Co łączy enzymy, ogniwa galwaniczne i mitochondria?
Nad odpowiedzią na to pytanie nie trzeba długo myśleć – łączy je hasło przewodnie Dnia Nauk Ścisłych 2023 w „Żmichowskiej”, czyli ENERGIA. Energia aktywacji enzymów zasila metabolizm, ogniwa galwaniczne zasilają na przykład smartfony, a mitochondria zasilają żywe komórki.
Laboratoria klasy 1s odbyły się pod znakiem naturalnych katalizatorów obniżających energię aktywacji reakcji biochemicznych. Prościej rzecz ujmując, badaliśmy właściwości enzymów takich jak katalaza, ratująca komórki przed nadmiarem wyprodukowanego w nich nadtlenku wodoru, oraz proteaza, rozkładająca białko B05AA06. A tak naprawdę… gotowaliśmy sok z ziemniaka i mieszaliśmy różne owoce z galaretką. Pysznie było i kolorowo!
Kryzys energetyczny przełomu mileniów spowodował powrót do koncepcji ogniw. Podczas wykładu o ogniwach galwanicznych dr Krzysztof Noworyta nie tylko przedstawił nam historyczne i najnowsze wersje tych powszechnie używanych źródeł energii, ale też nakreślił jakie są potencjalne ścieżki rozwoju tej gałęzi energetyki - od ogniw fotowoltaicznych po bioogniwa. W XVIII wieku uczony nazwiskiem Galvani podłączał żabie udka do maszyny elektrostatycznej i obserwował, jak kurczą się ich mięśnie. W XXI wieku ujarzmiamy elektrony generowane przez enzymy, mikroorganizmy i rozmaite reakcje redoks.
Profesor Paweł Golik zabrał nas w podróż w głąb komórek eukariotycznych i ich mikrobaterii – mitochondriów. Czy wiedzieliście, że najprawdopodobniej wszyscy jesteśmy potomkami fuzji bakterii i archeonów?! Równie, lub może nawet bardziej wstrząsające wydało nam się odkrycie, że nie tylko bakterie, ale też niektóre eukarionty wykazują zdolność horyzontalnego transferu genów. Mamy ogromne szczęście, że dowiedzieliśmy się o tych odkryciach na wiele lat przed tym, jak wiedza ta trafi do szkolnych podręczników.
„Energetyki” – popularne napoje na cenzurowanym
W liceum Żmichowskiej, pierwszego lutego
Działo się coś istnie fascynującego
Dzień nauk ścisłych u żmichowiaków
Składał się z wielu ciekawych warsztatów
O energii mowa była
Zanim lekcja się skończyła
Energetyki nie były nam obce
Dziwne nazwy na etykiecie nie zwiodły nas na manowce
O kofeinie, taurynie i guaranie mówiliśmy
Ilością cukru w jednej puszce zszokowani byliśmy
Cukier w jednej puszce zawarty,
To prawie pół szklanki, to nie są żarty
Nauki ścisłe - ulubiony dzień w roku
Chwila oddechu w całym szkolnym amoku
Arktyka, ósmy kontynent i plastifera
Klasa 1e i garstka gości z innych klas miała okazję wysłuchać dwuczęściowego wykładu dr Agnieszki Dąbrowskiej z Wydziału Chemii UW na temat brzemiennego w skutki zaśmiecenia Arktyki, mającego miejsce wskutek kręcenia się w tym rejonie poszukiwaczy złóż energetycznych. Wykład zagrał na naszych emocjach i trochę nas wyprał z energii (złe wieści), a trochę dał nam energetycznego boosta (ciekawe perspektywy). Okazało się, że na kuli ziemskiej mamy nie siedem, a osiem kontynentów – ten ósmy to Wyspa Śmieci na Pacyfiku, 130 000 ton plastikowych śmieci zrośniętych w całość i dryfujących na falach. Zapalniczki, reklamówki, skrzynki, styropian, butelki… na plastikowym podłożu osiedlają się mikroorganizmy, głównie bakterie i drobne glony – trwa sukcesja ekologiczna. Ten zespół żywych stworzonek przyklejonych do plastikowej wyspy to właśnie PLASTISFERA. Nowy kontynent karmi plastikiem mieszkańców oceanu, przez co corocznie dochodzi do zgonu miliona ptaków i stu tysięcy ssaków. Poza tym większe kawałki plastiku, tzw. makroplastik, zamieniają się w MIKROPLASTIK, czyli coś w rodzaju pyłu, zanieczyszczającego powietrze i wodę, wdzierającego się do organizmów żywych (z człowiekiem włącznie) drogą wziewną oraz pokarmową. Skutkiem inwazji mikroplastiku na nasz glob są rozmaite choroby ludzi i zwierząt, z alergiami i nowotworami na czele. Co gorsza, kiedy Wyspa Śmieci sobie pływa między Hawajami a Kalifornią, przy Arktyce tworzy się druga. Właściwie już się utworzyła. Takie wyspy tworzą się zapewne również w innych rejonach. Plastisferę takich wysp warto badać, bo może uda się znaleźć bakterie albo grzyby wydajnie rozkładające plastikowe śmieci w oceanach? Pani Agnieszka Dąbrowska jako oceanograf i chemik fizyczny wdraża do takich badań metody spektroskopowe. Pływa po rejonie podbiegunowym, zbiera próbki, fotografuje zwierzęta i tryska entuzjazmem dla ratowania arktycznej przyrody. Bo na piękną, niedomagającą z powodu ocieplania się klimatu Arktykę czyhają różne niebezpieczeństwa. Plastik to jedno, a zakusy wielu państw na eksploatację arktycznych złóż surowców energetycznych to drugie. Szacuje się, że Arktyka posiada 30% nieodkrytych na razie złóż gazu i 10% nieodkrytych złóż ropy. Kryzys energetyczny może zmusić świat do swoistego morderstwa, dokonanego na przyrodzie Bieguna Północnego. Eksploratorzy będą ryć, kopać, wiercić, dymić i niszczyć. Będą też śmiecić na potęgę plastikiem i nie tylko. Zatem trzeba koniecznie znaleźć jak najszybciej sposoby na pozyskiwanie energii ze źródeł alternatywnych! O złożach energetycznych mówimy zwykle jak o relikwiach, jednak istnieje ponury aspekt poszukiwań i eksploatacji tych złóż – niszczenie hydrosfery, atmosfery i biosfery.
Dawka emocji negatywnych była spora, ale na szczęście dotarły do nas także radosne i optymistyczne refleksje. Bo pani Agnieszka Dąbrowska jest absolwentką Żmichowskiej! Myśl o tym, że istnieje ścieżka, prowadząca z ławki szkolnej na Klonowej do świata białych niedźwiedzi, włóczących się po srebrzysto-błękitnych połaciach lodu, może rozmarzyć i dodać energii. Pani Dąbrowska pokazała nam, dokąd mogą nas zaprowadzić pasje połączone z wytrwałością, niepoddawaniem się pomimo trudności. Pokazała, że warto marzyć, że marzenia udaje się czasem zrealizować. Arktyczna bajka czeka – kto wie, może na Żmichowiaków?
Mechanochemia – reakcje chemiczne na sucho
Dnia 01.02.2023 na 5 lekcji klasa 1s miała okazję wysłuchać wykładu mgr inż. Krzysztofa Budnego pt. „Energia, mechanochemia, przyszłość, teraźniejszość i przyszłość”. Mgr Budny jest doktorantem Wydziału Chemicznego Politechniki Warszawskiej i autorem kilku publikacji naukowych dotyczących mechanochemii. Prelegent chciał zainteresować młodzież pewną dziedziną, która znana jest od lat, jednakże została zapomniana na długi czas, a teraz przechodzi swój renesans. Chodzi o mechanochemię. Jest to dziedzina nauki zajmująca się przemianami chemicznymi zachodzącymi pomiędzy różnymi substancjami stałymi, zazwyczaj mającymi formę proszku, pod wpływem działania siły mechanicznej. Takie podejście jest dalekie od klasycznego postrzegania procesów chemicznych, które zazwyczaj przebiegają w roztworach, co oznacza, że reagujące substancje rozpuszczone są w dużej ilości cieczy (rozpuszczalnika), a energia umożliwiająca zajście reakcji dostarczana jest standardowo poprzez ogrzewanie całego układu. Jednak dopiero w XXI wieku okazało się, że przebiegające „na sucho” reakcje mechanochemiczne bardzo często zachodzą szybciej i z większą wydajnością niż analogiczne procesy prowadzone w roztworze. Czyli mamy oszczędność energii. Co jeszcze bardziej spektakularne, odkryto reakcje prowadzące do substancji, których w roztworze nigdy jeszcze nie udało się otrzymać. Jednak co najważniejsze, w obliczu zagrożeń środowiskowych mechanochemia stała się sztandarową metodą „zielonej” syntezy chemicznej. Brak potrzeby użycia rozpuszczalników (spośród których większość pozyskuje się z ropy naftowej) oznacza znaczące ograniczenie odpadów i zdecydowanie mniejsze zapotrzebowanie na energię. Dzięki temu cały proces staje się tańszy, wydajniejszy, energooszczędny i mniej szkodliwy dla środowiska. Po prostu sucha ekobomba! Uczniowie byli zainteresowani tematem, choć stwierdzili, że jest on… trudny.
Na skrzydłach Orlenu
Zwieńczeniem Dnia Nauk Ścisłych była podróż klasy 3s dnia 06.02.2023 do Płocka, do największej rafinerii w kraju, tj. Orlenu. Grupa Orlen jest największym w Polsce producentem i dystrybutorem produktów naftowych i petrochemicznych. Zajmuje się przerobem ropy naftowej na takie produkty jak: benzyny bezołowiowe, olej napędowy, olej opałowy, paliwo lotnicze, tworzywa sztuczne i wyroby petrochemiczne. A jak wiadomo benzyna i paliwa to energia. Uczniowie byli zdziwieni, jak olbrzymi obszar zajmuje coś, co kojarzone jest powszechnie z małą stacją paliw. Na miejscu usłyszeli kilka słów na temat produkcji benzyny. Przewodnik upewniał się, czy młodzież słyszała o benzynie – na szczęście wstydu nie było, okazało się, że benzyna jest przez młodzież „jakoś tam znana”. Żmichowiacy dodatkowo dowiedzieli się, że Orlen to nie tylko benzyny, ale także siarka, co było wielkim zaskoczeniem. Uczniowie 3s byli tą paliwową wycieczką, jak to określili, „oczarowani”. Uruchomili swoje wszystkie zmysły, aby nauczyć się i wchłonąć ile się da. Najwięcej wchłonęli oczywiście benzynowych zapachów… Ale zadawali masę pytań naszemu przewodnikowi po Koncernie. A na deser, aby dobrze spożytkować dobrze energię, której dostała młodzież w rafinerii, odwiedziliśmy najstarsze Liceum w Polsce tzn. L.O. im. Marszałka Stanisława Małachowskiego. Poniżej mini fotorelacja z wypadu do Płocka.