Övningar i cellbiologi

På denna sida finns det en stor spridning av övningar som kopplar till olika celler, cellers olika funktioner och hur detta i vissa fall kan tillämpas i enklare biotekniska undersökningar, såsom enzymer i tvättmedel, glutens effekt i mjöl, samt fotosyntesen i bränsletillverkning. Flertalet av dessa övningar sträcker sig över flera ämnesområden och därför hittar du vissa övningar även på sidorna Mikrobiologi och Immunologi.


 

Säkerhet och regler

Här finns organismer som är helt ofarliga att jobba med i skolan som exempelvis vanlig bagerijäst, men det finns också laborationer där man behöver vara försiktig för att inte av misstag odla upp någon olämplig organism. Bioresurs har, i samarbete med Arbetsmiljöverket, tagit fram en anvisning för praktiskt arbete med mikroorganismer. I anvisningen diskuteras kompetensnivåer för olika experiment. Indelningen i de tre kompetensnivåerna för lärare/elever är en hjälp för skolledning och enskilda lärare att bedöma vilken typ av arbete med mikroorganismer som är lämpligt att genomföra.

Kompetensnivå 1: Arbete med organismer som innebär en mycket liten eller ingen känd risk. Arbetet kan utföras av lärare utan särskild träning i mikrobiologiskt arbete.

Kompetensnivå 2: Arbete som kan utföras av naturvetenskapligt utbildade lärare med en kort, enklare utbildning i att hantera mikroorganismer och som arbetar med elever fr.o.m. skolår 6.

Kompetensnivå 3: Lärare ska ha goda praktiska och teoretiska kunskaper om bakterier och sterilteknik. Mikrobiologiskt arbete på nivå 3 kräver en institution med lämplig utrustning. Eleverna ska ha nått gymnasienivå.

Anvisningar från Nationellt resurscentrum för biologi och bioteknik utarbetade i samarbete med Arbetsmiljöverket:
Säkerhetsaspekter på praktiskt arbete med biologi i skolan: Mikrobiologi

Mikrobiologiskt arbete — från Bi-lagan 

Arbetsmiljöverket: Om sjukdomar, smitta och mikrobiologiska risker med länk till Mikrobiologiska arbetsmiljörisker – smitta, toxinpåverkan, överkänslighet (AFS 2005:1), föreskrifter

För grundskola

Smör, keso och kattmjölk

Syftet med de praktiska undersökningarna är att undersöka innehållet i mjölk och att studera hur enzymer påverkar mjölken. Försöken går i allmänhet snabbt att göra och det innebär att eleverna kan testa olika varianter eller upprepa ett försök.

Smör, keso och kattmjölk

Varför knådar man degen?

Ett experiment där eleverna tvättar fram gluten ur en vetedeg. Intressant är att i samband med försöket diskutera glutenintolerans. Att få se hur gluten ser ut ger en konkret grund för att ta reda på mer om vilka problem glutenintolerans medför och vilka livsmedel som drabbade personer måste undvika.

Varför knådar man degen?

Citron hindrar brunfärgning

När luftens syre kommer i kontakt med skadade celler på exempelvis en äppelyta, sker kemiska reaktioner som ger upphov till ett brunt ämne (melanin). Med detta experiment förhindras att äpplet blir brunt.

Citron hindrar brunfärgning (Artikel i Bi-lagan)
Citron hindrar brunfärgning (Utförlig laborationsbeskrivning, extern länk)

Fotosyntesen är mitt liv

Fotosyntesen är grunden för livet på jorden. Med solljus, koldioxid och vatten kan växter, alger och cyanobakterier som innehåller klorofyll, bilda syrgas och socker. Detta är ett enkelt försök som visar hur syrgas bildas.

Fotosyntesen är mitt liv

Enzymer i tvättmedel

Varifrån kommer enzymerna i tvättmedel? Dessa proteiner är alldeles för komplicerade för att tillverka på kemisk väg och därför tar men bakterier till hjälp. Höbakterien Bacillus subtilis kan odlas från hö eller gräs och sedan testas för att se om vissa specifika enzymer har bildats.

Enzymer i tvättmedel
Enzymer i tvättmedel (som wordfil)

För högstadiet och gymnasiet

Nobelpriset i fysiologi eller medicin 2017: Den biologiska klockan

Läs om Nobelpriset, aktuell forskning på området samt förslag på övningar på temat cirkadisk rytm.

Nobelpriset i fysiologi eller medicin 2017: Den biologiska klockan

Fotosyntes och cellandning

Nedan finns flera försök som påvisar fotosyntes och cellandning. Försöken användes i den svenska uttagningstävlingen för EUSO 2017.

Jag gör hela kohagen grön…
Här finns övningarna ”Lever spenaten?” samt ”Slutet rum”, om att odla växter och Euglena i en glasburk respektive ett provrör.

Läs om försöken i Bi-lagan
Laborationshandledning till 3 försök
Försök med fotosyntes och cellandning (extern länk)

Fortplantning – om ägget

Om fortplantning och utveckling: Här finns övningarna ”Osmos och ämnestransport”, ”Hållbara ägg” samt ”Vem har lagt äggen”?

Ägg, ägg, mera ägg…
Kompletterande material till övningen ”Osmos och ämnestransport”

Hur ser en cell ut?

Vi ger förslag på hur cellbilderna i The Human Protein Atlas kan användas. Se även en video om den mänskliga cellen, publicerad på Youtube av The Human Protein Atlas. Fler övningar i The Human Protein Atlas finns längre ner på denna sida.

Hur ser en cell ut? 

Är ärtor levande?

Ta en torkad gul ärta och lägg den i handen – kan du avgöra om den är levande? Hur skulle du kunna ta reda på om den är död eller levande? Allt liv behöver vatten. Organismer som torkar ut kommer antingen att dö eller också avstannar alla processer och organismen går in i någon form av dvala. Nedan finns förslag på hur man kan undersöka vanliga, torkade, gula ärtor för att ta reda på om de är levande.

Är ärtor levande?

Trädets tillväxt

För att förstå hur tillväxten hos träd går till, kan man bygga en modell med sugrör av olika färg. Modellen ger också förståelse för att transport av vatten och lösta ämnen kan ske i kärlsträngarna

Trädets tillväxt

Studera Euglena

Euglena tillhör ögonflagellaterna och är en intressant organism eftersom den kan leva både som växt och som djur. I ljus binds energi genom fotosyntesen, i mörker lever Euglena heterotroft genom att bryta ner organiska molekyler. Eleverna får fundera på frågor som: Hur får Euglena energi? Vilken funktion har de gröna strukturerna? Hur kan Euglena se och varför har den en röd ögonfläck? Varför behöver Euglena en pulserande vakuol? Hur fungerar den? Varför ändrar den sitt rörelsemönster i diskmedel?

Gör ett odlingsmedium för Euglena enligt följande: Fyra gröna ärtor (från vanlig fryst förpackning med ärtor) kokas under ca 5 minuter i 100 ml kranvatten. Ärtorna mosas med en gaffel. Lösningen tas tillvara (undvik att bitar av ärtorna följer med) och portionera upp i små provrör med lock (eppendorfrör). Tillsätt en droppe med euglenakultur. Förvara ljust men inte i direkt solljus. Det går även att göra kulturer med större volymer.

Studera Euglena

I denna laboration studerar vi Euglena i mikroskop. Vi funderar över hur den fungerar och varför den har en röd ögonfläck.
Kommentarer till laborationen med Euglena. Se även artikeln Odla i slutna rumfrån Bi-lagan.

Försök med fototaxi

Gör fler försök med Euglena! Euglena gracilis förekommer ofta i forskningssammanhang. De är små men syns tydligt i ett vanligt ljusmikroskop när de simmar omkring med sin flagell. De har en ögonfläck som lyser rött på grund av karotenioda pigment och de innehåller kloroplaster som gör dem gröna. Ett sätt att visa att Euglena söker sig mot ljus är att täcka en petriskål med mörkt papper eller folie där det finns en liten springa.

Försök med fototaxi

Trafik i cellen

Cellen är en liten effektiv fabrik för tillverkning av en mängd ämnen. Proteiner som ska transporteras till en viss plats inom cellen eller utsöndras från cellen paketeras i små bubblor omgivna av membran (vesiklar). Vattenpest (Elodea) kan köpas i akvarieaffärer, men växer även vild i näringsrika sjöar. Cellerna är lätta att se i mikroskop eftersom bladen endast består av två cellager. I detta försök testas osmos i vattenpestens celler.

Trafik i cellen

The Human Protein Atlas

Den mänskliga proteinatlasen finns tillgänglig gratis på nätet för vem som helst att använda på www.proteinatlas.org. Förutom att rikta sig till vetenskapssamhället är atlasen även en utmärkt resurs i undervisning om kroppen, cellbiologi och molekylärbiologi.

Läs om The Human Protein Atlas, med övningar
Läs artikeln om proteinatlasen med klickbara länkar, markerade med gult
Facit till övningen

Forskare berättar

Läs i Forskare berättar om modern biologi och forskning vid Institutionen för cell- och molekylärbiologi, Uppsala universitet.

Forskare berättar

Övningar i embryonalutveckling

Embryologi ingår i ämnesplanen för biologi på gymnasiet, kursen Biologi 2. På nätet finns många filmer som visar embryonalutveckling och som gör att de komplicerade processerna blir lättare att förstå för eleverna. Intressant är också att se effekterna av tidiga störningar i embryonalutvecklingen. Genom att studera zebrafiskembryon förstår man bättre embryonalutvecklingen hos andra ryggradsdjur inklusive människan.

Övningar i embryonalutveckling (artikel och övningar)
Zebrafisken som modellorganism (fler förslag på länkar och övningar)

Autofagi

I artikeln om Nobelpriset i fysiologi eller medicin 2016, om autofagi, presenteras två förslag på bioinformatikövningar.

En livsnödvändig process

Odla växter med defekter

Även om individer hör till samma växtart kan de variera beroende på miljöpåverkan eller genetiska skillnader. De växter som studeras lite närmare har mutationer som rör bildningen av antingen stärkelse eller cyanid.  Växterna är inte genmodifierade, varianterna har uppstått efter behandling med en mutationsframkallande kemikalie. På Det Natur- og Biovidenskabelige Fakultet, Københavns Universitet, har man utvecklat försök med växter för gymnasienivå. Även svenska skolor kan beställa material till försöken, eventuellt till en mindre kostnad.

Odla växter med defekter

Enzymaktivitet hos svamp

Vid Sveriges lantbruksuniversitet (SLU) pågår jakten på framtidens biodrivmedel. Satsningen som kallas MicroDrivE (Mikrobiellt producerade biodrivmedel) avser att optimera uthållig produktion av etanol och biogas från växtbiomassa. I det följande beskrivs ett modellförsök med svampen Trichoderma reesei. Enzym från denna svamp studeras inom projektet MicroDrivE med avsikt att förbättra egenskaperna och därmed bidra till en effektivare biobränsleproduktion.

Enzymaktivitet hos svamp

Separation av plastidfärgämnen

Kromatografi kan användas för att separera olika organiska ämnen. Metoden utnyttjar att ämnen lösta i ett lösningsmedel (rörlig fas) kommer att vandra olika snabbt i en lämplig fast fas. De lösta ämnenas struktur är mer eller mindre lika den fasta eller den rörliga fasen. Ett ämne som mer liknar den rörliga fasen kommer att vandra snabbare än ett ämne som mer liknar den fasta fasen. Avsikten med laborationen är att separera, isolera och identifiera de viktigaste plastidpigmenten hos några olika fotoautotrofer och jämföra pigmentsammansättningen.

Separation av plastidfärgämnen

Kloning av en växt (extern länk)

Odling av växter eller delar av växter är en viktig aktivitet inom modern bioteknik. Odlade växter kan t ex samlas i genbanker, där man förvarar många olika sorter av en art med avsikt att använda dem till förädling, men också för att bevara ”generna” för framtiden. Odling från kallus kan användas när man framställer kloner – d.v.s. många identiska kopior av en enskild individ med särskilt goda egenskaper.

Kloning av en växt

Den mikrobiella bränslecellen (extern länk)

Beskrivning av teorin bakom bränslecellen och hur man bygger en bränslecell som drivs av jäst. Kräver förberedelser och ett praktiskt handlag. (Kompetensnivå 2). Från Bioscience explained.

Den mikrobiella bränslecellen – Elektricitet från jäst.