HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG

Transkript

1 HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for lærer- og tolkeutdanning Emnekode(r): 4Na emne 1 Emnenavn: Studiepoeng: Naturfag emne 1 Hjemmeeksamen utsatt deleksamen i kjemi 15 sammen med biologidelen Eksamensdato: desember 2014 Varighet/Timer: Fra 1. desember kl til 3. desember kl Målform: Bokmål Kontaktperson/faglærer: (navn og telefonnr under eksamen) Oppgavesettet består av: Vedlegg består av: (antall sider) 3 oppgaver og er på totalt sider 5 sider 2 vedlegg Hjelpemidler: Alle hjelpemidler tillatt Informasjon: Oppgaven skal leveres på Its learning, Omfanget på besvarelsen skal tilsvare inntil 9 sider skrevet med 12 punkts skrift Times new roman eller 11 punkts skrift Arial, linjeavstand 1.5 og normale marger. Oppgaven skal leveres skrevet i et vanlig tekstbehandlingsprogram. Ved vurdering av oppgaven, vil det bli lagt vekt på følgende kriterier: egentenkning og problemformulering viser at dere forstår fagstoffet egne formuleringer av fagstoffet analyse og evne til å trekke slutninger relevant bruk av litteratur (kildebruk)

2 Tema: Energi- og stoffutveksling i levende organismer Det er viktig for lærere å være faglig oppdatert, og å kunne gi elevene aktuelle temaer å forholde seg til for å gjøre undervisninga mer levende og interessant. Som et ledd i dette har du funnet fram til vedlagte artikkel Hvordan plantene fant venner blant fiender av Kristin Straumsheim Grønli ( juli 2002). Du ønsker å bruke denne artikkelen som utgangspunkt for undervisning i naturfag i ungdomsskolen. For å kunne svare på spørsmål fra elevene innen disse temaene, må du finne hjelpelitteratur og du må både kunne forstå og bruke denne. Dere må for eksempel kunne forenkle eller forklare stoff nærmere, slik at elevene får svar på sine spørsmål. Kanskje kan dere også bruke elevenes spørsmål inn mot hovedmomenter i læreplanen (LK 06 ) og bruke elevenes nysgjerrighet til å øke kunnskapsnivået i naturfag. Oppgave 1 (50 %) Denne teksten nevner mange fagtermer og berører svært mange temaer innen kjemi og biokjemi som lærere trenger å kjenne til og forstå for å kunne formidle stoffet på en forsvarlig måte. Velg ut de kjemi og biokjemitemaene du anser for de viktigste og forklar hva de innebærer. Forklaringene må vise at du behersker stoffet utover det som kreves av elevene i grunnskolen. Eksempler på temaer som berøres indirekte er redoksreaksjoner, proteinsyntese (og fotosyntese). Det er flere slike i teksten. Oppgave 2 (25 %) En av elevene lurer på hvor de plantene som ikke har nitrogenbakterier, får nitrogen fra. En sier at det kommer fra regnvann, en annen at det finnes i jorda og en tredje sier at det er bonden som sprer kunstgjødsel. Forklar prosessene som ligger bak nitrogenfikseringen fra lufta i disse tre tilfellene. Oppgave 3 (25 %) For å illustrere hvorfor plantene trenger nitrogengjødsel, vil du lage et lite forsøk for elevene. Du finner noen rester av SUBSTRAL Plantenæring på personalrommet, ellers har du følgende kjemikalier tilgjengelig: MgSO4 x 7 H2O (3M, 1 liter), K2SO4 (400 mg), Ca(H2PO4)2 x H2O (20g) og CaSO4 x 2 H2O (5 g). Du kontakter en gartner i nærheten av skolen som dyrker salat i vannkultur og får tips om å lage følgende løsninger: 1M MgSO4 x 7 H2O, 0,5 M K2SO4, 0,05 M Ca(H2PO4)2 x H2O og 0,01 M CaSO4 x 2 H2O (se vedlegg 2). Du lager så mye løsning som den begrensende reagensen tillater. Forklar hvordan du vil gå frem for å lage løsningene. (Du har en klasse på 24 elever, som skal jobbe sammen i grupper på 3.)

3 Vedlegg 1 Artikkel fra forskning.no Hvordan plantene fant venner blant fiender 04.jul :00 Av: Kristin Straumsheim Grønli, Journalist Noen planterøtter er i stand til å utveksle næringsstoffer i symbiose med små bakterier. To studier har nå identifisert proteinet som gjør dette mulig, og funnene tyder på at plantenes evne til å identifisere samarbeidspartnere er en avlegger fra evnen til å identifisere fiender. Symbiosetrikset kan altså være en slags avsporing fra plantenes immunsystem, og funnet kan kanskje hjelpe forskere med å finne ut hvordan de kan endre andre planter genetisk slik at de får den samme egenskapen. Bytter ammoniakk mot karbohydrater Noen få planter, inkludert erter, bønner og kløver, danner symbiotiske forhold med bakterier som omformer nitrogen fra atmosfæren til ammoniakk, som er et næringsstoff for plantene. I gjengjeld for ammoniakken gir plantene karbohydrater til bakteriene, som får lov å bo i rotknollene på røttene deres. Reseptormolekylet i plantene som svarer på bakterienes forespørsel om å få slå seg ned i rotknollene, er nå identifisert i erteplanter og i planten blålusern. Oppdagelsen er gjort ved The Hungarian Academy of Sciences, av Georgy Kiss og hans kollegaer. De kaller proteinet NORK. Denne typen symbiose mellom planter og nitrogenfikserende bakterier har utviklet seg relativt nylig, innenfor rammen av de siste 100 millioner årene. Dette er et triks som er unikt for en plantegruppe som inkluderer belgplanter og kløver. Belgplantene gir næring til jorda Belgplantene er en unik plantefamilie de gjemmer frøene sine i belger (kløver, erter, bønner, linser, lupiner, soyabønner eller peanøtter). Belgplantene har et spesielt forhold til bakterier i jorda som er i stand til å omforme nitrogen fra lufta, slik at det kan brukes av planter og dyr. Prosessen kalles biologisk nitrogenfiksering. På grunn av denne spesielle egenskapen gir disse plantene næring til jorda, og til dyrene som spiser dem. I økologisk jordbruk ønsker man seg for eksempel mye kløver i enga, som en erstatning for kunstig gjødsel. Kløver lever i symbiose med nitrogenfikserende bakterier. De danner knoller på røttene, og får energi fra fotosyntesen i kløverbladene til å binde nitrogenet. Symbiosen mellom kløver og bakterier gjør kløveren selvforsynt med nitrogen. Kløver som underkultur, for eksempel på en kornåker, har derfor en gjødselvirkning. Kløver i eplehagen gir flere epler. Vil gi andre planter symbiosegener - Når man så har funnet NORK, og genet som koder for dette proteinet, er det åpenbare skrittet videre å utvide nitrogenfiksering til ikke-symbiotiske åkerplanter, sier Kiss. Syntetisk gjødsel forbedrer utbyttet fra åkeren, men produksjonen og bruken er skadelig for miljøet - mens kløverenga "gjødsler" seg selv og plantene rundt naturlig. Men Kiss minner om at det å endre hvete, mais eller risplanter slik at de kan samarbeide med nitrogenfiksererne er et langsiktig mål, og krever en sammensatt biologisk prosess.

4 En eldre og vanligere symbioseform Selv om symbiosen med nitrogenfikserende bakterier er relativt ny, tyder fossilt og genetisk materiale imidlertid på at planter formet gjensidig nyttige forhold med mikrober helt fra begynnelsen. Det handler her om en litt annen type symbiose; nemlig med sopprot, også kalt mykorrhiza. Denne soppen samler opp sjeldne næringsstoffer, inkludert forsforholdige stoffer, og bytter dem så mot karbohydrater. Minst 85 prosent av dagens planter er avhengige av mykorrhiza. Men ulikt de mer dramatiske rotknutene skapt av nitrogenfikserende bakterier, er det eneste tegnet på denne symbiosen en ørliten forandring av plantens små rothår de snurrer seg rundt hverandre når bakteriene flytter inn. Den nesten usynlige endringen er kanskje grunnen til at denne viktige prosessen er så lite studert. Reseptorene er de samme Ved John Innes Centre i Norwich i Storbritannia, har man funnet reseptoren som er avgjørende for symbiosen mellom planter og mykorrhiza, og man har gitt reseptoren navnet SYMRK. Overraskende nok er dette det samme proteinet som NORK. - Dette kan tyde på at det genetiske programmet for å samarbeide med mikroorganismer har dype røtter i plantegenomet, sier Martin Parniske ved John Innes Centre til Nature. Han mener det virker fornuftig at planter har gjenopptatt og modifisert en eldgammel genetisk vei for å opprette samarbeidet med nitrogenfikserende bakterier, heller enn å skape noe nytt. Proteinet fungerer som forsvar også hos pattedyr Proteiner som NORK eller SYMRK hjelper også med å beskytte plantene mot skadelige mikrober. I følge Kiss kan dette tyde på at NORK kan være involvert i å undertrykke gener som vanligvis er "skrudd på" i en plantes beskyttelse mot infeksjon. Noe som overrasker enda mer er at lignende proteiner i pattedyr utgjør deler av det medfødte immunsystemet, som også medierer forsvaret mot mikrober. Disse parallellene kan tyde på at egenskapen til å skaffe seg allierte stammer fra en egenskap til å identifisere fiender, skriver Nature på sine nettsider.

5 Vedlegg 2 Næringsløsninger til vannkulturer