: http://bit.ly/2g74kub من جامعة ريدينغ

اعمل من خلال الخطوات الواردة في ورقة عمل محاكاة التمثيل الضوئي لتخطيط وإجراء تحقيق بسيط في التمثيل الضوئي وكثافة الضوء.

النشاط 3 - محاكاة أخرى مفتوحة النهاية

هذه محاكاة بسيطة تتيح للمستخدمين تغيير مجموعة من المتغيرات:

  • لون الضوء
  • سطوع الضوء و
  • تركيز ثاني أكسيد الكربون.

يمكن حتى إعادة مزجها من قبل الطلاب لاستخدامها في تحقيق IA الخاص بهم. (انظر ملاحظات المعلم & # 39s)

استكشف الرسوم المتحركة هنا: مشروع البناء الضوئي للخدش

اعمل من خلال الخطوات الواردة في ورقة عمل محاكاة التمثيل الضوئي Scratch
لتخطيط وإجراء تحقيق صغير في التمثيل الضوئي وشدة الضوء.

المعلمين & # 39 الملاحظات

تحتوي هذه الصفحة على ثلاث أفكار يمكن استخدامها لقياس معدل التمثيل الضوئي. يغطي هذا متطلبات دليل البكالوريا الدولية حول مهارات تصميم التجارب للتحقيق في تأثير العوامل المحددة على التمثيل الضوئي ولإدراج التحكم في المتغيرات.

أعتقد أن هذا النشاط سيكون وسيلة ممتازة لتقديم التحقيق الفردي.

النشاط الأول هو مختبر رطب بسيط وفعال لقياس معدل التمثيل الضوئي في أقراص الأوراق. يمكن التحقق من العوامل المحددة عن طريق رسم الرسوم البيانية للمعدل مقابل زيادة شدة الضوء ، أو زيادة محتوى ثاني أكسيد الكربون ، عن طريق تغيير تركيز محلول البيكربونات.

يمكن أن تكون تجارب التمثيل الضوئي صعبة ، خاصة في أشهر الشتاء ، ولذلك غالبًا ما يكون قياس النتائج باستخدام المحاكاة أسهل وأسرع. يستخدم النشاط الثاني محاكاة للتجربة لقياس شدة الضوء. هذا جيد جدًا ولكنه محدود النطاق.

يقدم النشاط 3 رسمًا متحركًا للخدش لقياس معدل التمثيل الضوئي بعد تغيير نطاق أوسع من المتغيرات. يبدو هذا أساسيًا ، لكن النتائج ستظهر عاملًا مقيدًا لتركيز ثاني أكسيد الكربون عندما تزداد شدة الضوء ، أو العكس. يمكن استخدامه أيضًا لفحص ثلاثة ألوان للضوء ، أو أكثر من ثلاثة أطوال موجية للضوء.

إن الشيء العظيم في هذه المحاكاة هو أنه من السهل جدًا على الطلاب & quot؛ ضبط & اقتباس النموذج & وتغيير حساب & quot؛ وقت الانتظار & quot في الكود. سيكون تحقيقًا جيدًا للغاية لاستخدام النشاط الأول لإتقان الكود من نموذج سكراتش. انظر داخل صفحة مشروع محاكاة التمثيل الضوئي للخدش هنا

(إذا قام أي شخص بذلك ، فيرجى إرسال نسخة من الكتابة إلي وسأقوم بنشرها على الموقع.)

الموارد الإضافية التي لم تدخل في النشاط النظري

مساعدة في التصميم التجريبي

شروحات فيديو لمختبرات قرص الأوراق

يمكن العثور هنا على تجربة محاكاة بديلة صممها John McMurtry:


ملاحظات المحاضرة

1. ارسم هيكل البلاستيدات الخضراء كما يظهر في الصور المجهرية الإلكترونية.

2. اذكر أن التمثيل الضوئي يتكون من تفاعلات تعتمد على الضوء وتفاعلات مستقلة عن الضوء.

3. اشرح التفاعلات المعتمدة على الضوء بما في ذلك:

  • التنشيط الضوئي للنظام الضوئي الثاني:
  • التحلل الضوئي للماء:
  • نظام نقل الإلكترون: البروتينات المضمنة في غشاء الثايلاكويد تنقل الطاقة على طول مسار في سلسلة من تفاعلات الأكسدة والاختزال:
  • التنشيط الضوئي للنظام الضوئي أنا:
  • الحد من NADP + ---- & gt NADPH + H +:
  • الفسفرة الضوئية غير الدورية:
  • الفسفرة الضوئية الدورية:

4. اشرح الفسفرة من حيث التناضح الكيميائي:

5. اشرح ردود الفعل المستقلة عن الضوء بما في ذلك أدوار:

  • كربوكسيلاز ثنائي فوسفات الريبولوز (rubisco): إنزيم به كربوكسيلات ريبولوز ثنائي الفوسفات ليشكل جزيئين من الجلسرات 3-فوسفات
  • اختزال الجلسرات 3-فوسفات (GP) إلى ثلاثي الفوسفات (TP):
    • تقليل ، مدفوعًا بالطاقة من ATP و NADPH + H +
    • توفر منتجات التفاعلات المعتمدة على الضوء الطاقة لتقليل GP إلى TP
    • يتم استخدام 83٪ من TP-3-carbon لتجديد مادة RuBP المكونة من 5 كربون
    • باستخدام الطاقة من ATP
    • تقوم الإنزيمات بتحويل TP إلى منتجات مختلفة
      • السكريات الأحادية: الجلوكوز والفركتوز
      • السكريات: السكروز
      • السكريات: نشا
      • منتجات أخرى: الدهون والأحماض الأمينية والأحماض النووية

      6. اشرح العلاقة بين بنية البلاستيدات الخضراء ووظيفتها.

      • يحتوي البلاستيدات الخضراء على غشاء مزدوج ينظم الظروف الداخلية
      • ينقسم الجزء الداخلي من البلاستيدات الخضراء إلى ثايلاكويدات وسدى
        • thylakoids = موقع التفاعلات المعتمدة على الضوء
          • مساحة سطح كبيرة لزيادة امتصاص الضوء
          • مساحة صغيرة داخل الثايلاكويدات تسمح بتراكم البروتون
          • الثايلاكويد الحمضي الداخلي / الرقم الهيدروجيني = 4 / تركيز البروتون العالي مما يسمح بالتدرج الكيميائي
          • ستروما pH = 8 / أساسي حيث تعمل إنزيمات دورة كالفين على النحو الأمثل
          • تثبت الأصباغ في أغشية الثايلاكويد بواسطة ذيول كارهة للماء / الهيدروكربون
          • تقوم بروتينات ETC بين النظامين الضوئي II و I بضخ البروتونات إلى داخل الثايلاكويد مما يضيف إلى التدرج الكيميائي
          • اختزال NADP المرتبط بغشاء الثايلاكويد الخارجي مما يسمح باختزال NADP إلى NADPH لدورة كالفين
          • السماح للبروتون بالتدفق إلى أسفل التدرج الكيميائي / الفسفرة الضوئية / إنتاج ATP في السدى
          • تسمح ريبوسومات البلاستيدات الخضراء بتخليق البروتين

          7. ارسم طيف عمل التمثيل الضوئي.

          8. شرح العلاقة بين طيف العمل وأطياف الامتصاص للأصباغ الضوئية في النباتات الخضراء.

          • ا طيف الامتصاص يوضح كمية كل طول موجي للضوء تمتصه صبغة معينة
            • تمتص كل صبغة ضوئية أطوال موجية محددة من الضوء
            • يتكون نظام ضوئي من مجموعة متنوعة من أصباغ التمثيل الضوئي
            • تتعاون أصباغ التمثيل الضوئي ضمن نظام ضوئي لزيادة كمية الضوء الممتص

            9. اشرح مفهوم العوامل المحددة بالرجوع إلى شدة الضوء ودرجة الحرارة وتركيز ثاني أكسيد الكربون.


            شاهد الفيديو: أصغر مصانع الطبيعة: دورة كالفين - كاثي سايمينتون (قد 2022).


تعليقات:

  1. Dogor

    لذلك قررت مساعدتك قليلاً وأرسلت هذا المنشور إلى الإشارات المرجعية الاجتماعية. آمل حقًا أن يزداد تقييمك.

  2. Taunris

    رائع

  3. Faugami

    نعم بالفعل. كل ما سبق صحيح. يمكننا التواصل حول هذا الموضوع. هنا أو في PM.

  4. Zolom

    فإنه لا معنى له.



اكتب رسالة