Исследовательский реферат учащегося 6 класса

Исследовательский реферат учащегося 6 класса по теме: "Значение воды в живой клетке". Файл содержит текстовый документ и презентацию. Опыты исследовательской части могут быть использованы для проведения уроков или на внеклассных мероприятиях. В работе описана технология изготовления модели живой клетки, которую может сделать каждый шестиклассник и провести исследование в домашних условиях.

Вы уже знаете о суперспособностях современного учителя?

Тратить минимум сил на подготовку и проведение уроков.

Быстро и объективно проверять знания учащихся.

Сделать изучение нового материала максимально понятным.

Избавить себя от подбора заданий и их проверки после уроков.

Наладить дисциплину на своих уроках.

Получить возможность работать творчески.

=> ПОЛУЧИТЬ СУПЕРСПОСОБНОСТИ УЧИТЕЛЯ <=

Просмотр содержимого документа
«Реферат»

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

Введение…………………………………………………….…………………3

Основная часть……………………………………………….………………..4

1.1 Происхождение воды на Земле……………………………………4

1.2 Значение воды в клетке……………………………………….……5

1.2.1 Строение и структура воды…………………….………..5

1.2.2 Вода - особый растворитель……………………………..6

1.2.3 Вода – катализатор……………………………………….7

1.2.4 Вода – участник химических реакций………….……….7

1.2.5 Вода - структурный компонент живого…………..…….8

1.2.6 Вода – участник процесса терморегуляции…………….8

1.2.7 Вода – участник обмена веществ между клеткой

и окружающей средой………….……….…...………….9

Заключение……………………………………………………………………11

Список литературы……………………………………………………….…..12

Приложения

ВВЕДЕНИЕ

«Вода – мать всего живого и сама энергия жизни»

Масару Эмото

Никого из нас не удивляет дождь или падающий снег, гладь плавно текущей реки или озера. Другое дело – огромные просторы морей и океанов, водопады, гигантские ледники, сползающие с заоблачных высот, струи гейзеров, подобно фонтанам бьющие из-под земли. От этих красот у любого захватит дух. Но редко кто задумывается над тем, откуда взялись моря или реки, дождь или снег, каковы свойства воды, предстающей в таком разнообразном виде. Вода – самая загадочная жидкость на Земле. Певцы древних степных народов издавна воспевали её, поэты посвящали ей удивительные строки. Даже о капле воды написано множество страниц. А ученые по сей день, как и сотни лет назад, не могут дать точного ответа на, казалось бы, несложный вопрос: что такое вода?

Вода – самое распространенное неорганическое соединение на нашей планете. Она присутствует на Земле не только в водоемах, но и в воздухе, и в почве, и во всех живых организмах.

В этом учебном году мы начали изучать новый предмет «Биология». Начальные темы касались строения растительной и животной клеток. Я узнал, что любая живая клетка обязательно содержит воду.

Ни один живой организм на Земле не может существовать без воды, поэтому меня заинтересовал вопрос о роли воды живой клетке. Для своего реферата я выбрал тему: «Значение воды в живой клетке».

Цель работы: охарактеризовать функции воды в живой клетке.

Для достижения цели необходимо было решить следующие задачи:

подобрать и изучить информацию по теме реферата;
изучить гипотезы происхождения воды на Земле;
доказать теоретические положения о роли воды в клетке с помощью эксперимента;
сделать выводы и представить результаты работы.

1. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1.1 Происхождение воды на Земле

Тема происхождения воды на нашей планете является одной из самых обсуждаемых не только среди ученых, но и среди обычных людей. Многие полагают, что первая вода появилась на земле приблизительно 4-3,6 млрд. лет тому назад, на самом активном этапе формирования планеты.

Происхождение воды на Земле столь же неясно, как и происхождение самой нашей планеты. Есть несколько гипотез того, откуда взялась вода. Изучив литературу по данному вопросу, я пришел к выводу, что ученые, которые искали ответ на этот вопрос, разделились на четыре лагеря.

Гипотеза первая - метеоритное происхождение. Земля вначале была большим холодным твердым метеоритом и вода в виде льдистой или снегоподобной массы уже входила в состав того самого метеорита, который стал прапрапрадедом Земли.

Гипотеза вторая - “горячее” происхождение. Её сторонники считают, что Земля вначале была расплавленным огненным шаром и вода выделялась, как пот, из разогретого глубинного вещества (магмы) Земли. Вода просочилась на поверхность и скапливалась в низинах – так постепенно образовывались моря и океаны. А потом, из-за того что Солнце неравномерно нагревало поверхность Земли, начался круговорот воды, появились реки и озера и т.д.

Третья гипотеза – земное происхождение воды. Она выдвинута специалистами из Японии, которые считают, что появление воды на нашей планете, никак не связано с космосом. Японские ученые предположили, что на начальном этапе формирования в структуре земли находились целые водородные пласты, которые вступали в химическую реакцию с кислородом, присутствующим в земельной мантии. В результате этого взаимодействия на планете и появилась вода, причем в огромных количествах.

Четвертая гипотеза – астероидное происхождение воды. Сразу после формирования планета стала горячей и была крайне сухой. Появление океанов произошло уже после окончательного формирования планеты. Именно благодаря кометам и астероидам, атаковавшим землю и приносившим воду, и появились столь большие водные пространства, которые сейчас заполняют большую часть нашей планеты.

Каждая из гипотез имеет свои аргументы, но не имеет неоспоримых доказательств. Поэтому в настоящее время вопрос происхождения воды на Земле остается открытым.

1.2 Значение воды в клетке

Вода составляет 80 % массы клетки в молодом организме человека или животного и 60 % - в клетках старого. В клетках головного мозга ее 85 %. Если человек теряет 20 % воды, то наступает смерть. Правда, не во всех клетках человека содержание воды столь велико. Например, в клетках эмали зубов ее только 10 – 15 %. Много воды в клетках мякоти сочных плодов и листьях растений, но ее очень мало в клетках сухих семян или спорах растений и микроорганизмов, поэтому они могут храниться очень долго, пока опять не окажутся в условиях, способствующих их прорастанию.

1.2.1 Строение и структура воды

Состав воды открыл английский физик Генри Кавендиш. Он обнаружил, что водород Н и кислород О образуют воду. В 1785 г. французскими химиками Лавуазье и Менье было установлено, что вода состоит из двух весовых частей водорода и шестнадцати весовых частей кислорода. Состав воды выражается химической формулой Н₂О. Атом водорода и атомы кислорода располагаются в пространстве под углом 104°31'.

В молекуле воды положительные и отрицательные заряды распределены неравномерно, асимметрично. Такое расположение зарядов создает полярность молекулы. Это явление называют дипольным моментом (Приложение 1), а молекулу воды – диполем. “Водородные углы” треугольника несут излишек положительного заряда, а “кислородный угол”, отрицательного.

Вода – это жидкость, молекулы которой образуют особую структуру, за счет специфической водородной связи между молекулами воды, которые образуют пространственную сетку (Приложение 2).

Схема водородной связи между молекулами воды:

Именно такое строение и структура воды обеспечивают ее свойства как растворителя.

1.2.2 Вода - особый растворитель

Все вещества по отношению к воде делятся на две группы: гидрофильные (от греч. hygros— влажный и philia — дружба, склонность) – растворимые в воде и гидрофобные (от греч. phobos — страх) – не растворимые в воде. Древнее положение алхимиков – “тела не действуют, пока не растворены” – в значительной степени справедливо.

Для подтверждения выше сказанного я проделал следующий опыт.

Опыт № 1

Реактивы и оборудование: кристаллизатор миска с водой, 8 деревянных зубочисток, пипетка, кусок сахара-рафинада (не быстрорастворимого), жидкость для мытья посуды.

Ход работы: расположить зубочистки лучами в миске с водой. В центр миски аккуратно опустить кусочек сахара, - зубочистки начнут собираться к центру. Убирать сахар чайной ложкой и капнуть пипеткой в центр миски несколько капель жидкости для мытья посуды, - зубочистки "разбегутся"! (Приложение 3).

Что же происходит? Вода, растворяя сахар, создает поток, т.к. ее диполи ориентируются в определенном направлении одинаково. Поэтому зубочистки перемещаются к центру. Мыло, растекаясь по воде, ориентирует дипольные молекулы в обратном направлении, и они заставляют зубочистки разбегаться.

Вода является большим разрушителем, способным растворить все что угодно: однородные вещества - соль, сахар; с большой скоростью - газы; металлы и твердые горные породы - более медленно, незаметно для глаза, но необратимо. Попав в посуду, вода сразу начинает растворять его стенки, как результат у воды появляются примеси молекул материала сосуда.

1.2.3 Вода – катализатор

Вода – катализатор химических реакций, протекающих в клетке, т.е. она ускоряет процессы взаимодействия веществ. Это можно подтвердить опытом, который многие проделывали не один раз в домашних условиях.

Опыт № 2

Реактивы и оборудование: кристаллизатор, химический стакан, пищевая сода, лимонная кислота, колба с водой.

Ход работы: поставить стакан в кристаллизатор, поместить в него смесь соды и лимонной кислоты в соотношении 1:1. Затем прилить воду.

Что же происходит? При смешивании сухих веществ взаимодействия не наблюдается, но стоит добавить воду, как она сразу дает толчок химической реакции (выделяется большое количество углекислого газа), но сама в процессе не участвует (Приложение 4).

1.2.4 Вода – участник химических реакций

Вода – участник многих химических реакций, происходящих в клетке. Например, реакции фотосинтеза и гидролиза идут при непосредственном участии воды. В ходе фотосинтеза у растений происходит фотолиз воды - водород из состава воды входит в органические вещества, а свободный кислород выделяется в атмосферу. Вода в реакциях гидролиза разрушает вещества. Например, гидролиз жиров, белков и углеводов происходит при переваривании пищи, а при гидролизе АТФ выделяется энергия, обеспечивающая нужды клетки.

1.2.5 Вода - структурный компонент живого

Основой любой живой структуры есть органические молекулы и вода, как растворитель. Органические вещества, растворяясь в воде, образуют жидкие кристаллы. Именно жидкие кристаллы – это основа всех живых структур. В частности в клетке из них построена оболочка и все органоиды.

Вода практически не сжимаема (в жидком состоянии), и поэтому служит гидростатическим скелетом клетки, обеспечивает упругость клеточной стенки и поддержание формы органов (например: листьев). Потеря воды листьями растений осенью приводит к их увяданию.

1.2.6 Вода – участник процесса терморегуляции

Вследствие своей большой теплоемкости — 4200 Дж/(кг·К) — вода обеспечивает примерное постоянство температуры внутри клетки. Также она способна переносить большое количество теплоты, отдавая ее там, где температура тканей ниже, и забирая там, где температура более высокая. Например, при испарении воды происходит значительное охлаждение, т.к. много энергии тратится на разрыв водородных связей при переходе из одного агрегатного состояния (жидкость) в другое (газ). Следовательно, высокая удельная теплоемкость и высокая теплопроводность делают воду идеальной жидкостью для поддержания теплового равновесия клетки и организма в целом.

Для доказательства и иллюстрации роли воды в клетке я изготовил модель живой клетки.

Реактивы и оборудование: две стеклянных трубки, кусок целлофановой пленки, резинка, фильтровальная бумага, сахарный песок, крахмал.

Некоторые пояснения: целлофан – синтетическая пленка, проницаемая для воды (целлофан моделирует оболочку растительной клетки). Такая пленка используется в торговле в качестве упаковочного материала для некоторых продуктов (например, сосисок, цветов). Пленка, применяемая для изготовления полиэтиленовых пакетов, не годится, так как не пропускает воду.

Ход работы: приготовить смесь сахарного песка и крахмала в пропорции 10:1. Целлофан предварительно смочить водой и обсушить при помощи фильтровальной бумаги. Положить на целлофановую пленку смесь сахара и крахмала. Пленку прикрепить к стеклянной трубке с помощью резинки или обыкновенных ниток. Важное условие при проведении опыта – герметичность соединения мешочка с трубкой.

1.2.7 Вода – участник обмена веществ между клеткой

и окружающей средой

Опыт № 3

Поступление воды и растворенных в ней веществ в клетку.

Оборудование и реактивы: модель растительной клетки (целлофановый мешочек с трубкой), заполненный смесью сахарного песка и крахмала; банка с водой; раствор йода; пипетка.

Ход работы: модель растительной клетки (целлофановый мешочек с трубкой), заполненный смесью сахарного песка и крахмала поместить на дно банки с небольшим количеством воды. В банку по стенке медленно налить воду – столько, чтобы ее уровень был не выше места крепления мешочка к трубке. Для наглядности опыта воду подкрасить 10–20 каплями раствора йода. Содержимое банки оставить на 1–2 ч (Приложение 5).

Результаты опыта: в ходе опыта подкрашенная вода поднимается по трубке. Крахмал в мешочке постепенно окрашивается в темно-фиолетовый цвет. Для того чтобы убедиться, проникает ли вода в мешочек, я достал мешочек из банки и проткнул его иголкой. Из мешочка потекла вода, значит, она проникает сквозь оболочку клетки-модели.

Что же происходит? Вода и растворенный в ней йод проникают внутрь клеточной модели. Опыт иллюстрирует процесс питания растений.

В этом опыте я погружал модель клетки в воду. А потом решил проверить будет ли вода в клетке поглощать вещества из воздуха. Для этого проделал следующий опыт.

Опыт № 4

Поступление веществ из воздуха в клетку

Оборудование и реактивы: две модели клетки – целлофановые мешочки без трубок; банка с водой; смесь сахарного песка и крахмала; нитка и проволока для прикрепления мешочков; раствор йода; пипетка.

Ход работы: мешочек заполнить смесью сахарного песка и крахмала в пропорции 10 к 1, крепко завязать толстой ниткой и поместить в банку с кипяченой водой. Через 1–2 ч, когда мешочек набухнет, подвесить его над водой, в которую добавить 15–20 капель раствора йода. Рядом надо повесить второй такой же мешочек, но заполненный чистой водой (Приложение 6).

Результаты опыта: спустя 20–25 мин содержимое первого мешочка окрасилось в темно-фиолетовый цвет.

Что же происходит? По результатам опыта я сделал вывод о том, что благодаря воде в клетку поступают и вещества из воздуха, а не только растворенные.

Учеными доказано, что чем больше воды содержится в клетке, тем выше в ней интенсивность обмена веществ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Доктор биологических наук Сергеев Б.Ф. начал свою книгу «Занимательная физиология» с главы о воде так: «это вещество, которое создало нашу планету”. При поиске жизни на других планетах один из важнейших вопросов – есть ли там достаточное количество воды. Учёные правы: нет на Земле вещества более важного для нас, чем обыкновенная вода.

Работая над раскрытием темы реферата, я читал дополнительную литературу и пользовался ресурсами Internet. Подобрать и проанализировать материал мне помогали родители и классный руководитель. Заниматься данной деятельностью было интересно. Я узнал, что существует много гипотез о происхождении воды на нашей планете, что есть вещества катализаторы, что самому можно изготовить модель живой клетки, что свойства и функции веществ зависят от их строения и многое другое.

Мне не удалось практически доказать некоторые положения о роли воды в живой клетке, т.к. не хватило знаний о таких физических величинах как теплоёмкость и теплопроводность. Думаю, на следующий год на уроках физики пополню свои знания.

В целом своей работой я подтвердил общеизвестный факт о том, что только благодаря появлению воды стала возможна жизнь на Земле.

Считаю, что поставленные цель и задачи выполнены мною успешно.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Дерпгольц В. Ф. Вода во вселенной. - Л.: "Недра", 1971.
Крицман В.А. Станцо В.В. Энциклопедический словарь юного химика. - М.: Педагогика, 1982.
Лосев К.С. Вода. - Л.: Гидрометеоиздат, 1989.
Новиков Ю.А. Вода. - М.: Молодая гвардия, 1983.
Петрянов И.В. Самое необыкновенное вещество в мире. - М.: Наука, 1975.
Салем Л. Чудесная молекула. - М.: Мир, 1985.
Синюков В.В. Вода известная и неизвестная. - М.: Знание 1987.
Спенглер О.А. Слово о воде. - Л.: Химия, 1980.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:3D_model
http://xreferat.ru/112/2911-1-voda-v-prirode-i-zhizni-cheloveka.html
http://xreferat.ru/112/3199-1-kak-chelovek-ispol-zuet-svoiystva-vody.html