giáo án liên môn tích hợp sinh học 10 chuyên đề ứng dụng kiến thức về sinh trưởng, phát triển và sinh sản của vi sinh vật trong công nghiệp, y học và đời sống

Sở GD ĐT Hà Nội Trường THPT Nhân Chính HỒ SƠ DỰ THI DẠY HỌC THEO CHỦ ĐỀ TÍCH HỢP ỨNG DỤNG KIẾN THỨC VỀ SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN VÀ SINH SẢN CỦA VI SINH VẬT TRONG CÔNG NGHIỆP, Y HỌC VÀ ĐỜI SỐNG Môn học chính: Sinh học Các môn tích hợp: Công nghệ, Hóa học, Vật lý, Giáo dục bảo vệ môi trường Hà Nội, 1.2015 PHIẾU THÔNG TIN VỀ GIÁO VIÊN DỰ THI Sở GD ĐT thành phố Hà Nội Trường THPT Nhân Chính Địa chỉ: Phố Ngụy Như Kon Tum, quận Thanh Xuân, Hà Nội Điện thoại: Thông tin giáo viên: Họ tên: Bùi Thị Thu Nga Ngày sinh: 11.9.1976 Môn Sinh học Điện thoại: 0912422989 Email: ngasinh119@gmai.com PHIẾU MÔ TẢ HỒ SƠ DẠY HỌC DỰ THI Tên chủ đề: Ứng dụng kiến thức sinh trưởng, phát triển sinh sản vi sinh vật công nghiệp, y học đời sống Mục tiêu dạy học Kiến thức môn học đạt dự án là: - Môn Sinh học: + Lí thuyết trình tổng hợp phân giải chất vi sinh vật + Giải thích ảnh hưởng yếu tố hóa học, vật lí đến sinh trưởng, sinh sản vi sinh vật - Môn Hóa học: Các phương trình tổng hợp phân giải chất hữu - Môn Vật lý: Ảnh hưởng yếu tố vật lý (nhiệt độ, độ ẩm, độ pH, ánh sáng… đến sinh trưởng phát triển vi sinh vật - Môn Công nghệ: Qui trình sản xuất mì phương pháp lên men, làm tương, làm sữa chua, ủ phân chuồng… - Kiến thức bảo vệ môi trường: sử dụng vi sinh vật việc phân giải chất thải bảo vệ môi trường Kĩ năng: - Giúp em rèn tốt khả tư duy, thảo luận nhóm, thu thập thông tin, phân tích kênh hình, kênh chữ, liên hệ thực tế - Biết vận dụng kiến thức liên môn giải vấn đề Thái độ : -Có ý thức tích cực hoạt động, độc lập tư hợp tác nhóm -Biết vận dụng linh hoạt kiến thức học vào vấn đề thực tiễn Đối tượng dạy học dự án: 40 học sinh lớp 10A8 4.Ý nghĩa , vai trò dự án: - Gắn kết kiến thức, kĩ , thái độ môn học với nhau, với thực tiễn đời sống xã hội , làm cho học sinh yêu thích môn học yêu sống -Biết vận dụng kiến thức để giải vấn đề xảy thực tế, từ tự xây dựng ý thức hành động cho thân -Qua việc thực dự án giúp giáo viên môn không nắm kiến thức môn dạy mà không ngừng trao dồi kiến thức môn học khác để tổ chức, hướng dẫn em giải tình huống, vấn đề đặt môn học cách nhanh hiệu -Tích hợp giảng dạy giúp học sinh phát huy suy nghĩ tích cực, tư sáng tạo Cụ thể qua dự án học sinh không nắm trình tổng hợp, phân giải vi sinh vật, yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng phát triển vi sinh vật mà tìm hiểu qui trình ứng dụng công nghệ vi sinh thực tế, giải thích chất hóa học trình đó, Từ đó, khơi nguồn sáng tạo thích tìm hiểu học sinh Sinh học vi sinh vật nội dung nằm chương trình Sinh học lớp 10 THPT Vi sinh vật tiết enzim ngoại bào để phân giải chất môi trường protein, polisaccarit, lipit, axit nucleic… chất độc hại thành chất đơn giản vi sinh vật hấp thụ để tổng hợp nên thành phần tế bào hay phân giải tiếp trình chuyển hóa Vì tốc độ sinh sản nhanh nên trình tổng hợp phân giải vi sinh vật ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực Sử dụng kiến thức nhiều môn học nhằm giải thích rõ ràng sở sinh học ứng dụng đó, đem lại cho HS lượng kiến thức trọn vẹn, ứng dụng sống Thiết bị dạy học: • Máy chiếu Bảng nhóm • Bút dạ, giấy A4 • Máy ảnh • Máy vi tính • Hoạt động dạy học tiến trình dạy học Chủ đề : Ứng dụng kiến thức sinh trưởng, phát triển sinh sản vi sinh vật công nghiệp, y học đời sống (2 tiết) I Mục tiêu học: Kiến thức: Học xong bài, HS cần phải: - Phân biệt phân giải TB VSV nhờ enzim - Nêu số ứng dụng đặc điểm có lợi hạn chế đặc điểm có hại trình tổng hợp phân giải chất VSV để phục vụ cho đời sống BVMT - Nêu đặc điểm số chất hóa học ảnh hưởng đến sinh trưởng VSV - Trình bày ảnh hưởng yếu tố vật lí đến sinh trưởng VSV - Nêu số ứng dụng mà người sử dụng yếu tố hóa học lí học để không chế VSV có hại Kỹ năng: - Biết tìm hiểu, thu thập thông tin từ nhiều nguồn, xử lí thông tin, biến đổi nhiều dạng (hình ảnh, bảng biểu, đồ thị) để rút kết luận - Rèn kỹ tự học, tư so sánh, phân tích tổng hợp Thái độ - Hành vi: - Yêu say mê nghiên cứu khoa học có ý thức liên hệ thực tiễn II Chuẩn bị: Thầy: - Máy chiếu - Bảng nhóm - Bút dạ, giấy A4 - Máy ảnh - Máy vi tính - Phiếu học tập tài liệu liên quan Trò: Chia lớp thành nhóm - Nhóm 1: Sưu tầm qui trình lên men rượu - Nhóm 2: Sưu tầm qui trình sản xuất tương - Nhóm 3: Chuẩn bị nguyên liệu qui trình làm sữa chua, có sữa chua thành phẩm - Nhóm 4: Sưu tầm qui trình ủ phân hữu - Nhóm 5: Tìm hiểu phương pháp trùng bệnh viện - Nội dung 23 – 24 – 27 Sinh học 10 THPT - PHT: Các yếu tố vật lí ảnh hưởng đến sinh trưởng vsv III Tiến trình giảng A Ổn định tổ chức lớp: - Kiểm tra sĩ số ổn định trật tự lớp B Tiến trình tổ chức mới: * Đặt vấn đề: Cơ thể VSV nhỏ bé chuyển hóa chất nhanh Từ 1vi khuẩn đến khối lượng trái đất vòng ngày Vậy trình tổng hợp phân giải chất VSV diễn nào, có ứng dụng thực tiễn nhờ VSV? Chúng ta nghiên cứu chủ đề hôm * Tiến trình mới: Hoạt động 1: Tìm hiểu trình phân giải protein nhờ vi sinh vật GV yêu cầu nhóm trình bày qui trình sản xuất tương: + gạo nếp làm xôi – để nguội - nuôi mốc – mốc mật + Đậu tương rang, xay, ngâm nước – dịch bột đậu ( mùa hè ngâm 5-6 ngày) + ngả tương: nước muối 2%+ mốc mật + dịch bột đậu chum sành phơi nắng - Em nêu vai trò mốc mật qui trình ủ tương? Tại sau ủ , tương có vị ngọt? ( mốc mật có enzim phân giải protein đậu tương thành axit amin nên tương có vị ngọt) Minh họa hình ảnh mốc tương: - Bản thân vi sinh vật kích thước nhỏ bé, “ăn” đậu tương, làm để vi sinh vật phân giải protein đậu tương? ( VSV tiết enzim proteaza môi trường để phân giải ngoại bào protein thành axit amin, vsv hấp thụ axit amin phân giải tiếp để tạo lượng cho tế bào hoạt động, lợi dụng tượng để làm loại nước chấm có vị axit amin) - GV lưu ý: môi trường thiếu C thừa N, VSV khử amin axit amin sử dụng axit hữu làm nguồn C có amoniac bay - GV yêu cầu HS hoàn thiện sơ đồ cách điền thông tin vào số 1,2,3,4 VSV tiết Pr MT E Prôtêaza Phân giải VSV hấp thụ Aa MT (2) Aa (3) Trong TB Năng lượng cung cấp cho hoạt động sống TB MT thiếu C thừa Nitơ (4) Nhóm amin → amôniac, Thải MT Axit béo làm nguồn cung cấp C cho hoạt động TB - Em nêu thêm số ứng dụng trình phân giải protein ( Làm nước mắm – sử dụng vi khuẩn kị khí ruột cá có enzim proteaza, tôm chua, mắm tôm ) Hoạt động 2: Tìm hiểu trình phân giải polisaccarit nhờ vi sinh vật GV yêu cầu nhóm trình bày cách lên men rượu giải thích: • Qui trình nấu rượu gạo: gạo(tinh bột) nấu chín để nguội -> trộn bánh men -> lên men -> chưng cất -> rượu Giải thích: bánh men gồm nấm mốc có enzim amylase phân giải tinh bột thành đường glucozơ sau nấm men lên men glucozơ thành rượu etilic tạo CO2 điều kiện yếm khí GV yêu cầu nhóm giới thiệu thao tác cách làm sữa chua: • Qui trình (Vừa làm vừa hướng dẫn): + Đun nước sôi, pha sữa vừa uống, để nguội 400C + Cho thêm hộp sữa chua vinamilk, hòa đều, đổ cốc + Ủ sữa 400C, đậy kín, khoảng 5-6h thành sữa chua, bảo quản tủ lạnh - Vai trò hộp sữa chua vinamilk? ( chứa nhiều vi khuẩn lactic, lên men tạo sữa chua) - Đường sữa chua lactozo qua giai đoạn biến đổi thành axit lactic Em viết hợp chất hình thành thay chữ X, Y, Z sơ đồ làm sữa chua: vi khuẩn lactic Lactozơ X + Y vi khuẩn lactic Z + lượng Phân giải ngoại bào lên men (X, Y: glucozơ, galactozơ Z: axit lactic, ) - Vì sữa từ trạng thái lỏng trở thành sệt? ( axit lactic tạo thành , Ph giảm, cazein – protein sữa bị biến tính kết tủa) - Nêu thêm ứng dụng lên men lactic? ( muối dưa, lên men lactic đồng hình, ủ chua thức ăn cho gia súc ) GV yêu cầu nhóm trình bày qui trình ủ phân hữu cơ: • - Qui trình: + Trộn men vi sinh với phân lân + Rải lớp phân chuồng dày khoảng 20cm, rắc lớp hỗn hợp trên, tưới nước đủ ẩm (50-55%) + Ủ kín bạt, khoảng 20 ngày sau đảo trộn ủ tiếp khoảng tháng đống phân dễ tiêu trồng - GV: Dựa vào phần học trình phân giải vi sinh vật, em giải thích qui trình trên? Nêu tác dụng việc ủ phân? (phân chuồng, xác thực vật chất hữu cơ- chủ yếu xenlulozo- vi sinh vật tiết enzim xenlulaza phân giải thành chất vô dễ hấp thụ môi trường) - Gv đưa thêm hình ảnh số loại phân vi sinh: • Từ trình trên,, em hoàn thành sơ đồ trình phân giải polisaccarit: Polysaccarit môi trường ngoài: .2 VSV ……4…… ……5…… tế bào tế bào nấm men VK lactic … 6… … 7… VK hiếu khí (1,2,3: tinh bột, xenlulozo, lactozo 4,5:glucozo 6:etilic 7: axit lactic) GV: ra, người ta sử dụng vi sinh vật làm môi trường • VSV có khả phân giải chất độc hại gây ô nhiễm (Agrobacterium phân giải hợp chất chứa ni tơ tổng hợp nitrophenol, đinitrocrezon, ) Theo số liệu từ Viện Quy hoạch Xây dựng Hà Nội cho thấy ngày Hà Nội phát sinh 5.370 chất thải rắn sinh hoạt Tuy nhiên, lực thu gom, vận chuyển chất thải rắn sinh hoạt đến khu xử lý tập trung 3.875 tấn, đạt tỷ lệ 72% Hà Nội có khu xử lý chất thải rắn sinh hoạt, có bãi chôn lấp Nam Sơn, Kiêu Kỵ, Xuân Sơn, Núi Thoong có nhà máy xử lý CTR Kiêu Kỵ, Cầu Diễn, Sơn Tây Trong số 3.875 CTR xử lý ngày khối lượng rác giải phương pháp chôn lấp 3.670 tấn/ngày (xấp xỉ 95%) Đây phương pháp sử dụng VSV phân hủy chất hữu VSV phân giải chất gây hỏng thực phẩm, mốc quần áo • Hoạt động 3: Quá trình tổng hợp chất VSV ứng dụng GV nêu tóm tắt qui trình làm mì chính: Tinh bột -> đường glucozo -> lên men nhờ VK corynebacterium glutamicum (trong điều kiện thoáng khí, giữ nhiệt độ 32 – 370C thời gian 38 – 40 giờ) -> axit glutamic -> tinh axit glutamic -> trung hòa NaOH 40 – 50% -> tạo mì (Trong thời gian lên men, pH chuyển dần sang acid hình thành acid glutamic người ta thường bổ sung thêm dinh dưỡng vào môi trường nguồn amôn (NH4Cl, (NH4)2SO4, urê) để giữ ổn định độ pH cho vi khuẩn hoạt động tốt ) VK corynebacterium glutamicum mì chính: - Theo em, VSV tự tổng hợp axit glutamic hay lấy từ môi trường? (tự tổng hợp) - Quá trình diễn bên hay bên tế bào? ( VSV tự tổng hợp loại axit amin nhờ lượng enzim nội bào) - Dựa vào kiến thức học, em viết tóm tắt trình tổng hợp protein từ axit amin, tổng hợp lipit, polisaccarit ? (HS viết được: (Axit amin)n -> protein (Glucozo)n + ADP-glucozo -> (Glucozo)n+1 + ADP Glixeron + axit béo -> lipit ) - Em nêu thêm ứng dụng trình tổng hợp chất VSV? (Sản xuất phomat, axit amin, protein ) - Nêu mối quan hệ tổng hợp phân giải vi sinh vật? ( Tổng hợp – đồng hóa phân giải – dị hóa trình ngược chiều thống hoạt động sống tế bào) Hoạt động 4: Tìm hiểu yếu tố vật lí ảnh hưởng đến sinh trưởng VSV GV yêu cầu nhóm thảo luận giải thích tượng sau: • - Tại làm sữa chua lại làm nước ấm? - Tại sữa chua VSV gây bệnh? - Tại ủ phân phải tưới vừa đủ nước? - Để tránh mốc quần, áo thường làm gì, lại làm vậy? Sau nhóm giải thích, Gv chốt lại câu trả lời xác Những yếu tố vật lí ảnh hưởng đến sinh trưởng sinh vật? • (Nhiệt độ, độ ẩm, pH, ánh sáng, áp suất thẩm thấu) Vận dụng kiến thức vật lý, hóa học, thảo luận nhóm để hoàn thành PHT ảnh • hưởng yếu tố đến sinh vật (5 nhóm, nhóm giải thích ảnh hưởng nhân tố) Sau nhóm báo cáo, GV chốt lại PHT mẫu: PHT : CÁC YẾU TỐ VẬT LÍ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SINH TRƯỞNG CỦA VSV Các yếu tố ảnh hưởng Cơ chế kích thích Cơ chế ức chế Ứng dụng Nhiệt độ - Phù hợp tăng tốc độ phản ứng sinh hóa - Cao hay thấp ảnh hưởng đến hoạt tính Pr A.N Thanh trùng dụng cụ y tế Giữ đồ ăn tủ lạnh Độ ẩm - Là dung môi chất dinh dưỡng, tham gia vào trình thủy phân chất - Khống chế sinh trưởng VSV( co nguyên sinh, khả hoạt động sinh lí - Phơi, sấy khô loại hạt, quả…, đồ dùng pH - H+ có nồng độ vừa kích thích hoạt động enzim - H+ có nồng độ cao ức chế hoạt động enzim - Chia VSV thành nhóm : Ưa axit, trung tính ưa kiểm Ánh sáng - Có bước sóng phù hợp → VSV quang hợp mạnh, cung cấp đủ lượng - Bước sóng ngắn làm biến tính Pr, A.N - Dùng ánh sáng để diệt khuẩn Áp suất thẩm thấu Áp suất thẩm thấu cân → Hoạt động sinh lí bình thường - Áp suất thẩm thấu lớn làm TB nước, hoạt động sinh lí Ướp muối, ngâm đường số thực phẩm GV giải thích rõ ảnh hưởng số nhân tố: - Nhiệt độ tỉ lệ với động nguyên tử phân tử, nhiệt độ tăng -> động nguyên tử phân tử tăng -> liên kết hóa học nguyên tử bị thay đổi -> thay đổi vật chất Trong thể sống, phân tử sinh học, đặc biệt enzim( chất protein) dễ bị biến tính nhiệt độ cao -> tế bào chết -> sở cho biện pháp trùng nhiệt - Ánh sáng: Mức lượng lượng tử ánh sáng tùy thuộc vào độ dài bước sóng tia sáng số VK cần ánh sáng để quang hợp Bức xạ ánh sáng tiêu diệt ức chế VSV (tia tử ngoại:250-260nm làm biến tính axit nucleic, tia Rơnghen, tia Gamma, tia vũ trụ độ dài sóng 100nm ion hóa axit nucleic, protein) Hoạt động 5: Tìm hiểu yếu tố hóa học ảnh hưởng đến sinh trưởng VSV GV yêu câu nhóm báo cáo kết sưu tầm phương pháp trùng • sử dụng bệnh viện Sau nhóm báo cáo, GV yêu cầu lớp sử dụng kiến thức bảng trang • 106 để giải thích sở khoa học phương pháp trùng HS đạt được: - Khử trùng cồn (etanol, izopropanol 70-80%), cồn iot, thuốc tím, thay đổi khả cho chất qua màng photpholipit, ôxi hóa VSV - Xà phòng, hợp chất phenol khác, foocmandehit: biến tính protein, dùng để diệt khuẩn, khử trùng bệnh viện, - Clo Cloramin ôxi hóa mạnh: trùng nước máy, nước bể bơi - Các loại khí etilen oxit ô xi hóa thành phần tế bào dùng để khử trùng dụng cụ C Củng cố 1.Tóm tắt trình tổng hợp phân giải chất VSV sơ đồ tư (mỗi nhóm sơ đồ làm vào giấy A4) Tại phải pha loãng sữa đặc có đường?Có thể pha loãng tỉ lệ không? Cho sữa chua Vinamilk vào sữa đặc pha loãng có tác dụng gì?Tại phải bảo quản sũa chua tủ lạnh? Vì sữa từ trạng thái lỏng trở thành sệt? Vì sữa chua loại thức ăn bổ dưỡng? (Vì axit latic hình thành, pH dung dịch sữa giảm, cazêin (Pr sữa) kết tủa làm sữa từ trạng thái lỏng chuyển sang trạng thái sệt Trong sữa chua có chất dễ đồng hóa axit lactic, VTM…do VK lactic đồng hình sinh lên men đường lactôzơ, sữa chua VK gây bệnh môi trường axit ức chế VSV này) D Hướng dẫn nhà - Tìm hiểu trả lời câu hỏi sau : Tại muối chua rau, lại phải đổ ngập nước nén chặt ?Thực chất việc muối chua rau ? Có người nói ‘‘ tay’’ muối dưa nên dưa dễ bị khú, ý kiến em ? Vấn nạn túi nilon gây ô nhiễm môi trường chở nên cấp thiết cần có phương án giải Có thể sử dụng phương pháp chôn lấp rác thải hữu không? Em có ý tưởng cho việc giải vấn nạn này? 10 Kiểm tra đánh giá - Đánh giá HS chủ yếu đánh giá lực: thu thập xử lí thông tin, giải vấn đề, hợp tác, giao tiếp Lưu ý đánh giá thái độ tham gia, mức độ tự chủ, tự giác… - Phối hợp đánh giá trình đánh giá tổng kết Sản phẩm HS Slide nhóm 11 Sản phẩm sữa chua nhóm 12 Hình ảnh sưu tầm nhóm Sơ đồ tư nhóm 3: 13