HANDLEIDING BIJ HET PRACTICUM BIOLOGIE

VWO B1 – B2

Norbertuscollege Roosendaal

Vaardigheden in de tweede fase

Praktijkonderwijs kan zeer verhelderend zijn

2

Inhoudsopgave

INLEIDING........................................................................................................................................................... 3 WERKWIJZE BIJ HET PRACTICUM.......................................................................................................................... 3

1. Het maken van een verslag...................................................................................................................... 5 2. Het maken van werkschema’s ................................................................................................................. 5 3. Microscoop.............................................................................................................................................. 5 4. Het maken van preparaten ...................................................................................................................... 7 5. Tekeningen van microscopische preparaten ........................................................................................... 8 6. Glaswerk ................................................................................................................................................. 8 7. Kleuren en fixeren van microscopische preparaten................................................................................ 9

EXPERIMENT 1: MICROSCOPIE VAARDIGHEDEN ............................................................................... 10

EXPERIMENT 2: VERSCHILLEN TUSSEN PLANTAARDIGE EN DIERLIJKE CELLEN ................. 11

EXPERIMENT 3: DIFFUSIE............................................................................................................................ 12 Experiment 3.1. Diffusie van een gas in een ander gas................................................................................. 12 Experiment 3.2: Diffusie van een vaste stof in een vloeistof waarin hij oplosbaar is ................................... 12

EXPERIMENT 4: OSMOSE EN OSMOTISCHE VERSCHIJNSELEN...................................................... 13 Experiment 4.1.: Osmometer......................................................................................................................... 13 Experiment 4.2.: Osmotische verschijnselen in plantaardige cellen............................................................. 13 Experiment 4.3: Berekeningen van osmotische druk en osmotische waarde ................................................ 14

EXPERIMENT 5: PLANTENFYSIOLOGIE/VERDAMPING ..................................................................... 17 Experiment 5.1: Meten verdampingssnelheid van water door de bladeren van een ligustertak ................... 17 Experiment 5.2.: Verdamping in een afgesloten ruimte ................................................................................ 18

EXPERIMENT 6: VAARDIGHEDEN ............................................................................................................. 20 Experiment 6.1: Pipetteren ........................................................................................................................... 20 Experiment 6.2: Titreren (gebruik van een buret)......................................................................................... 21 Experiment 6.3: Het opstellen van een hypothese (krentenexperiment)....................................................... 22

EXPERIMENT 7 INDICATOREN................................................................................................................... 24

EXPERIMENT 8.:NATUURHONING OF KUNSTHONING?..................................................................... 26

EXPERIMENT 9. BANAAN.............................................................................................................................. 28

EXPERIMENT 10 BIOTECHNOLOGIE........................................................................................................ 30 Handleiding steriel werken en veiligheid...................................................................................................... 30 Experiment 10.1 Protoplasten van sla .......................................................................................................... 35 Experiment 10.2: Weefselkweek met populier............................................................................................... 38 Experiment 10.3: Kloon een kool.................................................................................................................. 41 Experiment 10.4: DNUI (DNA uit ui) ........................................................................................................... 44 Experiment 10.5: Cellulomonas, een papiervreter........................................................................................ 47 Experiment: 10.6: Gist maakt gluco-amylase ............................................................................................... 50

3

Inleiding Het hoe en waarom van een biologisch practicum

Bij veel leerlingen leeft het idee dat practica biologie alleen gegeven worden om stukken stof aanschouwelijk te maken. Een soort verduidelijking en aanvulling op de stof Dit is zeker niet het geval. Naast bovenstaande reden zit er nog een andere bedoeling achter. Neem het volgende maar eens in overweging. Je hebt gekozen voor het vak biologie in je vakkenpakket; dat kan om verschillende redenen zijn maar je keuze is gemaakt. Laten we ervan uit gaan dat je dit vak gekozen hebt uit interesse voor wat het allemaal inhoudt. De meest tijd besteden we aan het je laten kennis maken met wat vele onderzoekers voor jou zoal ontdekt hebben. Toch blijft biologie levend omdat het een wetenschap is die alles proefondervindelijk te weten moet zien te komen. Een bioloog moet dan ook experimenten uitvoeren om theorieën te bewijzen en om achter nieuwe feiten te komen. Hiermee willen we jou laten kennis maken. Voor biologisch practicum moet je op een bepaalde manier leren waarnemen leren denken die vaak afwijkt van je normale manier van waarnemen en denken. Alles moet heel logisch in elkaar zitten en beredeneerd worden. Dit is niet eenvoudig, maar wel te leren tijdens de practica. Enkele voorbeelden van wat je zult gaan leren zijn: ♦ Zelfstandig een opdracht naar behoren uitvoeren. Dit houdt in dat je het experiment moet voorbereiden,

moet nagaan of de opdracht duidelijk genoeg is. Zonodig moet je een werkschema maken om een goede tijdsplanning te verkrijgen.

♦ Nauwkeurig waarnemen en vooral heel objectief. ♦ Waarnemingen en resultaten overzichtelijk noteren. ♦ Logische conclusies trekken uit je resultaten. ♦ Exact werken en nauwkeurig je experimenten uitvoeren. ♦ Kijken of de theorie overeenkomt met de gevonden resultaten ♦ Handigheid krijgen in allerlei technieken.

Werkwijze bij het practicum Voor het doen slagen van de experimenten is het van belang dat je een goede methode van werken hebt. In feite is het practicum een voorbereiding op je practicum schoolonderzoek. Een goede methode van werken zou kunnen zijn: ♦ Opdracht lezen en achterhalen wat de bedoeling ervan zou kunnen zijn. ♦ Op grond hiervan nagaan wat je waarschijnlijk aan resultaten kunt verwachten, als je de opdracht

uitvoert. Het is echter nooit de bedoeling om naar een (verwachte) uitkomst toe te werken. ♦ Werkschema’s maken met een logische volgorde. ♦ Lijst maken van materiaal dat je nodig hebt (bijv. glaswerk, pipetten, chemicaliën). ♦ Materiaal klaarzetten. ♦ Opdracht uitvoeren. ♦ Resultaten en waarnemingen overzichtelijk opschrijven. ♦ Aan de hand van je resultaten en waarnemingen een logische conclusie trekken. ♦ Kijken of je resultaten en conclusies overeenkomen met de verwachtingen. Als dat niet zo is dan zul je

moeten zoeken naar eventuele oorzaken.

4

Schematisch overzicht van de natuurwetenschappelijke denk- en werkwijze

ja

1: Probleemstelling of

opdracht

ja nee

6: materialenlijst maken

10: Voorlopige conclusies uit gegevens formuleren

7: materialen klaar zetten

8: Uitvoering volgens werkschema

9: Waarnemingen en resultaten noteren

(bewezen) Theorieën

2: Verwachte resultaten (=werkhypothese)

3: werkschema maken

4: Zijn de vereiste hulp- technieken geleerd

11: Vergelijking met werkhypothese

komt met elkaar overeen ja Eindconclusie

formuleren

Geen nieuwe problemen

Klaar

Vereiste Technieken leren

Nee

Controleer stap: 1,2,3,4,8,9,10,11

Iets onnauwkeurig gedaan

Ja Nee

Opnieuw uitvoeren

Nieuwe pro- bleemstellingen

5

1. Het maken van een verslag Bij het doen van practicum is het van belang dat de resultaten van je experimenten netjes schriftelijk worden vastgelegd in de vorm van een verslag. Voor het maken van een verslag heeft men een aantal regels opgesteld. In elk verslag behoren de volgende onderdelen te zijn opgenomen.

Inleiding Hierin wordt in het kort beschreven, wat er over het onderwerp reeds bekend is. Meestal zullen we dit niet doen omdat het zoeken van literatuur erg tijdrovend is en voor onze practica niet van zo’n groot belang. Wel zullen we in de inleiding beschrijven waar de experimenten over gaan en wat je verwacht van de resultaten (werkhypothese).

Materiaal en methode: Hierin geef je aan welke chemische stoffen en hulpmaterialen je bij de experimenten gebruikt en hoe je het experiment hebt uitgevoerd.

Resultaten: Dit spreekt bijna voor zich zelf. Je zult alle waarnemingen die je gedaan hebt, en alle

gegevens die je uit je experimenten hebt verkregen, in dit onderdeel moeten beschrijven. Soms beschrijf je de resultaten in woorden. Heel vaak kun je ze weergeven in de vorm van tekeningen, tabellen en/of grafieken. Het is wel belangrijk dat je tabellen en grafieken voorziet van de juiste bijschriften..

Discussie: Vaak het lastigste onderdeel van het verslag, maar ook het belangrijkste. Hier geef je aan

welke conclusies je uit de resultaten van je experimenten trekt. Deze conclusie moet je vergelijken met je werkhypothese en als ze niet met elkaar overeenkomen dan zul je een nieuwe hypothese moeten opstellen

(Samenvatting): Dit is eigenlijk niet nodig bij de verslagen die jullie zullen maken.

(Literatuur): Ook dit onderdeel zal niet of nauwelijks van toepassing zijn.

2. Het maken van werkschema’s Voor een goed verloop van een experiment, waarin een groot aantal handelingen voorkomt , die een bepaalde tijdsduur hebben, is het noodzakelijk geruime tijd voor het begin van het experiment (dus thuis) een werkschema te maken. In een werkschema staat op overzichtelijke wijze weergegeven welke handeling op een bepaald tijdstip dient te gebeuren. Bovendien worden eventuele bijzonder omstandigheden vermeld (zoals temperatuur, lichtsterkte en dergelijke). Voor het begin van elk experiment wordt ook een tabel gemaakt waarin snel en duidelijk de voorlopige resultaten genoteerd worden. Het maken van aantekeningen tijdens een experiment geschiedt bij voorkeur met potlood. Bij eventueel knoeien met vloeistoffen blijft potlood altijd leesbaar, inkt vloeit direct uit 3. Microscoop Het woord microscoop is afkomstig uit het Grieks en is samengesteld uit de woorden “mikros” (=klein) en “skopein” (=kijken). Het is een instrument waarmee kleinen dingen vergroot bekeken kunnen worden. Wanneer we over een microscoop spreken bedoelen we in het algemeen een zogenaamde lichtmicroscoop. Hierbij worden de lichtstralen door het te bekijken voorwerp (het preparaat) gestuurd. Via een lenzenstelsel krijgen we dan een vergrrot beeld te zien van dit preparaat. Hieronder zie je een afbeelding van de lichtmicroscoop met de belangrijkste onderdelen.

6

Bouw van de lichtmicroscoop In onderstaande figuren wordt stapsgewijs duidelijk gemaakt hoe je de microscoop moet gebruiken. En wat heel belangrijk is: hoe je op de eenvoudigste en veiligste manier moet scherpstellen bij verschillende vergrotingen. Werken met de lichtmicroscoop

Zet de microscoop voor je op tafel. Zorg ervoor dat het statief naar je toe staat. Je begint altijd met de kleinste vergroting Wen jezelf aan om altijd met twee ogen open door de tubus te kijken. Je zult merken dat dit minder vermoeiend zal zijn. Als je bril dragend bent kijk dan door de microscoop met je bril af.

A. Draai de revolver zo dat het kleinste objectief onder de tubus komt. Draai met de instelschroef de tubus omhoog totdat de lens zich ca. 2 cm boven de voorwerptafel bevindt.

B. Leg nu het preparaat op de voorwerptafel met

het object precies boven het gat. Zet dan het glaasje met de klemmen vast. Kijk opzij tegen de lens en draai de tubus voorzichtig naar beneden totdat je een blokkering voelt.

C. Kijk nu door het oculair en draai de tubus

zover omhoog tot er een scherp beeld te zien is. Stel met het diafragma de juiste hoeveelheid licht in.

D. Zodra je het object meer wilt vergroten, draai

je met de revolver een groter objectief onder de tubus en stel voorzichtig scherp

7

4. Het maken van preparaten Voor het maken van preparaten gebruik je meestal de in de fig. getoonde prepareerbenodigdheden. Voor het gebruik moet je de glaasjes die je nodig hebt goed schoonmaken. Pak schoongemaakte glaasjes alleen nog aan de randen vast! Beadem een objectglas en poets dan boven- en onderkant met een doek schoon en droog. Is het glaasje erg vuil, spoel het dan eerst onder de kraan af. Om het dunne en zeer breekbare dekglaasje schoon te maken, wrijf je het beademde glaasje voorzichtig met de doek tussen duim en wijsvinger. Zorg ervoor dat het glaasje aan beide kanten goed droog is. In onderstaande fig zie je de stappen die nodig zijn voor het maken van een preparaat, waarbij de kans op storende luchtbellen zo klein mogelijk is.

De figuren A t/m F brengen de volgorde bij het maken van een preparaat in beeld. Leg een druppel insluitvloeistof op het objectglaasje. Breng het object met een pincet in de druppel vloeistof. Plaats het dekglas onder een hoek van ca 30o

voor de druppel. Trek het dekglaasje naar de druppel zoals in de figuur is aangegeven. Zet de prepareenaald achter het dekglaasje en laat het dekglaasje langzaam zakken. Trek de pincet weg. Teveel vloeistof zuig je weg met filtreerpapier.

8

5. Tekeningen van microscopische preparaten Waarom moet je die tekeningen maken? Veel leerlingen vinden het maken van die tekeningen van preparaten een lastig en vervelend werkje. Waarvoor dient het eigenlijk? Is kijken alleen niet genoeg? Nee, door vast te leggen wat je ziet dwing je jezelf om nauwkeuriger te kijken. ‘Welke vorm heeft die cel?’, ‘Hoeveel verschillende weefsels zijn er te zien?’, Is de celwand van alle cellen even dik?’. Nauwkeurig kijken en nauwkeurig teken gaan altijd samen. Maar hoe pak je dat nu aan? Je hebt in de onderbouw al enkele tekenregels geleerd. • Maak tekeningen altijd met potlood, bij voorkeur HB. • Maak tekeningen altijd tenminste 6 cm groot. Houd voldoende ruimte om de tekening vrij. • Zet de namen van bekende onderdelen erbij; gebruik liniaal en potlood om aanwijslijntjes te maken. • Zet boven elke tekening rechts een titel, een datum en noter de gebruikte vergroting en eventueel gebruikte

kleuring. • Zet linksboven je naam en je klas • Teken alleen wat je ziet en verzin niets. In de bovenbouw zijn de preparaten vaak wat ingewikkelder. Je moet bijvoorbeeld een doorsnede van een blad of stengel tekenen. Het kost natuurlijk heel veel tijd om van zo’n doorsnede alle cellen te tekenen. Dat is ook helemaal niet nodig. Om de waarnemingen vast te leggen gebruiken we in zo’n geval twee verschillende tekeningen. We beginnen met de overzichtstekening. Als we van een weefsel de cellen nauwkeuriger gaan bekijken, leggen we dit vast in een detailtekening. Overzichtstekening In een overzichtstekening geven we aan hoe de verschillende weefsels ten opzichte van elkaar liggen. Zo’n tekening is dus zeer schematisch. Je kunt voor het maken van zo’n tekening het beste een kleine vergroting gebruiken. Kijk goed naar de vorm van de doorsnede en leg die vast. Maak de tekening voldoende groot. Daarna zoek je de verschillende weefsels op en geeft hun ligging in de tekening aan. Geen details van cellen weergeven. Wel moet je alle weefsels benoemen. Detailtekening Een detailtekening is een tekening van één of enkele cellen uit een bepaald weefsel. De cellen worden zo nauwkeurig mogelijk getekend. Om dat te kunnen doen moet je eerst heel goed de vorm van een cel in je opnemen. Deze vorm leg je vast. Daarna kijk je naar bijzonderheden: de ligging en de grootte van de kern en bijvoorbeeld de bladgroenkorrels, de dikte van de celwand, enz. Tenslotte kijk je goed hoe de cel contact maakt met zijn ‘buren’; liggen alle cellen strak tegen elkaar of zitten er bijvoorbeeld intercellulaire ruimtes tussen. Alle details die je waarneemt geef je zo precies mogelijk aan in je tekening. 6. Glaswerk Bij bijna ieder practicum wordt wel iets van glaswerk gebruikt. Stelregel voor glaswerk is dat dit voor gebruik steeds schoon en vetvrij moet zijn. Bij het biologisch practicum wordt gebruik gemaakt van het volgende glaswerk:

9

• Pipetten: Pasteurse pipet, volumepipet en maatpipet Met pipetten kan men heel nauwkeurig een van tevoren vastgestelde hoeveelheid vloeistof opzuigen en vervolgens overbrengen

• Buret: Dit is eigenlijk een pipet in een wat grotere uitvoering met onderaan een kraantje. Het is een buis met een lengte van ongeveer 1 m. Ze wordt aan de bovenzijde gevuld met vloeistof. Over de gehele lengte van de buis is een schaalverdeling, zodat door het opendraaien van het kraantje iedere gewenste hoeveelheid vloeistof kan worden afgetapt.

• Maatcilinder: Dit is een veel breder, kortere buis dan een pipet of een buret. De maatcilinder wordt gebruikt om grotere volumina af te meten

• Bekerglazen • Erlenmeyers • Reageerbuizen • Maatkolven Met name aan het gebruik van een pipet en een buret wordt een volledig practicum gewijd. 7. Kleuren en fixeren van microscopische preparaten In biologisch materiaal treden voortdurend veranderingen op. Daarom is het nodig, indien men de bouw van plantaardige en dierlijke weefsels op een bepaald moment wil bestuderen, de situatie op dat moment stil te leggen (= fixeren). Door het fixeren wordt het materiaal ook langer houdbaar. Het principe van fixeren berust op het onwerkzaam maken (denatureren) van eiwitten en enzymen. Hierdoor kunnen allerlei reacties in de cellen niet meer plaats vinden. Fixatie biedt bovendien de mogelijkheid om kleurstoffen, die door de levende cel niet worden opgenomen, in de cel te brengen. Hierdoor worden de verschillende celorganellen beter zichtbaar en kan men ze beter van elkaar onderscheiden. Fixeren: Om levend materiaal te fixeren wordt meestal een 4% oplossing van formaldehyde (= formaline)

gebruikt of een 70% alcoholoplossing. Het te fixeren materiaal wordt in het debetreffende fixeermiddel ondergedompeld en bewaard.

Kleuren: Er zijn in de microscopie zeer veel kleurmethodes bekend. Een aantal hiervan zullen we hier

bespreken en enkele zullen we zelf toepassen. JKJ (= Joodkaliumjodide). Dit is een oplossing van Jodium en kaliumjodide in gedestilleerd water. Toepassing: kleurstof voor zetmeel Eigen kleur: geel Kleurreactie: zetmeel + JKJ wordt blauwzwart Floroglucine-zoutzuur. Floroglucine in 96% alcohol; zoutzuur Toepassing: kleustof voor Lignine (= houtstof) Eigen kleur: kleurloos Kleurreactie: Lignine + floroglucine-zoutzuur wordt rood Fuchsine. Een oplossing van fuchsine in 96% alcohol Toepassing: kleurstof voor lignine (= houtstof) Eigen kleur: rood

Kleurreactie: Lignine + fuchsine wordt rood Chloor-zink-jood (= Cl – Zn – J). Een oplossing van zinkcloride en kaliumjodide in water waaraan zoveel jodium is toegevoegd als oplost. Toepassing: kleurstof voor cellulose Eigen kleur: geel Kleurreactie: cellulose + Cl – Zn – J wordt blauw. Eosine. Een kleurstof voor cytoplasma Eigen kleur: Rood Kleurreactie: cytoplasma + Eosine wordt rose

10

Experiment 1: Microscopie vaardigheden

Inleiding: Om enige vaardigheid te verkrijgen in het gebruik van de microscopop en het maken van preparaten beginnen we met een aantal betrekkelijk eenvoudige handelingen. Om jezelf goed voor te bereiden is het raadzaam om het algemeen gedeelte van deze practicumhandleiding goed door te lezen m.n. de onderdelen over de bouw en werking van de lichtmicroscoop en het maken van een preparaat.

Materiaal: Microscopiseerset, microscoop, preparaat “Enkhuizer Almanak”

Uitvoering: A: Bij dit practicum maak je gebruik van een aantal kant en klare preparaten ,die gemaakt zijn

van microfilms van enkele bladzijden uit de Enkhuizer almanak. Het gaat ons niet zozeer om de tekst die er te lezen is. Het is ons meer te doen om het jezelf

eigen maken van vaardigheden betreffende de microscopie.

• Leg het preparaat onder de microscoop en klem het vast m.b.v. de klemmetjes op de voorwerptafel.

• Stel scherp bij een kleine vergroting

• Beweeg het preparaat naar boven, het beeld gaat dan naar…………….. • Beweeg het preparaat naar links, het beeld gaat dan naar…………….. • Neem de tekst van een regel over in je practicumschrift • Zet een grote vergroting voor bijv 400x

Stel scherp (voorzichtig) Teken nu één letter zo nauwkeurig mogelijk

B: Bij dit practicum is het de bedoeling dat je jezelf oefent in het maken van preparaten,

waarbij je gebruik maakt van betrekkelijk eenvoudige voorwerpen.

• Leg een haar op een objectglas • Maak van dit preparaat twee tekeningen (precies van wat je ziet en niet van iets toevalligs

vreemds). Één bij een vergroting van 50x en één bij een vergroting van 400x. Oefen je hierbij ook in het duidelijk instellen van de microscoop. Houdt ook rekening met de richtlijnen voor het tekenen.

C: Scheur een stukje filtreerpapier of iets dergelijks van ongeveer 1 cm2 groot af, leg dit in

een druppel water op een objectglas en breng er een dekglas overheen. Stel de microscoop goed in op de rafelige kant van het stukje papier en maak hiervan een tekening bij een vergroting van 100x.

11

Experiment 2: Verschillen tussen plantaardige en dierlijke cellen

Inleiding Naast tal van punten van overeenkomst zijn er ook belangrijke verschilpunten tussen plantaardige en dierlijke cellen. Zo blijken plantaardige cellen in het algemeen over een veel sterker “omhulsel” te beschikken dan dierlijke cellen. Daarnaast zijn er nog enkele opvallende verschilpunten die we gedeeltelijk in dit practicum zullen proberen te achterhalen.

Materiaal: Microscopiseerset, blaadje van waterpest, spatel, oplossing van 0,005% fuchsine in 96% alcohol.

Uitvoering: A: Maak een preparaat van een blaadje van waterpest in water. Bepaal zelf bij welke vergroting je het preparaat het beste kunt beoordelen en teken bij deze vergroting nauwkeurig een cel + de aangrenzende gebieden van de buurcellen. Let hierbij vooral op de celwand, de kern en de vacuolen.

B: Krab met een spatel langs de binnenkant van je wang en maak van het schraapsel een

preparaat in water + fuchsineoplossing. Bepaal zelf de vergroting waarmee je het beste kunt werken en teken enkele cellen

nauwkeurig. Vergeet niet hoe groot de afmetingen van je tekeningen ook al weer waren.

Evaluatie: 1. Welke zijn de meest opvallende, zichtbare verschillen tussen de cellen van waterpest en de cellen van het

wangslijmvlies? 2. Welke zichtbare overeenkomst is er tussen de cellen van waterpest en die van het wangslijmvlies? 3. Het spijsverteringskanaal van planteneters is in verhouding langer dan dat van vleeseters.

Wat is hiervan de reden?

12

Experiment 3: Diffusie Inleiding: De moleculen van een stof zijn tengevolge van de heersende temperatuur voortdurend in

beweging en wel des te sterker naarmate de temperatuur hoger is. Zij verplaatsen zich onregelmatig tengevolge van botsingen tegen andere moleculen.

Aangezien de onderlinge afstand van moleculen in vaste stoffen klein is, in vloeistoffen groter en in gassen relatief het grootst, zal de verplaatsing van moleculen in gassen het gemakkelijkst verlopen.

Het verschijnsel dat moleculen de neiging hebben zich gelijkmatig te verspreiden noemen we diffusie. Diffusie van moleculen (van een gebied met hoge concentratie naar een gebied met lage concentratie) gaat altijd door tot er een evenwichtssituatue is ontstaan, waarbij de concentratie van de moleculen even groot is.

Experiment 3.1. Diffusie van een gas in een ander gas Materiaal: Reageerbuis, strookje filtreerpapier, Ammoniaoplossing (NH4OH NH3 + H2O) Oplossing van de indicator fenolftaleïne, Horloge met secondeaanduiding. Uitvoering: Drenk het strookje filtreerpapier even met een uiteinde in de fenoftaleïne-oplossing En laat het even drogen

Vul de regeerbuis tot een hoogte van 2 a 3 cm met de ammoniaoplossing. Houd vervolgens het strookje filtreerpapier met de oorspronkelijk bevochtigde kant een eindje in de reageerbuis boven de ammoniaoplossing. Noteer de tijd die verloopt totdat je iets waarneemt.

Evaluatie: 1. Wat neem je waar? 2. Hoe moet het ammonia het filtreerpapier bereikt hebben? Experiment 3.2: Diffusie van een vaste stof in een vloeistof waarin hij oplosbaar is Materiaal: Reageerbuis, reageerbuisrekje, kaliumpermanganaat, kraanwater, pincet Uitvoering: Vul de reageerbuis bijna geheel met water en laat daar voorzichtig Een kristal van kaliumpermanganaat in vallen. Zet de reageerbuis voor- zichtig weg in het reageerbuisrekje (niet schudden) en bekijk van tijd tot

tijd het resultaat. Noteer het resultaat van je waarnemingen tot aan het einde van de les. Doe dit iedere les gedurende een week.

Evaluatie: 1. Waarom moet je de reageerbuis zonder hem te schudden weg zetten in het reageerbuisrekje? 2. Beschrijf in je eigen woorden het verloop van het diffusieproces.

13

Experiment 4: Osmose en osmotische verschijnselen Inleiding: Osmose is in feite een bijzondere vorm van diffusie, namelijk diffusie door een semipermeabele

membraan. Zo’n semi-permeabele membraan staat wel vrije diffusie van de (kleine) moleculen van het oplosmiddel toe, maar niet van de (grote) moleculen van de erin opgeloste stof. Het “netto” resultaat is een verplaatsing van het oplosmiddel in één richting.

Het verschijnsel osmose is eenvoudig te demonstreren met een zogenaamde osmometer. Ook het feit dat in een plantencel onder normale omstandigheden een druk van de celinhoud tegen

de celwand optreedt (turgor) is in feite een osmotisch verschijnsel. Omdat het plasma en het vacuolevocht, die door de semi-permeabele (in feite zelfs selectief permeabele) celmembraan gescheiden zijn van de buitenwereld, in het algemeen hypertonisch zijn ten opzichte van de omgeveing neemt zo’n cel water op. Dit gaat door tot er een evenwicht is bereikt waarbij de turgor even groot is als de druk van de celwand op de celinhoud (wanddruk).

Leggen we een plantencel in een hypertonische zoutoplossing dan wordt er via osmose water aan de

cel onttrokken. De cel krimpt hierbij door de elasticiteit van de celwand in en de turgor neemt af. Op zeker moment zal de druk van de celwand tegen de celwand geheel wegvallen. Op dat moment is de cel maximaal gekrompen en de turgor = 0. We noemen deze situatie grensplasmolyse.

Heeft er nog verdere wateronttrekking plaats (dit kan als de zoutoplossing sterk genoeg is) dan laat de celinhoud los van de celwand: we spreken in dit geval van plasmolyse.

Experiment 4.1.: Osmometer Door de TOA is reeds van tevoren een opstelling van een osmometer gemaakt.

• Maak in je practicumschrift een tekening van de opstelling en zet er de namen bij. Geef tevens een beschrijving van hoe een osmometer werkt.

• Meet gedurende een lesuur om de 5 minuten de stand van de vloeistof in de osmometer. Noteer je gegevens in een tabel.

Maak van je gegevens een grafiek. Benoem de assen op de juiste wijze (grootheid en eenheid).

Evaluatie exp. 4.1

1. Welk deel van de osmometer kun je vergelijken met de cel? 2. Welk onderdeel van de osmometer kun je vergelijken met het celmembraan? 3. Het stijgen van de vloeistofspiegel in de stijgbuis zal steeds minder snel verlopen en op den

duur stoppen. Geef hiervoor twee oorzaken. Experiment 4.2.: Osmotische verschijnselen in plantaardige cellen Materiaal: Microscopiseerset, haren van de meeldraden van de eendagsbloem of blaadjes van de

waterpest, 3,5 % KNO3 oplossing (kaliumnitraat) in druppelflesjes.

Uitvoering:

A Neem van de eendagsbloem één meeldraad en prepareer hiervan de haren vrij of neem een blaadje van de waterpest. Maak van dit levend plantaardig materiaal een preparaat in gedestilleerd water en teken bij een geschikte vergroting één cel compleet en de aangrenzende cellen deels.

B Maak op dezelfde manier een preparaat in de 3,5 % oplossing van KNO3. Laat dit enige tijd

inwerken en teken een cel met buurcellen.

Evaluatie exp. 4.2 1 Wat kun je zeggen van de “spanningstoestand “ van de cel bij exp. 5.2.A? 2 Wat kun je zeggen van de “spanningstoestand “ van de cel bij exp. 5.2.B? 3 Aan welke voorwaarden moet voldaan zijn wil er in een plantencel sprake zijn van osmotische

verschijnselen? (noem er 3) 4 In het preparaat van exp 5.2.B kun je binnen de celwand kleurloze plekken waarnemen. Wat

ligt er in die kleurloze gebieden? Verklaar je antwoord.

14

Experiment 4.3: Berekeningen van osmotische druk en osmotische waarde Inleiding: In de scheikunde verstaat men onder de atoommassa van een element hetaantal malen dat een atoom

van dat element zwaarder is dan een waterstofatoom. Onder de molecuulmassa van een stof verstaat men het aantal malen dat een molecuul van die stof

zwaarder is dan een atoom waterstof. De molecuulmassa is de som van de atoommassa’s der atomen die het molecuul vormen. Met het gegeven dat de atoommassa van koolstof (C) 12 is, die van waterstof (H) 1 en die van zuurstof (O) 16, is zo bijvoorbeeld vast te stellen dat de molecuulmassa van glucose (C6H12O6) 180 bedraagt.

Tevens definieert men in de scheikunde het begrip “mol”, waarbij één mol van een stof zoveel gram is als de atoom- of molecuulmassa van die stof bedraagt.

Het is eenvoudig in te zien dat een mol van welke stof dan ook steeds evenveel deeltjes zal bevatten. Dit constante deeltjesaantal staat bekend als het getal van Avogadro en bedraagt circa 6 x 1023 deeltjes per mol.

Aangezien – zoals we reeds eerder vaststelden – de osmotische waarde van een oplossing recht evenredig is met het aantal opgeloste deeltjes zal een mol van willekeurig welke stof, opgelost in een bepaald volume oplosmiddel, steeds eenzelfde osmotische waarde hebben. Via de gaswet van Boyle – Gay Lussac is af te leiden dat één mol deeltjes, opgelost tot één liter oplossing, een osmotische waarde oplevert van 22,4 atmosfeer bij OoC.

Een complicerende factor bij zouten is dat in waterige oplossingen hun moleculen uiteenvallen (dissociëren) in geladen deeltjes, de zogenaamde ionen. Op deze wijze ontstaan er dus meer deeltjes dan men op grond van de moleculaire structuur zou verwachten. Zo zou bijvoorbeeld één mol keukenzout (NaCl), dit is 58,5 gram NaCl, opgelost in water tot één liter oplossing, een osmotische waarde hebben van 22,4 atmosfeer (bij 0oC) wanneer er sprake zou zijn van ongedissocieerde moleculen. Aangezien echter NaCl moleculen in water dissocieren tot Na+ en Cl- ionen (dus 1 mol NaCl valt in water uiteen in 2 mol ionen) is de osmotische waarde dus 2 maal zo groot (44,8 atm).

Materiaal: Microscopiseerset, pincet, haren van de meeldraden van de eendagsbloem, blaadjes van waterpest of

rode ui, oplossingen van kaliumnitraat (KNO3) van 3,5 – 4,0 – 4,5 – 5,0 %. Uitvoering

• Maak 4 preparaten van levend plantaardig materiaal in KNO3 – oplossingen van respectievelijk 3,5 – 4,0 – 4,5 – 5,0 %.

• Laat even inwerken en beoordeel vervolgens zo snel mogelijk en zo nauwkeurig mogelijk bij welke sterkte een KNO3 oplossing juist grensplasmolyse veroorzaakt. Grensplasmolyse is het moment dat het celmembraan op het punt staat los te laten van de celwand. Op het moment van grensplasmolyse is de oplossing van het milieu isotonisch met de oplossing van de cel. Hiermee heb je dus de mogelijkheid om de osmotische waarde van de cellen te bepalen

Evaluatie

1. Bereken uit dit experiment zo nauwkeurig mogelijk de osmotische waarde van de plantencellen op het moment van grensplasmolyse. Hierbij heb je de volgende gegevens nodig: • Molecuulmassa van KNO3 = 39 + 14 + (3 x 16) = 101 • KNO3 dissocieert als volgt: KNO3 K+ + NO3

- Vermeld hierbij eerst de conc. KNO3 die nodig is voor grensplasmolyse. Bereken vervolgens hoeveel gram dit is in 1L. Hieruit kun je dan het aantal mol berekenen.

2. Bereken (vermeld de berekening) welke concentratie een glucose – oplossing moet hebben wil hij

isotonisch zijn met een 4,0 % KNO3 oplossing. 3. Bij onder andere bloedonderzoek maakt men vaak gebruik van een zogenaamde “fysiologische

zoutoplossing”. Dit is een oplossing van 0,9 % NaCl in water. • Aan welke voorwaarde moet een dergelijke oplossing voldoen? • Bereken de osmotische waarde van een dergelijke oplossing (MNaCl = 58,5) • Bereken (in g/L of in %) hoe sterk men een glucose – oplossing moet maken om eenzelfde

osmotisch waarde te realiseren.

15

4. Tot welke hoogte zou de waterkolom in een stijgbuis van een osmometer kunnen stijgen indien er in het reservoir van de osmometer een oplossing van 180 g glucose per liter aanwezig was? In de bak van de osmometer bevindt zich zuiver water. Mglucose = 180 , 1 atm komt overeen met een waterkolom van 10m).

16

17

Experiment 5: Plantenfysiologie/verdamping Inleiding: Dat planten water verdampen heeft voor hen een zeer bijzondere reden. Ze proberen op deze manier

een continue opwaartse sapstroom te creëren, waardoor ze in staat zijn om de meegevoerde zouten uiteindelijk in het blad te krijgen.

Normaalgesproken vindt de verdamping plaats vanuit de bladparenchymcellen (Palissade- en sponsparenchym) naar de intercellulaire holtes in het blad. Vervolgens verdwijnt de waterdamp door middel van diffusie, via de huidmondjes uit het blad naar de omgeving. De mate van verdamping (verdampingsnelheid) wordt in belangrijke mate bepaald door de relatieve luchtvochtigheid van de omgeving. Relatieve luchtvochtigheid kan men berekenen volgens onderstaande formule De hoeveelheid H2O damp, die zich bij een bepaalde temp. in een bepaalde ruimte bevindt Relatieve lucht- = x 100% vochtigheid De maximale hoeveelheid H2O damp, die zich bij die temp. in die ruimte kan bevinden Daarnaast is er nog een andere mogelijkheid om de relatieve luchtvochtigheid zeer nauwkeurig te bepalen. Men gaat hierbij uit van het gegeven dat er warmte nodig is om water te laten verdampen.. In het kort komt de methode neer op het volgende principe: • Twee geijkte thermometers bevinden zich in elkaars nabijheid in dezelfde ruimte • Bij de ene thermometer wordt de normale luchttemperatuur afgelezen. Deze temperatuur noemt

men de droge boltemperatuur (TT) Om het kwikreservoir van de andere thermometer bevindt zich een in het water gedrenkt kousje. De temperatuur die men bij deze thermometer afleest noemt men de natte boltemperatuur (HT).

• Het verschil in temperatuur tussen TT en HT is een maat voor de relatieve luchtvochtigheid in die ruimte

• Indien het verschil tussen HT en TT groot is dan is er dus veel water verdampt (immers het verdampen van water kost warmte). Dan zal de relatieve luchtvochtigheid in die ruimte dus laag zijn.

• Indien HT = TT dan zal de relatieve luchtvochtigheid dus 100% bedragen. (Er is namelijk geen warmte verbruikt dus kan er ook geen water verdampen)

In een tweetal experimenten zal duidelijk gemaakt worden welke invloed de relatieve luchtvochtigheid heeft op de snelheid waarmee de verdamping plaatsvindt.

Experiment 5.1: Meten verdampingssnelheid van water door de bladeren van een ligustertak

Materiaal: Vaporometer (instrument om de verdampingssnelheid te meten), meetlat (liniaal), thermometeropstelling, opstelling met een ligustertak (reeds klaargezet door de TOA)

Uitvoering:

A Verdamping bij een ligustertak met het volledige bladoppervlak

• Tel het aantal bladeren dat zich aan de ligustertak bevindt (noteren). • Druk de injectiespuit in, zodat het waterniveau zo ver mogelijk in de horizontale buis van de

vaporometer wordt gebracht. Lees HT en TT af voordat je begint met meten

• Gedurende 15 tot 20 minuten meet je om de 2 minuten de verplaatsing van de luchtbel. • Noteer je gegevens in een tabel (tijd in min; verplaatsing in mm). • Tussen de metingen door teken je de opstelling van de proef. Lees na afloop HT en TT af

18

B Verdamping bij een ligustertak met de helft van het bladoppervlak

• Verwijder de helft van het aantal bladeren. Liguster heeft een kruisgewijze bladstand, dus verwijder van ieder bladpaar een blad.

Lees vooraf HT en TT af • Gedurende 15 tot 20 minuten meet je om de 2 minuten de verplaatsing van de luchtbel • Noteer je gegevens in een tabel Lees na afloop van je metingen HT en TT af

Evaluatie:

1. Zet de gegevens van experiment A en B in één grafiek uit. 2. Bepaal met behulp van de tabel (aanwezig in de klas) de relatieve luchtvochtigheid voor en na

afloop van je experimenten.

3. Welk verband bestaat er tussen het aantal bladeren en de verdampingssnelheid

4. Voor beide grafieken kan er een functie worden opgesteld

f(x) ax + b Stel voor beide grafieken de bijbehorende functie op (raadpleeg je wiskundeboek)

5. Wat stelt de waarde van de letter a in bovenstaande functie voor (wiskundig)? Wat stelt de grootte van de letter a in bovenstaande functie voor met betrekking tot dit experiment?

6. Leg uit wat het verschil is tussen diffusie en verdamping (gebruik hiervoor gegevens uit je boek,

de inleiding op dit practicum, encyclopedie, bibliotheek) 7. Waarom moet een plant water verdampen via zijn bladeren.

8. Als er aan een plant geen bladeren zitten (bijvoorbeeld in het Voorjaar), op welke manieren kan

een plant dan toch zorgen voor een opwaartse sapstroom (gebruik hiervoor gegevens uit je boek of probeer op een andere manier het antwoord te vinden)

Experiment 5.2.: Verdamping in een afgesloten ruimte Materiaal: Vaporometer, ligustertak, thermometreopstelling, perspexbuis meetlat (liniaal) Uitvoering: Maak een opstelling volgens onderstaande schets. Het geheel wordt vastgeklemd in een

buretopstelling om het risico van omvallen te beperken.

19

• Meet gedurende een periode van 30 minuten de verplaatsing van de luchtbel in de vaporometer om de 3

minuten en noteer je gegevens in een tabel. • Bij ieder meting noteer je HT en TT • Vervolgens wordt met behulp van de tabel in de klas de relatieve luchtvochtigheid bepaald Evaluatie

1. Verwerk je gegevens in de volgende grafieken:

Het verband tussen de tijd en de verplaatsing Het verband tussen de tijd en de relatieve luchtvochtigheid Het verband tussen de tijd en de afname van de verdampingssnelheid.

Voor deze grafiek is het noodzakelijk dat je het verschil bepaald tussen de verplaatsing van de luchtbel op twee opeenvolgende momenten. Dit verschil zet je vervolgens uit tegen de tijd.

Vergeet niet om grafieken te voorzien van een bijschrift. Geef ook bij de assen de grootheid en de bijbehorende eenheid.

2. Kijk naar het resultaat van je grafieken.

Wat is de relatie tussen de relatieve luchtvochtigheid en de verdampingssnelheid?

3. Probeer m.b.v. je gegevens na te gaan of de relatieve luchtvochtigheid gelijk blijft bij een constant verschil tussen HT en TT. Geef 2 voorbeelden uit je gegevens.

4. Welke conclusies kun je trekken uit beide experimenten (exp. 5.1 en 5.2)

Slotopdracht: Verwerk de resultaten van experiment 5.1 en 5.2 in een verslag. Dit verslag moet voldoen aan de volgende voorwaarden:

Inleiding in je eigen woorden. Geef hierin aan welke verwachtingen je hebt m.b.t de onderzoeksvraag in beide experimenten.

Materiaal en methoden

Resultaten in tabelvorm en in grafiekvorm

Vergeet niet om elke grafiek en tabel te voorzien van een bijschrift

Antwoorden op de evaluatieopdrachten

Slotconclusies uit beide experimenten

20

Experiment 6: Vaardigheden Inleiding: Ook bij een biologisch practicum is het de bedoeling dat je vaardigheid krijgt in technieken die

tijdens het practicum plaatsvinden. Deze technieken betreffen meestal het titreren en het pipetteren. We zouden jullie natuurlijk eindeloos dezelfde handeling met betrekking tot deze vaardigheden kunnen laten uitvoeren. Dat leek ons nogal saai. Vandaar dat wij er een aantal proefjes bij bedacht hebben, waardoor je toch het idee hebt dat je het opdoen van deze vaardigheden als zinvol ervaart.

Experiment 6.1: Pipetteren Inleiding Bij het pipetteren moet je jezelf houden aan de volgende regels en afspraken. • Overtuig je alvorens je gaat pipetteren van de schaalverdeling op de pipet. Met welk volume komt ieder

schaaldeel overeen? • Eerst moet je de pipet spoelen met gedestilleerd water. Daarna zuig je een klein beetje van de vloeistof op

die je moet gaan pipetteren. Ook met deze vloeistof is het de bedoeling dat je de pipet spoelt. Deze vloeistof moet je natuurlijk niet terug doen in de oorspronkelijke erlenmeyer/maatglas.

• Zuig de vloeistof op tot ruim boven het bovenste maatstreepje. Breng vervolgens je wijsvinger (niet je duim) op de bovenste opening van de pipet. Door voorzichtig je wijsvinger een beetje los te laten van de opening laat je de vloeistof uit de pipet lopen, totdat je precies de gewenste hoeveelheid vloeistof hebt.

• Nu haal je de pipet uit de erlenmeyer/maatbeker en je droogt met een tissuepapiertje het onderste deel van de pipet af.

• Vervolgens houd je het onderste deel van de pipet tegen het glas van het glaswerk (reageerbuis, erlenmeyer, maatbeker etc.) waarin je de vloeistof wilt brengen. Zorg ervoor dat glaswerk en pipet onder een hoek van 45o staan. De punt van de pipet moet tegen het glaswerk zitten. Houdt de pipet op ooghoogte (anders kun je niet goed aflezen)

• Laat nu de vloeistof uit de pipet lopen. Denk eraan: als alle vloeistof uit de pipet is gelopen dan moet je nog 10 seconden wachten voordat je de pipet van het glaswerk afhaalt. Je mag absoluut niet de achtergebleven vloeistof uit de pipet blazen.

• Nu ga je opnieuw de pipet schoonspoelen en vervolgens kun je weer opnieuw beginnen Materiaal: 2 rekjes met in totaal 12 reageerbuizen

2 pipetten (5 ml en 10 ml) 3 bekerglaasjes met resp. HCL (zoutzuur), NaOH (base) en rode koolsap spuitfles met gedestilleerd water Tissuepapier

Methode:

• Breng in 6 reageerbuizen m.b.v. een pipet in iedere buis 2 ml van het rode koolsap Welke pipet zou je hiervoor het beste kunnen gebruiken?

• Breng in ieder buis volgens onderstaand schema het vereiste aantal druppels HCl (buis 1 t/m 6) of NaOH

HCL NAOH Buis Aantal

druppels Kleur Buis Aantal

druppels Kleur

1 0 7 1 2 1 8 2 3 2 9 3 4 3 10 4 5 4 11 5 6 5 12 6

21

• Meng de vloeistof en vul iedere buis met gedestilleerd water aan tot een hoogte van ca 5 cm. Noteer de ontstane kleur in bovenstaande tabel.

• Vervolgens voeg je aan de resterende hoeveelheid rode koolsap m.b.v. een pipet zoveel HCl toe totdat het sap een rode kleur krijgt.

• Nu herhaal je de hier bovenstaande proef met de resterende 6 buizen (buis 7 t/m 12), uitgaande van het aangezuurde rode koolsap. In plaats van HCl gebruik je NaOH.

• Als je klaar bent zet je alle buizen op een rij en je vergelijkt de kleuren met elkaar Evaluatie:

1. Hoe heet de kleurstof die aanwezig is in het rode kleurstof (deze kleurstof is afkomstig uit de vacuolen van de cellen van de rode kool)?

2. Deze kleurstof kan het vacuolemembraan /celmembraan niet passeren. Wat moet men doen om deze kleurstof uit de cellen te krijgen?

3. Waarvoor kan men deze kleurstof uitstekend gebruiken (Denk hierbij aan het gebruik van HCl en NaOH)?

Experiment 6.2: Titreren (gebruik van een buret) Inleiding: Een buret is eigenlijk niets anders dan een pipet die voorzien is van een kraantje. De gehele

opstelling staat m.b.v. een statief stevig op tafel. Het gebruik van een buret vergemakkelijkt het zeer nauwkeurig aflezen van de hoeveelheid vloeistof die je gebruik hebt voor een titratie. Bij het gebruik van de buret gelden de volgende regels en afspraken: • Aflezen moet je doen op ooghoogte. Pas dan ben je in staat om zeer nauwkeurig af te lezen. • Achter in het glas van de buret staat een blauwe streep. Deze blauwe streep krijgt een

vernauwing op het punt waar zich de vloeistofspiegel (meniscus) bevindt. Het is de bedoeling dat je op deze vernauwing de stand afleest. Je moet het laatste getal bij het aflezen altijd schatten. Hierdoor ben je in staat om toch vrij nauwkeurig de vloeistofhoeveelheden te bepalen.

Materiaal:

Buret gevuld met NaOH 0,1M Volume pipet 10 ml Erlenmeyer 300 ml Bekerglas met karnemelk Bekerglas voor restvloeistoffen Spuitfles met demi-water Druppelflesje indicator (fenolftaleïne)

Het is de bedoeling om d.m.v. een titratie te bepalen hoeveel zuur er b.v. in karnemelk aanwezig is. Methode/werkwijze

Lees de beginstand van de buret af en noteer deze Pipetteer 10 ml karnemelk in de erlenmeyer Voeg enkele druppels indicator toe

Fenolftaleïne is bij een pH > 8,2 roze en bij een pH < 8,2 kleurloos. Voeg uit de buret snel druppelend (geen straal) NaOH toe, terwijl je de erlenmeyer vanuit de pols

voortdurend rondzwenkt. Je moet regelmatig met de spuitfles de binnenwand van de erlenmeyer schoonspuiten, zodat er geen

druppels NaOH aan de wand blijven zitten Zodra je het omslagpunt (bij pH = 8,2) nadert, zie je dat de rose kleur van de indicator moeilijker

verdwijnt. Laat vanaf dit punt telkens 1 druppel in de oplossing vallen en zwenk totdat de rose kleur is

verdwenen. Als de lichtrose kleur ca. 20 sec blijft, dan is het eindpunt van de titratie bereikt!

Meestal zie je dat de lichtrose kleur verdwijnt. Dit wordt veroorzaakt doordat door het zwenken er CO2 uit de lucht bij het mengesel komt. CO2 reageert in een vloeistof als een zwak zuur.

Lees nu de eindstand op de buret af. Trek hiervan de beginstand af en dan weet je hoeveel NaOH er is verbruikt. De hoeveelheid NaOH is een maat voor de hoeveelheid zuur aanwezig in de karnemelk

22

Experiment 6.3: Het opstellen van een hypothese (krentenexperiment) Inleiding: Biologie is een natuurwetenschap. Wat we weten van planten ,dieren en mensen is voor een groot

deel het resultaat van het onderzoek dat biologen gedaan hebben. De onderzoeksmethode die o.a. in het biologisch onderzoek wordt gebruikt heet voluit: de natuurwetenschappelijke denk- en werkwijze (NDW). Een schematish overzicht van de NDW staat op blz 3 van de algemene inleiding.

In deze denkwijze zitten in een vaste volgorde een aantal fasen, stappen. Deze denkwijze is niet exclusief voor (natuur)-wetenschappers. In het dagelijks leven maak je ook gebruik van deze denk en werkwijze.

Stel je merkt op dat je tijdens het fietsen een lekke band krijgt, daar verwonder je je over, want er zit net een nieuwe band op. Je hebt dus een probleem “Zeker weer dat ventiel” roep je misschien wel uit. Met deze veronderstelling (de hypothese) weetje nog niets zeker. Wil je verder fietsen dan moet je handelen. Maar hoe? Dat leidt tot onderzoek. Je denkt: Äls het ventiel lek is dan zal ik als ik er wat spuug opdoe luchtbelletjes zien”. Je voorspelt nu al een resultaat van een experiment dat je nog moet gaan doen. (voorspelling). Dit ga je op zijn waarde toetsen. Je voert het experiment uit en neemt een resultaat waar (bijv. geen luchtbelletjes). Je concludeert dat wat je eerst veronderstelde (je hypothese) niet juist was, en je vraagt je af wat er nog meer aan de hand kan zijn (discussie) en zoekt naar een nieuwe…..enz. Uit het ene onderzoek volgt het volgende.

Hieronder staan de stappen nog eens op een rijtje: • Verwondering: Bij deze stap gaat het niet alleen om wat je ziet, maar vooral wat je opvalt: hé, kijk

nou eens! • Probleemstelling: Bij deze stap signaleer je een probleem, en beschrijf je het op een manier die

onderzoekbaar is. Formuleer het probleem als een vraagstelling. Eén probleem tegelijkertijd. • Hypothese: Je bedenkt een voorlopig antwoord op de onderzoeksvraag (probleemstelling). De

hypothese moet wel toetsbaar zijn. Voor één probleem zijn veelal meerdere hypothesen te bedenken (zie onderstaande afbeelding)

Een hypothese mag nooit resultaten of conclusies bevatten

• Voorspelling: Je probeert als het ware de uitkomst van je experiment te voorspellen. De voorspelling wordt vaak getypeerd door de “Als…..dan…..vorm”. Als je hypothese waar is, dan zul je als je iets doet die gevolgen kunnen waarnemen

• Materiaal en methode: Je maakt een werkplan; op welke wijze ga je onderzoeken, welke materialen heb je nodig enz.

• Resultaten:Je voert het werkplan uit en je noteert wat je waarneemt bijvoorbeeld in tabellen. • Conclusie: Dit is de stap waarin je een uitspraak doet over de waarde van je hypothese. Klopt je

hypothese??

Om jullie te laten kennismaken met de NDW hebben wij het zogenaamde krentenexperiment ontworpen, waarin alle stappen van de NDW zijn opgenomen. Ga dit experiment maar eens uitvoeren.

23

Materiaal: Bekerglas met daarin azijnoplossing (20 ml tafelazijn met 60 ml water) Een paar krenten of rozijnen Soda Roerstaafje

Je doet een paar rozijnen of krenten in het bekerglas met azijnoplossing. Vervolgens voeg je een lepeltje soda toe. Daarna roer je even door. Blijf er dan voorlopig een tijdje vanaf!

Probeer in de volgorde van dit werkblad te werken. Schrijf op wat je ziet denkt of doet. 1. Verwondering

Schrijf niet alleen op wat je ziet, maar vooral wat je opvalt: hé kijk nou eens! Noteer minstens 4 waarnemingen.

2. Probleemstelling

Selecteer één van je waarnemingen en formuleer daar een vraagstelling bij. 3. Hypothese

Bedenk een voorlopig antwoord op die vraag (zie onder 2). Je kunt meerdere antwoorden (hypothesen) formuleren.

4. Voorspelling

Een helle moeilijke stap. Je probeert als het ware het resultaat te voorspellen. Het makkelijkste kun je de voorspelling in de als……dan…….vorm gieten. Je bent dus bezig met het bedenken van een experiment.

5. Resultaten

Voer je experiment uit. Schrijf op wat je waarneemt. 6. Conclusie

Is je hypothese juist als je kijkt naar de resultaten van je experiment.

24

Experiment 7 Indicatoren

Inleiding Indicatoren zijn in de biologie en in de scheikunde belangrijk om aan te tonen of bepaalde stoffen aanwezig zijn in een bepaalde oplossing of in een bepaald voedingsmiddel. Helaas is het zo dat de meeste stoffen van zichzelf geen kleur hebben. Dus kun je aan de buitenkant niet zien met welke stof je te maken hebt. Indicatoren hebben een bepaalde kleur van zichzelf. Als een bepaalde stof, waarvoor een indicator gevoelig is, aanwezig is, dan zal de indicator van kleur veranderen. Is die stof niet aanwezig dan zal de indicator niet van kleur veranderen. Een voorbeeld om het duidelijk te maken: Lakmoes wordt in de scheikunde veel gebruikt om uit te zoeken of een oplossing basisch of zuur is. In een zure oplossing krijgt lakmoes een rode kleur. In een basische oplossing krijgt lakmoes een blauwe kleur Als je dus aan een bepaalde oplossing lakmoes toevoegt en de oplossing krijgt een rode kleur, dan weet je dus dat je te maken hebt met een zure oplossing.

In de voedingsleer gebruikt men de volgende indicatoren. • Joodoplossing • Fehlings proefvocht of Haines reagens (altijd verwarmen in een waterbad) • Biureet • Sudan III Deze indicatoren worden gebruikt als indicator voor het aantonen van vetten, eiwitten, zetmeel en suikers

Materiaal: Voor je op tafel staan een oplossing van:

• Zetmeel • Maltose (disaccharide) • Eiwit • Vet (slaolie)

Uitvoering/werkwijze: • Van de joodoplossing worden 3 druppels aan een oplossing toegevoegd • Van het Fehlings proefvocht of Haines reagens worden 10 druppels aan een oplossing toegevoegd en

vervolgens wordt de reageerbuis 2 minuten verwarmd in een waterbad van 70 0C • Bij de biureetreactie worden eerst 10 druppels 10% NaOH oplossing toegevoegd. Vervolgens worden aan

dezelfde reageerbuis nog 3 druppels 2% CuSO4 (kopersulfaat) oplossing toegevoegd. • Bij gebruik van Sudan III wordt de reageerbuis eerst even verwarmd in een bekerglas met warm water.

Daarna voeg je enkele korreltjes Sudan III toe aan de reageerbuis. Steeds goed mengen van de reactiemengsels (goed zwenken of 'kwispelen') Opdracht: Zoek uit welke indicator je kunt gebruiken voor het aantonen van zetmeel, suikers (maltose), eiwitten

of vetten Hiervoor zul je eerst zelf een werkplan moeten hebben gemaakt. Neem in je werkplan een tabel op waarin je o.a. kunt noteren welke kleur de indicatoren van zichzelf hebben en welke kleur de indicator krijgt zodra die in aanraking is gekomen met een bepaalde stof. Dit werkplan is belangrijk en zal eerst door de TOA of door je docent gecontroleerd moeten worden, voordat je het practicum kunt uitvoeren. Dit werkplan moet je van tevoren hebben ingediend en laten controleren en dus niet op het moment dat je komt om het practicum uit te voeren. Zodra je het practicum hebt uitgevoerd is het de bedoeling dat je hieruit je conclusies trekt. Voor het noteren van je werkplan en je conclusies maak je gebruik van je practicumschrift.

25

Nu je weet welke indicator je moet gebruiken voor welk voedingsmiddel, wordt het tijd voor het echte werk nl: onderzoek aan voedsel. Onderzoek twee soorten voedsel naar keuze op de aanwezigheid van zetmeel, eiwitten, suikers of vetten. Voor je onderzoek kun je gebruik maken van de volgende voedselsoorten: • Banaan • Brood • Melk • Aardappel • Worst Noteer je waarnemingen/conclusies in een tabel, waarbij je de volgende resultaten kunt noteren.

• Kleur reactiemengsel na toevoeging van de indicator

• Aanwezig/niet aanwezig in het onderzochte voedingsmiddel (+ of -) Zoek na afloop van het onderzoek in de Nederlandse voedingsmiddelentabel op welke voedingsstoffen er voorkomen in de twee door jou onderzochte voedselsoorten.

26

Experiment 8.:Natuurhoning of kunsthoning? Inleiding: Natuurhoning is een product dat totaal verschilt van kunst- of bakkershoning, die in de bakkerij als

een smaakmaker wordt gebruikt. De nectar van bloemen passeert tijdens het verzamelen een deel van het spijsverteringskanaal van de bijen. De nectar komt via de slurf door de mondopening in de lange voordarm. De speekselklier van de bij voegt er speeksel aan toe. In de honingmaag wordt de nectar gedurende het verzamelen opgeslagen. Hieruit voert de werkster bij terugkomst in de korf de jongere bijen. Het grootste deel van de inhoud van de honingmaag wordt in de cellen van de raat gedeponeerd. In de cellen van de raat wordt de honing ingedikt tot ongeveer 80% suiker en 20% water. De nectar ondergaat ook nog enkele chemische omzettingen. Op deze manier ontstaat de kenmerkende smaak en samenstelling van honing en wordt de duurzaamheid groter. De typische bloemengeur wordt veroorzaakt door restanten van geurstoffen (etherische oliën) uit bloemen of uit het stuifmeel. Natuurhoning verschilt totaal van kunsthoning. De nectar passeert een deel van het spijsverteringskanaal; bij het opzuigen vermengt de nectar zich met het speekselenzym, waaronder het amylase. De aanwezigheid van amylase is dus een kenmerk van natuurhoning. Kunst- of bakkershoning wordt in de bakkerij als een smaakmaker gebruikt en heeft in feite weinig met honing als zodanig te maken. Het is in ieder geval geen natuurproduct en bevat dus geen enzymen. Tijdens dit practicum gaan we van twee oplossingen bepalen welke van de twee de natuurhoning is en welke van de twee de kunsthoning. Hierbij maken we gebruik van de herkenningsreactie op zetmeel door gebruik te maken van een JKJ oplossing.

Opdracht

Formuleer een hypothese waarin je duidelijk aangeeft hoe je zou kunnen onderzoeken welke oplossing de natuurhoning is en welke oplossing de kunsthoning is. Je kunt natuurlijk gebruik maken van de informatie zoals vermeld in de inleiding. (Een hypothese is een voorlopig antwoord op een onderzoeksvraag. Een hypothese mag geen resultaten of conclusies bevatten).

Materiaal • 2 bekerglazen met een 25% honingoplossing: honing A en B • 6 reageerbuizen • NaOH (0,1 M) • pH papier (pH range 1 - 10) • 3 pipetten (5 ml) • 1 pipet (1 ml) • Gedestilleerd water • JKJ oplossing in druppelflesjes • Etiketjes of pen voor merken van de reageerbuizen • Zetmeeloplossing (0,1 %) • Roerstaafje (eventueel) • Bekerglas met water Methode: - • Zorg ervoor dat de reageerbuizen genummerd zijn. • Pipetteer in reageerbuis 1 en 2 5 ml A-honing. • Pipetteer in reageerbuis 3 en 4 5 ml B-honing. • Pipetteer in reageerbuis 5 en 6 5 ml gedestilleerd water. • Meet m.b.v. een pH papiertje de pH in alle buizen en noteer de pH a.h.v. de kleur van het pH papiertje. Exp. A: Voeg aan buis 1, 3 en 5 ml zetmeeloplossing toe.

Schud de buizen goed en laat ze 5 minuten staan. Voeg vervolgens aan iedere buis 5 druppels JKJ toe. Noteer de kleur van de oplossingen in buis 1,3 en 5 in de tabel.

27

Exp. B: Voeg aan buis 2,4 en 6 één ml HCI oplossing toe en daama nog één ml zetmeeloplossing. Schud de buizen goed en laat ze 5 minuten staan. Meet ook nu de pH in deze buizen m.b.v. een pH papiertje. Voeg vervolgens aan iedere buis 5 druppels JKJ toe. Noteer de kleur van de oplossingen in buis 2,4 en 6.

Resultaten Buis 1 Buis 2 Buis 3 Buis 4 Buis 5 Buis 6 Exp A pH waarde Kleur opl. Na JKJ toevoegen + 5 min wachten

Exp B pH waarde Kleur opl na JKJ toevoegen + 5 min wachten

Evaluatie: 1. Welke conclusie kun je trekken uit experiment A.

Probeer je conclusie goed te onderbouwen aan de hand van de hypothese zoals je die vooraf gesteld hebt m.a.w. het is de bedoeling dat je je conclusie beredeneert.

2. Leg uit dat het bij deze proef noodzakelijk is dat je in twee buizen (5 en 6) geen honing doet. 3. Welke conclusie kun je trekken uit experiment B. Ook hier weer; duidelijk beredeneren. 4. Wordt in de honingmaag de nectar verteerd of wordt de nectar er alleen maar tijdelijk opgeslagen. Antwoord

kort even toelichten. OPDRACHT: Maak van dit practicum een verslag volgens de gebruikelijke methode en verwerk hierin tevens

de bovenstaande vragen.

28

Experiment 9. Banaan Tot nu toe ben je steeds gewend geweest aan kant en klare practicumvoorschriften. Het enigste wat je moest doen was het simpelweg uitvoeren van dat voorschrift. Je hoefde zelf niet of nauwelijks na te denken hoe of een practicum precies in elkaar zat. Een en ander brengt dan ook met zich mee dat je eigenlijk niet geleerd hebt om kritisch te kijken naar de bedoeling van het practicum. Wij als sectie hebben dan ook een poging gedaan om dit enigszins te doorbreken door je te dwingen zelf na te denken over de opzet van een practicum. Hierbij hebben we geprobeerd om de volgende vaardigheden aan bod te laten komen. • Opstellen van een hypothese

Voor alle duidelijkheid: Een hypothese is een voorlopig antwoord op de onderzoeksvraag. Een hypothese mag dus geen conclusies of resultaten bevatten.

• Het zelfstandig maken van een werkplan om een bepaald practicum uit te voeren. • Het uitvoeren van het practicum • Het verwerken van de uit het practicum voortvloeiende resultaten • Het trekken van conclusies en het toetsen van de hypothese Inleiding

Bananen zijn populaire vruchten in Nederland. Maar er zijn weinig vruchten waar zoveel tegenstrijdigheden over geschreven zijn. Volgens sommigen zitten ze vol met vitamine C en volgens anderen bevatten ze weinig vitamine C. Het zouden dikmakers zijn, maar ook heel gezond. Sinaasappel daarentegen is een weinig omstreden vrucht. Gezond en vol vitamine C. Dit practicum is bedoeld om deze twee vruchten eens wat nader te bekijken m.b.t. het vitamine C gehalte. Info: Vitamine C in een oplossing kun je aantonen door gebruik te maken van een DCPIP-oplossing. Een

DCPIP-oplossing is blauw en geeft met vitamine C als herkenningsreactie een ontkleuring te zien. De hoeveelheid vitamine C-oplossing die nodig is om een bepaalde hoeveelheid DCPIP-oplossing te ontkleuren is een maat voor het vitamine C gehalte.

Een leerling heeft wat sinaasappelsap. Hij wil onderzoeken of het sinaasappelsap meer of minder dan 100 mg vitamine C per 100 ml bevat. Hij maakt daartoe eerst een ijkoplossing door 100 mg zuiver vitamine C op te lossen in 100 ml water. Hij neemt vervolgens twee druppels DCPIP-oplossing en druppelt daarbij de ijkoplossing. Na toevoeging van een aantal druppels ijkoplossing ontkleurt de DCPIP-oplossing. Opdracht 1

Maak een werkplan waarin je beschrijft wat deze leerling verder moet doen om te weten te komen of het sinaasappelsap meer of minder dan 100 mg vitamine C per 100 ml bevat. Beschrijf ook kort de waarnemingen die hij daarbij moet doen en welke conclusie hij daaruit kan trekken.

Materialen lijst:

DCPIP oplossing, ijkoplossing vitamine C, pipet om te druppelen, sinaasappelsap, reageerbuizen Wanneer je de volgende les dit practicum gaat uitvoeren is het de bedoeling dat je de volgende

berekening maakt.

• Bereken het aantal mg vitamine C per 100 ml sinaasappelsap. Hiervoor gebruik je de resultaten uit opdracht 1.

29

Al jaren krijgen ouders bij het zuigelingenbureau de volgende informatie: Sommige consumentenorganisaties twijfelen aan de juistheid van deze informatie. Zij beweren dat door banaan het vitamine C gehalte van vruchtensap bij menging niet verandert. Hierin zit een aardige onderzoeksvraag opgesloten dachten wij. Opdracht 2

A Formuleer een juiste onderzoeksvraag uitgaande van bovenstaande informatie. B Formuleer een passende hypothese bij je onderzoeksvraag. (Weet je nog: een hypothese is een voorlopig antwoord op de onderzoeksvraag) C De bedoeling is dat je gaat onderzoeken welk effect geprakte banaan heeft op het vitamine C gehalte

van sinaasappelsap gedurende een bepaalde tijdsperiode. Maak een werkplan waarin je duidelijk aangeeft welk opzet het experiment heeft. Het is de bedoeling dat je het experiment ongeveer 20 minuten laat duren. Materialenlijst: Geprakte banaan (met water 1 op 1 verdund)

Het verdunnen met water is noodzakelijk omdat anders de geprakte banaan niet te pipetteren is. Sinaasappelsap DCPIP-oplossing Reageerbuizen Pipetten van 5 en 10 ml Bekerglazen van 100 ml

Tijdens de uitvoering van het experiment moet er een tabel van je resultaten gemaakt worden.

• Geef in je werkplan alvast een opzet voor deze tabel

In de volgende les wanneer je het experiment gedaan hebt volgens jouw werkplan moet je de volgende opdrachten nog uitvoeren. • Verwerk de gevonden resultaten in een grafiek. Benoem de assen

Is je gestelde hypothese juist of onjuist?

Fruithapje: “in het begin kunt U gezeefd vruchtensap geven van zacht fruit eventueel verdund met water. Als de baby aan dit fruit gewend is, kunt u ook scherpere soorten fruit zoals citrusvruchten geven. Afgeraden wordt om vruchtensap te combineren met banaan. In banaan zit een enzym, dat vitamine C afbreekt”

30

Experiment 10 Biotechnologie Hieronder volgen een aantal biotechnologische practica die je een aardig inzicht geven in de huidige mogelijkheden m.b.t. de biotechnologie. De experimenten zijn op zich niet moeilijk maar verlangen wel een zekere vaardigheid met betrekking tot steriel werken. Vandaar dat het belangrijk is dat je de handleiding steriel werken en veiligheid goed doorneemt. Handleiding steriel werken en veiligheid

31

32

33

34

35

Experiment 10.1 Protoplasten van sla

36

37

38

Experiment 10.2: Weefselkweek met populier

39

40

41

Experiment 10.3: Kloon een kool

42

43

44

Experiment 10.4: DNUI (DNA uit ui)

45

46

47

Experiment 10.5: Cellulomonas, een papiervreter

48

49

50

Experiment: 10.6: Gist maakt gluco-amylase

51

52