Сценарій заходу з біології "Гідроген – будівельний матеріал Всесвіту"

Захід

 

Тема: Гідроген – будівельний матеріал Всесвіту

 

          Мета: узагальнити знання учнів про елементарний хімічний склад живих систем, про роль води як основного середовища, де відбуваються всі процеси обміну, про основні процеси обміну речовин і енергії в живих організмах;

          розвивати уміння узагальнювати, працювати з опорними схемами, використовувати додаткові джерела інформації;

          формувати науково-матеріалістичний світогляд учнів, розуміння єдності живої і неживої природи, сприяти популяризації наукових знань.

 

 

Сцена І. За столиком у кафе зібралися колишні однокласники. Вітаються.

Єгоров І. Маріє! Я ніч не спав, все гадав, навіщо ти нас зібрала?

Гончаренко М. Зацікавилися? Це добре!  Є перспективний проект, а з ким його ще втілювати як не з своїми старими друзями, яких добре знаєш і яким довіряєш? Тому і запросила вас сьогодні.

Я готова слухати і, якщо проект того вартий, брати участь у його реалізації. Розповідай, Машо.

Гончаренко М. Ідея така: створити міжшкільний освітній центр, до якого будуть приходити діти, щоб переглянути науково-популярні фільми. Демонстрації дослідів, зустрітися з науковцями або провести власні дослідження.

Петрушенко Д. А гроші під цей проект у тебе є?

Гончаренко М. Ні, грошей, на жаль, в мене поки немає. Тому я і звернулася до вас, своїх друзів, щоб ви мене підтримали. Якщо все вийде, я піду до керівництва міста і буду їх переконувати, що ця ідея заслуговує на втілення.

Єгоров І. Добре, а що ми повинні робити?

Гончаренко М. Я прошу вас підготувати  для демонстрації оці питання (роздає аркуші), а потім зберемося і все з’єднаємо. Головна умова – подавати знання цікаво й  яскраво.

Бережна С. Будемо старатися!

Гончаренко М. Зустрінемося через тиждень і проведемо перше заняття для учнів нашої школи.

Всі прощаються. Уходять.

Сцена ІІ.

Гончаренко М. Поки мої друзі будуть працювати самостійно, я хочу провести маркетингові дослідження і  дізнатися, наскільки продукт, який ми плануємо зробити, буде цікавим для споживачів. Я буду задавати питання щодо предмета нашого дослідження, а ви повинні надати правильну відповідь. Хто назве цей об’єкт з першої спроби – отримає 5 балів, з другої – 4, з третьої – 3, з четвертої – 2,  з п’ятої – 1 бал. Готові?

 

 

 

1. Предмет нашого дослідження був відкритий в першій половині XVI століття німецьким лікарем і природознавцем Парацельсом.

2. На його долю припадає 17 % від загальної кількості атомів, які вміщуються у земній корі.

3. Він складає біля половини маси Сонця й більшості інших зірок.

4. Він має 4 ізотопи, один з яких радіоактивний.

5. Він має в ядрі один протон.

Так, предмет нашого дослідження гідроген. Учень, який переміг, стає капітаном першої команди дослідників. Запрошуємо Вас і Ваших друзів у кількості 4-х чоловік до першого столу. В нашому дослідженні буде фігурувати ще один предмет. Пропоную вам його вгадати за попередньою схемою.

1. Атоми, що входять до складу молекул цієї речовини, мають різну електронегативність.

2. Ця речовина має велику температуру плавлення.

3. Молекули цієї речовини надзвичайно чутливі до електромагнітних і акустичних полів і, на думку вчених, є своєрідним органом чуття у багатьох живих істот.

4. При втраті цієї речовини на 6-8% від маси тіла настає напівнепритомність, при браку в об’ємі 10% з’являються галюцинації, а при дефіциті у 12% людина гине.

5. Залежно від температури середовища може перебувати у 3-х агрегатних станах: рідкому, твердому чи газоподібному.

Переможець цього етапу вікторини стає капітаном другої команди дослідників і разом з друзями (+4)  займає 2-й стіл.

Підводимо підсумки: речовини, які на перший погляд, здаються відомими, мають ще багато таємниць, які здатні нас здивувати. Тож починаємо наш освітній проект «Гідроген – будівельний матеріал Всесвіту»

Сцена ІІІ

Входять всі учасники першої сцени. Вітаються. Сідають за стіл.

Єгоров І. Так, Маріє, задала ти мені задачку. Я стільки цікавого відшукав, що не знаю, як вмістити весь матеріал у 5-ти хвилинну доповідь.

Гончаренко М. Тож не гай часу, починай!

Єгоров І. Хочу почати свою розповідь з маленького фрагмента американського науково – популярного фільму «Великий вибух» (уривок    з          по            )

Головна думка цього фрагмента  - гідроген був першим хімічним елементом, який з’явився у Всесвіті, і на цей час він залишається найрозповсюдженішим елементом космічного простору. Він входить до складу газових туманностей, між зіркового газу, входить до складу Сонця (майже 50%) і зірок. В надрах зірок відбувається перетворення атомів гідрогену в ядра атомів гелію. Цей процес для багатьох зірок, в тому числі й для нашого Сонця, є головним джерелом енергії. Швидкість процесу, тобто кількість ядер гідрогену, які перетворюються в одному кубічному метрі за 1 секунду, невелика. Але, внаслідок величезної маси Сонця, загальна кількість енергії, що генерується і випромінюється Сонцем, дуже велика. Вона відповідає зменшенню маси Сонця приблизно на 4 млн. т за 1 секунду. А тепер починаємо наш квест під назвою  «Знайди гідроген»

Завдання №1  На ваших столах є предмети неживої природи і об’єкти живої природи. До складу яких з них входить гідроген?

1-й стіл

• Горщик з кімнатною рослиною
• Склянка з цукром
• Пачка соди
• Бензин
• Поліпропілен

2 – стіл

• Склянка з водою
• Склянка з курячим білком
• Сухий спирт
• Нафта
• Мило

Кількість балів визначається кількістю названих об’єктів + додаткова інформація – 1 бал

Пророка Д. Я хочу продовжити це питання і пропоную переглянути відео фрагмент про речовину, яка всім відома з дитинства.

(Відеофрагмент про хімічні й фізичні властивості води )

А тепер – завдання:  Запропонуйте 5 прикладів, які свідчать про велику роль води у природі (кожен приклад – 1 бал). За підсумками роботи капітани команд повинні поставити оцінки .

 

Гончаренко М.  Наступне наше питання «Фотосинтез». Треба було знайти Нагорну Аню або Матвєєву Настю, вони дуже добре знали цей матеріал.

Єгоров І. Я теж так подумав і завчасно попросив Настю і Аню підготуватися.

Сцена IV

Заходять Матвєєва А. та Нагорна А.

Матвєєва А.

Здрастуйте,друзі! Рада вас бачити. Насправді мені прийшлося заглянути у підручник і багато чого згадати. Розповідь я підготувала, але вона із сюрпризом.

Тож обираємо 2 нові команди учасників.

Нагорна А.

На членів команд чекає 5 помилок, які ми зробили свідомо. За кожну знайдену помилку команда отримує 2 бали  (+ 1 призовий бал за розгорнуте пояснення). Спочатку перегляньте презентацію, послухайте теоретичний матеріал, а потім отримаєте час на обговорення.

ПРЕЗЕНТАЦІЯ

1 слайд  Фототрофи використовують для синтезу органічних сполук енергію світла. Процес утворення органічних сполук із неорганічних завдяки перетворенню світлової енергії в енергію хімічних зв’язків називають фотосинтезом.

 

 

2 слайд   Перші досліди по фотосинтезу були проведені Джозефом Прістлі, коли він звернув увагу на те, що повітря в герметичному посуді після перебування там свічки, яка горіла, ставало непридатним для дихання. Але через деякий час після поміщення туди рослини, знову підтримувало дихання, тобто знову насичувалось киснем.

 

3 слайд Роберт Маєр на підставі закону збереження енергії постулював, що рослини перетворюють енергію сонячного світла в енергію хімічних зв’язків. У 1877 р. Пфеффер назвав цей процес фотосинтезом.

 

4 слайд Розділити пігменти і вивчити їх окремо вдалося російському ботаніку та фізіологу рослин Михайлові Цвєту. Важливе відкриття зробив видатний російський вчений Климент Аркадійович Тімірязєв, який теоретично  обґрунтував й експериментально довів роль хлорофілу. Він також обґрунтував положення про космічну роль зелених рослин.

 

5 слайд   Багато вчених зробили свій внесок у розв’язання таємниць фотосинтезу. Серед них американський біохімік , член Національної академії наук у Вашингтоні Мелвін Елліс Калвін, який розкрив суть процесів асиміляції вуглекислого газу. За цю роботу в 1961 році йому була присуджена Нобелевська премія.

 

6 слайд Основним органом фотосинтезу є зелений листок. В клітинах стовпчастої паренхіми знаходяться специфічні одномембранні органели – хлоропласти.

 

7 слайд Хлоропласти – пластиди зеленого кольору. Внутрішня мембрана хлоропласта утворює складчасті вгини всередину матриксу: ламели та тилакоїди. Тилакоїди зібрані разом у купки по 50 і більше утворюють грани. У тилакоїдах знаходяться основні фотосинтетичні пігменти – хлорофіли та допоміжні – каротиноїди.

 

8 слайд За своєю структурою молекули хлорофілу нагадують гем гемоглобіну, але в цих сполуках замість заліза присутній магній.

 

9 слайд  Каротиноїди  захищають  хлорофіл  від світлового «перезбудження», «збирають» світло, що дає змогу рослинам використовувати енергію світла і в синій області спектра.

 

10 слайд У процесі фотосинтезу у зелених рослин і ціанобактерій беруть участь дві фото системи: перша (І) і друга (ІІ), які мають різні реакційні центри і пов’язані між собою через систему перенесення електронів.

 

 

 

11 слайд У фотосистемі І електрони під дією світла вибиваються з молекул хлорофілу і передаються такій сполуці як НАДФ. Електрони, взаємодіючи з іонами гідрогену, відновлюють цю сполуку. Утворюється НАДФ Н

 

12 слайд Починається процес фотосинтезу з поглинання кванту світла пігментною системою ІІ.

 

 

 

2Н2О  2 Н ⁺ + 2 е +  ½ О2  + Н2О

Таким чином, кисень, як побічний продукт фотосинтезу, утворюється в результаті розкладання під дією світла молекул СО₂

 

13 слайд Енергія, вивільнена при поверненні електронів із зовнішньої поверхні мембрани тилакоїдів на попередній енергетичний рівень, запасається у вигляді хімічних зв’язків молекул АТФ, які синтезуються під час реакцій світлової фази в обох фотосистемах.

 

14 слайд Темнова фаза фотосинтезу відбувається вночі. Реакції темнової фази перебігають у матриксі хлоропластів. В ході реакцій темнової стадії СО₂ відновлюється до глюкози. При цьому вивільняється енергія. Сумарне рівняння процесу фотосинтезу

 

6 СО₂   +  6 Н₂О   С₆Н₁₂О₆  +  6О₂

 

15 слайд У прокаріот відсутні пластиди, тому фотосинтезуючі  пігменти розташовані на внутрішніх виростах цитоплазматичної мембрани, де і відбуваються реакції світлової фази. У зелених і пурпурових бактерій, на відміну від ціанобактерій, немає фото системи ІІ, постачальником електронів є не вода, а сірководень або молекулярний водень. Внаслідок цього у цих груп бактерій під час фотосинтезу кисень не виділяється.

 

16 слайд Значення фотосинтезу для біосфери важко переоцінити. Саме завдяки цьому процесові вловлюється енергія Сонця. Щорічно завдяки фотосинтезу на Землі синтезується близько 150 млрд т органічної речовини і виділяється понад 200 млрд т вільного кисню.

 

17 слайд Атмосферний кисень частково має фотосинтетичне походження. Він те тільки забезпечує дихання організмів, але й захищає все живе на Землі від згубного впливу короткохвильових ультрафіолетових космічних променів, що дозволило життю вийти на суходіл.

 

18 слайд Розкриття таємниць фотосинтезу не тільки забезпечить людство органічними речовинами але й вирішить проблему нестачі енергоресурсів( висловлювання Ф. Жоліо-Кюрі на слайді)

 

(Команди разом з ведучими переходять в окрему кімнату для подальшої самостійної роботи)

Гончаренко М. Наша наукова експедиція з метою дослідження ролі гідрогену в природі добігає кінця. Залишилося одне, але надзвичайно важливе питання: роль гідрогену в енергетичному обміні. Я надаю слово своїм колегам Петрушенко Д. та Бережній С.

 

ПРЕЗЕНТАЦІЯ

 

Бережна С. Пропонуємо підійти до столу учасникам 2-х наступних команд. Переглядаючи презентацію, ви повинні відповісти на тестові  питання. Будьте уважними. Кожна правильна відповідь – 1 бал

 

1 слайд Існування живих організмів можливе лише завдяки надходженню в них поживних речовин із навколишнього середовища, їхнього перетворення та виведення з організму продуктів життєдіяльності. У більшості багатоклітинних організмів і людини підготовчий етап енергетичного обміну відбувається у шлунково-кишковому тракті. Вивільняється незначна  кількість енергії, яка

1. розсіюється у вигляді теплоти
2. перетворюється у нервовий імпульс
3. запасається у вигляді макроергічних зв’язків молекули АТФ

 

2 слайд На підготовчому етапі енергетичного обміну

білки розщеплюються до амінокислот;

жири – до гліцерину та жирних кислот;

вуглеводи – до моносахаридів;

нуклеїнові кислоти – до

1. глюкози;
2. нуклеотидів;
3. рибози

3 слайд Наступний етап – без кисневий (анаеробний). Найважливішим на без кисневому етапі енергетичного обміну є розщеплення молекули глюкози переважно шляхом гліколізу:

С₆Н₁₂О₆ + 2АДФ + 2 Н₃РО₄ =  2С₃Н₆О₃ + 2АТФ + 2Н₂О

Молекула глюкози розщеплюється на 2 молекули піровиноградної  (С₃Н₄О₃)або молочної кислоти (С₃Н₆О₃) – особливо у м’язових клітинах.

4 слайд Енергія запасається у вигляді універсального носія – молекули аденозинтрифосфорної кислоти. Молекула АТФ  - це нуклеотид, який складається із залишків азотистої основи (аденіну), вуглеводу (рибози) та трьох залишків фосфорної кислоти. Під час гліколізу виділяється близько 200 кДж енергії. Частина її (майже 84 кДж) витрачається на синтез двох молекул АТФ, а решта (майже 116 кДж):

1. розсіюється у вигляді тепла
2. витрачається на синтез білка
3. акумулюється у молекулах жирів.

5 слайд Кисневий етап енергетичного обміну можливий лише в аеробних умовах. Окислення сполук пов'язане з відщепленням від них гідрогену, який передається за допомогою біологічно активних речовин – переносників до молекулярного кисню, утворюючи молекулу води. Цей процес називають тканинним диханням. Цей процес відбувається в мітохондріях, які є

1. одномембранними органеллами
2. двомембранними органеллами
3. немембранними органелами

 

6 слайд Важливе місцена аеробному етапі енергетичного обміну належить

 циклу Кребса, який  був відкритий англійським біохіміком Х.Кребсом у 1937 р.  Він відбувається в матриксі мітохондрій і становить собою послідовне перетворення органічних кислот.

 

7 слайд На початку циклу піровиноградна кислота, яка є продуктом

1. гліколізу
2. біосинтезу
3. фотосинтезу

реагує з щавлеоцтовою, утворюючи лимонну кислоту.Остання проходить ряд послідовних реакцій, перетворюючись на інші кислоти. В результаті цих перетворень виникає щавлеоцтова кислота, яка знову реагує з піровиноградною, і цикл повторюється. В ході циклу від кислот відщеплюються чотири пари атомів гідрогену та дві молекули вуглекислого газу, який залишає мітохондрії та

1. йде на синтез вуглеводів
2. йде на синтез білків
3. виходить з клітини

8 слайд Кожен із атомів гідрогену є носієм енергії, яка запасається в мітохондріях у вигляді макроергічних зв'язків АТФ. Цей процес перебігає в кілька етапів і називається дихальним ланцюгом.

 

9 слайд  Дихальний ланцюг  відбувається

1. у внутрішній мембрані мітохондрій
2. у зовнішній мембрані мітохондрій
3. у матриксі мітохондрій

Гідроген з'єднується з особливою речовиною – НАД (нікотинамідаденін-динуклеатидом), утворюючи сполуку НАД*Н. Ця речовина згодом окислюється до НАД+,Н+ та електрона.

 

10 слайд 

За допомогою послідовного ряду переносників електронів вони транспортуються на внутрішню поверхню мембрани мітохондрій, у той час як іони гідрогену накопичуються на її зовнішній поверхні. Водночас на внутрішній поверхні мембрани зменшується концентрація Н+. Виникає різниця потенціалів і концентрацій іонів гідрогену з різних боків мембрани.

4Н+ + 4е- + О₂ = 2Н₂О

Як називається вода, що утворилася?

1.  вільна,
2.  структурована,
3.  метаболічна

11 слайд

У внутрішній мембрані мітохондрій локалізована ферментна система – Н+- АТФаза, завдяки якій з АДФ і фосфорної кислоти синтезується АТФ. Відбувається спряження окислення (перенесення електронів по дихальному ланцюгу) і фосфорилювання (утворення АТФ із АДФ і Н₃РО₄). Під час перенесення електрона по дихальному ланцюгу від НАД*Н до О₂ виділяється енергія, необхідна для синтезу  трьох молекул АТФ.

12 слайд

Сумарне рівняння аеробного дихання має такий вигляд:

     2С₃Н₆О₃ + 6О₂ +36АДФ + 36 Н₃РО₄ = 6СО₂ +36АТФ + 36Н₂О

 

13 слайд  Сумарне рівняння двох етапів

С₆Н₁₂О₆ +38 АТФ +38 Н₃РО₄ + 6О₂ = 38 АТФ + 6СО₂ + 44 Н₂О

 

 У  ході цих процесів виділяється близько 2800 кДж енергії, з якої запасається 1596 кДж, або 55%, а 45% розсіюється у вигляді теплоти

Енергія, яка утворилася, буде використана організмом на

1. синтез білків
2. розщеплення вуглеводів
3. розщеплення жирів

 

14 слайд

Організми, які використовують для життєдіяльності енергію, яка вивільняється під час перетворення неорганічних сполук, є

1. гетеротрофами
2. міксотрофами
3. автотрофами

15 слайд Яка азотиста основа входить до складу АТФ

1. гуанін
2. тимін
3. аденін

Ведучі збирають роботи.

Гончаренко М. Шановні  учасники нашого заходу! Я сподіваюсь, що вам сподобалася сьогоднішня  зустріч. Вона стане початком реалізації освітнього проекту, який допоможе нашим учням краще засвоїти навчальний матеріал. Чекаємо ваших пропозицій!