Chứng minh quá trình hô hấp toả nhiệt mạnh

Bài 8. Chứng minh quá trình hô hấp toả nhiệt mạnh I. MỤC TIÊU 1. Minh hoạ bài giảng về hô hấp : Hô hấp là quá trình oxi hoá các hợp chất hữu cơ để giải phóng ra năng lượng sinh học (ATP , chứa khoảng > 40 % năng lượng của nguyờn liệu hô hấp) và năng lượng dưới dạng nhiệt. Như vậy rõ ràng hô hấp là một quá trình toả nhiệt. 2. Rèn luyện kĩ năng thực hiện chính xác các thao tác trong phòng thí nghiệm. 3. Rèn luyện khả năng phán đoán, tư duy logic trong quá trình tiến hành thí nghiệm. II. CƠ SỞ KHOA HỌC Trong hạt đang nảy mầm, quá trình hô hấp diễn ra rất mạnh. Bởi vì quá trình hô hấp sẽ cung cấp năng lượng và các chất trung gian cho quá trình hình thành mầm rễ, mầm thân và một cá thể mới trong tương lai. Tất nhiên quá trình hô hấp chỉ tích lũy được khoảng > 40 % năng lượng trong ATP . Trên một nửa số năng lượng còn lại của nguyên liệu hô hấp được thải ra dưới dạng nhiệt năng. Chính vì vậy, khi hô hấp, đối tượng hô hấp sẽ toả nhiệt mạnh. Phải nắm được nguyên tắc của phương pháp thí nghiệm: - Khi hạt nảy mầm, hô hấp tăng rất mạnh, vì cần phải huy động đến mức tối đa năng lượng ATP và các chất trung gian cho quá trình tổng hợp các chất mới, các yếu tố mới của mầm và của cây con sau này. - Nhưng hô hấp chỉ thu được khoảng > 40% năng lượng trong nguyên liệu hô hấp dưới dạng ATP. Số năng lượng còn lại giải phóng dưới dạng nhiệt. Có thể tính toán lí thuyết để chứng minh vấn đề này bằng hệ số hiệu quả năng lượng hô hấp: số năng lượng tích luỹ trong ATP Hệ số hiệu quả năng lượng hô hấp : --------------------------------------- . 100% số năng lượng chứa trong nguyên liệu hô hấp (7,3 kcal . 38 ATP ) Cụ thể là : HSHQNLHH = -------------------- 100 % = 41 % 674 kcal - Như vậy phải bố trí thí nghiệm như thế nào để xác định chính xác được nhiệt độ tăng lên trong quá trình hô hấp, lại phải chứng minh được bằng lí thuyết. Giáo viên cần lưu ý học sinh khi làm bài này phải chú ý hai điều : * Nên lấy một lượng hạt lớn, có khả năng nảy mầm tốt, để lượng nhiệt toả ra mạnh, dễ xác định. * Hộp xốp giữ nhiệt tốt và nhiệt kế chính xác. III. THIẾT BỊ – HÓA CHẤT- MẪU VẬT - Đối tượng : Khoảng 1 kg hạt thóc hay đậu, ngô. - Dụng cụ : Một bình thuỷ tinh miệng rộng có thể tích khoảng 2-3 lít có nút, một nhiệt kế, một hộp xốp to cách nhiệt tốt để đựng bình. IV. TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM Cho hạt vào bình thuỷ tinh, đổ nước ngập hạt, ngâm hạt trong nước khoảng 2-3giờ. Sau đó gạn hết nước khỏi bình. Nút kín bình và cắm một nhiệt kế trực tiếp vào khối hạt. Đặt bình thuỷ tinh có chứa hạt ẩm cùng với nhiệt kế vào hộp xốp cách nhiệt. Bước chuẩn bị này cần phải làm trước 1-2 ngày. Theo dõi nhiệt độ lúc bắt đầu cắm nhiệt kế và sau 30, 60, 90 phút. Ghi kết quả nhiệt độ theo thời gian và thảo luận, giải thích kết quả thí nghiệm. Lưu ý : *Từng nhóm học sinh có thể chuẩn bị một phần công việc ở nhà, để 3 giờ ở lớp chỉ giành cho việc theo dõi kết quả thí nghiệm, thảo luận và viết báo cáo * Nếu có điều kiện, sử dụng nước ngâm hạt là nước ấm (nhiệt độ nước khoảng 35 - 40 o C) thì kết quả thí nghiệm sẽ chắc chắn hơn. V. PHÂN TÍCH KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ VIẾT BÁO CÁO HS báo cáo kết quả thí nghiệm : Nhiệt độ hạt trong bình thuỷ tinh sau 30 phút, 60 phút, 90 phút. Cho HS thảo luận để giải thích kết quả thí nghiệm và viết báo cáo. Có thể hướng dẫn HS tính hệ số hiệu quả năng lượng hô hấp như sau : Hệ số hiệu quả năng lượng hô hấp là tỉ số (%) giữa số năng lượng tích luỹ trong ATP thu được khi hô hấp và số năng lượng chứa trong nguyên liệu hô hấp. Kiểm tra vở thực hành của học sinh để đánh giá khả năng quan sát, tính toán, nhận xét và suy luận. Gợi ý nhận xét Sau khi có kết quả thí nghiệm, giáo viên cho các nhóm so sánh, nhận xét kết quả, cùng với số liệu tính toán, học sinh rút ra kết luận của bài thực hành. Kết luận : Sau khi quan sát và theo dõi nhiệt kế, học sinh sẽ đi đến kết luận : Trong quá trình hô hấp của hạt, có sự toả nhiệt. Viết thu hoạch GV hướng dẫn học sinh viết báo cáo kết quả thí nghiệm dựa vào kết quả cụ thể do quan sát và dựa vào tính toán lí thuyết. Gợi ý tổ chức thực hiện Có hai nội dung trọng tâm cần đạt được của bài thực hành này : Bố trí thành công thí nghiệm để chứng minh bằng thực nghiệm rằng: Hô hấp là một quá trình toả nhiệt Chứng minh bằng lí thuyết, trên cơ sở biết cách tính Hệ số hiệu quả năng lượng hô hấp (HSHQNLHH). VI. CÂU HỎI ĐÁNH GIÁ VÀ MỞ RỘNG VẤN ĐỀ Cho một số hạt đậu lấy từ kho giống : Chọn các điều kiện nảy mầm theo thứ tự ưu tiên ? Chọn chất ĐHST kích thích và kìm hãm nảy mầm ? Hãy sử dụng các mầm hạt đậu để tiến hành các thí nghiệm về ưu thế đỉnh sinh trưởng và hướng quang. Tìm một phương pháp xác định một hạt đậu sắp nẩy mầm và chưa nẩy mầm, hai phương pháp xác định nhiều hạt đậu sắp nẩy mầm và chưa nẩy mầm? Mô tả thí nghiệm để xác định nhanh khả năng nảy mầm của hạt?