Інформація для вчителів
Застосування
At vero eos et accusam et justo
У цьому досліді досліджують вплив освітленості на продукти обміну речовин CAM-рослин: вимірюють pH листків і потім порівнюють його.
Інша інформація для вчителя (1/6)
Попередні знання
Учні мають знати, що таке рослини з Crassulacean Acid Metabolism (CAM-рослини) і чим їхній обмін речовин удень відрізняється від нічного. Дуже добре, якщо учні вже знають, що в CAM-рослин уночі утворюється яблучна кислота як проміжний продукт.
Принцип
У цьому досліді вимірюють і порівнюють pH CAM-рослин, які стояли на світлі, з тими, які стояли в темряві.
Інша інформація для вчителя (2/6)
Навчальна мета
Учні мають зрозуміти, що позбавлення світла призводить до закиснення листків і що добовий ритм супроводжується також кислотним ритмом.
Завдання
Учні мають виміряти pH соку товстянкової рослини - один раз із освітленої рослини, другий раз із неосвітленої.
Інша інформація для вчителя (3/6)
Теоретичні відомості
Каланхое Дегремона (Kalanchoe daigremontianum) і грошове дерево (Crassula ovata) належать до родини товстянкових. Вони, своєю чергою, належать до CAM-рослин. CAM означає «Crassulacean Acid Metabolism», у перекладі - «крассулацієвий кислотний обмін». Crassulacean тут знову ж можна перекласти як «товстянкові». Проте це, на жаль, не дуже влучно, бо до CAM-рослин належать не лише товстянкові, а й інші родини (латинське crassus = товстий, м'ясистий). Адже крассулацієвий кислотний обмінкілька разів незалежно виникав в еволюції (конвергентно).
Інша інформація для вчителя (4/6)
Теоретичні відомості
На відміну від C3- і C4-рослин, у CAM-рослин накопичується вночі й використовується вдень.Отже, отримання енергії розділене в часі.
Уночі відбувається цикл дикарбонових кислот. При цьому карбон діоксид поглинається крізь продихи і за допомогою ПЕП-карбоксилази приєднується до фосфоенолпірувату (ПЕП), який відновлюється до оксалату і зрештою до малату. У вакуолях клітин мезофілу малат нарешті протонується до яблучної кислоти (pH нижчий (кисліше)).
Удень продихи закриті, бо CAM-рослини ростуть переважно в дуже сухих і спекотних краях і, закриваючи продихи, захищаються від висихання, коли сонце особливо пекуче (удень). Отже, рослини через проміжні продукти перетворюють яблучну кислоту назад на ПЕП і карбон діоксид (pH вищий, бо кислоти менше). Карбон діоксид знову йде на отримання енергії в циклі Кальвіна.
Інша інформація для вчителя (5/6)
Поради щодо придбання матеріалів і найкращих умов досліду
Використовують CAM-рослини, найкраще каланхое Дегремона (Kalanchoe daigremontianum) або грошове дерево (Crassula ovata). Їх цілий рік можна купити в будівельних гіпермаркетах і квіткових магазинах.
Щоб результати були порівнянними й відтворюваними, особливо важливо, аби взяті листки були якомога однакові за розміром.
Крім того, pH-електрод перед дослідом слід відкалібрувати, наприклад буферними таблетками pH 4
(арт. 30281-10) і буферними таблетками pH 10 (арт. 30283-10)
Інша інформація для вчителя (6/6)
Відомості про результати
Значення pH різняться залежно від вихідного значення.
Очікувані результати:
Затемнена рослина: pH приблизно 4,5
Освітлена рослина: pH приблизно 5,3
Правила безпеки
- Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
- Довготривало pH-електроди найкраще зберігати в 3 М розчині KCl.
- У жодному разі не зберігати в дистильованій воді.
- У жодному разі не давати pH-електроду висихати.
- Якщо треба знімати абсолютні значення pH, pH-електрод слід заздалегідь відкалібрувати, наприклад буферними таблетками pH 4 і буферними таблетками pH 10.
Інформація для учнів
Мотивація
Каланхое Дегремона (Kalanchoe daigremontianum) і грошове дерево (Crassula ovata) належать до родини товстянкових. Вони, своєю чергою, належать до CAM-рослин. CAM означає «Crassulacean Acid Metabolism», у перекладі - «крассулацієвий кислотний обмін». Crassulacean тут знову ж можна перекласти як «товстянкові». Проте це, на жаль, не дуже влучно, бо до CAM-рослин належать не лише товстянкові, а й інші родини (латинське crassus= товстий, м'ясистий). Адже крассулацієвий кислотний обмінкілька разів незалежно виникав в еволюції (конвергентно).
Багато інших рослин, як-от кактуси, ананас, агави, алое, молочайніабоорхідеї , теж належать до CAM-рослин.
Завдання
Дослідіть, чи є відмінності в продуктах обміну речовин CAM-рослини, наприклад каланхое Дегремона (Kalanchoe daigremontianum), залежно від освітлення, вимірявши pH листків.
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | Хімічний стакан, боросилікат, низька форма, 25 мл | MAU-23500500 | 2 |
| 2 | Ручний прес | 64154-00 | 1 |
| 3 | Лампа для фотосинтезу, LED, повний спектр, 27 Вт | 65752-99 | 1 |
| 4 | Cobra SMARTsense pH - Датчик для вимірювання значення pH 0 ... 14 (Bluetooth) | 12921-00 | 1 |
| 5 | Ножиці, l = 125 мм, гострий-тупий кінець | 46970-00 | 1 |
Підготовка
Підготовка необхідних розчинів
Схема досліду
Одну товстянкову рослину 12 год освітлюють лампою для фотосинтезу. Другу 12 год тримають у темряві. Для цього можна взяти стару картонну коробку чи щось подібне, у якій рослині вистачає .
Якщо пагони не використовують одразу після освітлення чи затемнення, листки можна також загорнути в алюмінієву фольгу і заморозити, щоб зупинити процеси обміну речовин.
Складання (1/2)
Щоб вимірювати давачами Cobra SMARTsense, потрібен застосунок PHYWE measureAPP. Його можна безкоштовно завантажити у відповідному магазині застосунків (QR-коди див. нижче). Перед запуском застосунку перевір, чи ввімкнено на твоєму пристрої (смартфоні, планшеті, настільному ПК) Bluetooth.
iOS
Android
Windows
Складання (2/2)
- Увімкни давач Cobra SMARTsense pH довгим натисканням кнопки ввімкнення.
- З'єднай давач у measureAPP у пункті «Давачі» з пристроєм, як показано на рисунку ліворуч.
- Давач Cobra SMARTsense pH тепер відображається в застосунку.
Вибрано давач pH.
Виконання (1/2)
Як користуватися давачем pH?
- pH-електрод повністю занурюють у середовище, яке вимірюють.
- Між двома вимірюваннями pH-електрод споліскують дистильованою водою і обережно промокають насухо.
Виконання (2/2)
- З кожного варіанта беруть по три приблизно однакові за розміром листки.
- Видави листки пресом для часнику і сполосни прес.
- Визнач pH віддавленого соку листка з рослини, що була в темряві, і з рослини, що була на світлі.
Щоб не спотворити значення pH віддавлених соків із різних варіантів, прес для часнику після кожного віджимання слід ретельно сполоснути й витерти насухо.
Листки видавлюють у хімічний стакан.
Пояснення
На відміну від C3- і C4-рослин, у CAM-рослин накопичується вночі й використовується вдень. Отже, отримання енергії розділене в часі.
Уночі відбувається цикл дикарбонових кислот. При цьому карбон діоксид поглинається крізь продихи і за допомогою ПЕП-карбоксилази приєднується до фосфоенолпірувату (ПЕП), а через проміжні кроки відновлюється до яблучної кислоти (pH нижчий(кисліше)), яка накопичується у вакуолях клітин мезофілу.
Удень продихи закриті, бо CAM-рослини ростуть переважно в дуже сухих і спекотних краях і, закриваючи продихи, захищаються від висихання, коли сонце особливо пекуче (удень). Згадай, наприклад, кактуси, що ростуть у спекотній пустелі. Отже, рослини через проміжні продукти перетворюють яблучну кислоту назад на ПЕП, і вивільняється карбон діоксид (pH вищий, бо кислоти менше). Карбон діоксид знову йде на отримання енергії в циклі Кальвіна.
Протокол
Завдання 1
Перетягни слова у правильне місце. Товстянкові належать до ____, проте вони не єдина родина цієї функціональної групи, бо ____ виникав незалежно, тобто ____.
Завдання 2
Питання
Завдання 3
Питання
Завдання 4
Перетягни слова у правильне місце. Продихи, які фахово називають також ____, у CAM-рослин уночі ____, а вдень ____. При цьому карбон діоксид уночі ____ і накопичується у вигляді ____. Удень яблучна кислота знову перетворюється на ____ і використовується для отримання енергії. Тому CAM-рослини вночі ____, а вдень ____.