Thử nghiệm và cải tiến các thí nghiệm sinh học tế bào trong chương trình sinh học 10 THPT

Nguyên tắc của việc thử nghiệm và cải tiến các TN

- Một số dụng cụ, hoá chất được thay thế và bổ sung nhưng chưa giải thích cụ thể việc thay thế. - Các TN mặc dù có chụp lại kết quả nhưng TN được cải tiến không có phần so sánh đối chứng với SGK, cơ sở khoa học của TN còn sơ sài do đó TN cải tiến còn thiếu tính thuyết phục. - Các TN tiến hành theo hướng dẫn của SGK và TN cải tiến đều được ghi lại kết quả chính xác.

- Nếu cỏc TN tiến hành theo SGK chưa phự hợp (khụng cho kết quả rừ ràng hay các bước chuẩn bị và tiến hành TN gặp khó khăn) thì đề xuất các phương án cải tiến để đưa ra được qui trình TN chuẩn. - Các TN được cải tiến trên các phương diện: Mẫu vật, dụng cụ, hoá chất và các bước tiến hành. + Hoá chất rẻ hơn, dễ kiếm hơn, dễ pha chế hơn, dễ bảo quản hơn mà cho kết quả tương tự hoặc cho kết quả tốt hơn và định rừ lượng hoỏ chất cần dựng cho mỗi TN.

Qui trình thử nghiệm và cải tiến các TN

+ Mẫu vật rẻ hơn, dễ kiếm hơn, mà cho kết quả tương tự hoặc kết quả tốt hơn.

Ví dụ minh họa qui trình thử nghiệm và cải tiến các TN

• Thử nghiệm TN theo SGK
• Thử nghiệm phương án cải tiến 1. Qui trình TN cải tiến

Amilaza của nước bọt người thuộc loại α-amilaza, xúc tác cho phản ứng thủy phân tinh bột thành các dextrin khác nhau, mantozơ và sản phẩm cuối cùng là glucozơ. Qua bảng trên ta thấy, nếu tiến hành theo SGK thì ống nghiệm 1 (để ở nhiệt độ 1000C) và ống nghiệm 3 (để ở cốc nước đá) không chuyển màu xanh đậm chứng tỏ rằng tinh bột đã bị thủy phân hoàn toàn. Ống nghiệm 4 đặt ở nhiệt độ phòng TN, hoạt tính của amilaza bị ức chế bởi axit clohiđric nên tinh bột không bị thuỷ phân, do đó dung dịch trong ống nghiệm xuất hiện màu xanh đậm.

Như vậy, kết quả TN theo SGK không chứng minh được ảnh hưởng của nhiệt độ thấp và cao đến hoạt tính của enzim vì tất cả các ống nghiệm 1, 2 và 3 đều có sự thuỷ phân hoàn toàn tinh bột (nhỏ iot, dung dịch trong các ống nghiệm đều không chuyển màu). TN chứng minh ảnh hưởng của pH đối với hoạt tính của amilaza mới chỉ có ống nghiệm chứng minh ảnh hưởng của môi trường axit mà thiếu ống nghiệm chứng minh ảnh hưởng của môi trường kiềm đến hoạt tính của amilaza. - Tinh bột không tan trong nước lạnh, nên nếu dùng tinh bột sống thì các hạt tinh bột sẽ bị lắng xuống đáy ống nghiệm kết quả TN không chính xác.

- Cốc nước ấm 400C: Sử dụng nhiệt kế để đo nhiệt độ trong cốc và liên tục được bổ sung thêm nước nóng vào trong cốc. - Không nên pha dịch nước bọt và hồ tinh bột quá sớm vì nếu để lâu hồ tinh bột cú thể bị thiu, do đú kết quả TN khụng rừ ràng. Qua bảng trên, dễ dàng nhận thấy rằng sau khi thay đổi điều kiện TN, chỉ có ống nghiệm 3 không có sự chuyển màu xanh đậm chứng tỏ amilaza đã thủy phân tinh bột trong điều kiện nhiệt độ khoảng 400C và pH trung tính.

Những ống nghiệm còn lại bị thay đổi điều kiện nhiệt độ hoặc độ pH nên enzim bị mất hoạt tính, không xảy ra sự thuỷ phân tinh bột. Do đó, khi cho Iot y tế vào trong các ống nghiệm, dung dịch trong đó đều chuyển màu xanh đậm, chứng tỏ vẫn còn tinh bột bên trong ống nghiệm. So sánh giữa kết quả thu được khi tiến hành TN theo SGK và TN cải tiến, kết hợp đối chiếu với cơ sở khoa học, có thể nhận thấy rằng TN cải tiến có kết quả phù hợp với cơ sở khoa học.

Vì vậy, chúng tôi đề nghị sử dụng phương án cải tiến TN về ảnh hưởng của nhiệt độ, pH đối với hoạt tính của amilaza làm qui trình TN chuẩn.

Kết quả thử nghiệm và cải tiến các TN thuộc phần SH tế bào – SH10 THPT Áp dụng qui trình trên để tiến hành thử nghiệm và cải tiến một số TN

Như vậy trong 6 TN mà chúng tôi thử nghiệm và cải tiến, chúng tôi đã tiến hành được 63 TN cải tiến về mẫu vật, 5 TN cải tiến về dụng cụ, 6 6 TN 6 cải tiến về hoá chất và các bước tiến hành. Vì điều kiện khoá luận không cho phép nên chúng tôi chỉ trình bày mục tiêu của TN, cơ sở khoa học của TN, những điểm cải tiến TN so với SGK và sau đó trình bày qui trình TN chuẩn. - Chuyển bước tiến hành: Nhỏ thuốc thử Phêlinh vào ống nghiệm 2 (có hồ tinh bột) sang TN nhận biết đường đơn, để làm ống nghiệm đối chứng chứng minh polixacarit không có tính khử.

Dung dịch trong ống nghiệm 1 không chuyển màu chứng tỏ trong ống nghiệm không có tinh bột, do tinh bột là các polixacarit, có kích thước lớn nên nó bị giữ lại ở phần cặn trên giấy lọc. - Thêm ống nghiệm 1 (5 ml hồ tinh bột 1%+ 1 ml Phêlinh, đun sôi cách thuỷ trong 5 phút) là ống nghiệm chứng minh polixacarit không có khả năng bị thuỷ phân thành monoxacarit nếu thiếu xúc tác là axit. Ống nghiệm 2 có xuất hiện kết tủa đỏ gạch và ống nghiệm 3 dung dịch không chuyển màu xanh đậm chứng tỏ rằng tinh bột dưới tác dụng của nhiệt độ cao (1000C), trong môi trường axit bị thuỷ phân hoàn toàn và tạo thành đường đơn có tính khử.

So sánh giữa kết quả thu được khi tiến hành TN theo SGK và TN cải tiến kết hợp với đối chiếu cơ sở khoa học, có thể nhận thấy rằng qui trình TN chuẩn có kết quả phù hợp với cơ sở khoa học. Áp dụng qui trình TN chuẩn trên cả 3 đối tượng gồm: Trứng gà, đỗ tương và sữa tươi, chúng tôi đều thu được kết quả là dung dịch trong ống nghiệm đều chuyển sang màu tím. So sánh giữa kết quả thu được khi tiến hành TN theo SGK và TN chuẩn kết hợp với đối chiếu cơ sở khoa học, có thể nhận thấy rằng TN chuẩn có kết quả phù hợp với cơ sở khoa học.

- Trong giờ thực hành TN, GV nên yêu cầu các nhóm HS làm các tiêu bản khác nhau trên các đối tượng như: Thài lài tía, củ hành tím hay cánh hoa cúc để HS có thể vừa quan sát được quá trình co và phản co nguyên sinh ở các tế bào lá cõy vừa theo dừi được quỏ trỡnh co và phản co nguyờn sinh ở cỏc tế bào khớ khổng, thể hiện ở sự đóng – mở khí khổng. Điều này được giải thích là do màng tế bào sống là màng có tính thấm chọn lọc, chỉ cho nước đi qua một chiều do đó nước chui qua củ khoai rồi vào trong ruột củ khoai bằng cách thẩm thấu làm dung dịch đường dâng cao trong khoang cốc B. Như vậy, so sánh kết quả TN theo SGK và TN theo qui trình chuẩn và đối chứng với cơ sở khoa học có thể thấy rằng, TN chuẩn cho kết quả phù hợp với cơ sở khoa học.

Đồng thời, TN chuẩn có các bước tiến hành dễ làm hơn, thời gian thực hiờn TN và thời gian cho kết quả đều ngắn hơn, kết quả TN lại rừ ràng và dễ quan sát. - Giữ nguyên điều kiện nhiệt độ trong suốt quá trình làm TN của các ống nghiệm 1, 2 và 3 do các bước tiến hành theo SGK chứng minh nhiệt độ ảnh hưởng đến cơ chất chứ không phải là ảnh hưởng đến hoạt tính của enzim. - Do không có ống nghiệm đối chứng ảnh hưởng của pH kiềm đến hoạt tính của enzim nên bổ sung thêm ống nghiệm 5 chứng minh ảnh hưởng của pH kiềm đến hoạt tính của amilaza.

Qua các hình ảnh trên, dễ dàng nhận thấy rằng sau khi thay đổi điều kiện TN, chỉ có ống nghiệm 3 (đặt trong cốc nước ấm, pH =7) không có sự chuyển màu xanh đậm chứng tỏ amilaza đã thủy phân tinh bột trong điều kiện nhiệt độ khoảng 400C và pH trung tính. So sánh giữa kết quả thu được khi tiến hành TN theo SGK và TN chuẩn, kết hợp đối chiếu với cơ sở khoa học, có thể nhận thấy rằng TN chuẩn có kết quả phù hợp với cơ sở khoa học.