Tài liệu thực hành thí nghiệm sinh học

Có hai quan niệm sai lầm cần tránh là: - Chỉ khi nào có ñủ trang thiết bị, hóa chất, mẫu vật như trong tài liệu thì mới có thể tiến hành thí nghiệm thực hành sinh học ñược.. - Giáo viên

1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO

TÀI LIỆU THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

Môn Sinh học (Tài liệu lưu hành nội bộ)

Hà Nội, tháng 9 năm 2011

CHƯƠNG TRÌNH PHÁT TRIỂN GIÁO DỤC TRUNG HỌC

VỤ GIÁO DỤC TRUNG HỌC

Biên tập nội dung

TS Ngô Văn Hưng

3

Lời nói ựầu

Nhằm triển khai đề án phát triển hệ thống trường THPT chuyên giai ựoạn

2010 - 2020, với mục tiêu nâng cao chất lượng dạy học trong các trường THPT chuyên và phát triển chuyên môn cho giáo viên chuyên sinh, Bộ Giáo dục và

đào tạo tổ chức biên soạn tài liệu ỘThắ nghiệm thực hành trường THPT môn

Sinh họcỢ để ựáp ứng yêu cầu ựổi mới dạy học tăng cường dạy thắ nghiệm thực hành và thi chọn học sinh giỏi sinh học THPT, Bộ Giáo dục và đào tạo ựã mời các cán bộ quản lý chỉ ựạo dạy học, các giảng viên ựại học và các nhà khoa học, giáo viên trực tiếp giảng dạy chương trình chuyên sinh học có nhiều thành tắch trong công tác bồi dưỡng học sinh giỏi và nghiên cứu khoa học, tham gia viết tài liệu này Cấu trúc tài liệu gồm có:

Phần 1 Giới thiệu chung về thắ nghiệm thực hành môn Sinh học

Phần 2 10 bài thắ nghiệm thực hành môn Sinh học Mỗi bài ựược viết theo cấu trúc:

- Mục tiêu

- Cơ sở khoa học

- Thiết bị, hóa chất, mẫu vật

- Tiến hành thắ nghiệm

- Phân tắch kết quả và lập báo cáo

- Câu hỏi ựánh giá và mở rộng vấn ựề

Phần 3 Phụ lục (giới thiệu một số bài thi thực hành của IBO)

Mặc dù tài liệu ựược viết rất công phu, Tiểu ban thẩm ựịnh môn Sinh học ựọc góp ý và biên tập nội dung nhưng khó tránh khỏi còn có những sơ sót nhất ựịnh Các tác giả mong nhận ựược góp ý của quý thầy cô giáo và

ựộc giả khi sử dụng tài liệu

Trân trọng cám ơn Tiểu ban thẩm ựịnh và bạn ựọc

Thay mặt các tác giả

TS Ngô Văn Hưng

4

Mục lục

Trang Lời nói ñầu 3

Mục lục 4

Hướng dẫn sử dụng tài liệu 5

Phần 1 Giới thiệu chung về thí nghiệm thực hành môn Sinh học 7

Vai trò của dạy học thực hành ñối với học sinh trường THPT chuyên 7

Thực trạng thí nghiệm thực hành môn Sinh học THPTvà các giải pháp cải tiến thực trạng 8

Những yêu cầu cần thiết dạy thực hành sinh học có hiệu quả 9

An toàn thí nghiệm thực hành sinh học 13

Yêu cầu về kỹ năng thực hành sinh học (theo IBO) 30

Phần 2 10 bài thí nghiệm thực hành môn Sinh học 34

Bài 1 Nhận biết một số thành phần hóa học của tế bào 34

Bài 2 Ảnh hưởng nhiệt ñộ, pH, các chất kìm hãm lên hoạt ñộ của enzym Xác ñịnh hoạt ñộ của một số enzyme 50

Bài 3 Quan sát tế bào dưới kính hiển vi 64

Thí nghiệm co và phản co nguyên sinh

Bài 4 Thực hành lên men etilic 69

Bài 5 Tìm hiểu hoạt ñộng của tim ếch 73

Bài 6 Thí nghiệm về ñiện sinh học 80

Bài 7 Chiết rút sắc tố từ lá Xác ñịnh tính cảm quang của clorophin 85

Bài 8 Chứng minh quá trình hô hấp tỏa nhiệt mạnh 91

Bài 9 Quan sát các dạng ñột biến NST trên tiêu bản cố ñịnh hay trên tiêu bản tạm thời 94

Bài 10 Tính ñộ phong phú của loài và kích thước quần thể 110

Phần 3 Phụ lục 123

Phụ lục 123

Tài liệu tham khảo 163

Thông tin về tác giả 165

5

HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG TÀI LIỆU Cuốn tài liệu này ñược sử dụng cùng với cuốn “Tài liệu bồi dưỡng phát triển chuyên môn cho giáo viên trường THPT chuyên năm 2011 môn Sinh học” của Bộ GDðT (tháng 7 năm 2011)

Có hai quan niệm sai lầm cần tránh là:

- Chỉ khi nào có ñủ trang thiết bị, hóa chất, mẫu vật như trong tài liệu thì mới có thể tiến hành thí nghiệm thực hành sinh học ñược Năm ñầu tiên

có thể chọn những thí nghiệm thực hành phù hợp với ñiều kiện của ñịa phương ñể thực hiện trước (ví dụ như bài nhận biết các chất hữu cơ trong

tế bào, bài quan sát tế bào, bài lên men, bài chiết rút sắc tố, quan sát tiêu bản NST,…) ñồng thời có kế hoạch khắc phục khó khăn, trở ngại ñể thực hiện hết các nội dung thực hành trong những năm sau

- Sẽ sai lầm nếu cho rằng chỉ cần thực hiện như nội dung các bài thực hành trong tài liệu là tốt rồi Những nơi có ñiều kiện về trang thiết bị và giáo viên có thể mở rộng nội dung bài thực hành Ví dụ bài 1 có thể ung nội dung nhận biết ung ic và axit ung ic; bài 3 có thể ung nội dung

ñếm số lượng tế bào; … Trong cuốn “Tài liệu bồi dưỡng phát triển chuyên

môn cho giáo viên trường THPT chuyên năm 2011 môn Sinh học” có giới thiệu rất nhiều bài thực hành khác nữa

ðể sử dụng tài liệu hiệu quả nhất xin lưu ý mấy ñiểm sau:

- ðọc kĩ nội dung phần 1: “Giới thiệu chung về thí nghiệm thực hành

môn Sinh học” Giáo viên và học sinh phải tường minh những yêu cầu cần thiết dạy thực hành sinh học có hiệu quả, quy trình một bài thực hành sinh học, quy tắc làm việc trong phòng thí nghiệm, và ñặc biệt là “yêu cầu về kĩ năng thực hành sinh học”

- ðọc kĩ nội dung từng bài thực hành ở phần 2, căn cứ vào thực tiễn

ñịa phương ñể quyết ñịnh mục tiêu cụ thể cho từng nội dung thực hành thí

nghiệm ñã chọn cho dạy học hay thi tuyển học sinh giỏi Khi chọn nội dung thực hành cần tính ñến thời gian hoàn thành cho mỗi nội dung ñó ñể

bố trí dạy học hay thi cử cho hợp lý

6

- Nghiên cứu kĩ phần cơ sở khoa học của thí nghiệm thực hành ðây chính là căn cứ ñể giải thích các hiện tượng quan sát ñược trong thí nghiệm Giáo viên có thể dành thời gian hướng dẫn (hoặc kiểm tra) học sinh nội dung này

- Giáo viên phải tìm hiểu và chuẩn bị ñầy ñủ thiết bị, hóa chất, mẫu vật yêu cầu trong mỗi thí nghiệm thực hành (chú ý: có thể thay thế thiết bị, hóa chất, mẫu vật sẵn có của ñịa phương mà không nhất thiết phải ñúng như trong tài liệu ñã viết; ñể kích thích tư duy của học sinh có thể thay ñổi

số liệu khác với hướng dẫn trong tài liệu rồi yêu cầu học sinh giải thích vì sao kết quả thí nghiệm lại khác so với trong tài liệu) Trước khi thực hành nhất ñịnh học sinh phải thành thạo các bước: kiểm tra dụng cụ thiết bị, hóa chất, mẫu vật; trình tự các bước làm thí nghiệm thực hành

- Trong mỗi bài thí nghiệm thực hành, giáo viên cần nghiên cứu thật

kĩ nội dung “phân tích kết quả và báo cáo” ñể hướng dẫn học sinh ghi chép kết quả thực hành, xử lí các số liệu thu ñược, trình bày báo cáo

- Phần câu hỏi ñánh giá và mở rộng vấn ñề là những gợi ý bước ñầu Trong thực tiễn dạy học thực hành giáo viên có thể ñưa ung nhiều tình huống mới ñể kích thích tư duy cho học sinh, thậm chí lấy ngay tình huống

cụ thể trong buổi thực hành ñể học sinh phân tích, thảo luận Chú ý tham khảo các bài thi thực hành của IBO ñược giới thiệu ở phần phụ lục

- Giáo viên và học sinh có thể vào trang WEB của bộ môn Sinh học: http://sites.google.com/site/diendanchuyensinh ñể tải về những tư liệu và bài thực hành ñã ñược quay băng

Cuối cùng nếu trong quá trình thực hiện có gặp khó khăn gì thì liên hệ với chúng tôi theo ñịa chỉ trong mục “Thông tin về tác giả” ở cuối tài liệu

7

Phần 1 Giới thiệu chung về thí nghiệm thực hành môn Sinh học

I Vai trò của dạy học thực hành ñối với học sinh trường THPT chuyên

“… Không thể hình dung ñược việc giảng dạy sinh vật học trong nhà

trường mà lại không có quan sát, không có thí nghiệm học tập.” B.P Exipốp (trong cuốn những cơ sở của LLDH) Quan sát và thí nghiệm là các

phương pháp nghiên cứu cơ bản của khoa học tự nhiên, của các môn khoa học thực nghiệm, trong ñó có sinh học Sinh học là một khoa học ñã và sẽ không thể phát triển ñược nếu không có quan sát, thí nghiệm

Quan sát và thí nghiệm ñã tạo khả năng cho các nhà khoa học phát hiện và khai thác các sự kiện, hiện tượng mới, xác ñịnh những quy luật mới, rút ra những kết luận khoa học và tìm cách vận dụng vào thực tiễn

ðối với quá trình dạy học các môn khoa học tự nhiên, khoa học thực

nghiệm, quan sát và thí nghiệm cũng là phương pháp làm việc của học sinh (HS), nhưng với HS những bài tập quan sát hoặc các thí nghiệm ñược giáo viên (GV) trình bày hay do chính các em tiến hành một cách ñộc lập (thực hành quan sát, thí nghiệm của HS) dưới sự tổ chức, hướng dẫn của GV thường ñể giải quyết những vấn ñề ñã biết trong khoa học, rút ra những kết luận cũng ñã biết tuy vậy ñối với các em HS vẫn là mới

Thông qua quan sát, thí nghiệm, bằng các thao tác tư duy phân tích, tổng hợp, trừu tượng hóa và khái quát hóa giúp các em xây dựng các khái niệm Bằng cách ñó các em nắm kiến thức một cách vững chắc và giúp cho

tư duy phát triển

Quan sát và thí nghiệm ñòi hỏi phải có những thiết bị dạy học như tranh ảnh, mô hình, các mẫu vật tự nhiên và các phương tiện thiết bị phục

vụ cho việc tiến hành các thí nghiệm

Quan sát và thí nghiệm không chỉ cho phép HS lĩnh hội tri thức một cách sâu sắc, vững chắc mà còn tạo cho các em một ñộng lực bên trong, thúc ñẩy các em thêm hăng say học tập

Tục ngữ có câu “Trăm nghe không bằng một thấy”, ñủ nói lên vai trò

của quan sát thí nghiệm Người Ấn ðộ và người Trung Hoa cũng ñã nói:

“Nghe thì quen, nhìn thì nhớ, làm thì hiểu”

8

Những phân tích trên ñây không chỉ cho chúng ta thấy rõ tầm quan trọng của thí nghiệm thực hành mà còn nhấn mạnh ñến phương pháp sử dụng các thí nghiệm thực hành ñó ñể có thể ñạt ñược hiệu quả cao ñáp ứng mục tiêu dạy học hiện nay của sự nghiệp giáo dục

II Thực trạng thí nghiệm thực hành môn Sinh học THPTvà các giải pháp cải tiến thực trạng

Hiện nay số lượng và chất lượng thí nghiệm thực hành sinh học chưa

ñáp ứng ñược yêu cầu của việc dạy học nói chung và ñặc biệt là yêu cầu

việc ñổi mới dạy học nói riêng Tình trạng ñó có thể có nhiều nguyên nhân, phần vì kinh phí cho khu vực này còn hạn hẹp tuy ñã có nhiều cố gắng, phần vì trách nhiệm của nhà sản xuất (còn mà không dùng ñược, dùng

ñược thì cũng chóng hỏng), phần vì thiếu một sự quản lí chỉ ñạo, ñộng viên

những người tốt, việc tốt trong sử dụng và cải tiến sáng tạo thí nghiệm thực hành sinh học hiện có Như ñã phân tích, hiệu quả dạy học còn tùy thuộc vào phương pháp sử dụng các thí nghiệm thực hành Nếu một bức tranh, một thí nghiệm chỉ ñược sử dụng ñể minh họa và củng cố những

ñiều GV ñã trình bày ñầy ñủ về phương diện lý thuyết sẽ hạn chế tư duy

sáng tạo của HS, HS hầu như không thu lượm ñược thêm gì về kiến thức, nếu không phải chỉ ñể rèn luyện kĩ năng quan sát, thí nghiệm

Nhưng nếu ñược sử dụng theo con ñường tìm tòi nghiên cứu (khám phá) ñể ñi ñến kiến thức cần lĩnh hội (kiến thức mới) sẽ có ý nghĩa khác biệt cơ bản so với loại hình thí nghiệm nêu trên, nó giúp HS có ñiều kiện,

cơ hội phát triển tư duy sáng tạo – một phẩm chất và năng lực cần có ở con người mới mà nhà trường có trách nhiệm ñào tạo

ði theo con ñường này, sau khi ñã hiểu ñược nhiệm vụ cần làm sáng

tỏ (mục ñích của thí nghiệm) bằng tư duy tích cực, HS sẽ hình thành ñược các giả ñịnh (trong nghiên cứu khoa học ñây chính là bước xây dựng giả thuyết về vấn ñề nghiên cứu từ sự nảy sinh câu hỏi: “ðiều gì sẽ xảy ra nếu…?”) Câu hỏi ñược hình thành từ những liên tưởng dựa trên vốn kiến thức và kinh nghiệm ñã có của HS

9

Khi giả ñịnh ñược hình thành, trong ñó hàm chứa con ñường phải giải quyết, HS xây dựng kế hoạch giải quyết ñể chứng minh cho giả ñịnh ñã nêu Hai bước nêu giả ñịnh và xây dựng kế hoạch giải quyết chứng minh cho giả ñịnh là hai bước ñòi hỏi tư duy tích cực và sáng tạo ðây là những

cơ hội rèn luyện tu duy sáng tạo cho HS rất tốt, là giai ñoạn tiến hành thí nghiệm tưởng tượng (“thí nghiệm trong tư duy”) ñịnh hướng cho hành

ñộng thí nghiệm tiếp theo dựa trên kế hoạch ñã ñược HS thiết kế (kế hoạch

dự kiến) Cuối cùng, căn cứ vào kết quả của thí nghiệm, HS rút ra kết luận, nghĩa là HS lĩnh hội ñược kiến thức từ thí nghiệm một cách chủ ñộng (mà không phải do thày truyền ñạt và HS tiếp thu một cách thụ ñộng)

Hiện nay hầu hết các bài thực hành thí nghiệm sinh học ở THPT trong chương trình và SGK ñược bố trí ở cuối mỗi chương chỉ mang tính chất củng cố minh họa cho các kiến thức lý thuyết ñã ñược trình bày trong các bài học của chương trình dưới hình thức phần lớn là “bày sẵn” từng bước cho HS Hơn nữa số tiết thực hành quy ñịnh trong chương trình và SGK cũng còn rất hạn chế Rồi ñây, chắc chắn số tiết này có thể sẽ ñược nâng lên cho phù hợp với xu thế chung của giáo dục thế giới và tương ứng với tính chất của các môn khoa học thực nghiệm

Trước mắt trong khi chờ ñợi, ñòi hỏi lòng nhiệt tâm vì sự nghiệp giáo dục của các thầy cô ñang tiến hành các bài thực hành hiện có theo phương thức mới ở những nội dung phù hợp và cũng có thể bổ sung thêm các thí nghiệm thực hành sinh học vào các tiết dạy khi có thể và có ñiều kiện thích hợp

Trong tài liệu này, ngoài một số thí nghiệm thực hành ñã quen làm, chúng tôi sẽ giới thiệu một số bài thí nghiệm thực hành có tính gợi ý ñể các

ñơn vị tham khảo và vận dụng trong ñiều kiện có thể, cũng có thể tiến hành

hình thức ngoại khóa hoặc ñi ñến các cơ sở có ñiều kiện về trang thiết bị thí nghiệm thực hành sinh học ñể học tập

III Những yêu cầu cần thiết dạy thực hành sinh học có hiệu quả

Dạy thực hành, mục ñích chính lx à rèn các kỹ năng thao tác chân tay, các ñức tính kiên nhẫn, biết chấp nhận thử thách và tự tìm cách vượt

10

qua các thách thức ñể ñạt ñược mục tiêu của mình Vì vậy học sinh phải tự

mình làm thí nghiệm cho dù các thao tác ban ñầu còn vụng về và có thể thất bại Như vậy, nếu quan niệm thực hành chỉ là minh họa, trình diễn ñể học sinh xem thì việc tổ chức cho cả lớp học sinh vào một phòng thí nghiệm làm cùng lúc là ñược nhưng học sinh không thể hình thành ñược

kỹ năng cũng như rèn luyện ñược những ñức tính cần thiết của người làm khoa học Còn nếu ñể học sinh tự làm thì lại phải chia lớp thành nhiều nhóm nhỏ (tối ña khoảng 10 em) thì các em mới có thể tự làm thí nghiệm

ñược và học sinh chỉ hình thành ñược kỹ năng khi ñược làm ñi làm lại

nhiều lần một kỹ năng nhất ñịnh

Một quan niệm không ñúng về dạy thực hành là giáo viên thường

không ñưa ra các tình huống khác thường ñể dạy học sinh cách phân tích rút ra các kết luận phù hợp cũng như không biết cách tìm ra nguyên nhân

khi thí nghiệm không ủng hộ giả thiết ban ñầu Có thể lấy ví dụ cụ thể: Khi làm bài thực hành chứng minh ảnh hưởng của cường ñộ ánh sáng ñến tốc

ñộ quang hợp ở cây thủy sinh là rong ñuôi chó Cường ñộ quang hợp ñược

tính bằng lượng O2 thoát ra (ñếm bằng số bọt khí/phút hoặc bằng khối lượng O2 thu ñược trong ống nghiệm) còn cường ñộ ánh sáng có thể ñược thay ñổi bởi khoảng cách chiếu sáng hoặc bởi công suất của bóng ñèn Trong bài học này ngoài thí nghiệm trên, giáo viên có thể tạo ra tình huống trong ñó cùng một cây rong ñuôi chó ở thí nghiệm trước tạo ra rất nhiều O2

thì trong thí nghiệm khác lại không nhả ra một bọt khí O2 nào cho dù có cho ñèn vào gần hơn hoặc công suất bóng ñèn tăng lên nhiều lần Học sinh

ñược yêu cầu phải tìm ra nguyên nhân (ñưa ra giả thuyết) và làm thí

nghiệm ủng hộ giả thuyết của mình là ñúng Như vậy mục ñích cốt lõi của

dạy thực hành là rèn các kỹ năng khéo léo trong các thao tác tay chân, các kỹ năng bố trí thí nghiệm, thu thập kết quả, giải thích kết quả thực nghiệm, lý giải ñưa ra các giả thuyết và tự tiến hành các thí nghiệm ủng

hộ hay bác bỏ giả thuyết của mình chứ không ñơn thuần là minh họa cho

các bài lý thuyết Như vậy dạy thực hành phát triển các kỹ năng tổng hợp

và do vậy tất cả các học sinh cần ñược dạy thực hành Lưu ý là ngay cả

11

trong các kỳ thi Olympic Sinh học Quốc tế có sử dụng các trang thiết bị hiện ñại như ñiện di sắc ký, quang phổ vv… thì ñiểm của học sinh cao hay thấp không phụ thuộc nhiều vào thiết bị (trừ phi học sinh chưa ñược làm quen với thiết bị ñó) Vì sử dụng thiết bị hiện ñại cũng chỉ ñể thu thập số

liệu, trong khi ñó các kỹ năng ñơn giản như pha loãng hóa chất, xử lý số liệu thu ñược như vẽ ñồ thị, rút ra các kết luận phù hợp, biết cách sắp xếp thời gian hợp lý vv… lại quyết ñịnh kết quả cuối cùng

Qui trình cho một bài thí nghiệm có thể gồm các bước như sau:

- Chuẩn bị thí nghiệm: GV phải có kế hoạch ñảm bảo chuẩn bị ñầy ñủ

dụng cụ, hóa chất, mẫu vật và các ñiều kiện cần thiết khác ñể thí nghiệm thành công Có thể giao cho HS chuẩn bị nhưng phải kiểm tra

- Phổ biến nội qui an toàn phòng thí nghiệm: Ngay khi bắt ñầu một

bài thực hành, giáo viên cần phải hướng dẫn cho học sinh về qui tắc an toàn trong phòng thí nghiệm ðiều này là hết sức cần thiết và phải làm ngay mỗi lần học sinh vào phòng thí nghiệm Bên cạnh ñó cũng cần phổ biến cách cấp cứu trong những trường hợp cần thiết như bỏng hóa chất, băng bó khi bị thương vv…

- Bước 1: GV nêu mục tiêu thí nghiệm (hoặc hướng dẫn học sinh phát biểu mục tiêu thực hành), phải ñảm bảo mỗi HS nhận thức rõ mục tiêu làm thí nghiệm ñể làm gì?

- Bước 2: GV hướng dẫn HS cách tiến hành thí nghiệm, phải ñảm bảo mỗi HS nhận thức rõ làm thí nghiệm như thế nào? Bằng cách nào?

Giáo viên giới thiệu qui trình thí nghiệm: Học sinh có thể tự ñọc qui

trình thí nghiệm (nếu có sẵn trong bài thực hành) hoặc giáo viên giới thiệu cho học sinh Sau ñó học sinh tự kiểm tra các loại hóa chất thiết bị, mẫu vật xem có ñáp ứng ñược với yêu cầu bài thực hành hay không

Tiến hành thí nghiệm: Học sinh tự tiến hành thí nghiệm theo qui trình

ñã cho ñể thu thập số liệu

- Bước 3: Mô tả kết quả thí nghiệm HS viết ra (hoặc nói ra) các kết quả mà họ quan sát thấy trong quá trình làm thí nghiệm

12

Xử lý số liệu thực nghiệm: Học sinh xử lý số liệu và viết báo cáo thí

nghiệm nộp cho giáo viên Cuối buổi giáo viên có thể ñưa ra các tình huống khác với thí nghiệm ñể học sinh suy ngẫm và tìm cách lý giải Phần này GV có thể tham khảo sách Sinh học của Campbell & Reece ở mục

“ðiều gì nếu?” sau mỗi thí nghiệm mà sách ñưa ra

- Giải thích các hiện tượng quan sát ñược: ñây là giai ñoạn có nhiều thuận lợi ñể tổ chức HS học theo phương pháp tích cực GV có thể dùng hệ thống câu hỏi dẫn dắt theo kiểu nêu vấn ñề giúp HS tự giải thích các kết quả

- Rút ra kết luận cần thiết: GV yêu cầu HS căn cứ vào mục tiêu ban ñầu trước khi làm thí nghiệm ñể ñánh giá công việc ñã làm

- Chú ý: Các thí nghiệm sinh học có thể là thí nghiệm ñịnh tính hay ñịnh lượng Các thí nghiệm ñịnh tính thì không nên quá tiết kiệm nguyên liệu, sẽ khó quan sát kết quả Các thí nghiệm ñịnh lượng thì cần chính xác hàm lượng các chất làm thí nghiệm mới có kết quả Ví dụ: khi làm thí nghiệm tách chiết ADN, nếu cho ít dịch lọc hay ít chất tẩy rửa hoặc quá ít nước cốt dứa thì sẽ rất khó có kết quả khả quan

Tóm tắt quy trình một bài thực hành

Bước 1 Xác ñịnh mục tiêu (cho GV và cho HS) Yêu cầu của bước này là HS phải nhận thức ñược và phát biểu rõ mục tiêu (trả lời câu hỏi: ñể làm gì?)

Bước 2 Kiểm tra kiến thức cơ sở và kiểm tra sự chuẩn bị thực hành (trả lời câu hỏi: có làm ñược không?)

Bước 3 Xác ñịnh nội dung thực hành (trả lời câu hỏi: làm như thế nào?)

Bước 4 Tiến hành các hoạt ñộng thực hành (trả lời câu hỏi: quan sát thấy gì? Thu ñược kết quả ra sao?)

Bước 5 Giải thích và trình bày kết quả, rút ra kết luận (trả lời câu hỏi: tại sao? Mục tiêu ñã hoàn thành hay chưa?)

Viết báo cáo thực hành

13

IV An toàn thí nghiệm thực hành sinh học

1 Nguyên lý an toàn sinh học

Nguyên lý cơ bản của an toàn sinh học là phòng ngừa, là làm giảm thiểu hoặc hạn chế nguy cơ gây hại cho con người và môi trường khi tiếp xúc với sinh vật và các vật liệu lây nhiễm lưu giữ trong phòng thí nghiệm Nguyên lý an toàn sinh học ñược xác ñịnh là sự kết hợp của ba nhân

tố phòng ngừa trong thực hành và kĩ thuật phòng thí nghiệm, thiết bị an toàn và thiết kế ñiều kiện làm việc tốt Người ta chia biện pháp phòng ngừa thành hai loại, phòng ngừa sơ cấp và phòng ngừa thứ cấp

Phòng ngừa sơ cấp : là bảo vệ người và môi trường thí nghiệm khỏi

tác hại của các tác nhân gây ô nhiễm Phòng ngừa sơ cấp bao gồm chủ yếu các kĩ thuật an toàn trong phòng thí nghiệm và khi tiếp xúc với sinh vật

Phòng ngừa thứ cấp : là bảo vệ môi trường bên ngoài phòng thí

nghiệm khỏi sự phát tán của các vật liệu lây nhiễm, bao gồm cả việc thiết

kế phòng thí nghiệm, lớp học, sao cho an toàn và ñảm bảo vệ sinh lao

ñộng

- Phòng ngừa trong thực hành và kĩ thuật phòng thí nghiệm:

Phòng thí nghiệm cần phải ñược xây dựng ñảm bảo quy ñịnh về an toàn sinh học, trong ñó cần xác ñịnh rõ các tác nhân và chất nguy hại có thể có trong phòng thí nghiệm Xác ñịnh rõ các kĩ thuật làm việc ñặc biệt

và ñưa ra các các quy ñịnh rõ ràng nhằm giảm thiểu hoặc hạn chế sự bùng phát của các tác nhân gây hại

Nhân viên mới ñược tuyển dụng vào làm việc trong phòng thí nghiệm, học sinh và sinh viên tới học trong phòng thí nghiệm cần phải ñược chỉ dẫn chu ñáo về các tác nhân gây hại ñặc hiệu, ñược học về kiến thức và kĩ thuật phòng thí nghiệm, ñược phổ biến các quy ñịnh an toàn trong phòng thí nghiệm sinh học

- Thiết bị an toàn:

Thiết bị an toàn trước hết nhằm bảo vệ trực tiếp nhữnh người tiếp xúc với sinh vật và các tác nhân hây hại Các thiết bị an toàn phổ biến của

14

phòng thí nghiệm sinh học bao gồm tủ cấy an toàn sinh học, thiết bị li tâm

an toàn, các dụng cụ an toàn ñựng mẫu vật (dụng cụ thủy tinh, ống nghiệm, ), dụng cụ ñảm bảo an toàn cá nhân như găng tay, quần áo bảo

hộ lao ñộng, áo choàng, khẩu trang, mũ bảo vệ,

Tủ cấy an toàn là phương tiện bắt buộc sử dụng ñể ngăn ngừa sự lây nhiễm do ñổ vỡ hoặc bụi, nhất là khi thực hành vi sinh vật Có ba loại tủ cấy an toàn sinh học, tủ cấy loại I và II ñảm bảo an toàn sơ cấp cho cán bộ, học sinh và sinh viên khi làm thí nghiệm, ñồng thời bảo vệ mẫu vật thí nghiệm (vi sinh vật, tế bào, ) tránh bị nhiễm khuẩn từ bên ngoài Tủ cấy

an toàn sinh học III có cấu tạo ñặc biệt ñảm bảo mức ñộ an toàn cao nhất cho cán bộ và sinh viên trong phòng thí nghiệm

Thiết bị li tâm an toàn sử dụng ống li tâm có nắp ñậy, tránh bụi nước thoát ra ngoài khi li tâm gây hại cho con người và môi trường phòng thí nghiệm

Trong nhiều trường hợp không thể thực hiện thí nghiệm trong tủ cấy

an toàn sinh học thì thiết bị an toàn cá nhân là vật dụng tối cần thiết, hạn chế rủi ro cho con người Ví dụ, khi tiến hành mổ ñộng vật, khi rửa và bảo dưỡng các thiết bị thí nghiệm cần sử dụng ñầy ñủ dụng cụ bảo vệ cán nhân

- Phòng ngừa trong thiết kế và xây dựng các cơ sở làm việc ñảm bảo

an toàn và vệ sinh lao ñộng:

Phòng thí nghiệm ñược thiết kế ñúng quy cách, có trang thiết bị tương

ứng với chức năng và cấp ñộ an toàn sinh học của phòng, ñảm bảo an toàn

và vệ sinh lao ñộng Các phòng thí nghiệm có cấp ñộ an toàn sinh học I và

II cần ñược thiết kế tách riêng với lối ñi công cộng, nơi tiêu ñộc và khu vệ sinh

2 Nguyên tắc phân loại tác nhân sinh học theo nhóm rủi ro và cấp ñộ

an toàn sinh học

Các tác nhân sinh học ñược phân loại theo nhóm và phân thành bốn cấp ñộ khác nhau Nguyên tắc phân loại tùy thuộc vào từng quốc gia các các tổ chức quốc tế khác nhau như cấp ñộ an toàn sinh học của Liên minh Châu Âu, cấp ñộ an toàn sinh học của viện Y học Quốc gia Mỹ, Sau ñây

15

là ví dụ về phân loại nhóm rủi ro và cấp ñộ an toàn sinh học theo quy ñịnh

an toàn sinh học phòng thí nghiệm của WHO:

- Nhóm rủi ro loại 1 (RG1): gồm những sinh vật dường như không gây rủi ro hoặc gây rủi ro thấp cho con người và ñộng vật

- Nhóm rủi ro loại 2 (RG2): gồm các sinh vật có khả năng gây bệnh cho con người nhưng ở mức ñộ không nghiêm trọng Có thể có khả năng lây nhiễm bệnh từ phòng thí nghiệm nhưng ñã có biện pháp phòng ngừa và chữa trị, hạn chế ñược sự lan truyền bệnh

- Nhóm rủi ro loại 3 (RG3): gồm các sinh vật có khả năng gây bệnh cao cho con người, nhưng thông thường không lan truyền từ người này sang người khác và ñã có biện pháp phòng và chữa chạy hiệu quả

- Nhóm rủi ro loại 4 (RG4): gồm các tác nhân gây rủi ro cao cho con người và ñộng vật, bệnh có thể lây truyền từ người này sang người khác và chưa có biện pháp phòng và chữa trị

Từ việc phân loại các nhóm rủi ro, người ta có thể xây dựng các tiêu chuẩn cụ thể cho mỗi cấp ñộ an toàn sinh học

3 Phòng bệnh nghề nghiệp và ñề phòng tai nạn

Theo Tổ chức lao ñộng Quốc tế (ILO), ước tính hằng năm có tới 120 triệu tổn thương trên thế giới do tai nạn lao ñộng, 67-157 triệu trường hợp mắc bệnh nghề nghiệp và khoảng 200.000 người tử vong khi làm việc Ở Việt Nam, ước tính năm 2000, có tới 4.081 người lao ñộng phát hiện bệnh nghề nghiệp, 3334 người bị tại nạn lao ñộng, 941 người bị thương nặng,

331 người tử vong

Trong môi trường lao ñộng nói chung, môi trường học tập và nghiên cứu sinh học trong phòng thí nghiệm sinh học nói riêng luôn tiềm ẩn khả năng mắc phải nhiều bệnh tật Khi môi trường bị ô nhiễm bởi các sinh vật gây hại thì dễ dàng truyền bệnh cho con người Nguyên tắc chung của phòng bệnh lây truyền từ sinh vật là :

- Cách ly người có biểu hiện bệnh, theo dõi, báo cáo và xử lý bệnh

- Ngăn cản sự phát tán mầm bệnh bằng các phương pháp tiệt trùng, tiêu ñốt, thực hiện vệ sinh phòng thí nghiệm

16

- Sử dụng vắc xin và các thuốc cần thiết ñể phòng trừ

- Những người có nguy cơ mắc bệnh do làm việc trong phòng thí nghiệm sinh học cần ñược khám bệnh 6 tháng/ lần nhằm phát hiện các bệnh phổ biến như : bệnh phổi (lao, bụi phổi, ), bệnh viêm gan, viêm loét

da, bệnh nấm, viêm phế quản nạm tính, hen phế quản ; Các chỉ tiêu xét nghiệm cơ bản như : xét nghiệm máu với các chỉ số HbASg, SGOT, SGPT, ; xét nghiệm nước tiểu với các chỉ số Albumin, sắc tố mật, muối mật; siêu âm gan; chụp X quang phổi; tìm Bk trong ñờm; phản ứng Mantoux; tốc ñộ máu lắng,

Hiện nay những nghiên cứu về bệnh nghề nghiệp trong dạy học còn chưa nhiều, tuy vậy trong mỗi ñiều kiện cụ thể, chúng ta cần tìm ra các phương pháp phòng trừ nhằm ngăn cản bệnh Ví dụ như xây dựng tiêu chuẩn về bàn và ghế trong phòng học phù hợp :

- Chiều cao ghế ngồi phải ñảm bảo cho 2 bàn chân chạm ñất, 2 ống chân vuông góp với mặt ñất 2 ñùi vuông góc với ống chân Như vậy, chiều cao ghế phải xấp xỉ với ống chân

- Chiều rộng của mặt ghế không quá rộng hoặc quá hẹp, bằng 2/3 ñến

¾ chiều dài ñùi

- Chiều cao của bàn thích hợp cho người ngồi viết ñược xác ñịnh là bằng chiều cao ghế ñến khuỷu tay khi ta ngồi ngay ngắn trên ghế, cánh tay

áp sát nách, ngón tay cái nằm theo trục dọc với cẳng tay, ñầu ngón ñặt vào

ñuôi mắt cùng bên

- Chiều rộng của bàn tối thiểu bằng chiều dài của tay

ðể ngăn ngừa bệnh về mắt cần phải tuân thủ:

17

- Khám mắt ñịnh kì ñể khi cần thiết sử dụng kính ñeo mắt phù hợp

4 Khái niệm về an toàn sinh học

An toàn sinh học (Biosafety) là việc thực hiện các chính sách, cơ chế quản lí về quy trình làm việc, thiết kế tiện nghi,… quy ñịnh sử dụng những trang thiết bị an toàn ñể ngăn ngừa sự lan truyền các tác nhân sinh học gây hại tới những người làm việc và học tập trong phòng thí nghiệm sinh học, những người xung quanh và môi trường An toàn sinh học bao gồm :

- Các biện pháp quản lí an toàn trong các hoạt ñộng nghiên cứu khoa học, phát triển công nghệ và khảo nghiệm; sản xuất, kinh doanh và sử dụng; nhập khẩu, xuất khẩu, lưu giữ và vận chuyển các sinh vật biến ñổi gen; sản phẩm, hàng hóa có nguồn gốc từ sinh vật biến ñổi gen

Hình 1 Kí hiệu cảnh báo nguy hiểm sinh học

- An toàn sinh học còn bao gồm các giải pháp thiết kế phòng thí nghiệm, phòng học an toàn khi làm việc và tiếp xúc với sinh vật; quy ñịnh việc cung cấp các thiết bị an toàn sinh học

- Ngày nay an toàn sinh học còn bao gồm cả phạm trù an ninh sinh học phòng thí nghiệm

Tính cấp thiết của an toàn sinh học

Các phòng thí nghiệm sinh học, ñặc biệt là phòng thí nghiệm vi sinh vật học là môi trường ñặc biệt luôn tiềm ẩn nguy cơ lây nhiễm bệnh cho con người làm việc và học tập trong phòng thí nghiệm và cộng ñồng dân

cư xung quanh Trong những năm gần ñây có nhiều trường hợp lây truyền dịch bệnh từ phòng thí nghiệm sinh học và y sinh, như dịch bệnh thương hàn, bệnh tả, bệnh uốn ván, ở người, bệnh lở mồm long móng ở trâu bò

18

Nguyên nhân của việc lan truyền bệnh có thể là do việc dùng thiết bị thí nghiệm không phù hợp (như dùng mồm ñể hút pitet hoặc sử dụng kim tiêm không ñúng cách gây lan truyền bệnh AIDS, ), hoặc do thiết bị thí nghiệm không ñủ tiêu chuẩn, không ñảm bảo tiêu chuẩn an toàn sinh học Công nghệ sinh học ngày càng phát triển có khả năng tạo ra nhiều sinh vật biến ñổi gen Do vậy, nghiên cứu và sử dụng các sinh vật biến ñổi gen một cách an toàn cho con người, môi trường và ña dạng sinh học là hết sức cần thiết

5 Kỹ thuật phòng thí nghiệm và thiết bị an toàn

Mỗi phòng thí nghiệm cần ñược xây dựng ñáp ứng các tiêu chuẩn về

an toàn sinh học Nguyên tắc phòng ngừa cần ñược thể hiện trong những công việc hằng ngày, trong các nội quy phòng thí nghiệm Khi thực hành trong phòng thí nghiệm không có khả năng kiểm soát triệt ñể các tác nhân sinh học nguy hại, thì phải tìm các biện pháp bổ sung cần thiết khác, nhằm hạn chế rủi ro của các tác nhân gây hại

Thiết bị an toàn ngoài tủ cấy an toàn sinh học (BSC), dụng cụ an toàn

ñựng các mẫu vật, vật dụng bảo vệ cá nhân (như ñã ñề cập trong bài 1),

còn có nhiều thiết bị khác, ví dụ như :

- Các thiết bị cách li bao film mềm áp suất âm, là thiết bị bảo vệ ban

ñầu ñể ngăn chặn các vật liệu sinh học ñộc hại Khí ñi vào bên trong thiết

bị cách li này qua một bộ lọc HEPA và khí ñi ra ngoài qua 2 bộ lọc HEPA,

vì vậy ngăn cản ñược sinh vật gây hại phát tán ra bên ngoài

- Các thiết bị hỗ trợ dùng pipet góp phần hút dung dịch an toàn

- Các thiết bị nghiền ñồng thể, máy lắc, máy trộn và thiết bị dùng sóng siêu âm ñược thiết kế trong các BSC hay ñược phủ kín trong quá trình sử dụng, góp phần ngăn cản quá trình gây ra các sol khí ñộc hại

- Que cấy ñầu tròn dùng một lần, không cần khử trùng, dùng ñược trong BSC và sử lí như rác thải nhiễm bẩn khi sau khi dùng

- Que cấy vi sinh vật khử trùng bằng nhiệt có vỏ bọc bằng thủy tinh Brosilicat hay sứ giúp khử trùng tiện lợi và hiệu quả

19

- Các biện pháp bảo vệ thiết bị như bảo vệ ống tiêm, làm sạch các thiết bị ñựng mẫu vật; các biện pháp bảo quản mẫu máu, dịch cơ thể, mô

và các chất bài tiết Các biện pháp phổ biến như:

+ Biện pháp thu thập, dán nhãn và vận chuyển mẫu vật Các mẫu vật nên ñược ñặt trong dụng cụ ñúng quy cách, ghi nhãn và quy ñịnh sử dụng

rõ ràng

+ Cách mở ống ñựng mẫu hoặc vật ñựng lấy mẫu ñứng quy cách, tốt nhất nên mở trong BSC, cần ñi găng tay, mặc tạp dề Nút ñậy dụng cụ cần

có miếng lót giấy hoặc gạc ñể tránh chất lỏng bắn ra

+ Với các thiết bị thủy tinh cần cẩn thận tránh ñổ vỡ, nếu có thể nên thay bằng dụng cụ chất dẻo an toàn hơn

+ Sử dụng các thiết bị tự ñộng khi cần thiết nhằm tránh gây tràn dung dịch hay gây sol khí Các chất bị vung vãi cần ñược thu thập, ñựng trong dụng cụ có nắp, sau ñó ñem hấp áp lực hoặc xử lí như xử lí rác ô nhiễm + Sử dụng các chất sát khuẩn cấp ñộ cao ñể làm sạch các dụng cụ thí nghiệm Ví dụ, các dụng dịch hyproclorit có lượng clo 1g/lL và 5g/l ñược

sử dụng làm sạch các thiết bị ñựng máu, glutaraldehyt có thể sử dụng làm sạch bề mặt dụng cụ

6 Vi sinh vật và an toàn sinh học

Vi sinh vật nhỏ bé, trong ñó ñặc biệt là virut thường có tốc ñộ sinh trưởng nhanh, khả năng hấp thu và chuyển hóa vật chất cao, thích ứng nhanh với ñiều kiện môi trường và dễ phát sinh ñột biến

Nhiều vi sinh vật là tác nhân gây bệnh truyền nhiễm, chúng xâm nhập vào cơ thể chủ yếu thông qua các con ñường hô hấp (như bệnh lao, bạch cầu, cúm), tiêu hóa (như các bệnh thương hàn, tả, lỵ, ), tiếp xúc qua da hoặc niêm mạc (như bệnh giang mai, lậu, HIV, ) Nhìn chung, bệnh do vi sinh vật lan truyền rất nhanh, khi xâm nhập vào cơ thể chúng gây rối loại các quá trình trao ñổi chất, phá hủy chức năng của tế bào, khi phát bệnh có thể gây tử vong

Vi sinh vật gây bệnh tùy theo ñặc ñiểm sinh học và vị trí phân loại

ñược chia ra thành nhiều nhóm như nhóm vi khuẩn, virus, vi nấm Ngoài

20

ra, tùy theo mức ñộ gây hại, vi sinh vật ñược phân chia theo nhóm rủi ro,

và cũng tùy cấp ñộ rủi ro mà yêu cầu xây dựng phòng thí nghiệm theo cấp

ñộ an toàn phù hợp:

- Vi sinh vật thuộc nhóm rủi ro 1 gồm các vi sinh vật gây rủi ro thấp, không chắc gây bệnh cho người hoặc ñộng vật khỏe mạnh Ví dụ, các vi

khuẩn Escherichia coli, nấm men, nấm mốc sử dụng làm vật liệu nghiên

cứu trong phòng thí nghiệm

- Vi sinh vật thuộc nhóm rủi ro 2 gồm các vi sinh vật gây rủi ro trung bình cho người làm việc và học tập trong phòng thí nghiệm Các vi sinh vật thuộc nhóm rủi ro 2 ít khi gây nguy hiểm cho người khỏe mạnh, ít khi gây bùng phát lây nhiễm nghiêm trọng khi ñã có biện pháp phòng ngừa Ví

dụ như vi khuẩn thương hàn (Salmonella enterica), virus gây viên gan A, virus gây viêm gan B, virus cúm thường, virus sởi, virus quai bị,

- Vi sinh vật thuộc nhóm rủi ro 3 gồm các vi sinh vật gây rủi ro cao cho con người và ñộng vật Tuy nhiên bệnh không lan truyền từ người này sang người khác hoặc có thể có thuốc ñiều trị Ví dụ như vi khuẩn gây

bệnh than (Bacillus anthracis), vi khuẩn lao (Mycobacterium tuberculosis),

các vi rút sốt vàng, vius HIV,

- Vi sinh vật thuộc nhóm rủi ro 4 gồm vi sinh vật gây rủi ro cao cho con người và ñộng vật Các vi sinh vật gây bệnh truyền nhiễm nghiêm trọng, bệnh có khả năng lây truyền từ người này sang người khác hoặc không có khả năng chữa trị Ví dụ như virus Lassa, virus Ebola, virus cum

A ở gia cầm Theo quy ñịnh quốc tế, các vi sinh vật thuộc nhóm rủi ro 4 không ñược phép nghiên cứu tại phòng thí nghiệm của các trường ñại học

7 Công nghệ ADN và an toàn sinh học

- Công nghệ ADN (hay còn gọi là công nghệ gen, công nghệ sinh học phân tử, kĩ thuật gen, ) là các kĩ thuật di truyền tạo nên các phân tử ADN tái tổ hợp, nhằm tạo nên các gen mới mang thông tin di truyền mã hóa các

ñặc ñiểm tốt mong muốn ở các tế bào hoặc cơ thể sống

Những thành công của công nghệ ADN trong những năm gần ñây là tạo ra nhiều sinh vật biến ñổi gen mang nhiều ñặc ñiểm sinh học ưu thế Ví

21

dụ như cà chua biến ñổi gen không có hạt, thuốc lá và ngô năng suất cao, lúa và ngô mang gen chịu ñược thuốc diệt cỏ, ; một số ñộng vật biến ñổi gen như cừu, lợn, bò, dê, mang nhiều ñặc ñiểm có lợi giúp con người thu

ñược các sản phẩm ñiều trị bệnh máu khó ñông, ñiều trị vết thương, chống

nhiễm trùng, ñiều trị bệnh tắc nghẽn mạch máu, Sinh vật biến ñổi gen có nhiều ưu ñiểm rõ rệt nhằm tăng năng suất nông nghiệp và góp phần xóa

ñói giảm nghèo trên toàn cầu

Tuy nhiên, bên cạnh các lợi ích, sinh vật biến ñổi gen có thể tiềm ẩn một số rủi ro có hại cho sức khỏe con người và môi trường, nên an toàn sinh học của sinh vật biến ñổi gen ñang ñược tranh luận ở nhiều quốc gia, nhiều tổ chức trên thế giới Việc sử dụng sinh vật biến ñổi gen cần ñược nghiên cứu kĩ lưỡng, chỉ sử dụng khi biết chắc an toàn và cần ñược cảnh báo ñể người sử dụng cẩn thận hơn

Một số rủi ro cần theo dõi ñối với sinh vật biến ñổi gen là:

- Khả năng sinh vật biến ñổi gen và sản phẩm của chúng chứa các protein mới, có thể gây ñộc hoặc dị ứng cho con người, ảnh hưởng tới sức khỏe

- Các sinh vật biến ñổi gen thường chứa gen kháng chất kháng sinh nên khi sử dụng có thể làm cho vi sinh vật kháng lại nhiều loại kháng sinh, làm giảm khả năng ngăn cản một số bệnh ở người và sinh vật

- Các sinh vật biến ñổi gen có thể cạnh tranh và chiếm ưu thế ñối với nhiều loài trong tự nhiên, gây tác ñộng xấu về mặt sinh thái học

8 Quản lý an toàn sinh học ở Việt Nam

Hiện nay, nghiên cứu về công nghệ gen ñang ñược quan tâm thực hiện tại nhiều phòng thí nghiệm sinh học tại các viện nghiên cứu, các trường ñại học, ñáp ứng yêu cầu cấp bách của phát triển công nghệ sinh học phục vụ

ñời sống và khoa học

Nhận thức ñược tầm quan trọng của an toàn sinh học trong ñời sống, Nhà nước ta ñã rất quan tâm tới vấn ñề an toàn sinh học Ngay từ khi trở thành thành viên tham gia Công ước ða dạng sinh học và Nghị ñịnh thư

- Năm 2008, Nhà nước Việt Nam ñã ban hành luật ða dạng sinh học

Chương 4 và các ñiều từ 57 tới ñiều 69 của luật ða dạng sinh học của Việt Nam ñã ñề cập tới các vấn ñề về báo cáo ñánh giá rủi ro về sinh vật

biến ñổi gen; thẩm ñịnh báo cáo ñánh giá rủi ro về sinh vật biến ñổi gen;

quy ñịnh cấp giấy chứng nhận mức an toàn sinh học; quy ñịnh cung cấp thông tin về an toàn sinh học của hàng hóa có chứa sinh vật biến ñổi gen;

cung cấp, công khai thông tin về sinh vật biến ñổi gen; nghiên cứu tạo ra

sinh vật biến ñổi gen; khảo nghiệm sinh vật biến ñổi gen; nhập khẩu, quá

cảnh sinh vật biến ñổi gen; chế biến sản phẩm từ sinh vật biến ñổi gen; tiếp

thị, quảng cáo, mua, bán, cho, tặng sinh vật biến ñổi gen; vận chuyển, lưu giữ, thải bỏ sinh vật biến ñổi gen; và giải phóng sinh vật biến ñổi gen ra môi trường,

V AN TOÀN TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM SINH HỌC

1.An toàn khi tiếp xúc với sinh vật trong phòng thí nghiệm

Khi làm việc trong phòng thí nghiệm sinh học có thể bị lây nhiễm bệnh do tiếp xúc với sinh vật Con ñường lây truyền có thể qua da, qua không khí hoặc do ăn uống của các tác nhân mới chưa ñược xác ñịnh an toàn

23

Tác nhân gây bệnh có thể là từ các mô, máu của sinh vật nghiên cứu;

từ ñờm dãi của người bệnh; từ virus phát tán trong không khí,

Gặp những trường hợp như vậy thì cần xác ñịnh rõ con ñường lây

truyền, nguyên nhân và mức ñộ lây nhiễm Bệnh có khả năng mắc phải

càng cao thì càng cần phải ñánh giá nhanh chóng và thân trọng

2 An toàn khi tiếp xúc với hoá chất trong các thí nghiệm sinh học

Giống như với an toàn sinh học, an toàn khi tiếp xúc với hóa chất ñặt

nguyên tắc cơ bản là phòng ngừa lên trên hết Bốn nguyên tắc cơ bản của

hoạt ñộng kiểm soát hóa chất là :

nguy hiểm hoặc thay thế chúng bằng thứ khác ít nguy hiểm hơn hoặc

không còn nguy hiểm nữa Khi tiến hành các thí nghiệm trong quá trình

dạy học cố gắng lựa chọn các chất ít ñộc hại , ít gây nguy hiểm ví dụ thí

nghiệm brom tác dụng với nhôm có thể thay thế bằng thí nghiệm ít ñộc

hơn như iot tác dụng với nhôm Hoặc loại bỏ các chất gây nguy hiểm thí

dụ thí nghiệm với thuỷ ngân hoặc asen

- Quy ñịnh khoảng cách: hoặc che chắn giữa người lao ñộng và

hóa chất nhằm ngăn cách mọi nguy cơ liên quan tới hóa chất ñối với người

lao ñộng Trong dạy học các thí nghiệm ñộc hại hoặc dễ nổ gây nguy hiểm

phải ñược tiến hành trong tủ hốt hoặc có tấm kính mica che phía HS,

khoảng cách tiến hành các thí nghiệm không quá gần với HS

- Quy ñịnh thông gió: sử dụng hệ thống thông gió thích hợp ñể di chuyển

hoặc làm giảm nồng ñộ ñộc hại trong không khí chẳng hạn như khói, khí,

bụi, mù Phòng thí nghiệm, phòng kho hoá chất…cần phải thoáng, có hệ

thông hút gió, có nhiều cửa ra vào

- Quy ñịnh về trang bị phương tiện bảo vệ cá nhân: cho người lao

ñộng ( HS) nhằm ngăn ngừa việc hoá chất dây vào người như : áo blu,

kính bảo vệ mắt, găng tay, khẩu trang, ủng …

Tùy theo việc sử dụng từng hóa chất mà có các quy ñịnh cụ thể Ví

dụ:

- Hóa chất dễ cháy nổ :

24

Trong phòng thí nghiệm có hóa chất dễ cháy nổ phải quy ñịnh chặt chẽ chế ñộ dùng lửa, khu vực dùng lửa, có bảng chỉ dẫn bằng chữ và ký hiệu cấm lửa ñể ở nơi dễ nhận thấy Khi cần thiết phải sửa chữa cơ khí, hàn

ñiện hay hàn hơi phải có biện pháp làm việc an toàn Tất cả các dụng cụ ñiện và thiết bị ñiện ñều phải là loại phòng chống cháy nổ Việc dùng ñiện

chạy máy và ñiện thắp sáng ở những nơi có hóa chất dễ cháy nổ phải ñảm bảo các yêu cầu sau:

+ Không ñược ñặt dây cáp ñiện trong cùng một ñường rãnh có ống dẫn khí hoặc hơi chất lỏng dễ cháy nổ, không ñược lợi dụng ñường ống này làm vật nối ñất

+ Khi sửa chữa, thay thế các thiết bị ñiện thuộc nhánh nào thì phải cắt

ñiện vào nhánh ñó

+ Thiết bị ñiện nếu không ñược bọc kín, an toàn về cháy nổ thì không

ñược ñặt ở nơi có hóa chất dễ cháy nổ

+ Cầu dao, cầu chì, ổ cắm ñiện phải ñặt ngoài khu vực dễ cháy nổ Bất

kỳ nhánh dây ñiện nào cũng phải có cầu chì hay thiết bị bảo vệ tương

Không dùng thiết bị, thùng chứa, chai, lọ hoặc ñường ống bằng nhựa không chịu ñược nhiệt chứa hóa chất dễ cháy nổ Không ñể các hóa chất dễ cháy nổ cùng chỗ với các hóa chất duy trì sự cháy Khi ñun nóng các chất lỏng dễ cháy không dùng ngọn lửa trực tiếp, mức chất lỏng trong nồi phải cao hơn mức hơi ñốt bên ngoài

Trong quá trình sản xuất, sử dụng hóa chất dễ cháy nổ phải bảo ñảm yêu cầu vệ sinh an toàn lao ñộng Phải có ống dẫn nước, hệ thống thoát nước, tránh sự ứ ñọng các loại hóa chất dễ cháy nổ

25

- Hóa chất ăn mòn

Các thiết bị, ñường ống chứa hóa chất dễ ăn mòn phải ñược làm bằng vật liệu thích hợp, phải ñảm bảo kín Tại nơi làm việc có hóa chất ăn mòn phải có vòi nước, bể chứa dung dịch natri bicacbonat (NaHCO3) nồng ñộ 0,3%, dung dịch axit axetic nồng ñộ 0,3% hoặc các chất khác có tác dụng cấp cứu kịp thời tại chỗ khi xảy ra tai nạn Tất cả các chất thải ñều phải

ñược xử lý không còn tác dụng ăn mòn trước khi ñưa ra ngoài v.v

- Hóa chất ñộc

Khi tiếp xúc với hóa chất ñộc, phải có mặt nạ phòng ñộc tuân theo những quy ñịnh sau: Phải chứa chất khử ñộc tương xứng; Chỉ ñược dùng loại mặt nạ lọc khí ñộc khi nồng ñộ hơi khí không vượt quá 2% và nồng ñộ ôxy không dưới 15%; ðối với cacbua oxit (CO) và những hỗn hợp có nồng

ñộ CO cao phải dùng loại mặt nạ lọc khí ñặc biệt

Tiếp xúc bụi ñộc phải mặc quần áo kín may bằng vải bông dày có khẩu trang chống bụi, quần áo bảo vệ chống hơi, bụi chất lỏng ñộc cần phải che kín cổ tay, chân, ngực Khi làm việc với dung môi hữu cơ hòa tan thì phải mang quần áo bảo vệ không thấm và mặt nạ cách ly

Cấm hút dung dịch hóa chất ñộc bằng miệng Không ñược cầm nắm trực tiếp hóa chất ñộc Các thiết bị chứa hóa chất ñộc dễ bay hơi, phải thật kín và nếu không do quy trình sản xuất bắt buộc thì không ñược ñặt cùng chỗ với bộ phận khác không có hóa chất ñộc v.v

3 Phòng chống cháy nổ

Phòng chống cháy nổ là yêu cầu của tất cả các phòng thí nghiệm Phòng thí nghiệm sinh học cần ñáp ứng các ñiều kiện cụ thể sau :

- Có hệ thống báo ñộng cháy, nổ và có thể tiếp cận hệ thống ñó dễ dàng

- Có cửa thoát hiểm ñược thiết kế ñúng yêu cầu, có dấu báo hiệu ñường dẫn ñến cửa thoát hiểm

- Có hệ thống tự ñộng báo cháy và hệ thống ñó ñược kiểm tra khả năng hoạt ñộng thường xuyên

- Có sẵn các thiết bị chống cháy nổ tại chỗ và các thiết bị ñó ñược kiểm tra thường xuyên và có thể tiếp cận dễ dàng

26

ñường tiếp cận các thiết bị chữa cháy

- Các hóa chất và thiết bị dễ cháy cần ñể nơi an toàn, riêng ở một nơi và

xa nơi có thể phát nổ như nguồn ñiện, lửa, Hóa chất cần ñược dán nhãn cảnh báo ñầy ñủ Phòng thí nghiệm có hóa chất dễ phát nổ cần thoáng khí và không quá chật chội

- Những bình khí nén và khí hóa lỏng ñược ñánh dấu rõ ràng, các van giảm áp ñược kiểm tra thường xuyên ñảm bảo ñộ kín tuyệt ñối Các bình ñựng khí hóa lỏng ñược ñặt cách xa nguồn ñiện, lửa,

- Tất cả các thiết bị ñiện ñược bảo dưỡng thường xuyên, hệ thống ñiện

ba pha cần có dây tiếp ñất Các thiết bị ngắt ñiện luôn trong trạng thái hoạt ñộng tốt, ñảm bảo ngắt ñiện ngay khi cần thiết Mỗi ổ cắm chỉ nên

sử dụng cho một thiết bị ñiện, không nên dùng thiết bị nối

Giáo viên và học sinh làm việc trong phòng thí nghiệm ñược thông báo nguy cơ cháy nổ, và ñược thực tập phương án phản ứng ñúng khi cháy

nổ xảy ra

QUY TẮC LÀM VIỆC TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM HÓA SINH

I An toàn khi làm việc với axit và kiềm

1 An toàn khi làm việc với axit:

- Phải làm việc trong tủ hút bất cứ khi nào ñun nóng axit hoặc thực hiện phản ứng với các hơi axit tự do

- Khi pha loãng, luôn phải cho axit vào nước trừ phi ñược dùng trực tiếp

- Giữ ñể axit không bắn vào da hoặc mắt bằng cách ñeo khẩu trang, găng tay và kính bảo vệ mắt Nếu làm văng lên da, lập tức rửa ngay bằng một lượng nước lớn

- Luôn phải ñọc kỹ nhãn của chai ñựng và tính chất của chúng

- H2SO4 : Luôn cho axit vào nước khi pha loãng, sử dụng khẩu trang và găng tay ñể tránh phòng khi văng axit

- Các axit dạng hơi (HCl) thao tác trong tủ hút và mang găng tay, kính bảo hộ

27

2 An toàn khi làm việc với kiềm

- Kiềm có thể làm cháy da, mắt gây hại nghiêm trọng cho hệ hô hấp

- Mang găng tay cao su, khẩu trang khi làm việc với dung dịch kiềm ñậm ñặc

- Thao tác trong tủ hút, mang mặt nạ chống ñộc ñể phòng ngừa bụi và hơi kiềm

- Amoniac: là một chất lỏng và khí rất ăn da, mang găng tay cao

su, khẩu trang, thiết bị bảo vệ hệ thống hô hấp Hơi amoniac dễ cháy, phản

ứng mạnh với chất oxy hoá, halogen, axit mạnh

- Amoni hydroxyt: chất lỏng ăn da, tạo hỗn hợp nỏ với nhiều kim loại nặng: Ag, Pb, Zn và muối của chúng

- Kim loại Na, K, Li, Ca: phản ứng cực mạnh với nước, ẩm, CO2, halogen, axit mạnh, dẫn xuất clo của hydrocacbon Tạo hơi ăn mòn khi cháy Cần mang dụng cụ bảo vệ da mắt Chỉ sử dụng cồn khô khi tạo dung dịch natri alcoholate, cho vào từ từ

- Tránh tạo tinh thể cứng khi hoà tan Tương tự khi hoà tan với nước, ñồng thời phải làm lạnh nhanh

- Oxit canxi rất ăn da, phản ứng cực mạnh với nước, cần bảo vệ da mắt, ñường hô hấp do dễ nhiểm bụi oxit

- Natri và kali hydroxyt: rất ăn da, phản ứng cực mạnh với nước Các biện pháp an toàn như trên, cho từng viên hoặc ít bột vào nước chứ không ñược làm ngược lại

II Quy tắc làm việc với hóa chất thí nghiệm

1 Hoá chất thí nghiệm

Các hoá chất dùng ñể phân tích, làm tiêu bản, tiến hành phản ứng, trong phòng thí nghiệm ñược gọi là hóa chất thí nghiệm Hoá chất có thể ở dạng rắn (Na, MgO, NaOH, KCl, (CH COO) .; lỏng (H2SO4, aceton, ethanon, chloroform, ) hoặc khí (Cl2 , NH3 , N2 , C2H2 ) và mức ñộ tinh khiết khác nhau:

- Sạch kỹ thuật (P): ñộ sạch > 90%

28

- Sạch phân tích (PA): ñộ sạch < 99%

- Sạch hóa học (PC): ñộ sạch > 99%

Hóa chất có ñộ tinh khiết khác nhau ñược sử dụng phù hợp theo

những yêu cầu khác nhau và chỉ nên sử dụng hóa chất còn nhãn hiệu

2 Nhãn hiệu hoá chất:

Hóa chất ñược bảo quản trong chai lọ thủy tinh hoặc nhựa ñóng kín có nhãn ghi tên hoá chất, công thức hóa học, mức ñộ sạch, tạp chất, khối lượng tịnh, khối lượng phân tử, nơi sản xuất, ñiều kiện bảo quản

3 Cách sử dụng và bảo quản hoá chất:

Khi làm việc với hóa chất, nhân viên phòng thí nghiệm cũng như sinh viên cần hết sức cẩn thận, tránh gây những tai nạn ñáng tiếc cho mình và cho mọi người Những ñiều cần nhớ khi sử dụng và bảo quản hóa chất

ñược tóm tắt như sau:

- Hóa chất phải ñược sắp xếp trong kho hay tủ theo từng loại (hữu

ơ, vô cơ, muối, acid, bazơ, kim loại, ) hay theo một thứ tự a, b, c ñể khi

- Các loại hóa chất dễ bị thay ñổi ngoài ánh sáng cần phải ñược giữ trong chai lọ màu vàng hoặc nâu và bảo quản vào chổ tối

- Dụng cụ dùng ñể lấy hóa chất phải thật sạch và dùng xong phải

rửa ngay, không dùng lẫn nắp ñậy và dụng cụ lấy hóa chất

- Khi làm việc với chất dễ nổ, dễ cháy không ñược ñể gần nơi dễ bắt lửa Khi cần sử dụng các hóa chất dễ bốc hơi, có mùi, phải ñưa vào tủ hút, chú ý ñậy kín nắp sau khi lấy hóa chất xong

- Không hút bằng pipette khi chỉ còn ít hóa chất trong lọ, không ngửi hay nếm thử hóa chất

29

- Khi làm việc với axit hay bazơ mạnh: Bao giờ cũng ñổ axit hay bazơ vào nước khi pha loãng (không ñược ñổ nước vào acid hay base); Không hút axit hay bazơ bằng miệng mà phải dùng các dụng cụ riêng như

ống bóp cao su Trường hợp bị bỏng với axit hay bazơ rửa ngay với nước

lạnh rồi bôi lên vết bỏng NaHCO3 1% (trường hợp bỏng acid) hoặc

CH3COOH 1% (nếu bỏng base) Nếu bị bắn vào mắt, dội mạnh với nước lạnh hoặc NaCl 1%

Trường hợp bị hóa chất vào miệng hay dạ dày, nếu là axit phải súc miệng và uống nước lạnh có MgO, nếu là bazơ phải súc miệng và uống nước lạnh có CH 3COOH 1%

Lưu ý các kí hiệu cảnh báo nguy hiểm:

Chất dễ bắt lửa (Xi)

và ñộc (Xn)

Chất ăn mòn (C)

Chất gây nguy hiểm với môi trường (N)

30

YÊU CẦU VỀ KĨ NĂNG THỰC HÀNH SINH HỌC

(Trích từ yêu cầu về kĩ năng thực hành của IBO năm 2010)

Phần thực hành tập trung vào việc đánh giá năng lực giải quyết các vấn đề sinh học của các học sinh ðể cĩ được năng lực này các học sinh cần được trang bị các kĩ năng sau:

I Các kĩ năng khoa học (science process skills)

1 Quan sát (Observation)

3 Phân loại hay phân nhĩm (Grouping or classification)

4 Tìm kiếm mối quan hệ (Relationship finding)

5 Tính tốn (Calculation)

6 Xử lí và trình bày các số liệu bao gồm vẽ đồ thị, lập các bảng biểu, biểu đồ cột, sơ đồ, ảnh chụp

7 ðưa ra các tiên đốn (Prediction/projection)

8 Hình thành giả thuyết khoa học (Hypothesis formulation)

9 Xây dựng khái niệm (Operational definition: scope, condition, assumption)

10 Xác định các biến và đối chứng (Variable identification and control)

11 Thực hiện thí nghiệm: thiết kế thí nghiệm, làm thực nghiệm, thu thập số liệu và kết quả thí nghiệm, giải thích kết quả thí nghiệm và rút ra các kết luận

12 Biểu diễn kết quả thí nghiệm dưới dạng đồ thị ở mức chính xác phù hợp (số thập phân)

II Các kĩ năng sinh học cơ bản (Basic biological skills)

1 Quan sát các đối tương sinh học bằng kính lúp

2 Biết sử dụng kính hiển vi (vật kính tối đa 45 X)

3 Biết sử dụng kính hiển vi soi nổi (stereo microscope)

4 Biết vẽ các ảnh quan sát được trên tiêu bản hiển vi (vẽ hình ảnh

từ kính hiển vi)

31

5 Biết mô tả chính xác các hình vẽ sinh học bằng cách sử dụng bảng các thuật ngữ sinh học ñược ñánh dấu bằng các mã số

III Các phương pháp sinh học (Biological methods)

A Các phương pháp tế bào học (Cytological methods)

1 Các kĩ thuật ngâm và ép tiêu bản

2 Phương pháp làm tiêu bản vết bôi

3 Phương pháp nhuộm tế bào và tiêu bản hiển vi

B Các phương pháp nghiên cứu giải phẫu và sinh lý thực vật

1 Làm tiêu bản cắt ngang hoa và xác ñịnh công thức hoa

2 Làm tiêu bản cắt ngang các bộ phận khác nhau của cây: rễ, thân,

lá và quả

3 Dùng tay tách các phần của thân, rễ, lá

4 Thuốc nhuộm (ví dụ thuốc nhuộm lignin) và nhuộm các tiêu bản

mô thực vật

6 ðo các thông số cơ bản về hô hấp

C Các phương pháp nghiên cứu giải phẫu và sinh lý ñộng vật

1 Mổ các ñộng vật không xương sống; Mổ các phần hoặc các cơ quan của ñộng vật có xương sống ñược nuôi cho tiêu dùng

2 Làm tiêu bản cả con các ñộng vật không xương sống loại nhỏ (Whole - mount slide preparation of small invertebrates)

D Các phương pháp nghiên cứu tập tính học

Nhận biết và giải thích các hành vi của ñộng vật

E Các phương pháp nghiên cứu môi trường và sinh thái học

estimation of water quality)

4 Ước tính các thông số cơ bản của chất lượng không khí

(Elementary estimation of air quality)

32

F Các phương pháp phân loại (Taxonomic methods)

1 Sử dụng khoá lưỡng phân (Use of dichotomous keys )

2 Xây dựng khoá lưỡng phân ñơn giản (Construction of simple dichotomous keys)

3 Nhận biết ñược các họ thực vật có hoa phổ biến nhất (Identification of the most common flowering-plant families)

4 Nhận biết ñược các bộ côn trùng (Identification of insect orders)

5 Nhận diện ñến ngành và lớp các sinh vật khác (Identification of phyla and classes of other organisms)

IV Các phương pháp vật lý và hoá học (Physical and chemical methods)

1 Các kĩ thuật tách chiết xuất: lọc và li tâm, sắc kí

2 Các phép thử chuẩn nhận biết ñường ñơn, ñường ña, lipit, protein (Fehling, I2 in KI(aq), biuret )

3 Chuẩn ñộ (Titration)

(Measuring quantities by drip and strip methods)

5 Các phương pháp pha loãng dung dịch

6 Kỹ thuật sử dụng pipet, bao gồm cả sử dụng các micropipet

7 Kính hiển vi, bao gồm cả sử dụng buồng ñếm tế bào

9 ðiện di trên gel (Gel electrophoresis )

V Các phương pháp vi sinh vật (Microbiological Methods)

1 Chuẩn bị môi trường dinh dưỡng

2 Các kĩ thuật vô trùng (vật liệu thủy tinh chịu nhiệt và chịu lửa)

3 Các kĩ thuật nuôi cấy vi sinh vật

VI Các phương pháp thống kê (Statistical methods)

1 Xác suất và phân bố xác suất

33

2 Biết cách tính và sử dụng các giá trị trung bình, trung vị, tỉ lệ %, phương sai, ñộ lệch chuẩn, sai số chuẩn, T-test và phép thử Khi bình phương

VII Sử dụng thiết bị (Handling equipment)

Do các ñơn vị có thể có các thiết bị khác nhau nên các kĩ năng này chỉ

ñược ñánh giá nếu các thí sinh ñã ñược thông báo trước về thuật toán

(algorithm), cách sử dụng thiết bị, cách tiến hành thí nghiệm ñặc biệt nào

ñó ra sao vv

34

Phần 2 10 bài thí nghiệm thực hành môn Sinh học

Bài 1 Nhận biết một số thành phần hóa học của tế bào

- Kỹ năng quan sát, ghi chép kết quả thí nghiệm

- Kỹ năng thao tác thí nghiệm, bố trí thí nghiệm

- Kỹ năng phân tích kết quả thí nghiệm

- Kỹ năng báo cáo kết quả thực hành

II CƠ SỞ KHOA HỌC

A Nhận biết protein

Kết tủa protein bằng muối trung tính (kết tuả thuận nghịch)

+ (NH4)2SO4 là muối trung tính, vừa có tác dụng trung hòa ñiện (các ion tác dụng tương hỗ với các nhóm tích ñiện trái dấu), vừa loại bỏ lớp vỏ hydrat của phần tử keo protein, do ñó làm kết tủa protein Phản ứng kết tủa này là kết tủa thuận nghịch, các protein khác nhau bị kết tủa ở các nồng ñộ muối khác nhau

+ So với albumin, globulin có ñộ tan kém hơn nên kết tủa trước, khi hòa tan sẽ tan chậm hơn

Kết tủa protein bằng axit hữu cơ (Kết tủa không thuận nghịch)

35

+ TCA (tricloacetic acid) là một muối hữu cơ có tác dụng làm biến tính protein (thay ñổi tính tan, hoạt tính sinh học, cấu trúc, ), khi ñó protein bị ñông tụ lại thành dạng keo không hòa tan (kết tủa không thuận nghịch) Các nhân tố khác cũng có thể gây biến tính protein như nhiệt ñộ cao, axit vô cơ ñặc, một số axit hữu cơ, kiềm ñặc, muối kim loại nặng nồng

ñộ cao,

+ Phản ứng này ñược sử dụng rộng rãi trong thực tế ñể phát hiện hoặc loại bỏ protein khỏi dung dịch, phát hiện protein trong nước tiểu (ñộ nhạy lên tới 0,0015%)

B Nhận biết tinh bột, saccharid

Phản ứng màu của tinh bột với iod

+ Amilose trong tinh bột có khả năng tương tác tạo phức với tinh bột, hình thành cấu trúc xoắn giữ các phân tử iod ở giữa (phức này có màu xanh ñặc trưng) Sự tương tác này dễ dàng bị phá vỡ khi ñun nóng

Phân biệt ñường ñơn (glucozơ) và ñường ñôi (sacarozơ )

+ Phản ứng với thuốc thử Fehling, Benedict hay tráng gương ñều là những phản ứng chứng minh glucose có tính khử, phân biệt glucose với sucrose Phản ứng Benedict và tráng gương có thể thực hiện dễ dàng, hóa chất dễ chuẩn bị (chú ý tránh ñể AgNO3 dây ra tay) Thuốc thử Fehling khó chuẩn bị (muối segnette) Khi thực hiện phản ứng tráng gương có thể thực hiện thêm với sucrose

Phản ứng với thuốc thử Fehling

+ Trong thuốc thử Fehling, muối tactrat có vai trò tạo phức với Cu2+tạo ion phức [Cu(C4H4O6)2]2– (khiến Fehling có màu xanh lơ) nhằm ngăn cản sự tạo thành kết tủa Cu(OH)2 trong thuốc thử

+ Ống nghiệm I: khi tác dụng với glucose (HO–CH2–(CHOH)4–CH=O, có chứa gốc andehyte) hoặc các chất chứa gốc andehyte, thuốc thử này tạo kết tủa Cu2O ñỏ Phản ứng xảy ra khi ñun nóng:

2Na2[Cu(C4H4O6)2] + NaOH + R–CHO + H2O

→ Cu2O + R–COONa + 2H2C4H4O6 + 2Na2C4H4O6

+ Nếu sử dụng glucose 1% thì lượng kết tủa sinh ra lớn, sẽ nhìn thấy

rõ kết tủa Cu2O (lẫn với màu xanh của dung dịch nên không thấy màu ñỏ gạch mà chuyển sang ñỏ nâu, gần như ñen)

Phản ứng tráng gương

+ Khi mới cho NH3 xảy ra phản ứng tạo và hòa tan kết tủa

AgNO3 + NH3 + H2O → AgOH↓ + NH4NO3

AgOH + 2NH3 → [Ag(NH3)2]OH

+ Khi cho glucose 5% vào và ñun nóng:

HO – CH2 – (CHOH)4 – CH = O + 2[Ag(NH3)2]OH →

HO – CH2– (CHOH)4– COONH4 + 2Ag↓ + 3NH3↑ + H2O

C Nhận biết lipid

Thí nghiệm về sự nhũ tương hóa

+ Bình thường mỡ không hòa tan trong nước

+ Khi có chất tạo nhũ tương (axit mật, xà phòng, ), mỡ bị phân ra thành các giọt nhỏ, gọi là hiện tượng nhũ tương hóa

Thí nghiệm chứng minh mỡ chứa gốc glyceryl (trong triglycerid)

+ Khi ñun nóng dầu với chất lấy nước, glyceryl tự do ñược giải phóng, chất này mất nước tạo thành acrolein có mùi khét ñặc biệt, dễ nhận biết:

HO – CH2 – CHOH – CH2 – OH → CH2= CH–CH= O + H2O

+ Dưới tác dụng của kiềm NaOH, triglycerid bị xà phòng hóa

+ Khi thêm CaCl2 vào sẽ tạo thành kết tủa canxi của muối hữu cơ

Sự tạo thành axit béo tự do

+ Thêm H2SO4 vào dung dịch xà phòng, dung dịch trở nên ñục do axit béo ñược tạo thành

2R – COONa + H2SO4 → 2R – COOH + Na2SO4

Khi ñun nóng, axit béo nổi lên trên bề mặt dung dịch

+ Khi thêm NaOH vào ống nghiệm chứa axit béo xảy ra phản ứng trung hòa:

R – COOH + NaOH → R – COONa + H2O + Khi dư NaOH, dung dịch có môi trường bazơ làm phenol phtalein không màu chuyển sang màu hồng

+ Thêm dung dịch axit béo xảy ra phản ứng trung hòa NaOH dư làm màu hồng nhạt dần, tiến tới không màu

III THIẾT BỊ – HÓA CHẤT- MẪU VẬT

1 Dụng cụ

+ Ống nghiệm, pipet, cốc ñong, ống ñong 50ml, bình nón 50ml, ñũa thủy tinh

+ Giá ñựng ống nghiệm, kẹp gỗ

38

+ Bản sứ 6 giếng, cối chày sứ, chén thủy tinh, bình sắc ký

+ Giấy lọc, giấy quỳ, giấy sắc ký, giấy thấm, bông

+ đèn cồn

2 Thiết bị

+ Bếp ựiện, tủ ấm 370C, tủ lạnh, nồi cách thủy

+ Máy ựo pH, ựồng hồ, cân hóa chất

3 Nguyên liệu, hóa chất

+ Lòng trắng trứng, tinh bột, dầu lạc, mỡ ựộng vật

+ Glucose, sucrose

+ Ethanol 96%, ether ethylic

+ Tricloacetic acid (CCl3ỜCOOH), H2SO4 ựặc

+ Tinh thể (NH4)2SO4, KI, I2, CuSO4.5H2O, muối Segnette (kali natri tactrat,NaOOCỜCHOHỜCHOHỜCOOK.4H2O hay C4H4O6NaK.4H2O), NaOH, KHSO4, CaCl2

+ Bột Na2CO3, natri citrat HOOCỜCH2ỜC(OH)(COOH)ỜCH2ỜCOONa

+ Ống nghiệm, pipet, ựũa thủy tinh, giấy lọc

Ờ Tiến hành:

+ Cho vào ống nghiệm: 10ml lòng trắng trứng pha loãng, 10ml dung dịch (NH4)2SO4 bão hòa, lắc ựều (có thể dùng ựũa thủy tinh khuấy), thấy xuất hiện kết tủa

39

+ ðể 5 phút, lọc thu riêng kết tủa ra 1 ống nghiệm, dịch thu ñược ñưa sang ống nghiệm khác (chú ý: trước khi lọc phải thấm ướt giấy lọc bằng dung dịch (NH4)2SO4)

+ Cho vào dịch lọc 3g tinh thể (NH4)2SO4, thấy tiếp tục xuất hiện kết tủa

+ Lọc, thu lấy kết tủa vào 1 ống nghiệm khác

+ Thêm vào mỗi ống nghiệm (chứa các kết tủa thu ñược) khoảng 3ml nước cất, lắc ñều, so sánh sự hòa tan kết tủa (Chú ý: ñể khách quan, nên lấy lượng kết tủa tương ñối bằng nhau, do kết tủa globulin bao giờ cũng nhiều hơn albumin)

1.2 Kết tủa protein bằng axit hữu cơ (Kết tủa không thuận nghịch)

+ Cho 1ml dung dịch lòng trắng trứng 5% vào ống nghiệm

+ Thêm 5–10 giọt dung dịch tricloacetic acid (TCA) 10%, lắc ñều Quan sát hiện tượng

– Kết quả: ?

– Giải thích:

2 Nhận biết tinh bột, saccharid

2.1 Phản ứng màu của tinh bột với iod

– Chuẩn bị:

+ Dung dịch tinh bột 5%: Hòa tan 0,5g tinh bột trong một ít nước cất, thêm nước cất ñang sôi vào, khuấy ñều, tiếp tục ñun ñến sôi, ñể nguội, tiếp tục thêm nước cất ñến ñủ 100ml

+ Thuốc thử Lugol: Hòa tan 2,5g KI trong 20ml nước cất, thêm 1g iod, lắc cho tan hết, thêm nước cất ñến 100ml

+ Ống nghiệm, pipet, ñèn cồn

– Tiến hành:

40

+ Lấy 2–3ml dung dịch tinh bột vào ống nghiệm

+ Thêm vài giọt thuốc thử Lugol, quan sát màu

+ ðun nóng ống nghiệm tới khi dung dịch vừa mất màu

+ Làm lạnh ống nghiệm, quan sát hiện tượng

+ ðun nóng ống nghiệm tới khi dung dịch mất màu thì ñun tiếp khoảng 30 giây

+ Làm lạnh ống nghiệm trở lại, quan sát hiện tượng

– Kết quả:?

– Giải thích:?

2.2.Phân biệt ñường ñơn (glucôse) và ñường ñôi (sucrôse)

– Chuẩn bị:

+ Dung dịch glucose 1%, sucrose 1%, NaOH, tinh thể CuSO4.5H2O, muối segnette (kali natri tactrat, NaOOC–CHOH–CHOH–COOK.4H2O hay C4H4O6NaK.4H2O)

+ Pha thuốc thử Fehling: Dung dịch Fehling A: hòa tan 0,4g CuSO4.5H2O trong 10ml nước cất (nếu dung dịch ñục thì cần lọc) Dung dịch Fehling B: hòa tan 0,2g C4H4O6NaK.4H2O và 1,5g NaOH trong 10ml nước cất Thuốc thử Fehling (chỉ pha ngay trước khi sử dụng ñể hạn chế sự tạo thành kết tủa Cu(OH)2): trộn 1 thể tích Fehling A và 1 thể tích Fehling

B, lắc ñều, thu ñược dung dịch trong, xanh biếc

+ Ống nghiệm, pipet, ñèn cồn

– Tiến hành:

+ Cho vào ống nghiệm A: 1ml glucose 1%, ống nghiệm B: 1ml sucrose 1%

+ Thêm vào mỗi ống 1ml thuốc thử Fehling

+ Lắc ñều các ống, ñun ñến khi bắt ñầu sôi, quan sát hiện tượng

– Kết quả:?

– Giải thích:?