فتوسنتز، تنفس و چرخه ATP,ADP

اهداف:

هدف این فعالیت انست که دانش اموزان، سه فرایند اساسی در زیست شناسی یعنی فتوسنتز، تنفس و برهم کنش ملکولی بین ADP وATP و نیز فرایندی که موجب  جدا شدن فسفات و آزاد شدن انرژی می شود را فرا گیرند.

دانش آموزان خواهند توانست ساز وکار کلروپلاست و تنفس هوازی در میتوکندری و نیز برهم کنش شیمیاییATPو ADP را مانند یک بازی جذاب، یاد بگیرند.

مواد لازم:

1-    مقداری لوبیای قرمز، چیتی،چشم بلبلی و سفید

2-    دانه های برنج

3-    چند قطعه کاغذ طراحی(خط کشی شده)

4-    مقداری خاک تمیز کوزه گری

5-    ماژیک هایی با نوک نازک

6-    ماژیک هایی با نوک ضخیم

7-    (ابر)اسفنج های رنگی(سبز، قهوه ای، سبز روشن)

8-    توپ های تنیس

9-    چسب مایع

دستور کار:

فتوسنتز شامل جذب نور خورشید توسط مولکول های کلروفیل و سپس تبدیل این نور به انرژی شیمیایی است. مجومعه این اتفاقات در اندامک هایی بنام کلروپلاست و سیستم های غشایی درون آنها بنام تیلاکوئید ها روی می دهد.

تنفس فرایندی برعکس فتوسنتز است که انرژی شیمیایی ذخیره شده را آزاد میسازد.

تنفس در اتدامک هایی بنام میتوکندری انجام می شود.

ATP مولکولی شامل سه بخش است:آدنین، ریبوز و سه گروه فسفات.

هنگامی که آدنین با ریبوز پیوند تشکیل می دهد، آدنوزین را ایجاد می کند. آدنوزین می تواند با سه گروه فسفات پیوند تشکیل داده و مولکولی پر انرژی بنام ATP را بوجود آورد. در صورتیکه دو گروه فسفات به آدنوزین متصل شوند، ADP ساخته می شود.

در چرخه تولید انرژی در کلروپلاست ها و میتوکندری ها، انرژی در مولکول های پر انرژیATP ذخیره می شود. اما در کدام بخش؟ در پیوندهای پر انرژی که بین گروه های فسفات وجود دارد.

این چرخه ATP/ADP انرژی لازم برای فرایندهای حیاتی سلول ها را در دسترس آنها قرار می دهد.هنگامیکه انرژی لازم است، پیوند بین ملکول های فسفات شکسته و انرژی آزاد می شود.

بدین ترتیب، انرژی و ADP ایجاد می شود. هنگامی که گروه فسفات آزاد می شود، ممکن است به ملکول دیگری در فرایندی بنام فسفوریلاسیون متصل شود و ATP را تشکیل دهد. آنزیم لازم برای این فرایند، ATP سنتتاز نامیده    می شود.

پس فتوسنتز، انرژی نورانی را به انرژی شیمیایی تبدیل و در ملکول های آلی ذخیره می کند و تنفس، این انرژی را آزاد می کند. وATP ملکول اصلی رابط این دو فرایند محسوب می شود.

دانش اموزان با ماژیک های نازک، علائم شیمیایی هر کدام از اجزای سازنده ATP/ADP را بر سطح لوبیاها نقاشی می کنند.

به این ترتیب هر لوبیا همانند یک ملکول شیمیایی عمل می کند.

¬     برای مثال لوبیای قرمز می تواند نشان دهنده ی کربن باشد.

¬     لوبیای سفید، هیدروژن را نشان می دهد.

¬     لوبیای چیتی، اکسیژن را نشان می دهد.

¬     لوبیای چشم بلبلی هم نیتروژن را نشان می دهد.

با کمک دانه های برنج نیز می توان پیوندهای ساده و دوگانه را نشان داد.

پس از آنکه دانه های لوبیا علامت زده شد، دانش آموزان می تواند با چیدن آنها در کنار همدیگر، ملکول های شیمیایی را بسازند. بهتر است لوبیاها را روی یک کاغذ طراحی بچسبانند.

برای درک مفهوم فتوسنتز، با کمک آب و خاک، گل درست کرده و به شکل بشقاب درآورید.

حالا کاغذی را که آماده کردید بر روی این بشقاب گلی بگذارید و کمی آب روی آن بریزید.

پس از چند روز، جوانه زدن لوبیاها را می توان مشاهده نمود.

بلافاصله پس از جوانه زدن، برگهای اولیه که به رنگ سبز کمرنگ هستند با جذب نور، پر رنگ تر شده و فتوسنتز انجام می دهند.

دانش آموزان با کمک اسفنج های رنگی و بریدن آنها بوسیله قیچی، شکل کلروپلاست را درآورند و با بریده های این اسفنج ها نیز تیلاکوئیدها را بسازند.

با نیمه های لوبیا نیز می توانید ملکول های ATP سنتتاز را در غشای تیلاکوئید ها نشان دهید.

با همین روش می توانید میتوکندری و تیغه های درونی و ملکول های آنزیم را نشان دهید.

با کمک توپ های تنیس، دانش آموزان می توانند اتصال یک فسفات به ADP و تولید ATP و برعکس را اجرا نمایند.

ارزیابی پایانی:

دانش آموزان باید بتوانند چرخهADP/ATP  را توضیح دهند.

آنها باید بتوانند رابطه مستقیم و غیر مستقیم میتوکندری و کلروپلاست را شرح دهند.

می توان برای هر سوال زمان و نمره ای را در نظر گرفت و بدین ترتیب مفاهیمی را دانش آموزان در این فعالیت فرا گرفتند، مورد ارزشیابی قرار می گیرد.