ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΑ ΕΝΩΣΗ ΥΠΕΥΘΥΝΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΩΝ ΚΕΝΤΡΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ - «ΠΑΝΕΚΦE» Αθήνα, email: panekfe@yahoo.gr www.ekfe.gr Πανελλήνιος Μαθητικός Διαγωνισμός για την επιλογή ομάδων μαθητών που θα συμμετάσχουν στη 12 η Ευρωπαϊκή Ολυμπιάδα Επιστημών - EUSO 2014 Ε.Κ.Φ.Ε. της Δ.Δ.Ε. ΔΥΤΙΚΗΣ ΘΕΣ/ΝΙΚΗΣ ΕΥΟΣΜΟΥ - ΝΕΑΠΟΛΗΣ Θεματοδότες Δέσποινα Λαζάρου Ευαγγελία Μπουντά Α Φάση Τοπικός Διαγωνισμός Σάββατο, 7 Δεκεμβρίου 2013 Μάθημα: Βιολογία Διάρκεια: 60 min ΣΧΟΛΕΙΟ: MAΘΗΤΕΣ: 1. 2. 3.
1 ο Μέρος Α. Θεωρητικό υπόβαθρο Ανίχνευση αμύλου Το lugol είναι υδατικό διάλυμα στερεού ιωδίου και ιωδιούχου καλίου που το χρώμα του σκουραίνει (γίνεται μαύρο-ιώδες) όταν αντιδρά με το άμυλο. Ανίχνευση πρωτεϊνών Την ανίχνευση των πρωτεϊνών στηρίζουμε στην αντίδραση της διουρίας. Κατά την αντίδραση αυτή, οι πρωτεΐνες, τα πεπτίδια και γενικά οι ενώσεις που περιέχουν στο μόριό τους τουλάχιστον δύο πεπτιδικούς δεσμούς, αντιδρούν με διάλυμα Cu +2 σε αλκαλικό περιβάλλον και σχηματίζουν διαλυτά σύμπλοκα με χαρακτηριστικό μενεξεδί-μωβ χρώμα. Β. Σκοπός της άσκησης Μπροστά σας βρίσκονται δύο μικρά πλαστικά ποτήρια, το (Α) και το (Β). Στο ένα ποτήρι υπάρχει διάλυμα από ασπράδι αυγού, ενώ στο άλλο ποτήρι υπάρχει διάλυμα από αλεύρι. Σκοπός της συγκεκριμένης άσκησης είναι να βρείτε σε ποιο ποτήρι υπάρχει το ασπράδι αυγού και σε ποιο το αλεύρι. Για να τα καταφέρετε θα πρέπει να ακολουθήσετε την παρακάτω πειραματική διαδικασία, να συμπληρώσετε τους δύο πίνακες και να απαντήσετε στις ερωτήσεις που ακολουθούν. Γ. Πειραματική διαδικασία Υλικά και όργανα που θα χρησιμοποιήσετε - πλαστικό ποτήρι με απιονισμένο νερό - πλαστικό ποτήρι με το άγνωστο δείγμα Α - πλαστικό ποτήρι με το άγνωστο δείγμα Β - μπουκαλάκι με διάλυμα NaOH 1M - μπουκαλάκι με διάλυμα CuSO4 0,1Μ - 8 δοκιμαστικούς σωλήνες - μπουκαλάκι με διάλυμα Lugol - σταγονόμετρο - Βάση στήριξης δοκιμαστικών σωλήνων Δραστηριότητα 1 Δοκιμαστικός σωλήνας 1 1. Σε έναν καθαρό δοκιμαστικό σωλήνα προσθέστε 10 σταγόνες απιονισμένο νερό, 10 σταγόνες NaOH και 10 σταγόνες CuSO4 (δείγμα μάρτυρας). Δοκιμαστικός σωλήνας 2 2. Σε ένα δεύτερο καθαρό δοκιμαστικό σωλήνα προσθέστε περίπου 10 σταγόνες από το άγνωστο δείγμα του ποτηριού (Α). 3. Προσθέστε μερικές σταγόνες διαλύματος NaOH, μέχρι το νέο διάλυμα να γίνει διαυγές 4. Προσθέστε 10 σταγόνες από το διάλυμα CuSO4 και ανακινήστε (δείγμα Α) Δοκιμαστικός σωλήνας 3 5. Επαναλάβετε τα βήματα 2-4 με το άγνωστο δείγμα από το ποτήρι (Β) (δείγμα Β). 6. Να σημειώσετε με ένα σταυρό (+) στο αντίστοιχο κουτάκι του παρακάτω Πίνακα 1, αν το διάλυμα έγινε μενεξεδί-μωβ και μία παύλα (-) εάν παραμένει γαλάζιο.
Γαλάζιο Μενεξεδί μωβ Πίνακας 1 Δείγμα μάρτυρας Δείγμα Α Δείγμα Β Δραστηριότητα 2 Δοκιμαστικός σωλήνας 1 1. Σε έναν καθαρό δοκιμαστικό σωλήνα προσθέστε 10 σταγόνες απιονισμένο νερό και 2-3 σταγόνες Lugol Δοκιμαστικός σωλήνας 2 2. Σε ένα δεύτερο καθαρό δοκιμαστικό σωλήνα προσθέστε περίπου 10 σταγόνες από το άγνωστο δείγμα του ποτηριού (Α). 3. Προσθέστε 2-3 σταγόνες Lugol (δείγμα Α) Δοκιμαστικός σωλήνας 3 4. Επαναλάβετε τα βήματα 2-3 με το άγνωστο δείγμα στο ποτήρι (Β) (δείγμα Β). 5. Να σημειώσετε με ένα σταυρό (+) στο αντίστοιχο κουτάκι του παρακάτω Πίνακα 2, αν το διάλυμα σκουραίνει (ιώδες-μαύρο) και μία παύλα (-) εάν παραμένει καφέ. Καφέ χρώμα Μαύρο-ιώδες χρώμα Πίνακας 2 Δείγμα μάρτυρας Δείγμα Α Δείγμα Β 6. Αναζητήστε τον εξεταστή για να δείξετε τα δείγματά σας Δ. Ερωτήσεις 1. Τι περιέχει το ποτήρι με το άγνωστο δείγμα Α; Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. 2. Τι περιέχει το ποτήρι με το άγνωστο δείγμα Β; Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. 2 Ο Μέρος Α. Θεωρητικό υπόβαθρο Το κύτταρο χαρακτηρίζεται ως η βασική μονάδα ζωής, αφού είναι η μικρότερη μονάδα που εμφανίζει όλες τις λειτουργίες των ζωντανών οργανισμών. Στις βιολογικές επιστήμες το μικροσκόπιο χρησιμοποιείται για τη μελέτη των κυττάρων των διαφόρων οργανισμών, των μεγαλύτερων κυτταρικών οργανιδίων που περιέχουν, καθώς και των ιστών που συγκροτούνται από τα κύτταρα. Το επιστημονικό όνομα του κρεμμυδιού είναι Allium cepa, ανήκει στα μονοκοτυλήδονα φυτά και συγκεκριμένα στην οικογένεια Liliaceae, η οποία περιλαμβάνει εδώδιμα όπως το κρεμμύδι και το σκόρδο αλλά και ανθοκομικά φυτά όπως ο κρίνος. Το κρεμμύδι και συγκεκριμένα ο βολβός του, αποτελεί βιολογικό υλικό για τη δημιουργία νωπών παρασκευασμάτων μικροσκοπικής παρατήρησης και προτείνεται τόσο για τους μαθητές όσο και για τους φοιτητές των βιολογικών επιστημών. Συγκεκριμένα, οι χιτώνες του
βολβού του κρεμμυδιού καλύπτονται εσωτερικά από έναν υμένα, ο οποίος αποτελείται από μία μόνο στιβάδα κυττάρων, τα οποία είναι πολύ ευδιάκριτα κατά τη μικροσκόπησή τους. Β. Σκοπός της άσκησης Σκοπός της άσκησης είναι η δημιουργία παρασκευασμάτων φυτικών κυττάρων, η χρώση τους και η παρατήρησή τους με το οπτικό μικροσκόπιο και η αναγνώριση των δομών των φυτικών κυττάρων. Γ. Πειραματική διαδικασία Υλικά και όργανα που θα χρησιμοποιήσετε - Μικροσκόπιο - Κομμάτι κρεμμυδιού - Αντικειμενοφόρες πλάκες - Καλυπτρίδες - Τριβλίο petri - Σταγονόμετρο - Ανατομική βελόνα - Ανατομική λαβίδα - Νυστέρι - Διηθητικό χαρτί - Υδροβολέας με νερό - Διάλυμα Lugol - Ψήκτρα Δραστηριότητες 1. Ξεχωρίστε ένα εσωτερικό λευκό χιτώνα από το κομμάτι κρεμμυδιού που έχετε μπροστά σας. 2. Στην εσωτερική πλευρά του χιτώνα χαράξτε με το νυστέρι ένα τετράγωνο επιφάνειας περίπου 5 mm 2. 3. Με τη λαβίδα ανασηκώστε και αφαιρέστε το λεπτό υμένα της τετράγωνης επιφάνειας που χαράξατε, φροντίζοντας να μην παρασύρετε και ιστό από την κάτω πλευρά του. 4. Τοποθετείστε τον υμένα σε ένα τριβλίο petri και ρίξτε 2-3 σταγόνες διαλύματος Lugol. 5. Αφήστε τον 4 λεπτά της ώρας μέσα στο Lugol και στη συνέχεια ξεπλύνετέ τον με νερό από τον υδροβολέα. 6. Τοποθετείστε προσεκτικά το παρασκεύασμα πάνω σε μια αντικειμενοφόρο πλάκα και ρίξτε μία σταγόνα νερό, προσέχοντας να μην αναδιπλωθεί. Αν αναδιπλωθεί, μπορείτε να το ισιώσετε με τη βοήθεια της ανατομικής βελόνας. 7. Καλύψτε προσεκτικά με μία καλυπτρίδα. 8. Τοποθετείστε το παρασκεύασμα στο μικροσκόπιο. Ξεκινήστε την παρατήρησή σας από τη μικρότερη μεγέθυνση του μικροσκοπίου. Δ. Ζητούμενα 1. Παρατηρείστε το παρασκεύασμα στο μικροσκόπιο, σε δύο μεγεθύνσεις (τελική μεγέθυνση του μικροσκοπίου x40 και x100). 2. Να σχεδιάσετε το αντικείμενο της μικροσκοπικής σας παρατήρησης σε τελική μεγέθυνση του μικροσκοπίου x100. 3. Σχεδιάστε όποιες δομές διακρίνονται στο πεδίο παρατήρησής σας. Στο σχέδιο σας να τοποθετήσετε βέλη και να ονομάσετε τις δομές που παρατηρείτε.
4. Ζητήστε από έναν εξεταστή να επιβεβαιώσει την παρατήρησή σας στο μικροσκόπιο. Δείξτε σε έναν εξεταστή μία από τις δομές που εντοπίσατε σε ένα κύτταρο κρεμμυδιού, την παρουσία του οποίου θα υποδείξετε με το βελάκι που υπάρχει στο οπτικό πεδίο του μικροσκοπίου. Μεγέθυνση x100 3 ο Μέρος Καθαρισμός επιφάνειας εργασίας 1. Καθαρίστε και επιστρέψτε τα εργαλεία μικροσκόπησης στη θέση τους. 2. Καθαρίστε την επιφάνειας εργασίας σας. 3. Ξεπλύνετε καλά τους δοκιμαστικούς σωλήνες με την κατάλληλη ψήκτρα (βούρτσα) και απορρυπαντικό και επιστρέψτε τα στη θέση που τα βρήκατε πριν την έναρξη των πειραμάτων σας. Κριτήρια αξιολόγησης Βαθμολογούμενες δραστηριότητες Βαθμοί Μέρος 1 Ο Δραστηριότητα 1 10 Δραστηριότητα 2 10 Πίνακες 1 & 2 10 Ερωτήσεις 15 Μέρος 2 Ο Δημιουργία παρασκευάσματος 15 Σωστή μικροσκόπηση 10 Σχεδίαση παρατηρήσεων 10 Αναγνώριση δομών 10 Μέρος 3 Ο Ολοκληρωμένος καθαρισμός πάγκου 10 Σύνολο 100