LABORATORIO. Volume 2 - Modulo 1. La celllula. L osmosi. La parete cellulare. La cellula animale

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1 Volume 2 - Modulo 1 La celllula L osmosi Che cosa succede alle cellule quando si trovano in un ambiente con una concentrazione di soluti diversa da quella cellulare? Qualche acino di uva appassita; qualche acino di uva fresca; acqua distillata; soluzione satura di sale; due becher da 250 ml. 1 Segnate un becher con la lettera A. Riempitelo con acqua distillata e aggiungete alcuni acini di uva appassita. La parete cellulare La suberina (da cui è composto il sughero) è una molecola che si deposita nelle pareti cellulari dei fusti vegetali conferendo loro una completa impermeabilità; in questo modo, però, isola le cellule determinandone la morte. Che cosa rimane dopo la morte della cellula? Sughero; bisturi; vetrini portaoggetti e coprioggetti; acqua; microscopio. 1 Con un bisturi tagliate una sottilissima sezione di sughero (deve essere quasi trasparente); dovrete eseguire diversi La cellula animale Quali sono le differenze strutturali della cellula animale rispetto a quella vegetale? Cucchiaino; vetrino da orologio; blu di metilene all 1%; acqua; stecchino di legno. 1 Con il cucchiaino raschiate delicatamente la parete interna della guancia. 2 Deponete il muco raccolto su un vetrino portaoggetti. 2 Segnate il secondo becher con la lettera B. Riempitelo con la soluzione salina e aggiungete alcuni acini di uva fresca. 3 Lasciate la frutta in ammollo per un giorno intero. 4 Osservate l aspetto assunto dall uvetta nei due preparati. 1 Quali cambiamenti sono avvenuti negli acini dell uva passa e di quella fresca? 2 Provate a comprendere che cosa è accaduto a livello delle singole cellule. C è stata diffusione d acqua attraverso le membrane plasmatiche? In quale direzione? Distinguete i due casi. tentativi prima di ottenere il campione dello spessore desiderato. 2 Appoggiate la sezione su un vetrino portaoggetti e aggiungete una goccia d acqua. 3 Coprite il preparato con un vetrino coprioggetti ed esaminate il preparato al microscopio, prima a basso e poi ad alto ingrandimento. 4 Descrivete e disegnate ciò che vedete. 1 Confrontate lo spessore della parete cellulare con lo spazio riservato al citoplasma. Se avete eseguito l esperimento precedente, fate dei confronti anche con le cellule vive di cipolla. Come spiegate queste differenze? 3 Aggiungete al campione una goccia di soluzione al blu di metilene e mescolate con uno stecchino di legno. 4 Coprite con un vetrino coprioggetti e osservate al microscopio. 5 Fate un disegno accurato delle diverse componenti cellulari osservabili nel preparato. 1 Qual è la forma delle cellule? 2 È evidente il nucleo? E gli altri organelli citoplasmatici? 3 Confrontate questo preparato con quello delle cellule di cipolla ed elencate tutte le differenze osservabili. 12

2 La genetica Volume 2 - Modulo 2 Piante con pochi e grandi cromosomi permettono di osservare cellule nelle diverse fasi della mitosi Come evidenziare le diverse fasi del ciclo cellulare. Microscopio ottico; 1 becher da 100 ml; 1 cipolla; 1 pinzetta; 1 bisturi; vetrini portaoggetti e coprioggetti; orceina acetica (un colorante, reperibile nei laboratori attrezzati); acido acetico (soluzione al 45%); acido cloridrico 1N; carta da filtro; 1 bunsen; 1 vetrino da orologio. 1 Mettete una cipolla nel becher, ricoprendola con acqua per 1/3 della sua altezza. 2 Dopo 3-4 giorni iniziano a spuntare le radici. Con una pinzetta staccate l apice di una radice. 3 Mettete l apice radicale in un vetrino da orologio, copritelo con la soluzione di acido acetico al 45% e lasciatelo per circa 10 minuti. Questa operazione permette di fissare le cellule. Come estrarre il DNA da una cipolla Isolare il DNA dai tessuti della cipolla una cipolla detersivo per i piatti sale da cucina enzima proteolitico alcol un coltello da cucina un bagno con termostato o un termometro da laboratorio un frullatore un imbuto carta da filtro da caffè una provetta una barretta di vetro uno specillo a In una caraffa, mettete 10 ml di detersivo per i piatti e 3 g di sale in 100 ml di acqua e mescolate bene la soluzione. b Tritare la cipolla con un coltello o con una mezzaluna e mettetela nella soluzione preparata (il detersivo rompe le membrane cellulari liberando il DNA). c Mettete la caraffa a bagno in acqua a 60 C per per 15 minuti (a questa temperatura la DNasi, cioè l enzima che idrolizza il DNA, viene inattivato). 4 Trasferite il preparato in un becher, aggiungete acido cloridrico 1N, riscaldate sopra un bunsen per circa 10 secondi. Questa operazione serve ad ammorbidire il preparato. 5 Mettete il preparato su un vetrino coprioggetti; con un bisturi preparate una sezione longitudinale dell apice radicale, allontanate le parti di radice rimanenti. 6 Mettete una goccia di orceina acetica sopra il preparato e lasciatevela per circa 10 minuti. 7 Ricoprite il preparato con un vetrino coprioggetti, premete con la pinzetta e asciugate il liquido in eccesso con carta da filtro. 8 Osservate il preparato al microscopio ottico, prima a basso (50X) e poi a maggiore ingrandimento (400X). 9 Descrivete le diverse fasi del ciclo cellulare visibili nel preparato. 1 In quale fase cominciano a essere visibili i cromosomi? 2 In quale fase si assiste alla separazione delle due cellule? d Mettete la caraffa in un contenitore con ghiaccio per 5 minuti (abbassare la temperatura serve a evitare che il calore determini la frammentazione del DNA). e Versare in un frullatore il contenuto della caraffa e frullare per 5 secondi; non frullare troppo a lungo, il DNA potrebbe rompersi. f Filtrare la miscela frullata utilizzando un imbuto e carta da filtro da caffè (in questo modo si separano proteine e DNA dalla parete delle cellule) evitando che il filtrato sia contaminato dalla schiuma prodotta dal frullatore. g Versare in una provetta il filtrato e aggiungere 2-3 gocce di un enzima proteolitico (per esempio, pepsina) e mescolare con una barretta di vetro (la pepsina idrolizza le proteine rendendo limpida la soluzione). h Versare lungo la parete della provetta contenete il filtrato un eguale volume di alcol etilico freddo (prima di usarlo va tenuto nel congelatore del frigorifero): l alcol formerà uno strato sulla superficie del filtrato di cipolla. i Dopo alcuni minuti nello strato di alcol apparirà il precipitato bianco e filamentoso del DNA in quanto questa molecola si scioglie nell acqua, ma non nell alcool. l Inserendo nella provetta uno specillo e girandolo con movimento rotatorio, sempre nello stesso verso, è possibile raccogliere il DNA. Domanda Quale caratteristica del DNA consente di raccoglierlo nel modo sopra suggerito (punto l)? 13

3 Volume 2 - Modulo 3 L organismo umano Il funzionamento dei polmoni Costruire un dispositivo che simuli il funzionamento dei polmoni. Una bottiglia di plastica con il collo piuttosto largo: un tubo di plastica; un connettore per una comune pompa da giardino a tre vie; tre palloncini gonfiabili; plastilina; una forbice a tre uscite. 1 Infila il tubo di plastica in una delle tre aperture del connettore; con un po di plastilina sigilla bene il punto di ingresso del tubo nel connettore. 2 Infila i due palloncini su ciascuno dei due connettori rimanenti e serra bene ciascuno intorno al proprio connettore con un elastico robusto. 3 Usando le forbici, ritaglia accuratamente il fondo della bottiglia di plastica per circa 3 centimetri di altezza; controlla che il bordo del taglio sia liscio. 4 Sistema i palloncini attaccati ai connetori dentro la bottiglia passando per il collo e infila anche un pezzo di tubo. Quindi, sigilla il passaggio con altra plastilina. 5 Fai un nodo sul collo del terzo palloncino, quindi taglialo a metà per traverso. La capacità polmonare Come misurare la quantità di aria che i tuoi polmoni possono contenere mediante la costruzione di uno spirometro. Una bottiglia di plastica da 3 litri; una bacinella di plastica abbastanza larga e profonda non meno di 15 cm; nastro adesivo da grafici; un misurino graduato da 50 ml; un tubo di plastica flessibile con un diametro appena inferiore a quello del collo della bottiglia; un pennarello; acqua. 1 Attacca una striscia di nastro adesivo su un lato della bottiglia, in verticale, per tutta la lunghezza dal collo al fondo: con il misurino riempi d acqua la bottiglia contrassegnando di volta in volta con il pennarello il livello raggiunto. 2 Riempi la bacinella con una quantità di acqua fino a un livello di 10 cm. 3 Riempi d acqua la bottiglia di plastica fino all orlo e chiudi l apertura ermeticamente con le dita. 6 Infila delicatamente la metà rimanente del palloncino su per il fondo aperto della bottiglia, facendo in modo che il palloncino risulti alla fine ben teso, come la pelle di un tamburo. 7 Prova a tirare verso il basso il terzo palloncino afferrandolo per il nodo. Che cosa succede e come lo spiegate? 1 Che cosa rappresentano rispettivamente i due palloncini infilati nella bottiglia e il tubo a cui sono collegati? 2 Che cosa rappresenta il terzo palloncino ben teso intorno al fondo aperto della bottiglia? Quando tirate verso il basso il terzo palloncino che cosa succede e come lo spiegate? Per l insegnante I due palloncini sono i polmoni, mentre il tubo è la trachea; il terzo palloncino è il diaframma. Quando si tira verso il basso il terzo palloncino si simula il movimento verso il basso del diaframma durante l inspirazione. Questo movimento abbassa la pressione dell aria all interno della bottiglia rispetto all aria esterna: l aria esterna entra allora attraverso il tubo e gonfia i due palloncini (i polmoni): è esattamente quello che accade ai polmoni all interno del torace. 4 Immergi la bottiglia nella bacinella rovesciandola in verticale ma tenendola sempre chiusa con le dita. Usando l apertura della bottiglia è ben sott acqua; togli le dita e infila il tubo flessibile su per il collo. 5 Inspira quanta più aria puoi e soffiala tutta nell estremità libera del tubo. 6 Misura l aria contenuta nella bottiglia servendoti dei livelli segnati sul nastro adesivo: per calcolare la tua capacità polmonare moltiplica il numero dei livelli raggiunto per 50 ml. Domanda 1 C è una correlazione, secondo te, tra dimensioni del corpo e capacità polmonare? Per l insegnante La quantità d aria contenuta nei polmoni è chiamata capacità polmonare: soffiando l aria nella bottiglia si provoca l uscita di una certa quantità d acqua che si va ad aggiungere alla quantità di acqua presente nella bacinella. In sostanza si sosituisce un volume di acqua con un uguale volume di aria. 14

4 La litosfera Volume 2 - Modulo 4 Produzione di piccoli cristalli in laboratorio Questa facile esperienza ha lo scopo di dimostrare come in natura si possano formare spontaneamente le strutture estremamente ordinate dei cristalli. 1 La tecnica più semplice parte da una soluzione molto concentrata di un sale, per esempio solfato di rame o anche normale cloruro di sodio, versata in un recipiente poco profondo e lasciata riposare per alcuni giorni, fino a quando l acqua non evapora completamente. Sul fondo del recipiente il soluto si sarà depositato sotto forma di minuti cristalli, facili da osservare con una semplice lente di ingrandimento. 2 Un alternativa a questo procedimento, utile alla comprensione di come si possano formare i cristalli di neve, è quella di realizzare minuscoli cristalli attraverso il brinamento di un vapore. 3 Riscaldiamo in un crogiolo alcune palline di naftalina fino a farle sublimare e facciamo lambire dai fumi un vetrino o comunque una superficie fredda. 4 Nell arco di pochi minuti su questa superficie si allungheranno sottilissimi aghi di naftalina cristallizzata, bellissimi da osservare utilizzando una lente di ingrandimento o il microscopio. Studio di rocce intrusive Scopo dell esercitazione è determinare, sia pure in modo approssimativo, la categoria di appartenenza di una roccia intrusiva. Per compiere questa operazione basta disporre di una lente di ingrandimento e di una punta molto sottile, per esempio quella di un ago da calza. 1 Per prima cosa è necessario stabilire se la roccia magmatica è realmente di tipo intrusivo. Per verificarlo è sufficiente l analisi visiva della roccia, perché se essa appare interamente composta di minerali, incastrati l uno nell altro come i pezzi di un mosaico, la roccia sarà senz altro di tipo intrusivo. Se, al contrario, vi si riconosceranno solo alcuni minerali, mentre la matrice di fondo è molto fine, compatta oppure spugnosa, la roccia è probabilmente vulcanica. 2 Nel caso la roccia sia stata identificata come intrusiva, la cosa da fare è ora di osservarne il colore: se prevalgono le tonalità verdi o nere, la roccia sarà di tipo basico, mentre in presenza di molti minerali chiari la roccia sarà acida o mediamente acida. A questo punto è necessario identificare i minerali chiari che dovrebbero essere due: il quarzo, di aspetto vetroso, che non viene rigato dalla punta dell ago, e il feldspato, da bianco a rosa, che può essere rigato. Tra i minerali scuri vi potrà essere la biotite, riconoscibile perché, incisa dalla punta, tenderà a perdere qualche lamella, mentre anfiboli e pirosseni saranno di aspetto più compatto. Una volta imparato a riconoscere i minerali più frequenti, si cercherà di stimarne approssimativamente la percentuale, dopo di che si vedrà di quale tipo di roccia si tratta consultando il diagramma a pag

5 Volume 2 - Modulo 4 La litosfera Costruzione di un modello in carta delle ere geologiche Nello studiare la scala geocronologica, la cosa più difficile per gli studenti è rendersi conto concretamente della loro diversa durata. Per risolvere questa difficoltà, molti libri ricorrono all esempio dell orologio (o del calendario), paragonando ciascuna era a una parte del giorno (o dell anno). In questo modo, per esempio, risulta lampante la brevità del tempo trascorso dalla comparsa dell uomo in rapporto alla durata incredibilmente lunga dell era archeozoica. Un altra possibilità potrebbe essere costruire un modello in scala del tempo geologico, usufruendo di una lunga striscia di carta (almeno 5 m). Agli studenti verrà affidato il compito di trovare una giusta scala per questa rappresentazione (per esempio 1 m per ogni 1000 milioni di anni) e di misurare con precisione a quale distanza dall origine collocare l inizio delle varie ere e i principali eventi della storia geologica. In pratica, si tratta di sviluppare sulla striscia di carta il contenuto della ben nota spirale del tempo di pag