Mikrobiologi – De minsta organismerna

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

Mikroorganismer till nytta

Många mikroorganismer behövs för tillverkning av livsmedel och har också haft stor betydelse för människor under lång tid.Till exempel, tänk efter vad du äter till frukost eller till andra måltider! Till bröd behövs jästsvamp samt mjölksyrabakterier om det är surdegsbröd. Till smörgåsen har vi smör och kanske ost eller salami. Syrade korvar tillverkas med hjälp av mjölksyrabakterier och mögelsvamp. För att tillverka fil och yoghurt behövs olika slag av mjölksyrabakterier. Här visas exempel på mikroorganismer som behövs för tillverkning av livsmedel och det ges exempel på bioteknikens tidiga historia.

Mikroorganismer till nytta

Försök med jäst och andra svampar

Vanlig bagerijäst är ofarlig att arbeta med i skolan och passar därför särskilt bra till experiment för yngre elever. Kompetensnivå 1 gäller för experimenten för nedan.

Mata jäst

Jästceller bildar koldioxid som gör så att degen jäser upp. Det här försöket visar hur man kan blåsa upp en ballong med hjälp av koldioxid från jästceller. Eleverna tävlar om vem som kan blåsa upp störst ballong.

Vem är bäst på att mata jäst?

Vad äter jäst?

Vad blir det för skillnad på brödet när man bakar med olika mjölsorter? Hur påverkar en tillsats av socker? Eleverna undersöker vilken betydelse olika mjölsorter har för hur mycket degen jäser.

Vad äter jäst?

Bioteknik i brödet

Hur fungerar en surdeg? Surdeg är en blandning av mjöl (råg eller vete) och vatten. I mjölet finns naturligt mjölksyrabakterier och jästsvampar av vildjäst som när man tillsätter vatten börjar producera mjölksyra, ättiksyra, alkoholer, aromämnen och koldioxid. Det tar cirka 3 dygn i rumstemperatur innan surdegen är klar att användas. Gör en surdegskultur. Här visas ett kalenderuppslag från Bi-lagan med anknytning till jul .

Bioteknik i brödet

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?

Konservera äppelmos

Det är främst angrepp av tre organismgrupper som gör maten oätlig: bakterier, jäst- och mögelsvampar. Tack vare dem går nedbrytningen ofta ganska snabbt i naturen, men vi människor har hittat på olika sätt att förhindra eller försena processen. När man vill bevara äppelmos en tid utan att frysa måste man tillsätta socker för att moset inte ska mögla. Testa hur mängden socker påverkar hållbarheten på ett fruktmos.

För högstadiet och gymnasiet

Bioteknik i vardagen

Bioteknik används på många sätt i vardagen. Allt är inte tekniskt komplicerat. Att göra sin egen yoghurt är ett exempel på bioteknik – en teknik där vi använder mikroorganismer för att förvandla råvaror. Yoghurt tillverkas genom att man sätter till lite yoghurt till vanlig söt mjölk. Blandningen får sedan stå några timmar i cirka 40 grader. En pH-meter kan användas för att följa pH-förändringarna i mjölken. (Kompetensnivå 1)

Bioteknik i vardagen – tillverka din egen yoghurt (Se Bi-lagan nr 2, oktoberuppslaget)

Jordbakterier på morötter

Försöket med morötter är enkelt att utföra, men kräver eftertanke och kunskaper om bakterier och växtceller för att kunna förklaras. Bakterier som i första hand är aktuella i försöket hör till släktet Bacillus. Dessa är vanligt förekommande i naturen. Slantar av morötter kokas i vatten under varierande antal minuter och placeras sedan i rena petriskålar där de får ligga cirka en vecka. Ett enkelt försök, men som är lite klurigt att förklara.

Jordbakterier på morötter

Biogasreaktor i miniformat

Biogasprocessen är högaktuell av flera anledningar. Denna mikrobiologiska process gör det möjligt att behandla olika typer av avfall och samtidigt producera miljövänlig energi (biogas) och en rötrest, som är rik på växtnäringsämnen. Genom att använda denna rötrest som ett organiskt gödningsmedel är det möjligt att återföra näringen tillbaka till marken. Detta är en laboration där en modell av en biogasreaktor tillverkas. Laborationen har utvecklats vid SLU i samband med kursdagar för gymnasielärare.

Biogasreaktor i miniformat

Winogradskykolonn

Ett enkelt och illustrativt försök är att tillverka en Winogradskykolonn, ett miniatyrekosystem där ett brett spektrum av bakterier kan leva under lång tid. Winogradskykolonner kan användas för att visa olika slag av fotoautotrofa bakterier och för att illustrera svavelomsättning i aeroba och anaeroba miljöer. En stor flaska eller långsmal glasbehållare (1-2 liters mätglas)  fylls med bland annat slam från en sjö eller ett vattendrag och får sedan stå belyst under några veckor. Olika bakterier tillväxer och bildar röda och gröna zoner.

Bakterier som använder ljus – gör en Winogradskykolonn

Test av antibakteriella ämnen

Testa om till exempel rengöringsmedel, metalljonlösningar eller kryddor är giftiga för bakterier. (Kompetensnivå 2 om bakterierna hämtas från en agarplata och kompetensnivå 3 om en bakteriesuspension odlas upp.)

Test av antibakteriella ämnen

Överallt finns bakterier

Mikroorganismer finns överallt i miljön. Enskilda bakterier syns inte utan att använda mikroskop och oftast märker man inte att det finns exempelvis bakterier både på oss själva, i luften och i marken.Odla upp bakterier från omgivningen, men tänk på säkerhetsriskerna och var noga med att hantera agarplattorna på ett betryggande sätt.

Överallt finns bakterier

För gymnasiet

Följande laborationer är mer krävande, antingen behöver man arbeta sterilt eller också kan det ingå kemikalier som man behöver vara noga med vid hanteringen.

Bakterier finns runt om kring oss. Några är sjukdomsframkallande, men de allra flesta är nyttiga och nödvändiga för oss. Flera av laborationerna nedan har genomförts under Bioresursdagar för gymnasielärare, se även det samlade häftet med laborationer.

Mikrobiologi, laborationshäfte från Bioresursdagar

Forskare berättar

Läs i Forskare berättar om modern biologi och forskning vid Institutionen för cell- och molekylärbiologi, Uppsala universitet, som bland annat handlar om:

  • Tarmens betydelse för vår hälsa
  • Mikrobiell mångfald studeras med modern teknologi och värstingdatorer
  • Proteinmaskiners arbete visualiseras i realtid
  • Kunskap om RNA kan användas i cancerterapi och ny antibiotika
  • Ett spökande immunförsvar
  • Matematiska modeller ett kraftfullt verktyg
  • Livet under Arktis isar
  • Bakteriernas vapen mot virus
  • Starka strukturer hos såväl spindelväv som sjukdomsproteiner
  • Med öga för evolutionen
  • Nya kliv inom syntetisk biologi
  • En ny värld av regulatoriska RNA
  • Allergier – en stor medicinsk utmaning

 

Odla svamp

I stort sett alla vedlevande och förnanedbrytande svampar kan man lätt odla och de växer relativt snabbt. Ostronskivling, som man köper i livsmedelsaffärer, är särskilt lättodlad. De flesta mykorrhizasvampar, dvs. de flesta matsvampar, går däremot inte att odla. Mycel från skogens svampar kan odlas upp på agarplatta om man är noga med steriliteten. Man kan sedan testa olika ämnen för att se hur de påverkar växten av mycelet.

Odla svamp och testa giftverkan av olika ämnen

Odla mikrosvampar

Levande barr har en rik flora av såväl endofytiskt som epifytiskt levande svampar. Dessa kan man ganska lätt odla ut och bland annat visa att det faktiskt växer endofytiska svampar inne i barren.Varje liten svampindivid avgränsas i barret med ett tydligt svart band.

Odla mikrosvampar från granbarr

På ytan av friska barr lever såväl bakterier som svampar (epifytflora). De får sin näring från utsöndringar genom kutikula och klyvöppningar. Så länge bladen är friska är floran på bladytan dominerad av svamparter, företrädelsevis olika jästarter. När bladen vissnar, ändras florans sammansättning eftersom de sockerhaltiga exudaten från bladet försvinner. Här beskrivs hur man kan odla upp mikroorganismer från bladytor.

Mikroorganismer på bladens yta

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.

Renodla bakterier

Den metod som beskrivs i laborationen innebär att bakterier successivt späds ut då de sprids ut på en agarplatta. Agarplattorna inkuberas och bakterierna kommer då att dela sig. Separata bakteriekolonier bildas där cellerna hamnat en och en. Koloniernas utseende visar om de bildats från samma bakterietyp och man kan på så sätt avgöra om den ursprungliga bakterieodlingen består av en sorts bakterier. Om alla kolonier ser lika ut är det sannolikt att den ursprungliga bakterieodlingen är ren och endast består av en sorts bakterier.

Renodla bakterier
Läs mer om bakterier och odling i Linnélektioner

Bakteriehalt i livsmedel

Detta är en klassisk mikrobiologisk undersökning där bakteriehalten i olika livsmedelsprover analyseras. I livsmedelshygieniska undersökningar är man intresserad av att dels kunna påvisa förekomst av eventuella sjukdomsalstrande bakterier, dels kontrollera att livsmedlet inte innehåller för stora mängder av sådana mikroorganismer som förstör smak, konsistens och näringsvärde. Köttfärs är exempel på ett livsmedel som är är intressant att undersöka eftersom det är känsligt för olämplig förvaring.

Bakteriehalt i livsmedel

Odla cyanobakterier

Cyanobakterier är intressanta av olika orsaker, som exempelvis evolutionära aspekter, mikroskopstudier av celler, odling i kvävefritt medium för att studera cyanobakteriernas kvävefixerande förmåga och odling i medier med olika fosfathalt. Utifrån praktiska försök kan kopplingar göras till exempelvis algblomningen i Östersjön.Här finns beskrivning av hur cyanobakterier odlas i ett definierat näringsmedium.

Odla cyanobakterier

Kväveföreningar – nödvändiga och skadliga

I naturen omvandlas kväveföreningar där de ingår i ett komplicerat kretslopp. De flesta stegen i kretsloppet sker genom inverkan av bakterier. Kväveföreningarna är nödvändiga för levande organismer, men också skadliga i för höga halter och på fel ställe. Här beskrivs ett modellförsök med akvarium. Processerna är komplicerade och många faktorer inverkar vilket gör att resultatet inte självklart kan förutsägas, men försöket ger utrymme för många intressanta frågeställningar att diskutera.

Kväveföreningar – nödvändiga och skadliga

Inverkan av UV-ljus på bakterier (Från Helix)

Bakterier utsätts för stark UV-bestrålning med UVC och UVB. DNA-skador som uppstår hos bakterierna kan repareras med ett speciellt enzym (fotolyas) som finns naturligt hos bakterierna och aktiveras av solljus.

Inverkan av UV-ljus på bakterier
Artikel i Bi-lagan om UV-ljus och bakterier (nr 1)

Försök med arkéer

Arkéerna är närmast släkt med eu­karyoterna, dit bland andra djuren, växterna och svamparna hör. Halobacterium sp. NRC-1 hör till arkéerna och som många arkéer klarar den att leva i extrema miljöer. Det är en modellorganism för arkéerna som är väl undersökt. Nedan beskrivs en serie undersökningar som handlar om att göra iakttagelser och beskriva egenskaper hos Halobacterium, som växer dels på platta, dels i vätskekultur. Gruppen arkéer och nedanstående laborationer presenteras även i en artikel i Bi-lagan.

Halobacterium kan under en begränsad tid köpas in från Bioresurs. Kontakta info@bioresurs.uu.se.

 

Laborationer med arkéer

Samtliga beskrivningar av laborationer med arkéer hittar du i ett gemensamt laborationshäfte längst ner på sidan.

  • Beskrivningar för att studera egenskaper hos Halobacterium (koloniernas utseende, flytande kulturer, absorbansmätning och mikroskopstudier av celler. Dessutom finns kommentarer till resultaten avsedda för lärare.
  • Renodling av arkéer. Beskrivningen visar hur man odlar fram enskilda kolonier av Halobacterium.
  • Halobacterium är en saltälskande arké. Den här laborationen handlar om att ta reda på optimal salthalt och om att göra tillväxtkurvor vid olika halt av natriumklorid i mediet.
  • Flytande medium med en tät kultur av Halobacterium indunstas. På saltkristallerna som bildas finns levande celler av Halobacterium. Dessa saltkristaller kan användas för att regenerera en kultur.
  • Cellerna lyserar omedelbart om de placeras i rent vatten och DNA-innehållet frigörs. Med en enkel metod fälls DNA-ut och blir synligt.
  • Testa med en enkel metod hur Halobacterium påverkas av olika ämnen. Pröva till exempel rent vatten, olika metalljonlösningar, som till exempel kopparjonlösningar, eller rengöringsmedel.
  • Artemia, ett litet kräftdjur, odlas upp i lösning med 3% havssalt. Kanske kan Artemia ingå tillsammans med Halobacterium i en näringskedja i naturliga saltsjöar.

Laborationshäfte Halobacterium
Odlingsanvisningar
Renutstryk

Bakteriell illumination (Extern länk)

Vem producerar ljus och varför? Med bioluminescens menas synligt ljus som produceras av levande organismer. Sådana organismer är sällsynta på land, men de är oerhört vanliga i haven. I denna laboration odlas självlysande bakterier från saltvattensfisk odlas upp.

Bakteriell illumination

Transfomera E.coli med GFP (Extern länk)

Ett färdigt kit som kan beställas från BioRad, E.coli-bakterier transformeras med en plasmid innehållande GFP (Green Fluorescent Protein). Läs även instruktionen nedan som visar hur laborationen kan göras utan att använda ampicillin. Det ger dessutom
möjlighet att träna på att göra en spädningsserie och att renodla bakterier.

pGLO™ Bacterial Transformation Kit
Komplement till laborationen