Phần I Lý do chọn đề tài 1.Thực tế học tại lớp: Tại thời điểm bắt đầu thực hiện đề tài, tại chương trình học theo sách giáo khoa sinh học lớp 11 nâng cao, chúng em đang được học về phản ứng quang hợp, sinh lý thực vật. 2.Vấn đề môi trường: Thông qua các phương tiện thông tin đại chúng về thực trạng môi trường, lượng khí thải do công nghiệp, diện tích rừng che phủ, hiếu ứng nhà kính cũng như các biển đổi khi hậu khác trên toàn cầu. 3.Thực trạng lớp học: Trải nghiệm cá nhân khi học tập trong các lớp học kìn, không có lưu thông khí, tạo ra môi trường ngột ngạt, khó chịu cho học sinh cũng như người giảng dạy dẫn đếm giảm hiệu xuất học tập cũng như giảng dạy. Môi trường nhỏ hẹp không phù hợp để trồng cây xanh. 4.Quan sát môi trường: Được học tập trong môi trương nhiều cây xanh như tại trường Chu Văn An em thấy được lợi ích của cây trong việc tạo ra môi trường xanh – sách – đẹp. Cũng như sự lãng phí khi nhiều lá xanh những đã rụng khỏi cây, chúng vẫn còn khá năng quang hợp tạo Oxi. Từ đó dẫn đề các ý tưởng về việc tái sử dụng lượng lá đó.
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HÀ NỘI TRƯỜNG CHU VĂN AN QUẬN BA ĐÌNH – TÂY HỒ ************** ĐỀ TÀI DỰ THI KHOA HỌC, KỸ THUẬT DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC CẤP THÀNH PHỐ LẦN THỨ TƯ (NĂM HỌC 2014 - 2015) Tên đề tài: NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ MƠ HÌNH LÁ NHÂN TẠO ỨNG DỤNG TRONG PHỊNG HỌC Lĩnh vực: Sinh Hóa NGƯỜI HƯỚNG DẪN - Nguyễn Thị Thanh Bình - Đơn vị cơng tác: THPT Chu Văn An TÁC GIẢ: Đặng Việt Long Vũ Hoài Nam Lớp: 11 Sinh Trường:Chu Văn An Lớp: 11 Sinh Trường:Chu Văn An Hà Nội, tháng 11 năm 2013 Mục Lục Phần I: Lí chọn đề tài Phần II: Tổng quan nghiên cứu điểm mới, sáng tạo Phần III: Quá trình nghiên cứu Phần IV: Kết Luận Tài Liệu Tham Khảo Phần I Lý chọn đề tài Thực tế học lớp: Tại thời điểm bắt đầu thực đề tài, chương trình học theo sách giáo khoa sinh học lớp 11 nâng cao, chúng em học phản ứng quang hợp, sinh lý thực vật Vấn đề môi trường: Thông qua phương tiện thông tin đại chúng thực trạng mơi trường, lượng khí thải cơng nghiệp, diện tích rừng che phủ, hiếu ứng nhà kính biển đổi hậu khác toàn cầu Thực trạng lớp học: Trải nghiệm cá nhân học tập lớp học kìn, khơng có lưu thơng khí, tạo mơi trường ngột ngạt, khó chịu cho học sinh người giảng dạy dẫn đếm giảm hiệu xuất học tập giảng dạy Môi trường nhỏ hẹp không phù hợp để trồng xanh Quan sát môi trường: Được học tập môi trương nhiều xanh trường Chu Văn An em thấy lợi ích việc tạo môi trường xanh – sách – đẹp Cũng lãng phí nhiều xanh rụng khỏi cây, chúng quang hợp tạo Oxi Từ dẫn đề ý tưởng việc tái sử dụng lượng Phần II Tổng quan nghiên cứu điểm mới, sáng tạo Mục đích đề tài: Cô lập lục lạp khỏi Xây dựng mơi trường trì sống lục lạp Xây dựng màng sinh học đính lục lạp Xây dựng thiết kế tổng quan nhân tạo Điểm mới, sáng tạo: Một bước công mô tự nhiên người Công nghệ xử lí CO2 Một loại màng sinh học Một bước việc mô phản ứng quan hợp (quang hợp nhân tạo) Vật liệu Phần III Quá trình nghiên cứu, kết hướng nghiên cứu Quá trình nghiên cứu Nghiên cứu nguyên lý hoạt động quang hợp xanh o Pha sáng quang hợp: Nguyên liệu: nước, ánh sáng Nơi diễn ra: Trên màng Tilacoit Trình tự phản ứng: Ánh sáng kích thích Chlorophyll lượng chuyển đến đơi Chlorophyll trung tâm P680 quang hệ II, e từ đôi Chlorophyll P680 chất nhận e sơ cấp thu nhận Phản ứng phân ly nước cung cấp e cho đơi Chlorophyll P680 đồng đời tạo ½ phân tử E từ chất nhận e sơ cấp chuyền qua chuỗi truyền e bao gồm phức hệ Pc, Cytochrome b6, Pq đến quang hệ I Khi qua chuỗi chuyền, H+ đưa ngồi thơng qua phức hệ ATP-synteaza tạo ATP Năng lượng chuyền đến đôi Chlorophyll P700 quang hệ I, e từ đôi Chlorophyll P700 chất nhận e sơ cấp thu nhận chuyền đến NADP+ enzim NADP-redutaza khử thành NADPH Sản phẩm: ATP, NADPH, CO2 o Pha tối quang hợp Nguyên liệu: ATP, NADPH, CO2 Nơi diễn ra: chất Stroma Trình tự phản ứng Pha 1: Cố định cacbon : phân tử CO2 vào gắn với chất nhận RiDP tác dụng enzyme rubisco tạo thành phân tử 6C lỏng lẻo chuyển thành phân tử 3C APG ( axit photpho glixeric ) Pha 2: Khử : phân tử APG khử 6ATP 6NADPH tạo thành phân tử AlPG ( ahdehit photpho glixeric) Pha 3: tái sinh chất nhận : có phân tử AlPG khỏi chu trình để tạo đường, phân tử lại khử ATP tái tạo lại chất nhận RiDP Sản phẩm: 6H2O, 18ADP, 12 NADP , C6H12O6 Nghiên cứu cách tách nguyên vẹn lục lạp(bào quan quang hợp) bảo quản lục lạp o Lục lạp Lục lạp ba dạng lạp thể (vô sắc lạp, sắc lạp, lục lạp) có tế bào có chức quang hợp ởthực vật Lục lạp thường có hình bầu dục Mỗi lục lạp bao bọc màng kép(hai màng), bên khối chất không màu - gọi chất (stroma) chứa prôtein ưa nước hạt nhỏ (grana) chồng tiền xu gồm túi dẹp (gọi tilacoit (thylakoid)) Trên bề mặt màng tilacoit có hệ sắc tố (chất diệp lục sắc tố vàng) hệ enzim Trong lục lạp có chứa ADN riboxom nên có khả tổng hợp protein cần thiết cho Lục lạp khơng có mày quang hợp hoàn chỉnh, mà hệ thống tổng hợp prôtein riêng, thông tin di truyền dạng ADN lạp thể o Cách tách lục lạp Chuẩn bị: Dung dịch tách NaCl chất đệm Photphat với nồng độ hợp lý(đang thử nghiệm nồng độ để kiểm chứng), pH trung bình 7,1 Lá Kéo dao Cân điện tử Máy ly tâm Phễu lọc Vải lọc Ống ly tâm Máy xay cối sứ Pipet bán tự động Các bước tiến hành: Bước : Cân 100g tươi Bước : Cắt nhỏ nghiền cối sứ xay máy xay với vài dung dịch tách Bước : Lọc qua lớp vải lọc thu dung dịch Bước : Ly tâm lần 500-1000 vòng/phút phút Bước : Lọc bỏ cặn Bước : Ly tâm lần hai 2000 vòng/phút 10 phút Bước : Loại bỏ dịch lỏng màu trắng đục phia ta thi cặn màu xanh lục (là lục lạp) Bước : Cho vài giọt dụng dịch tách vào dung dịch chứa cặn trộn pipet ta thu dung dịch chứa lục lạp o Cách bảo quản lục lạp Bảo quản điều kiện nhiệt độ thấp, tránh ánh sáng Nghiên cứu khả thực phản ứng quang hợp lục lạp đưa khỏi mơi trường o Lục lạp có ADN ribosome riêng Nhưng q trình tiến hố, số lượng lớn gene từ gene lục lạp di chuyển vào nhân Các protein từ gene tổng hợp tế bào chất tế bào "mẹ", dẫn vào lục lạp nên cần bổ sung vào mơi trường nhân tạo protein o Cung cấp vào môi trường hệ đệm, chất cần thiết để trì hoạt động lục lạp đồng thời vừa cung cấp nguyên liệu cho trình quang hợp vừa tách sản phẩm Nghiên cứu cách chế tạo màng sinh học o Màng sinh học giúp giữ lại môi trường nhân tạo cho lục lạp giúp lục lạp cố định o Là nơi trao đổi chất cung cấp chất cần thiết cho lục lạp lấy sản phẩm tinh bột O2 Phác thảo bước đề tài Các bước Kiểm tra khả thực phản ứng quan hợp lục lạp đưa khỏi môi trường Nghiên cứu môi trường tối ưu trì tồn lục lạp Nghiên cứu môi trường bổ sung enzim cần thiết Nghiên thêm phương pháp chế tạo màng sinh học Thử nghiệm loại nguyên liệu để chế tạo màng sinh học Nghiên cứu áp dụng phương pháp chế tạo vật liệu tìm phương pháp vật liệu tối ưu phù hợp với mục tiêu đề tài Xây dựng mô hinh thử nghiệm màng sinh học đình lục lạp Thử nghiệm chiết tách lục lạp lần Thử nghiệm xây dựng thử nghiệm màng sinh học với mơ trường thích hợp Thử nghiệm đính lục lạp lên màng nhân tạo Kiểm tra thời gian lục lạp tồn màng (như bào quan) Kiểm tra việc thực phản ứng quan hợp lục lạp đính màng Tài liệu tham khảo Sinh học 10 nâng cao Sinh học 11 nâng cao Campbell Wikipedia Diễn đàn Nhà sinh học trẻ Cùng số tài liệu khác ... khả thực phản ứng quan hợp lục lạp đưa khỏi môi trường Nghiên cứu môi trường tối ưu trì tồn lục lạp Nghiên cứu môi trường bổ sung enzim cần thiết Nghiên thêm phương pháp chế tạo màng sinh... quan hợp (quang hợp nhân tạo) Vật liệu Phần III Quá trình nghiên cứu, kết hướng nghiên cứu Quá trình nghiên cứu Nghiên cứu nguyên lý hoạt động quang hợp xanh o Pha sáng quang hợp: ... dựng thiết kế tổng quan nhân tạo Điểm mới, sáng tạo: Một bước công mô tự nhiên người Công nghệ xử lí CO2 Một loại màng sinh học Một bước việc mô phản ứng quan hợp (quang hợp nhân tạo) Vật liệu