Tip:
Highlight text to annotate it
X
Dobrý den. Děkuji, že sledujete můj příspěvek. Jmenuji se Cynthia Sargent.
Dnes se blíže seznámíme se senzory plynného CO2 a O2.
Můžete je využít v množství aktivit realizovaných ve vaší učebně.
Nejprve základní představení senzorů a jejich kalibrace.
Na přední straně každého ze senzorů najdete zelené kalibrační tlačítko,
které využijete při kalibraci pomocí prázdné nádobky pro odběr vzorků.
Ta je součástí dodávky obou senzorů.
Nasaďte nádobku na senzor, stiskněte kalibrační tlačítko.
Blikající kontrolka vám prozradí, že došlo ke kalibraci senzoru.
Před každým experimentem, který si dnes ukážeme,
jsem senzory kalibrovala.
První aktivitu, na kterou se podíváme,
pomůže studentům porozumět difuzi a výměně plynu v plicích.
Tak pojďme to toho!
Vzduch v místnosti a vydechovaný vzduch
V této první aktivitě si jednoduše ukážeme, jak mohou studenti
porovnat množství CO2 a O2 (počet částic v milionu)
v běžném vzduchu v místnosti
v porovnání s počtem částic ve vydechovaném vzduchu.
Mám CO2 i O2 senzor připojen k přípravku, kterému říkáme metabolická komora.
Je trochu jiná, než nádobka, kterou jsem používala při kalibraci.
Má dva otvory, jeden nahoře a druhý na boku.
Můžete tak použít dva senzory současně.
Nyní je nádobka prázdná, ale studentům je potřeba připomenout, že je v ní vzduch,
tj. obsahuje plyny, které se ve vzhuchu běžně vyskytují.
Na obrazovce můžete vidět úvodní koncentrace
každého z plynů.
Nyní si porovnáme vzduch v místnosti a vydechovaný vzduch.
Úvodní hodnoty si uchovám tak, že si uložím snímek této obrazovky,
a pak se vrátím ke sběru dat.
Senzor O2 nyní vyjmu z bočního otvoru,
zhluboka se nadechnu a vydechnu do nádobky,
a opět ji utěsním senzorem.
Měřák studentům napoví a pomůže rozhodnout,
zdali je CO2 ve vydechovaném vzchuchu více či méně v porovnání s koncentrací v běžném vzduchu
a zdali je O2 více či méně.
Opět si obrazovku uložím, tak abych mohla hodnoty jednoduše porovnat.
Studenti si provděpodobně všimnou, že měřák CO2 ukázal zvýšení koncentrace CO2
a měřák O2 ukázal snížení koncentrace O2.
Uložením snímku můžeme porovnat počáteční a konečné hodnoty.
Začali jsme na 541 částicích v milionu u CO2 ve vzduchu v místnosti,
a jak můžete vidět, můj vzorek vydechovaného vzduchu dostal koncentraci na 33 132 částic v milionu (ppm).
Studenti si mohou uvědomit, že koncentrace
není pouze trochu jiná, ale že je rozdíl zásadní.
Podobné srovnání mohou udělat i u kyslíku, jehož koncentrace začala na 205 780 ppm.
Jak je vidět, ručička se pohnula zpět,
a koncentrace kyslíku ve vydechovaném vzduchu klesla na 181 192 ppm.
Po té co studenti získali záznam o rozdí*** v koncentracích vzorků,
požádala bych je o napsání úvahy o výměně plynu v plicích,
ve které by se zamysleli, zda-li se jedná o pasivní nebo aktivní přenos.
Tvrzení by mělo být podpořeno daty naměřenými pomocí senzorů.
Pak mohu nechat třídu hlasovat,
a dovědět se tak, kolik studentů se domnívá, že jde o pasivní a kolik o aktivní přenos.
We SPARKvue 2.0 jsem si připravila interaktivní test, který studentům prozradí,
zdali bylo či nebylo jejich tvrzení o difuzi či aktivním přenosu správné.
Vydechovaný vzduch před cvičením a po něm
V této aktivitě budeme používat pouze senzor CO2
a místo lahvičky pro odběr vzorků či metobolické komory
jednoduše použijeme uzavíratelný plastový sáček.
Je to praktické, protože v případě použití lahvičky
bychom museli mezi pokusy zajistit výměnu vzduchu za čerstvý.
Při použití sáčku jednoduše vezmeme nový pro každý pokus,
a nebudeme se tak muset obnovením vzduchu zabývat.
Do sáčku vložím CO2 senzor a brčko,
a zbytek sáčku kolem těchto částí utěsním.
Na obrazovce jsem si připravila sloupcový graf, který zaznamenává
množství CO2 ve mnou vydechovaném vzduchu.
Následně budu toto porovnávat s údaji po tělesné námaze.
Zhluboka se nadechnu, vydechnu do sáčku
a brčko mezi prsty utěsním.
Pak, jakmile se koncentrace ustálí, údaj uložím.
Poté se studenti přezují do pohodlných bot.
Mohou se proběhnout, zatancovat, udělat pár kliků,
zkrátka cokoli co bude znamenat 5 minut kardio zátěže.
Pak vloží CO2 senzor a brčko do nového sáčku
a zaznamenají množství CO2 ve vzduchu vydechovaném po cvičení.
Studenti se přesvědčí, že v každém případě bude množství CO2
po tělesné námaze vyšší, než tomu bylo v klidu.
Buněčné dýchání
Nejběžnějším užitím senzoru CO2 jsou právě pro experimenty s buněčným dýcháním.
Dá se využít množství různých organizmů.
Můžete použít klíčící semena, roztok s kvasinkami,
nebo můžete navštívit obchod pro domácí miláčky a koupit cvrčky nebo moučné červy.
Studenty vždy nadchne, když se předmět studia pohybuje.
V dnešním videu použiji klíčící semena.
Nádobku jsem naplnila až po úroveň označující 50 ml
klíčícími semeny.
Ta byla předem po dobu 24 hodin namočena ve vodě.
Můžete je uchovat jeden až dva dny před tím, než je studenti použijí.
Pouze se přesvědčte, že klíčení jednoznačně probíhá.
Na lahvičku můžete nasadit senzor CO2
a spustit záznam dat.
Velmi základním je srovnání klíčících a neklíčících ***.
Na obrazovce vidíte zelený graf odpovídající klíčícím ***ům
a graf zobrazený modrou čárou s diamanty ukazující průběh u neklíčících ***.
Můžete se přesvědčit o nárůstu u klíčících ***
a výrazném zvýšení koncentrace CO2 v lahvičce,
zatímco u neklíčících *** tomu tak nebylo.
V tento okamžik je vhodné spojit poznatky o buněčném dýchání
s úvahou o energii kterou organizmy a jejich buňky potřebují.
Studenti uvidí, že klíčící semena vyrostla
což si spojí s potřebou energie.
Nyní se mohou studenti posunout ve svém bádání dále
a podívat se jaký vliv má na buněčné dýchání teplota.
Další kolo měření, které mám k dispozici je srovnáním zeleného a modrého průběhu,
které ukazují rozdíl u *** při pokojové teplotě
a *** uložených v ledové lázni.
Podobně byste mohli postupovat i s využitím roztoku s kvasnicemi.
Do lahvičky byste dali pouze malé množství roztoku,
a připojili CO2 senzor.
Je důležité nenamočit CO2 senzor,
a tak se ujistěte, že objem vzorku v lahvi
nedosahuje až ke konci sondy.
Studenti mohou sledovat množství CO2 produkované kvasinkami
při dýchání či kvašení, v okamžiku kdy dostanou dodatečný zdroj energie.
Nejprve můžete dát studentům cukr
a nechat je pozorovat jak kvasinky využívají cukr pro získání energie a jak produkují CO2.
Můžete jim také dát umělé sladidlo nebo škrobové granule
a nechat je bádat jaké další karbohydráty by mohli kvasinky využívat pro své dýchání.
Fotosyntéza
Senzory CO2 a O2 můžete použít také
pro bádání studentů *** fotosyntézou.
Připravila jsem si naší velkou eko komoru s malou rostlinkou,
vy můžete použít libovolnou v květináči zasazenou rostlinu, která se do nádoby vejde
a vše připravit podobně, jak vidíte zde.
Použiji jak CO2 tak O2 senzor.
Všechny ostatní otvory v eko komoře utěsním gumovými zátkami.
Na rostlinu posvítíme přímým světlem.
Já používám jako zdroj světla jasnou výbojku.
Na obrazovce jsou vidět data, která jsem naměřila během 35 minut trvajícího cvičení.
Jak je vidět, při dlouhodobém sledování trvajícím přibližně půl hodiny
dostáváme skutečně reprezentativní data jak v případě CO2, tak i O2.
To nám dává důkaz o průběhu fotosyntézy,
a pomáhá studentům pochopit její rovnici
ze strany reagujících prvků, tak produktů.
Na ose y1 mám modře znázorněnu koncentraci O2,
která se, jak můžete vidět, v čase zvyšovala.
Na druhé ypsilonové ose y2, je červěně zobrazen průběh CO2,
ukazující snížení koncentrace CO2, což opět dokazuje probíhající fotosyntézu.
V menším měřítku mohou studenti použít zelené lístky např. špenátu
a umístit je do vzorkovací lahvičky umístěné pod přímým světlem.
V případě takto "zmenšeného" experimentu trvajícího pouze 10 minut či dokonce méně
můžete k lahvičce připojit senzor CO2
a nechat studenty určit tempo kterým je CO2 rostlinou spotřebováván
a získat tak míru fotosyntézy.
Kataláza
A nakonec si ukážeme pokus s využitím senzoru O2.
Tato ukázka se vztahuje k poklesu množství peroxidu vodíku produkovaného katalázou,
enzymem, který nalezneme v kvasinkách a množství dalších organizmů.
Jako Váš zdroj katalázy můžete použít kvasnice, rajče nebo játra.
Nejjednodušeji se shánějí kvasnice, a tak je dnes také použijeme.
Ještě než se studenti pustí do měření se senzorem O2 s proměnnými jako jsou teplota nebo pH
a jejich vlivu na enzimy, můžete začít demonstrací,
která pomůže pochopit proč pro měření využijí právě senzor O2.
Vezmu roztok vody s kvasnicemi a přidám ho do odměrného válce,
do kterého jsem již předem dala 40 až 50 ml peroxidu vodíku.
Nyní přídám kvasinky.
Enzym kataláza. který je v kvasinkách přítomný pozvolna reaguje,
peroxid vodíku by se sám o sobě rozkládal velmi pomalu,
za přítomnosti enzymu však reakce proběhne mnohem rychleji.
Zapálím dřevěnou třísku,
a udělám test přítomnosti kyslíku v plynu, který byl vyprodukován.
Studenti by Vám měli být schopni říci, že jedním z produktů reakce je plyn.
Následně můžete použít test s ohněm, který ukáže, že se jedná o kyslík.
V okamžiku, kdy pochopí, že peroxid vodíku se rozložil
na kyslík a vodu,
mohou začít experimentovat sami.
Pro tyto experimenty budete potřebovat lahvičku dodávanou společně se senzorem O2
a malé množství peroxidu vodíku a kvasinek.
Nejprve nalijou do lahvičky peroxid vodíku
a následně přidají roztok s kvasinkami obsahující katalázu
a vše rychlým kroužením zamíchají.
Teď umístěte volně senzor O2 do hrdla lahvičky.
Spustím sběr dat.
Podívejte se na číselnou hodnotu koncentrace O2 v procentech.
Chvíli budemu sledovat, jak se koncentrace O2 v čase mění.
Díky senzoru O2 mohou studenti kvantifikovat množství vyprodukovaného kyslíku.
Nás však ve vztahu k enzymům zajímá zejména
tempo, kterým je kyslík produkovám.
Je pro nás měřítkem aktivity enzymů.
Nyní vám ukážu data, která jsem naměřila dříve
přesně stejným postupem při použití malých objemů kvasinek a peroxidu vodíku v lahvičce pro odběr vzorků.
Porovnávala jsem katalázu při pokojové teplotě, zde zobrazenu zeleně
a ohřátou catalázu při 37 stupních Celsia.
Studenti mohou tímto porovnáním pozorovat
jak rozdílná je aktivita enzymu při tělesné teplotě v porovnání s pokojovou teplotou.
Mám zde také data pro vařící katalázu,
tak aby se mohli přesvědčit o denaturaci enzymů při velmi vysokých teplotách.
Doufám, že jste si odnesli nápady, které využijete ve třídě
a využijete senzory O2 a CO2 tak,
aby pomohly učit studenty pochopit pojmy vyučované v průběhu roku.
Děkuji Vám za pozornost.