საბუნებისმეტყველო საგნებში მოსწავლეების მოტივაციისა და ჩართულობის გაზრდის ერთ-ერთ საშუალებას წარმოადგენს სასწავლო პროცესში ექსპერიმენტებისა და კვლევითი პროცედურების ჩართვა. მნიშვნელოვანია, მასწავლებელმა თეორიულ მასალასთან მიმართებაში შეარჩიოს კვლევა; გაითვალისწინოს მოსწავლის ინტერესები; დეტალურად გააცნოს კვლევის ჩატარების ინსტრუქცია, რათა თავიდან აიცილოს მოსწავლეების მხრიდან განსხვავებული ინტერპრეტირება. პანდემიასთან დაკავშირებული რეგულაციებიდან გამომდინარე მოსწავლეების მიერ ცდის ჩატარება გართულდა. ჩემი აზრით, უფრო ეფექტურია ვირტუალური ლაბორატორიებისა და სიმულაციების გამოყენება. რა თქმა უნდა, ქართულ ენაზე შექმნილი სიმულაციის ან ლაბორატორიის გამოყენება მასწავლებლისთვისაც და მოსწავლეებიისთვისაც უფრო მოსახერხებელია, მაგრამ რესურსების ნაკლებობის გამო მინდა, გაგაცნოთ ერთი, ჩემი აზრით, საინტერესო საიტი: Jon Darkow.com
https://sites.google.com/site/biologydarkow/home
საწყისი გვერდი ასე გამოიყურება:
საიტზე მოცემული მასალა ძირითადად შეესაბამება მეათე და მეთერთმეტე კლასების პროგრამას. თუ მასწავლებელი მოდიფიცირებას გააკეთებს, მისი გამოყენება საბაზო საფეხურზეც შეიძლება. ყველა თემიდან წარმოდგენილია რამდენიმე საკითხი, რომელიც შესაძლებელია აირჩეს შესაბამისი თემის პიქტოგრამის ჩამოშლის შემდეგ. გთავაზობთ Enzymes-ფერმენტების ჩამონათვალიდან ლაქტაზას მოქმედების შესაბამისი კვლევის ინსტრუქციას.
პირველ საკითხზე Lactase Enzyme Simulation დაწკაპებით გაიხსნება ფანჯარა, სადაც გამოსახულია კვლევის ინსტრუმენტები:
სათაურის ქვემოთ Home-ზე დაწკაპებით ინგლისურ ენაზე გამოჩნდება მიმოხილვა:
„ლაქტოზა რძის შაქარია, რომელიც წვრილი ნაწლავების ხაოების მიერ ვერ შეიწოვება.
ფერმენტები (ენზიმები) ორგანიზმის ცილების უდიდესი და ყველაზე მრავალფეროვანი ჯგუფია. ისინი აჩქარებენ ქიმიურ რეაქციებს. სიმულაციის მიზანია ლაქტოზის დამშლელ ფერმენტ ლაქტაზას მოქმედებაზე სამი ფაქტორის გავლენის შესწავლა. ეს ფაქტორებია: გლუკოზის საწყისი კონცენტრაცია, ტემპერატურა და გარემოს pH.“
სავარაუდო საკვლევი შეკითხვები:
- რა გავლენას ახდენს ლაქტოზის გლუკოზად და გალაქტოზად დაშლის რეაქციის სიჩქარეზე ტემპერატურა, pH და გლუკოზის საწყისი კონცენტრაცია?
- pH-ის რა მნიშვნელობაა ოპტიმალური ლაქტაზას აქტივობისთვის?
- ტემპერატურის რა მნიშვნელობაა ოპტიმალური ლაქტაზას აქტივობისთვის?
Background-ზე დაწკაპებით გამოჩნდება ფანჯარა, სადაც საუბარია ზოგადად ფერმენტის მოქმედებაზე.
,,ფერმენტ ლაქტაზას შესაბამისია Lac გენი. ლაქტაზა რძის შაქარ ლაქტოზას შლის გლუკოზად და გალაქტოზად. სურათზე ლურჯი ექვსკუთხედი შეესაბამება გლუკოზას, ყვითელი ოვალი – გალაქტოზას. იისფრად კი ლაქტაზაა გამოსახული. ლაქტოზა არ გამოიყენება უჯრედების მიერ ატფ-ის მისაღებად. მისი დაშლით მიღებული გლუკოზა და გალაქტოზა წარმოქმნიან ატფ-ს. ფერმენტ ლაქტაზას გარეშე ლაქტოზას ორგანიზმი ვერ გამოიყენებდა როგორც ენერგიის წყაროს (არაპირდაპირ). უჯრედში უკვე არსებული გლუკოზის კონცენტრაცია გავლენას ახდენს ლაქტაზას აქტივობაზე და ლაქტოზას დაშლის რეაქციის სიჩქარეზე. ორგანიზმის სხვადასხვა უჯრედი და ქსოვილი განსხვავებული რაოდენობით გამოიმუშავებს ფერმენტ ლაქტაზას. სიმულაციაში ლაქტაზა გაჯერებულია ლაქტოზით. ლაქტოზის გარკვეული კონცენტრაციის დროს მინიშნებულია ,,გაჯერების წერტილი“, როცა რეაქციის სიჩქარე გადის პლატოზე.
Simulation-ზე დაწკაპებით გაიხსნება ფანჯარა, სადაც უკვე შეგვიძლია კვლევის განხორციელება:
სიმულაციის გამოყენებით შესაძლებელია შეიცვალოს: ლაქტოზის საწყისი კონცენტრაცია ზედა ლურჯი ჰორიზონტალური ხაზის მარცხნივ ან მარჯვნივ გადაადგილებით. მიღებული შედეგები ჩაიწერება ცხრილის გამწვანებულ სვეტში.
| ლაქტოზას კონცენტრაცია (მგ/დცლ) | t0C | pH | გლუკოზის კონცენტრაცია (მგ/დცლ) |
| 0 | 25 | 7 | |
| 500 | 25 | 7 | |
| 1000 | 25 | 7 |
როგორც ცხრილშია მოცემული, ლაქტოზის კონცენტრაცია დამოუკიდებელი ცვლადია, გლუკოზას კონცენტრაცია კი – დამოკიდებული ცვლადი. ტემპერატურა და გარემოს pH საკონტროლო ცვლადებს წარმოადგენს. უკვე შევსებული ცხრილი ასე გამოიყურება:
| ლაქტოზას კონცენტრაცია (მგ/დცლ) | t0C | pH | გლუკოზის კონცენტრაცია (მგ/დცლ) |
| 0 | 25 | 7 | 0 |
| 500 | 25 | 7 | 500 |
| 1000 | 25 | 7 | 945 |
დასკვნა: სუბსტრატის კონცენტრაციის ზრდა იწვევს პროდუქტის კონცენტრაციის გაზრდას.
ამ დროს გრაფიკები ასე გამოიყურება:
ტემპერატურის გამომსახველი ჰორიზონტალური ლურჯი ხაზი მარჯვნივაა, ხოლო მარცხნივ გადაადგილებით იცვლება ტემპერატურა. მიღებული შედეგები ჩაიწერება ცხრილის გამწვანებულ სვეტში.
| ლაქტოზას კონცენტრაცია (მგ/დცლ) | t0C | pH | გლუკოზის კონცენტრაცია (მგ/დცლ) |
| 500 | 0 | 7 | |
| 500 | 25 | 7 | |
| 500 | 50 | 7 | |
| 500 | 75 | 7 | |
| 500 | 100 | 7 |
როგორც ცხრილშია მოცემული, ტემპერატურა დამოუკიდებელი ცვლადია, გლუკოზას კონცენტრაცია კი – დამოკიდებული ცვლადი. ლაქტოზის კონცენტრაცია და გარემოს pH საკონტროლო ცვლადებს წარმოადგენს. უკვე შევსებული ცხრილი ასე გამოიყურება:
| ლაქტოზას კონცენტრაცია (მგ/დცლ) | t0C | pH | გლუკოზის კონცენტრაცია (მგ/დცლ) |
| 500 | 0 | 7 | 0 |
| 500 | 25 | 7 | 500 |
| 500 | 50 | 7 | 444 |
| 500 | 75 | 7 | 0 |
| 500 | 100 | 7 | 0 |
დასკვნა: ფერმენტის მოქმედებისთვის ოპტიმალური ტემპერატურაა 25-დან 37 0C.
ამ დროს გრაფიკები ასე გამოიყურება:
pH-ის გამომსახველი ჰორიზონტალური ლურჯი ხაზი მარჯვნივაა, ხოლო მარცხნივ გადაადგილებით იცვლება pH. მიღებული შედეგები ჩაიწერება ცხრილის გამწვანებულ სვეტში.
| ლაქტოზას კონცენტრაცია (მგ/დცლ) | t0C | pH | გლუკოზის კონცენტრაცია (მგ/დცლ) |
| 500 | 25 | 1 | |
| 500 | 25 | 5 | |
| 500 | 25 | 7 | |
| 500 | 25 | 9.2 | |
| 500 | 25 | 14 |
როგორც ცხრილშია მოცემული, pH დამოუკიდებელი ცვლადია, გლუკოზას კონცენტრაცია კი – დამოკიდებული ცვლადი. ლაქტოზის კონცენტრაცია და ტემპერატურა საკონტროლო ცვლადებს წარმოადგენს. უკვე შევსებული ცხრილი ასე გამოიყურება:
| ლაქტოზას კონცენტრაცია (მგ/დცლ) | t0C | pH | გლუკოზის კონცენტრაცია (მგ/დცლ) |
| 500 | 25 | 1 | 0 |
| 500 | 25 | 5 | 420 |
| 500 | 25 | 7 | 450 |
| 500 | 25 | 9.2 | 220 |
| 500 | 25 | 14 | 0 |
დასკვნა: ფერმენტის მოქმედებისთვის ოპტიმალურია ნეიტრალური არე.
ამ დროს გრაფიკები ასე გამოიყურება:
Vmax-ზე დაწკაპებით შეგვიძლია დავაკვირდეთ თითოეული რეაქციისთვის მაქსიმალურ სიჩქარეს.
სტატიაში წარმოდგენილი მონაცემები მხოლოდ სავარაუდოა და მასწავლებელს თავად შეუძლია შეარჩის როგორც საკვლევი შეკითხვა, ასევე ცვლადები. მომდევნო სტატიაში შემოგთავაზებთ სიმულაციას ეკოლოგიიდან.
