Laboratoriekursus for selvstuderende Biologi C-niveau november 2015
Kære selvstuderende Dette hæfte indeholder øvelsesvejledninger til laboratoriekursus i biologi C-niveau. Kurset afholdes på Københavns VUC, Vognmagergade 8, 1165 København K i dagene fredag d. 13/11 (kl. 17 30-20 30 ) lørdag d. 14/11 (kl. 9 00-16 00 ) søndag d. 15/11 (kl. 9 00-16 00 ) For at blive indstillet til eksamen i faget skal du have deltaget aktivt alle tre dage og have afleveret 5 rapporter og 3 laboratoriejournaler skrevet ud fra de 8 forsøg, der gennemføres på kurset. Forsøgene - inkl. teorien i vejledningerne - indgår i de opgaveformuleringer, du kan trække til eksamen. Du skal derfor medbringe alle rapporter og journaler til eksamen. Inden kurset skal du have gennemlæst de efterfølgende vejledninger, så du selvstændigt kan udføre den praktiske del af forsøgene. Men laboratoriekurset er desuden et godt tilbud til at få opklaret eventuelle faglige problemer med henblik på eksamen. Det anbefales derfor, at du også orienterer dig i de fagområder, der knytter sig til de enkelte forsøg. Lørdag og søndag er lange laboratoriedage. Du må derfor endelig huske at medbringe madpakke. Skolens kantine er lukket, men drikkevarer og lignende kan købes nær skolen. Efter denne praktiske indledning står nu tilbage at ønske dig velkommen til kurset og håbe, du får udbytte af de dage, vi skal tilbringe sammen. Vi mødes fredag 13. november kl. 17 30 i lokale V329 på tredje sal. Med venlig hilsen Marianne Therkildsen og Jeppe Schou DENNE ØVELSESVEJLEDNING SKAL PRINTES, LÆSES FORINDEN OG MEDBRINGES PÅ KURSET. Medbring desuden en opgørelse over din dagskost (øvelse 6)
Plan for øvelsesdagene Fredag d. 13. november kl. 17.30-20.30 Øvelse 1 (17.45-19.00, V329): Bagegærs aktivitet (Rapport) Øvelse 2 (19.00-20.15, V335): Undersøgelse af svinehjerte (Journal) Lørdag d. 14. november kl. 9.00-16.00 Øvelse 3 (9.00-10.30, V329): Fotosyntese (Rapport) Øvelse 4 (10.30-12.00, V335): Puls i hvile og under arbejde (Rapport) Frokost ca. 12.00-13.00 Øvelse 5 (13.00-14.30, V329): Mikroskopering (Journal) Øvelse 6 (14.30-16.00, V335): Blodtypebestemmelse (Rapport) Søndag d. 15. november kl. 9.00-16.00 Øvelse 7 (9.00-10.30, V329): Forsøg med amylase (Rapport) Øvelse 8 (10.30-12.00, V335): Kostanalyse (Rapport) Frokost ca. 12.00-13.00 Øvelse 7 (13.00-16.00, V329+V335): Rapport- og journalvejledning 1
Indhold Om aflevering af rapporter og journaler 1 1. Bagergærs aktivitet ved forskellige temperaturer (rapportforsøg) 2 2. Fotosyntese og lysintensitet (rapportforsøg) 4 3. Forsøg med amylase (rapportforsøg) 7 4. Puls i hvile og under arbejde (rapportforsøg) 9 5. Bestemmelse af blodtype (rapportforsøg) 11 6. Kostanalyse (journalforsøg) 15 7. Mikroskopering af celler (journalforsøg) 17 8. Undersøgelse af svinehjerte (journalforsøg) 21 Om aflevering af rapporter og journaler I forbindelse med fem af forsøgene skal der skrives rapport, mens de sidste tre forsøg kun kræver en omhyggelig laboratoriejournal. Krav til indhold fremgår af de forskellige vejledninger. Samtlige rapporter og journaler skal uploades som selvstændige filer senest onsdag d. 25. november kl. 12.00 i Ludus / webdagbogen. 2
1. Bagergærs aktivitet ved forskellige temperaturer (Rapportforsøg) Introduktion Gær er en svamp, som ernærer sig af kulhydrater. Ved fordøjelsen af kulhydrat danner og udskiller gærcellerne luftarten kuldioxid. Når vi bager med gær, fanges kuldioxiden i dejen som luftlommer, der får dejen til at hæve og giver det bagte brød dets luftige struktur. Sker omsætningen uden tilførsel af ilt (anaerobt), kan gærcellerne ikke foretage respiration, men forgærer i stedet kulhydraterne: C 6H 12O 6 2 C 2H 5OH + 2 CO 2 Glukose Ethanol og kuldioxid Omsætningen af glukose i gærcellerne sker ved hjælp af diverse enzymer. Alle enzymers aktivitet varierer med temperaturen. Dermed vil også hastigheden af kulhydraternes nedbrydning og frigivelsen af kuldioxid ændre sig med temperaturen. Formål Formålet er at undersøge, hvorledes gærcellers aktivitet forholder sig til temperaturændringer. Ved hvilken temperatur er gærceller fra bagegær mest aktive? Dette gøres ved at udføre et kontrolleret én-faktorforsøg, Det vil sige et forsøg, hvor alle faktorer holdes konstante undtagen netop den, man ønsker at undersøge. Materialer 6 vandbade 6 termometre 6 erlenmeyerkolber, 500 ml 6 gærrør med prop bromthymolblåt-opløsning 6 X 20 g bagegær 6 X 20 g sukker 6 X 150 ml vand koldt og varmt vand til at regulere temperaturen i vandbadene Fremgangsmåde Holdet deles i grupper af ca. 6. Hvert hold undersøger gærcellernes kuldioxidproduktion ved en bestemt temperatur: 20, 30, 40, 50, 60 eller 70 C. Til kolberne tilsættes 150 ml vand med den valgte temperatur, dernæst smuldres 20 g gær ned i kolben og til sidst opløses 20 g sukker. Kolberne lukkes med prop med gærrør og gærrøret fyldes med vand (ens i alle gærrør!) Efter 3 minutter begynder I at tælle antallet af bobler, der kommer igennem gærrøret i løbet af 1 minut. Der tælles i 15 minutter og resultaterne noteres løbende ned. Undervejs holdes temperaturen konstant ved at tilføre koldt eller varmt vand. 3
Rapportvejledning Hypotese Formulér en hypotese for forsøget. Det vil sige en begrundet formodning om resultatet af forsøget. Resultater Resultaterne af dette en-faktorforsøg afspejler én og kun én faktors betydning: Temperaturen. Alle andre faktorer holdes konstante. Fremstil et diagram over sammenhængen mellem gærcellers aktivitet og temperaturen. I det skitserede forsøg er der indkommet 6 sæt resultater fra hvert delhold. Det første vi derfor gør, efter at have noteret resultaterne i resultatskemaet, er at beregne gennemsnittet for hvert forsøg og notere dette. De seks gennemsnitsværdier skal herefter plottes ind i diagrammet. Selve diagrammet laves traditionelt sådan, at den uafhængige variabel (temperaturen) afsættes ud af x-aksen, den vandrette akse, mens den afhængige variabel (gæraktiviteten) afsættes op af den lodrette akse, y-aksen. Dette gøres lettest i et regneark. Diskussion - Hvor mange bobler udvikles i gennemsnit pr. minut i din forsøgsopstilling? - Hvad er det gennemsnitlige antal bobler for hver enkelt temperatur? - Afbild i et koordinatsystem. - Ved hvilken temperatur er gærcellerne mest aktive? Det er nu muligt at vurdere om den opstillede hypotese er rigtig. Enten bekræfter resultaterne hypotesen, som herefter gøres til gældende teori, eller også kan resultaterne ikke bekræfte hypotesen. I så fald må man vurdere om resultaterne er så pålidelige, at man bliver nødt til at fremsætte en ny og anderledes hypotese, eller om afvigelserne blot er små og ubetydelige, så hypotesen kan opretholdes. Konklusion Skriv en kort konklusion på forsøget i forhold til formålet med det. Kan din hypotese bekræftes eller forkastes? 4
2. Fotosyntese og lysintensitet (Rapportforsøg) Introduktion Grønne planter er i stand til at opbygge organiske stoffer, i første række glukose, ud fra uorganiske stoffer (vand og kuldioxid). Energien til dette får planten fra lys. Fotosyntesens nettoproces kan skrives således: lysenergi 6 CO 2 + 6 H 2O C 6H 12O 6 + 6 O 2 (kuldioxid + vand glukose + ilt ) Processen forløber kun, når klorofyl og de nødvendige enzymer er til stede i rette mængder. I de fleste planter foregår processen i grønkornene. Processen forløber i en række trin og hele fotosyntesen er således et samspil mellem flere delprocesser og enzymer. Derfor bliver fotosyntesens intensitet også afhængig af en lang række faktorer af fysisk, kemisk og biologisk art. De vigtigste er: lyskvalitet, lysstyrke, mængde af vand og næringssalte, kuldioxidkoncentration, temperatur og ph. Man kan ved forskellige forsøgsopstillinger undersøge betydningen af de enkelte faktorer; men vi vil her begrænse os til at undersøge betydningen af lysstyrken. For en punktformet lyskilde er lysstyrken omvendt proportional med kvadratet på afstanden, hvilket på godt dansk vil sige: Når lyskilden flyttes længere væk fra planten, vil lysstyrken aftage med afstanden i anden potens. For nemheds skyld tillægger vi lysstyrken i 100 cm's afstand til planten en relativ værdi på 1. Enhver anden lysstyrke i en bestemt afstand kan da udregnes ud fra formlen: 10000 y = 2 x hvor y er den relative lysintensitet, og x er afstanden i cm. Almindeligvis ser man, at fotosyntesen er proportional med lysintensiteten indtil et vist punkt, hvorefter den stagnerer (lysmætning) (se figur 1). Ved meget høje lysintensiteter kan aktiviteten eventuelt falde (lyshæmning). Figur 1: Sammenhængen mellem belysningsstyrke og fotosyntese. Kurven skærer x-aksen ved en belysningsstyrke, der kaldes kompensationspunktet. Ved denne lysstyrke er der ligevægt mellem CO2-optagelsen ved fotosyntesen og CO2-udskillelsen ved plantens respiration. 5
I dette forsøg anvender vi en vandplante, Cabomba eller Vandpest, som forsøgsplante, da man let kan observere iltdannelsen i form af afgivne iltbobler fra stænglen til vandet. Antallet af iltbobler pr. minut er et mål for fotosynteseaktiviteten. Ved at tilsætte vandet natriumhydrogenkarbonat sikrer man at forsyningen af kuldioxid (CO 2) bliver konstant, da der ved en ligevægtsproces dannes nyt CO 2 efterhånden som planten forbruger det under fotosyntesen. Formål Formålet med forsøget er at bestemme sammenhængen mellem fotosyntese og lysstyrke for vandpest og/eller cabomba. Materialer Friske skud af Vandpest eller Cabomba 1 % Natriumhydrogenkarbonat (NaHCO 3) Stativ med holdere Bægerglas og reagensglas Stopur Stanniol Lampe med stærk pære Målebånd Fremgangsmåde Lav en opstilling som vist på figur 2. Bestem antal bobler pr. minut ved følgende afstande: 10 cm, 14,2 cm, 20 cm, 31,6 cm, 57,7 cm og 100 cm. Start med lyskilden nærmest ved planten (10 cm) og ryk lampen væk fra planten. Gentag dernæst forsøget med lyskilden fjernest fra planten (100 cm) og ryk lampen nærmere planten. Hver gang lampen flyttes, venter man med at tælle bobler indtil produktionen skønnes at være konstant. Figur 2: Forsøgsopstilling 6
Rapportvejledning Fremgangsmåde Noter kun eventuelle afvigelser fra vejledningen. Resultater Indføj resultaterne i skemaet nedenfor og udregn gennemsnittet ved hver lysstyrke. Afstand (cm) 100 57,7 31,6 20 14,2 10 Relativ lysstyrke (x) 1 3 10 25 50 100 1. forsøg 2. forsøg Gennemsnit (y) Brug Excel til at tegne en kurve over sammenhængen mellem den relative lysstyrke (x-aksen) og den gennemsnitlige fotosynteseaktivitet (y-aksen). Diskussion - Beskriv og forklar kurvens forløb. - Sammenlign resultatet med figur 1. - Hvilke fejl og usikkerheder er der ved forsøget? - Foreslå en forsøgsopstilling hvor fotosyntesens afhængighed af temperaturen undersøges. Konklusion - Skriv en kort konklusion på forsøget i forhold til formålet med det. Kan din hypotese bekræftes eller forkastes? 7
3. Forsøg med amylase (Rapportforsøg) Formål I dette forsøg undersøges nedbrydningen af stivelse ved hjælp af amylase. Introduktion Stivelse er et kulhydrat opbygget af flere hundrede glukosemolekyler i lange kæder, og det udgør langt størstedelen af kulhydraterne i vores kost. Amylase er et enzym som kan spalte stivelse til maltose, der blot består af to glukosemolekyler. I fordøjelsessystemet starter spaltningen af stivelse allerede i munden hvor spytkirtlerne udskiller spytamylase. I mavesækken inaktiveres spytamylase pga. mavesyren. Øverst i tyndtarmen tilføres bugspytamylase fra bugspytkirtlen, og kulhydratnedbrydningen fortsætter i tyndtarmen. I dette forsøg påvises spaltningen af stivelse vha. et farveskift. Det sker ved at tilføre jod som binder til stivelsesmolekylerne og farver dem blå. Når stivelsen bliver nedbrudt til mindre enheder, slipper jodatomerne, og væskens blålige skær forsvinder. I stedet bliver væsken klar pga. de frigjorte jodioner. Det er dette farveskift og hastigheden heraf som bruges som udtryk for amylaseaktiviteten og dermed spaltningen af stivelse. I forsøget benyttes spytamylase fra mundhulen til at nedbryde stivelse. Desuden undersøges hvilken effekt temperatur og ph har på nedbrydningshastigheden. Materialer Bægerglas med ca. 100 ml 0,5 % forklistret stivelsesopløsning. (En fælles opløsning laves ved at opblande 5 gram stivelse i kogende vand og fortynde til en liter). Reagensglas med 5 % jod-jod-kaliumopløsning (Lugols reagens), 0,1 m HCl. Lille bægerglas til opsamling af spytamylase. 5 reagensglas i stativ + et tomt stativ. 10 ml måleglas, spatel til omrøring, 2 engangspipetter, vandfast tusch, mærkater og ur. Fremgangsmåde 1. Hver gruppe indsamler de nævnte materialer. 2. En person fra hver gruppe opsamler ca. 2-3 ml spyt i et lille bægerglas. Spyttet kan fortyndes med ca. 4 ml vand og omrøres grundigt, men kun HVIS reaktionen forløber alt for hurtigt ufortyndet. 3. Fem reagensglas nummereres fra 1-5, svarende til følgende forsøg: Glas nr. Enzym ph Temperatur C Tid for farveskift fra blå til gullig væske 1 (kontrol) Ingen 7 (Neutral) Ca. 20 2 Spytamylase 7 Ca. 20 3 Spytamylase 7 Ca. 37 4 Spytamylase 7 Ca. 60 5 Spytamylase 2 (saltsyre) Ca. 37 6??? 4. Ved hjælp af 10 ml måleglas tilsættes til alle fem forsøgsglas 5 ml 0,5 % stivelseopløsning. 8
5. Tilsæt 2 dråber jod-jod-kalium med engangspipette til hvert glas og omrør med spatel. Notér farvereaktionen og hold øje med om farven skifter i glas nr. 1 (kontrol = blindprøve). Spatlen skylles omhyggeligt inden I fortsætter. 6. Tilsæt 0,5 ml spyt til glas 2 og omrør med spatel. Tag omhyggeligt tid på hvor lang tid der går før væsken bliver klar med svagt gulligt skær. Farvereaktionen iagttages bedst ved at holde glasset op mod et hvidt papir sammen med glas 1. Husk at skylle spatlen inden næste forsøg. 7. Temperaturforsøg (glas 3): Anbring glas 3 i varmebad ved 37 C i et minut. Tilsæt derefter 3 dråber spyt og omrør med rengjort spatel. Tag igen omhyggeligt tid på farveskiftet og notér tiden. 8. Temperaturforsøg (glas 4): Som under punkt 7 ved temperaturen 60 C. 9. ph-forsøg (glas 5): Tilsæt 0,5 ml 0,1 M saltsyre med plasticpipette til glas 5, derefter 3 dråber spyt og omrør med rengjort spatel. Hold igen øje med farveskiftet som i de andre forsøg. 10. Hvis der er tid udføres flere forsøg med enten ændret ph eller temperatur eller med industrielt fremstillet amylase (glas 6). 11. Alle rydder op. Glas med stivelsesopløsning renses omhyggeligt med reagensglasbørste, varmt vand og sæbe. Øvrige glas rengøres også med varmt vand og sæbe, og alle glas skylles til sidst med demineraliseret vand og stilles på viskestykke med bunden i vejret. Det rengjorte udstyr skal godkendes af læreren. Alternativt sættes det hele i opvaskemaskinen. Resultater Udfyld resultatskemaet med tiderne for farveskift. Diskussion Forklar hvad hvert af de fem forsøg viser om spaltning af stivelse ved hjælp af amylase, herunder: 1. Hvad viser kontrolforsøget? Hvorfor har vi et kontrolforsøg? 2. Tag udgangspunkt i forsøgets resultater: Hvilken effekt har temperatur på amylase? Hvorfor har temperaturen denne effekt? 3. Hvilke resultater tror I man havde fået ved forsøg ved henholdsvis 5 og 90 C? Begrund dine svar. 4. Tag udgangspunkt i forsøgets resultater: Hvilken effekt har ph på aktiviteten af amylase. Sammenlign resultatet med ph-forholdene i mavesækken. Hvorfor er det vigtigt at få tilført amylase fra bugspytkirtlen og ikke blot fra spytkirtlerne i munden? Konklusion Skriv en kort konklusion på forsøget i forhold til formålet med det. Kan din hypotese bekræftes eller forkastes? 9
4. Puls i hvile og under arbejde (Rapportforsøg) Introduktion Hjertet pumper blod med ilt og næringsstoffer rundt i kroppen og ud til alle celler. Cellerne bruger ilt og næringsstoffer til at skaffe energi til genopbygning af ATP. En arbejdende muskelcelle har et stort energibehov. Dette kan dækkes ved, at hjertet slår hårdere og hurtigere, og ved, at blodets fordeling til de forskellige organer ændres. Antallet hjerteslag pr minut kaldes pulsen. Hjertets sammentrækninger giver anledning til trykbølger i de store arterier. Bølgerne kan mærkes på de overfladiske arterier. Hjertets størrelse afhænger af kropsstørrelse og træningstilstand. Formål 1. bestemme pulsen hos forskellige forsøgspersoner i hvile samt under og efter let arbejde 2. undersøge eventuelle forskelle mellem trænet/utrænet, mand/kvinde, stor/lille, ryger/ikkeryger Materialer Kondicykel med pulsmåler Fremgangsmåde 1. Der udvælges to forsøgspersoner, trænet/utrænet, mand/kvinde, stor/lille, ryger/ikkeryger, som testes hver for sig. Husk at notere hypotese for forsøget inden start. 2. Cyklen indstilles efter forsøgspersonens højde og personen sætter sig på cyklen og slapper af. Pulsmålerens klips anbringes på personens øreflip. Cyklens pulsmåling fungerer kun, når pedalerne trædes rundt, så mens personen hviler, skal en assistent føre pedalerne rundt. Pulsen aflæses på cyklens display. 3. Forsøget kører i tre faser: 3 minutter hvile, 5 minutter arbejde, 5 minutter hvile. Personen bliver på cyklen i hele forløbet. I alle faserne noteres pulsværdien hvert halve minut. 4. Når pulsen er på et stabilt niveau trykkes på Reset på displayet, så uret nulstilles, og notering af pulsen begynder, mens personen hviler i 3 minutter. 5. Herefter begynder personen at cykle med 60 omdrejninger i minuttet (rpm), samtidig indstilles effekten til 60 watt. 6. Efter 5 minutter afsluttes cyklingen, effekten nedjusteres igen og assistenten fortsætter med at føre pedalerne rundt. Forsøgspersonen hviler endnu 5 minutter på cyklen. 10
Rapportvejledning Teori Gør rede for hvordan blodforsyningen i kroppen ændres, når man går fra hvile til arbejde. Forklar hvorfor muskelcellerne har brug for stor blodforsyning under arbejde. Gør rede for respirationsprocessen og dens betydning for muskelcellerne. Fremgangsmåde Noter kun eventuelle afvigelser fra vejledningen. Hypotese Hvordan forventer du pulsen varierer gennem de 13 minutter forsøget varer? Hvilke forskelle forventer du at finde mellem de to forsøgspersoner? Begrund dit svar. Resultater Resultaterne for de to personer indtegnes i samme koordinatsystem gerne i Excel med tiden ud af x-aksen og puls op af y-aksen. Forsøgspersonernes data noteres i skemaet Navn Køn Højde Træningstilstand Andre relevante informationer Gennemsnitlig hvilepuls Gennemsnitlig arbejdspuls Diskussion - Hvilke fejl og usikkerheder er der ved forsøget? - Beskriv pulskurverne og giv en forklaring på forløbet. - Hvad kan være årsag til forskelle i gennemsnitlig hvile- og arbejdspuls hos de to forsøgspersoner? - Stemmer resultaterne overens med din hypotese? Kommenter eventuelle afvigelser. Konklusion - Skriv en kort konklusion på forsøget i forhold til formålet med det. Kan din hypotese bekræftes eller forkastes? 11
5. Bestemmelse af blodtype (Rapportforsøg) Introduktion Siden begyndelsen af 1800-tallet har man eksperimenteret med blodtransfusion mellem mennesker. Resultaterne i starten var blandede, nogle gange gik det godt, andre gange ikke. Et stort fremskridt kom i år 1901 da østrigeren Karl Landsteiner opdagede, at mennesker har forskellige blodtyper, og at det er katastrofalt at blande nogle af typerne. I 1909 opdelte han menneskeblod i typerne A, B, AB og 0 (nul). Der er siden påvist over tyve forskellige blodtype-systemer, som er kendetegnet ved at der sidder bestemte molekyler (antigener 1 ) på overfladen af blodlegemerne. Her omtales kun de to vigtigste, nemlig AB0-systemet og Rhesus-systemet. AB0-systemet (udtales: A-B-nul) Alle mennesker har én af de fire blodtyper A, B, AB eller 0. Hvis man har blodtype A, har man antigen A på overfladen af de røde blodlegemer. Blodtype B har antigen B på overfladen. Hvis man har begge typer af antigener på overfladen af de røde blodlegemer har man blodtype AB, og hvis man ingen antigener har er man blodtype 0 (nul). Bogstavet 0 stammer fra det tyske ord ohne der betyder uden, på dansk omskrives dette ganske smart til nul. 1 Et antigen er et molekyle, der opfattes som fremmed for en organisme. Det kan fx være overflademolekyler på virus og bakterier. Organismens immunforsvar starter en produktion af antistoffer, der passer som nøgle i en lås til antigenet. Antistofferne binder sig til antigenerne og gør det nemmere for de hvide blodlegemer (ædeceller) at nedkæmpe de pågældende virus og bakterier. Molekylerne på overfladen af blodlegemerne kan også sætte gang i en antistofproduktion, hvis de sprøjtes ind i et menneske med en uforlignelig blodtype. Derfor betegnes de antigener. 12
På figuren ses, at ved blodtype A er der antistof B i blodplasmaet, ved blodtype B er der antistof A, ved blodtype AB er der ingen blodtypeantistoffer i plasma, mens der ved blodtype 0 er begge typer antistof til stede. Det vil sige, at der er antistoffer 2 mod de blodtype-antigener, der ikke findes på blodlegemerne. Forekomsten af disse antistoffer i blodet - og organismens evne til hurtigt at danne mange flere samtidig med at andre dele af immunforsvaret stimuleres - er årsag til at det er vigtigt at kende blodtype inden blodtransfusion. Antistofferne kan få blodlegemerne til at klumpe sammen (agglutinere). Det øvrige immunforsvar vil ødelægge blodlegemerne, og patienten kan dø, hvis man får en blodtype, man har antistoffer imod. Dannelse af antigenerne på overfladen af de røde blodlegemer styres af et gen, der er placeret på kromosom 9. Genet findes i tre varianter (alleler), der betegnes I A, I B og i. I A koder for antigen A på overfladen af de røde blodlegemer, I B for antigen B på overfladen, mens i ikke koder for antigen. I A og I B dominerer over i, dvs. at genotyperne I A I A og I A i begge vil resultere i blodtype A (fænotype), tilsvarende gælder for blodtype B (fænotype), og genotypen I A I B vil resultere i blodtype AB (fænotype). Man siger at generne I A og I B er co-dominante. Rhesus-systemet I dette blodtypesystem findes flere forskellige antigener, hvor det vigtigste er D-antigenet. Når man bestemmer en persons Rhesus-blodtypetype, er det dette antigen, man undersøger for. Har man D-antigenet på overfladen af de røde blodlegemer, er man Rhesus-positiv. Har man ikke D- antigenet, er man Rhesus-negativ. Rhesus-negative personer har normalt ikke antistoffer i blodet mod D-antigenet, men de danner D-antistof, hvis de modtager blodlegemer fra Rhesus-positive personer, fx ved blodtransfusion. Dannelse af D-antigen på overfladen af blodlegemerne styres af et gen på kromosom 1. Genet findes i to varianter, D og d. D, der er det dominante gen, koder for antigen D på overfladen (fænotype). Rhesus-positive personer har altså genotypen DD eller Dd, mens Rhesus-negative har genotypen dd og ikke antigen D (fænotype). Bestemmelse af blodtype Til bestemmelse af blodtype bruger man et såkaldt Eldonkort. På kortet er der fire felter: et med antistof A, et med antistof B, et med antistof D og et kontrolfelt uden antistoffer. På hvert felt anbringes en dråbe vand og en dråbe blod, der blandes med feltets antistoffer. Hvis der på overfladen af blodlegemerne er antigener, der passer sammen med antistofferne på feltet, vil blodlegemerne hæftes sammen af antistofferne. Dette giver et grynet udseende af feltet. Formål 1. afprøve en immonologisk metode (reaktion mellem antigen og antistof) 2. bestemme egen blodtype i AB0- og rhesussystemet 3. analysere nedarvning i egen familie 4. sammenligne holdets fordeling med fordelingen på landsplan 2 Normal funktion af immunsystemet er, at der først dannes antistoffer, når kroppen møder det pågældende antigen. ABO-systemets antistoffer findes dog i blodet, uden man har været udsat for fremmed blod. Man mener at A- og B-antigenerne på blodlegemerne ligner nogle overfladestrukturer på colibakterier i tarmkanalen, som findes hos alle mennesker, og at det faktisk drejer sig om antistoffer kroppen har lavet mod disse bakterier. Man danner normalt kun antistoffer mod strukturer, der er fremmede for kroppen. Derfor danner en person med blodtype A kun antistof B og omvendt. 13
Materialer Desinfektions-serviet og blodlancet Pipette og vand Eldonkort og folio Plastikpinde Fremgangsmåde 1. Skriv navn og dato på Eldonkortet. 2. Dryp en dråbe vand på hver de farvede reagens-pletter på Eldonkortet. 3. Desinficer finger med servietten og lad fingeren lufttørre. 4. Prik hul i fingerspidsen med blodlancetten. 5. Pres blodet ud mod fingerspidsen indtil der er en dråbe blod med en diameter på 3-4 mm. Overfør bloddråben til plastikpinden som holdes under fingeren. 6. Anbring plastikpinden med bloddråben i det første felts vanddråbe og rør rundt i ca. 10 sekunder 7. På tilsvarende måde overføres blod til de tre øvrige felter. Husk at bruge en ny plastikpind i hvert felt. 8. Når der er tilsat blod til alle felter vippes kortet langsomt til næsten lodret stilling, som holdes i 10 sekunder. Herefter vippes til langsomt til den anden lodrette stilling, vent igen 10 sekunder. Vip yderligere to gange til hver af de to andre sider, vent også 10 sekunder i hver af stillingerne. 9. Herefter aflæses blodtypen og resultatet noteres på kortet 10. Når kortet er tørt, dækkes det med folio og gemmes. 14
Rapportvejledning Teori Gør rede for begreberne fænotype og genotype ud fra fx ABO-blodtypesystemet. Fremgangsmåde Noter kun eventuelle afvigelser fra vejledningen. Hypotese Angiv egne mulige blodtyper ud fra ud fra kendskab til familiemedlemmers blodtype. Begrund hvorfor. Resultater Egen blodtype (vedhæft også Eldonkortet eller et foto af det) Navn AB0-systemet Rhesussystemet fænotype genotype fænotype genotype Blodtypefordeling: A A B B AB AB 0 0 Rh+ Rh+ Rh Rh antal % antal % antal % antal % antal % antal % Holdet Danmark 44 10 4 42 85 15 Diskussion - Gør rede for, hvorfor de fire felter på dit Eldonkort reagerer, som de gør. - Nedarvning af ABO-blodtype: Anfør arvegangen i din familie, hvis du kender familiemedlemmers blodtype. Hvis ikke, så analyser dig frem til mulige eller umulige blodtyper/genotyper hos dine forældre. - Nedarvning af rhesus-blodtype: Analyser som under punkt 2. - Kommenter holdets fordeling af blodtyper relativt til fordelingen på landsplan. Hvad kan årsagen være til eventuelle afvigelser? Konklusion - Skriv en kort konklusion på forsøget i forhold til formålet med det. Kan din hypotese bekræftes eller forkastes? 15
6. Kostanalyse (Journalforsøg) Formål I dette forsøg skal du undersøge energiindholdet og fordelingen af de forskellige energigivende stoffer i kosten (kulhydrater, fedtstoffer, proteiner og alkohol). Undersøgelsen skal give et billede af jeres dagskost, idet du skal veje alt, hvad I spiser og drikker i løbet af et døgn. Kosten varierer dog typisk fra dag til dag, så undersøgelsen kan aldrig blive helt præcis. Men undersøgelsen kan give et indtryk af, om man spiser sundt i forhold til ernæringseksperternes anbefalinger. Materialer EDB-kostprogram Winfood 4.0 Fremgangsmåde Registrering af dagskost: Udvælg et døgn hvor du vejer og nedskriver alt, hvad du spiser og drikker inklusiv slik og evt. alkohol. Vej så vidt muligt de enkelte bestanddele i kosten, fx hvor meget brød, smør og ost en enkelt ostemad består af. Færdigretter vejes også, men gem samtidig varedeklarationen eller nedskriv rettens energiindhold og energifordeling. Drikkevarer kan måles i målebæger. Bestræb jer i øvrigt på at spise normalt, og skriv det hele ned. Det giver det mest interessante resultat. Ved computeren: Følg stien fra skrivebordet: HF/biologi/Ankerhus/Winfood 4.0. Kostprogrammet er forholdsvis simpelt at bruge. Der er en lille video, der viser hvordan man skal gøre, eller man kan bruge den trykte vejledning. Programmet fungerer ligesom Excel og Word. Den enkelte fødevare kan findes i et indlagt kostbibliotek og den afvejede mængde skal tastes ind. Flyt bjælken til MÅLKOLONNE med piletast eller mus, hvis den ikke allerede står der. TRYK ENTER. Feltet bliver blåt og samtidig kommer der et blåt felt frem nederst i vinduet. Peg på PIL ned og tryk på musen. Der kommer nu en lille menu frem med de MÅLMULIGHEDER, der er aktuel for det pågældende produkt. Det kan være g - stk. - skive - glas - kop - dl - liter. Peg på det ønskede MÅL og tryk på ENTER eller brug piletasterne op og ned, peg og vælg med ENTER. Flyt bjælken til MÆNGDEKOLONNE med piletast eller mus, hvis den ikke allerede står der. Tast den ønskede mængde ind. Brug programmets hjælpefunktion, hvis du har problemer. Når du har indtastet værdierne for din kost og gemt dem i programmet, beregner du ved at klikke på det ikon, der ligner en radiator. Print beregninger. Vurdering af din kost hjælper programmet dig med. I de farvede søjler kan du finde værdier for, hvor god din kost er mht. de enkelte fødevarer. Dit energibehov kan udregnes i programmet, men du kan også udregne det selv: Din vægt i kg ganges med 100 og tallet du får, er dit energibehov i kj i hvile. Hvis du har lettere legemligt arbejde dagligt ganges tallet med 1,5. Hvis du dyrker idræt skal du gange med et tal mellem 2 og 3, alt efter intensiteten. Det fremkomne tal er dit daglige energibehov i kj. En frokost udgør typisk 1/4 af dette. Nu har du et tal for den mængde kj, du behøver til en frokost. Resultater Udskrifter fra kostprogrammet. 16
Udfyld til laboratoriejournalen: Besvar følgende spørgsmål på baggrund af jeres kostdata: Energi: Hvad viser undersøgelsen om det totale energiindtag i forhold til behovet? Udregn den procentvise energifordeling i kosten, og vurdér den i forhold til den anbefalede (se side 23 i Biologi til tiden). Hvordan kan kosten evt. ændres, så den giver et passende energiindtag og samtidig en god energifordeling i forhold til anbefalingerne? Kulhydrater: Hvilke kostemner har haft et højt indhold af kulhydrater som ikke er sukker? Sundhedsmyndighederne anbefaler at sukker udgør maksimalt 10 % af vores totale daglige energiindtag. Hvordan har dit sukkerindtag været i %, og hvilke kostemner har haft et højt sukkerindhold? Sundhedsmyndighederne anbefaler 25-30 gram fiber dagligt. Hvordan er dit totale fiberindtag, og fra hvilke kostemner har du især fået fibre? Forklar hvorfor man anser henholdsvis stivelse og især fibre for sunde kulhydrater, mens man fraråder et stort sukkerindtag (se evt. side 26 og 31 i Biologi til tiden)? Fedtstoffer Hvad viser undersøgelsen om mængden af fedtstoffer i din kost? Hvilke fødevarer har haft en høj fedtprocent? Og hvilke af disse har haft en god fordeling af fedtsyrer, det vil sige forholdsvis få mættede fedtsyrer? Forklar hvorfor sundhedsmyndighederne anbefaler at mængden af fedtstoffer maksimalt udgør 30 % af det totale energiindtag, og at mængden af mættede fedtsyrer begrænses (se evt. side 27 i Biologi til tiden)? Protein Hvordan har dit proteinindtag været, og fra hvilke fødeemner har du især fået protein? Vurdering af metoden: Undersøgelsen har skullet give et indtryk af jeres kost. Hvilke fejlkilder er der ved den anvendte metode? Hvordan kan metoden forbedres? Konklusion Skriv en kort konklusion på forsøget i relation til formålet. 17
7. Mikroskopering af celler (Journaløvelse) Introduktion Det er ikke muligt at se de enkelte celler med det blotte øje. Et almindeligt lysmikroskop kan derimod forstørre fra ca. 100 til 1000 gange. Hermed bliver det muligt at se de enkelte cellers form og se de største organeller såsom kerne og grønkorn. Cellens mindre organeller og store molekyler kan ses, hvis man anvender elektronmikroskop. Et elektronmikroskop forstørrer op til 100.000 gange. Formål 1) at lære at håndtere et lysmikroskop 2) at få fornemmelse for størrelser på celler 3) at se bakterier og gærceller 4) at se forskel på dyre og planteceller 5) at se cellekerne 6) at se virkningen af vandtransport gennem cellemembranen, osmose. Materialer mikroskop objektglas dækglas pipetter bægerglas m. vand trækpapir linsepapir tandstikker methylenblåt vandpest bakterier fra yoghurt gær celler fra løghinden af rødløg saltvand 18
Fremgangsmåde Når man skal kigge på biologiske objekter i mikroskop, lægges det i vand mellem to glasplader. Er der luft i præparatet, vil det ses som sorte ringe eller pletter. Objektet (det, man observerer på) lægges på en glasplade, objektglas, i en meget lille dråbe vand. Derover lægges forsigtigt en tynd glasplade, et dækglas. Bakterier og gær En lille dråbe fra henholdsvis en gærcelleopløsning og fra youghurt dryppes på hvert sit objektglas og dækglas lægges over. Bakterie og gærceller iagttages og indbyrdes størrelsesforhold bemærkes. Cellerne tegnes så størrelser fremgår. Mikroskopering af vandpestblad En vandpestblad lægges i en vanddråbe på et objektglas. Dækglas lægges over. Cellernes form bemærkes. Grønkorn iagttages. Forstørrelsesgrad noteres. En enkelt celle med grønkorn tegnes. Celler fra mundhule Cellerne skrabes ud med en tandstik og anbringes på et objektglas med methylenblåt. Dækglas lægges over. Cellernes form bemærkes. Cellekerner iagttages. Forstørrelsesgrad noteres. Tegn et par celler. Osmose Et rødløg skrælles så den fine røde løghinde er synlig. Forsigtigt trækkes noget af den røde hinde af og lægges i en dråbe vand på et objektglas. Dækglas lægges over. Cellerne iagttages og cellekernen bemærkes. En skitse af cellen tegnes. Tag objektgflasset ud af mikroskopet og fjern dækglasset. Dryp en lille dråbe saltopløsning på og læg dækglasset på igen. Iagttag igen cellerne. Efter nogen tid vil virkningen af saltvandet kunne iagttages. Ved osmose forstås vands diffusion over en plasmamembran. Vand vil diffundere fra høj koncentration af vand til lav koncentration af vand. I saltvand (eller en sukkeropløsning) er der lav koncentration af vand. Når man lægger en celle i saltvand, vil der være højere vandkoncentration inde i cellen end udenfor og vandet vil diffundere ud af cellen. Cellen vil skrumpe og for planteceller vil dets saftrum blive mindre. Stoffer transporteres passivt ved diffusion. Det er molekylebevægelser, der puffer og skubber molekyler fra et område til et andet. 19
20
Udfyld til laboratoriejournalen: Celler Notér iagttagelser og sæt relevante billeder ind Gærceller fra bagergær Vandpestblad Omrids af blad og enkelt celle med grønkorn Mundhuleslimhindeceller i methylenblåt Bemærk cellekernen Celler fra rødløg Celler fra rødløg i saltvand Hvad sker og hvorfor? Celler fra rødløg i ferskvand igen Hvad sker og hvorfor? 21
8. Undersøgelse af svinehjerte (Journalforsøg) Formål I denne øvelse undersøges et svinehjerte. Da hjerter hos alle pattedyr ligner hinanden, vil man på denne måde også lære om menneskehjertes opbygning. Materialer Svinehjerte Saks og spatel Plastbakke Papir & skriveredskab Fremgangsmåde 1. Se på hjertet udefra. Kan du umiddelbart genkende dele af hjertet? Find den fedtkrans der løber vandret omkring hjertet. Dette lag markerer grænsen mellem forkamre og hjertekamre. Et andet fedtlag løber diagonalt over den nedre halvdel af hjertet. Dette lag markerer grænsen mellem højre og venstre hjertekammer. 2. Klip hjertet op og find forkamrene og hjertekamrene. Sammenlign vægtykkelsen af højre og venstrehjertekammer. 3. Find hjerteklapperne mellem forkamre og hjertekamre. Bemærk senetømmer. 4. Find aorta og lungearterie. Finde kranspulsåren, der udgår fra aorta lige oven for hjertekammeret. Følg kranspulsårens forløb rundt på hjertekammerets overflade. 5. Find hjertets udgange inden i og udvendigt. Sammenlign tykkelsen af arterier og vener. 22
Udfyld til laboratoriejournalen: Se figuren på næste side navngiv de enkelte delelementer Besvar og forklar: 2. Hvordan ser forkamrene ud i forhold til hjertekamrene? 3. Hvordan ser højre hjertekammer ud i forhold til venstre? 4. Hvorfor er væggen af det ene hjertekammer tykkere end væggen af den anden? 5. Hvorfor kræver hjertet blodtilførsel på trods af alt det blod, der flyder igennem det? 6. Fører nogle af arterierne afiltet blod? 7. Fører nogle af venerne iltet blod? 8. Sammenlign væggene af arterier og vener. Hvordan kan man forklare forskellene i deres struktur? 9. Beskriv blodets vej gennem hjertet og gennemgå hjertets funktion. 23
Figur fra Biologi til tiden, Lone Als Egebo, Paul Paludan-Muller, Kresten Cæsar Torp, Steen Ussing og Nucleus Forlag, 2. udgave, 4. oplag 2007 24