7) הצעות התלמידים

הצעה 1:

מטרת המחקר היא למצוא את הדרך ליצרת מיץ תפוחים בדרך הירוקה והטובה ביותר.

שאלת מחקר : מהי הדרך היעילה ביותר לייצר מיץ תפוחים צלול

כלים: תפוח, מים, כלי מעיכה, מסננת, כלי עם אנזים הפקטינאז .

מהלך הניסוי:

לקחת תפוח ולשטוף אותו במים בשביל שהיה נקי ולא התערבבו לכלוכים שונים , למעוך את התפוח ולסנן את כל הגורמים הלא רצויים כגון : קליפה וגרעינים.

לאחר שנותר מיץ התפוח בלבד לערבב אותו עם הפאקטינאז ולמצוא את הזמן הכי יעיל לקבלת מיץ תפוחים צלול ככל האפשר.

חשיבה ירוקה : ניתן לקחת את הזבל האורגני שנותר מן התפוח ולהשתמש בו ליצירת קומפוסט.

הצעה 2:

"אנו רוצים לבדוק באילו תנאים האנזים פקטנאז יהפוך את מיץ התפוחים שלנו לצלול בצורה הטובה ביותר ולכן נשאל את שאלת החקר: איזו סביבה ואילו חומרים משפיעים בצורה הטובה ביותר על הצללתו של מיץ התפוחים. ההשערה שלי זה שהאנזים יפעל בצורה הטובה ביותר בסביבה עם טמפרטורה חמימה עם pH די ממוצע (בין 6 ל 8), ריכוז נמוך של חומר ולהכניס לתערובת המיץ ריכוז גבוה של האנזים פקטינאז ובדרך זו האנזים יפעל על המיץ הצורה הטובה ביותר ויהפוך אותו לצלול בצורה הטובה ביותר. על מנת לענות על שאלה זו נבצע את הדברים הבאים:

נוסיף את האנזים לכוסות של מיץ תפוחים כך שכל כוס תהיה שונה מחברתה (אחת בטמפרטורה גבוהה עם pH נמוך, מצע לא מרוכז ואנזים פקטינאז בריכוז גבוהה. כוס אחרת תהיה בטמפרטורה נמוכה עם pH גבוה, מצע מרוכז וריכוז נמוך של פקטינאז וכך הלאה. בסך הכל 16 כוסות) על מנת לבדוק באילו תנאים המיץ יהפוך לצלול בצורה הטובה ביותר."

הצעה 3:

תחילה, שוטפים את התפוחים. לאחר מכן סוחטים את התפוחים. לאחר מכן, מסננים את רסק התפוחים מהסיבים ומהקצף, ומקבלים מיץ תפוחים עכור. מכיוון שמיץ הינו עכור מוסיפים אנזימים מסוג פקטניאז. לאחר כמה דקות, מסננים את המיץ שוב, ומתקבל מיץ תפוחים טבעי וצלול.

הצעה 4:

ניקח 20 תפוחים ונרסק אותם לתוך צלחת גדולה

ניקח 4 כוסות:

· בכוס הראשונה נשים 20מ"ל של רסק ונחמם לטמפ של 40 מעלות צלזיוס

· בכוס השנייה נשים 40מ"ל של רסק בטמפ החדר

· בכוס השלישית נשים 20מ"ל של רסק ונעלה את רמת הPH ל9

· בכוס הרביעית נשים 20מ"ל של רסק ונוריד את רמת הPH ל5

בכל כוס נשים כמות שווה של פקטינאז (1.5 מ"ל)

נסתכל על כל הכוסות ונראה איזו כוס תהיה צלולה ראשונה וכך נדע איזה תנאי הוא הטוב ביותר.

הצעה 5:

ניסוי שמטרתו לבדוק מהם התנאים המתאימים ביותר לשימוש באנזים שבחרתי (הפקינטאז) להצללת רסק תפוחי העץ:

מטרת החקר:

לבדוק האם ישנם הבדלים קיצוניים בין רסק תפוחי עץ עם האנזים פקינטאז ובלי.

שאלת המחקר:

האם ישנו הבדל קיצוני בין רסק תפוחי עץ עם האנזים פקינטאז ובלעדיו?

תכנון הניסוי (כולל ביקורת מתאימה, ובחירת השיטות והכלים):

* ביקורת+שיטות: בניסוי יהיו 2 כוסות המכילות כמות שווה של רסק תפוחי עץ, מתפוחים קרובים גנטית יחסית. הביקורת תהיה עוד 2 כוסות המכילות גם הן רסק תפוחי עץ במידה שווה. ל2 מתוך 4 הכוסות אכניס את האנזים פקינטאז ו2 הנותרות לא. אני אשים את הכוסות באותו מקום, באותו טמפרטורה (אותם תנאים) למשך אותו פרק זמן. (חמש דקות) ואז אבדוק את ההבדלים בצלילות של רסק התפוחים בכוסות.

* הכלים: 4 כוסות שקופות, 16 תפוחים, שעון ומקום אחסון.

הצעה 6:

תכנון הניסוי:

מטרת החקר-

מציאת נוסחה ביוכימית וביוטכנולוגית המאפשרת יצירת מיץ תפוחים צלול ביעילות המרבית.

שאלת החקר-

מה הם התנאים המתאימים ביותר להצללת מיץ התפוחים על ידי האנזים פקטינאז?

השערת החקר-

לפי דעתי ישנם מספר תנאים שמשפיעים על קצב התגובה- המהירות- שלפיה מיץ התפוחים יהפוך לצלול. תנאים אלו (בהתאם למאמרים שקראנו) הם הטמפרטורה, וכן כמות המצע- מיץ התפוחים, והאנזים- הפקטינאז. על פי מרכיבים עלו, תכננתי את הניסוי שלי- לבדיקת הטמפרטורה הנכונה והכמויות הנכונות.

תכנון הניסוי + עיבוד תוצאות מכל שלב

שלב ראשון- בדיקת היחס ביעיל ביותר בין המצע- המיץ לאנזים- הפקטינאז:

כיצד כמות האנזים ביחס לכמות המצע במיץ התפוחים משפיעה על קצב התגובה של פירוק המיץ?

* ישנם עשרה מכלים, הם נמצאים תחת אותם תנאים חיצוניים (אותו חדר, טמפרטורה, חשיפה לאור ודומה).

* בכל מיכל יש כמות מיץ זהה (המיכלים השונים מהווים קבוצת ביקורת אחת למשניה)

* ההבדל בין המיכלים הוא כמות הפקטינאז בכל מיכל.

* במהלך הניסוי תהיה מדידה של קצב התגובה בכל מיכל.

=> אם לכמות הגבוה ביותר של אנזים יהיה קצב התגובה המהיר ביותר, צריך לבדוק כמויות גבוהות יותר.

=> בין שלושת הכמויות שלהן קצב התגובה הגבוה ביותר צריך לבדוק כמויות ביניים עם הפרשים קטנים יותר בכדי למצוא את הכמות המקסימאלית שלה קצב התגובה הטוב ביותר.

** את קצב התגובה ביחס לכמות האנזימים נכניס לגרף, כך שיאפשר לנו להסיק את המסקנות התואמות למטרת שלב זה.

מטרת שלב זה היא לבדוק מהו היחס היעיל ביותר בין המצע לאנזים. כלומר, מהו היחס הדרוש לפירוק מהיר ביותר מבלי לבזבז אנזימים מיותרים.

- יחס זה יישאר בתהליך הייצור הסופי!

שלב שני- בדיקת הכמות הדרושה של המיץ על מנת להפיק את מיץ צלול במהירות המרבית :

כיצד כמות המיץ- המצע משפיעה על קצב התגובה של פירוק המיץ כאשר היחס בין הכמות לאנזים נשמר?

* ישנם עשרה מכלים, אשר נמצאים תחת אותם תנאים חיצוניים (אותו חדר, טמפרטורה וכו'). המיכלים יהוו קבוצת ביקורת אחד לשני.

* כמות המיץ בכל מיכל תהיה שונה וכן כמות האנזים על פי היחס שנקבע בשלב הראשון.

* במהלך הניסוי תהיה מדידה של קצב התגובה של המיץ בכל מיכל במטרה לבדוק מהי כמות המיץ המינימאלית להפקת מיץ צלול במהירות המרבית.

=> במידה וקצב התגובה של כמות המיץ הגדולה ביותר יהיה קצב התגובה המקסימאלית (כלומר שאין כמות יותר קטנה שלה אותו קצב תגובה) , יש צורך לבדוק את קצב התגובה גם בכמויות מיץ יותר גדולות, על מנת לוודא שהכמות הנ"ל היא היעילה ביותר.

(על בדיקה זו יש לחזור שוב ושוב עד שתתגלה הכמות המינימאלית אשר קצב התגובה שלה הוא הגבוה ביותר, בכדי לוודאות שישנה יעילות מרבית. )

** את קצב התגובה ביחס לכמות המצע- המיץ, נכניס לגרף, כך שיאפשר לנו להסיק מהי הכמות המינימאלית אשר קצב התגובה שלה הוא הגבוה ביותר.

- כמות מינימאלית זו, או יותר ממנה (שכן זה לא משנה מבחינת קצב התגובה), היא כמות המיץ שתתפרק בכל פעם. לא כמות פחותה ממנה!

שלב שלישי- בדיקת הטמפרטורה המתאימה ביותר להפקת מיץ תפוחים תלול:

כיצד הטמפרטורה משפיעה על קצב התגובה של פירוק מולקולות מיץ התפוחים?

* ישנם עשרה מיכלים המצויים תחת אותם תנאים חיצוניים, פרט לטמפרטורה שבה כל כלי מצוי.

* בכל כלי יש אותה כמות מיץ ואותה כמות אנזימים.

* המיכלים השונים יהוו קבוצת ביקורת זה לזה.

*במהלך הניסוי יימדד קצב התגובה של המיץ בכל מיכל, על מנת לבדוק מהי הטמפרטורה המתאימה ביותר לתהליך הפירוק, אשר בה קצב התגובה הוא מרבי.

=> אם המיכל המצוי בטמפרטורה הגבוה ביותר הוא זה שקצב התגובה שלו הוא הגדול ביותר, צריך לבדוק טמפרטורות גבוהות יותר על מנת לדעת בוודאות שטמפרטורה זו היא הטמפרטורה היעילה ביותר. יש לחזור על פעולה זו עד שקצב התגובה יורד ככל שטמפרטורה עולה.

=> בין שלוש הטמפרטורות שלהן קצב התגובה הטוב יותר יש לבדוק טמפרטורות עם הפרשי טמפרטורה קטנים יותר על מנת לבדוק באיזו נקודה בדיוק הטמפרטורה היא היעילה ביותר.

** את קצב התגובה ביחס לטמפרטורה, נכניס לגרף, כך שיאפשר לנו להסיק מהי הטמפרטורה היעילה ביותר להצללת המיץ.

- טמפרטורה זו, אשר תמצא כטמפרטורה שבה קצב התגובה הוא המהיר ביותר, תהה הטמפרטורה שתשרור במפעל בזמן פעולתו!

הסקת מסקנות-

* ככל שכמות האנזימים רבה יותר כך קצב התגובה של פעולת האנזימים מהיר יותר עד שלב מסוים.

* ככל שכמות המצע- המיץ רבה יותר כך קצב התגובה של פעולת האנזימים מהיר, אך ככל שכמות גדולה יותר שינוי האצת קצב התגובה יורד, עד לנקודה בה אין עוד כל השפעה.

* ככל שהטמפרטורה עולה כך יש יותר אנרגיה ופעולת האנזימים מאיצה, אך בטמפרטורה מסוימת, האנזים מתחיל להרס, וקצב התגובה יותר ככל שהטמפרטורה עולה.

* השימוש בכמות המיץ (שנמצאה בשלב השני) ביחס מתאים של פקטינאז (שנמצא בשלב הראשון) בטמפרטורה מסוימת (שנמצאה בשלב השלישי) הוא הנוסחה המנצחת ליעילות מרבית של הפקת מיץ התפוחים במפעל- ללא בזבוז של אנזימים מיותרים ובזמן הקצר ביותר!

הצעה 7:

תכנון ניסוי

מטרת החקר

מטרת הניסוי היא לבדוק מהם התנאים המתאימים ביותר לשימוש באנזים פקטינאז להצללת רסק תפוחי העץ.

משתנים בלתי תלויים שייבדקו בניסוי:

1. טמפרטורה

2. ריכוז האנזים

משתנה תלוי

אפשר לבחור אחד משני משתנים תלויים:

1. מידת העכירות (אחרי חצי שעה).

2. הזמן שעבר עד שהמיץ הפך לצלול.

אם יהיה לי מכשיר שבודק עכירות אז אני אשתמש במשתנה התלוי הראשון, ואם לא יהיה לי אני אשתמש במשתנה התלוי השני. ניסחתי את שאלת המחקר ושאר הניסוי בהנחה שיהיה לי מכשיר שמודד את מידת העכירות של המיץ.

שאלות החקר

1. מה תהיה השפעת הטמפרטורה שבה התבצע הניסוי על מידת העכירות של המיץ אחרי חצי שעה עם האנזים.

2. מה תהיה ההשפעה של ריכוז האנזים שהוספנו למיץ על מידת העכירות במיץ התפוחים אחרי חצי שעה עם האנזים.

השערת החקר

השערת המחקר היא שככל שתעלה הטמפרטורה של מיץ התפוחים, מידת הפעילות של האנזים פקטינאז תגדל ולכן מידת העכירות במיץ תקטן. אבל כאשר הטמפרטורה תעבור ערך מסוים (שהוא הטמפרטורה המיטבית) אז מידת הפעילות של האנזים תקטן ובטמפרטורות מאוד חמות הוא יפסיק לפעול ובהתאם העכירות תישאר קבועה. השערת חקר נוספת היא שככל שריכוז האנזים שהתווסף למבחנה יעלה, תתפרק יותר פקטין במשך חצי השעה של הניסוי. לכן מידת העכירות תהיה קטנה יותר ככל שנוסיף ריכוז גבוה יותר של האנזים.

מהלך הניסוי

תכנון הניסוי:

כדי לבדוק את השערות המחקר שהגדרתי אני יבצע שני ניסויים:

1. בניסוי א: אבדוק כיצד שינוי בטמפרטורה משפיע על עכירות המיץ לאחר חצי שעה.

2. בניסוי ב: אבדוק כיצד ריכוז האנזים משפיע על עכירות המיץ לאחר חצי שעה.

ניסוי א:

אבדוק את ההשפעה של חמש טמפרטורות שונות על פעילות האנזים. טיפולים: הטמפרטורות שאבדוק הם: 20,30,40,50,100 מעלות צלזיוס.

טמפרטורה של 30 מעלות צלזיוס היא טיפול הביקורת בגלל שזוהי הטמפרטורה שאליה נחשף התפוח על העץ בחלק גדול מהשנה.

מבנה הניסוי: כל טיפול ייבדק בחמש חזרות.

מהלך הניסוי: א. אני ארסק חמישה תפוחים.

ב.אני אסנן את הרסק לקבלת מיץ עכור.

ג. אני אמלא 20 מיליליטר של מיץ בכל מבחנה, סך הכול 20 מבחנות.

ד. כל 5 מבחנות אני אשים באמבט עם מים בטמפרטורה אחרת לפי הטיפולים.

ה. אני אוסיף כמות שווה של האנזים לכך מבחנה ואמתין חצי שעה.

ו. אני אמדוד עכירות בכל מבחנה.

ניסוי ב:

אבדוק את ההשפעה של חמישה ריכוזים שונים של האנזים.

טיפולים: הריכוזים שאבדוק הם: 1,2,3,4,5, טיפות של תמיסת האנזים במבחנה עם 20 מיליליטר.

ריכוז של טיפה אחת תהיה ריכוז הביקורת.

מבנה הניסוי: כל טיפול ייבדק בחמש חזרות.

מהלך הניסוי: א. אני ארסק חמישה תפוחים.

ב.אני אסנן את הרסק לקבלת מיץ עכור.

ג. אני אמלא 20 מיליליטר של מיץ בכל מבחנה, סך הכול 20 מבחנות.

ד. כל 5 מבחנות אני אשים ריכוז שונה של האנזים. ב 5 מבחנות טיפה אחת, ב 5 מבחנות 2 טיפות וכך הלאה.

ה. אחרי חצי שעה אני אמדוד עכירות בכל מבחנה.

כלים וחומרים:

1. עשרה תפוחים.

2. 40 מבחנות (בגודל של לפחות 20 מיליליטר).

3. אנזים פקטינאז.

4. מכשיר לבדיקת עכירות בנוזלים.

5. חמישה אמבטים עם טמפרטורות שונות.

6. שעון סטופר.

7. פיפטות לטפטוף האנזים.

ניתוח התוצאות:

לכל טיפול בכל אחד מהניסויים יש חמש חזרות ולכן יהיו חמש תוצאות. צריך לעשות ממוצע של חמשת התוצאות מכל טיפול. הממוצע יהיה התוצאה של הטיפול.