Stage3 Il mondo fatto a fette Il mondo al microscopio

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1 Stage3 Il mondo fatto a fette Il mondo al microscopio Il terzo stage è dedicato all osservazione degli esseri viventi e del mondo intorno a noi attraverso il microscopio. Dallo studio dei campioni nel secondo stage si è passati allo studio dei preparati, una forma ridotta di campione osservabile sotto il microscopio. In questo stage i ragazzi incontrano nuovamente il mondo delle cellule (già visto con la preparazione dei protozoi nel secondo stage) e il mondo dei preparati realizzati a partire da oggetti inanimati. Gli studenti sono chiamati ad allestire nell ordine: un vetrino di cellule buccali un vetrino a partire da un catafillo di cipolla studio del concetto di sezione preparare una sezione a partire da un ago di pino preparazione di un vetrino di vitamina C Il viaggio nel mondo del microscopio si conclude con l osservazione delle rocce. Preparare vetrini di cellule eucariote Un preparato di cellule eucariote animali può essere facilmente realizzato a partire dalle cellule della mucosa buccale. Le cellule della mucosa buccale, sono di grosse dimensioni e quindi sono facilmente osservabili sotto il microscopio. Per realizzare il preparato occorre raccogliere le cellule, queste si prelevano sfregando la parte interna della guancia con un cucchiaino meglio utilizzare dei cucchiaini da caffè in plastica; di

2 norma sono facilmente reperibili nei grandi supermercati in pacchetti da pezzi ed è bene che siano utilizzati una volta sola in modo da preservare le condizioni igieniche. Vetrino di cellule di sfaldamento della mucosa boccale. Le cellule sono le macchie giallastre riconoscibili nell immagine. (40x) Cellule di sfaldamento della mucosa boccale, per osservarle ad alto ingrandimento occorre chiudere molto il diaframma del condensatore. (400x) Il raschiato così ottenuto, sulla punta del cucchiaino, viene deposto su di un vetrino portaoggetti e con l aiuto di una pipetta o di un contagocce si depongono una o due gocce di acqua in modo da disperderle ma in un volume non troppo grande per non dover faticare a ritrovarle durante la fase di osservazione microscopica e si depone un vetrino coprioggetti. Il preparato viene messo sotto l obiettivo del microscopio e con tutto il diaframma di apertura chiuso si inizia l osservazione, come di consueto iniziando dall ingrandimento minore (di solito 40x). In realtà il potere più basso del microscopio non è adatto all osservazione delle caratteristiche cellulari e conviene usare l ingrandimento 40x solo per centrare gli agglomerati di cellule (che di solito se osservate a 40x con il diaframma chiuso sono grigiastre) per poi rapidamente passare all ingrandimento 100x, avendo cura di aprire leggermente il diaframma del condensatore. Solo quando si sono notate tutte le caratteristiche osservabili a 100x passare 400 ingrandimenti Ricordare agli studenti che la corsa della messa a fuoco tra l obiettivo 10x e il 40x è di piccolissima entità (submillimetrica) ed è sufficiente utilizzare la rotella della messa a fuoco micrometrica, ciò evita anche possibili rotture degli obiettivi dovute all uso della vite macrometrica. Il mondo della cellula eucariota animale Con questo primo preparato si incontra il mondo della cellula eucariota e se ne possono osservare le caratteristiche, utilizzate il modulo 6 alla fine del capitolo per chiedere agli studenti di descrivere la maggior parte delle caratteristiche e di disegnare ciò che vedono nel microscopio. Cellula boccale: si possono osservare il citoplasma, gli organuli citoplasmatici e il nucleo di forma ovalare in posizione centrale. (400x - DIC) Nella prima parte dell attività conviene seguire gli studenti, molti non ricordano l uso del condensatore

3 imparato nel secondo stage e molti lavorano con il diaframma del condensatore mal regolato ciò può impedire l osservazione di tutti i particolari che i microscopi moderni, seppur di tipo didattico, sono in grado di rivelare. Nella cellula dovrebbero essere facilmente riconoscibili: Per realizzare il vetrino di cellule di cipolla occorre tagliare la cipolla e prelevare il catafillo, la sottile pellicina che è presente tra le singole foglie (cerchi biancastri nell immagine). Il catafillo di cipolla così come appare appena prelevato dalla cipolla, una sottile lamina biancastra costituita da pochi strati cellulari. Catafillo di cipolla: ecco come appare se osservato al microscopio a basso ingrandimento il catafillo di cipolla, ogni poligono è una cellula vegetale. (40x) il nucleo il citoplasma la membrana citoplasmatica la membrana nucleare gli organuli citoplasmatici Chiedete agli studenti di osservare tutte le caratteristiche della cellula ma senza guidare la loro osservazione, al momento della discussione dei risultati chiedete di descrivere ciò che hanno visto attraverso lo strumento. Oltre all individuazione e caratteristiche qui sopra elencate stimolate ad esempio la discussione su dettagli che difficilmente saranno riportati dagli studenti sul modulo, ad esempio se sono stati in grado di riconoscere delle strutture all interno del nucleo (ci sono delle strutture addensate o i nuclei sono del tutto omogenei), in che rapporti relativi sono il nucleo e il citoplasma delle cellule, che posizione prevalentemente sembrano occupare i nuclei nella cellula (erano tutti al centro, tutti in periferia), se hanno osservato cellule con più nuclei. Introducete nella fase di discussione il concetto di rapporto nucleo-citoplasmatico (R N/C ). Il rapporto nucleocitoplasmatico è assai importante perché in maniera molto grossolana definisce le caratteristiche funzionali della cellula. Un buon esempio (dis.2) sono proprio le nostre cellule epiteliali di raccolte per la realizzazione del preparato. Le cellule che sono state raccolte hanno quasi tutte citoplasma molto esteso e nucleo piccolo, quasi sempre in posizione centrale. Il citoplasma così esteso è indice, da parte della cellula, di una alta capacità di produrre energia in quanto dotata di un di molti organuli citoplasmatici. Occorre quindi sempre ricordare l equivalenza grande citoplasma = grande numero di

4 Dettaglio delle cellule vegetali: si possono riconoscere il citoplasma e i nuclei in posizione periferica rispetto al volume della cellula. (400x) organuli = grande capacità di produrre energia = lunga vita cellulare. Al contrario cellule dotate di poco citoplasma, come ad esempio i linfociti sono cellule destinate ad avere vità più breve e in esse prevale invece un nucleo di dimensioni maggiori, a causa dell alto tasso di trascrizione al quale sono sottoposti i geni, tutto ciò dovuto alla funzione che essi esplicano nell organismo (che ricordo è una funzione immunitaria). Il rapporto R N/C né quindi assai importante per una prima definizione delle caratteristiche cellulari. E da ricordare che cellule anche molto diverse tra loro per forma, ad esempio una cellula mucolare e un fibroblasto possono avere R N/C abbastanza simile pur avenfo funzioni completamente diverse nell organismo. Chiedete ai ragazzi di disegnare le caratteristiche osservate al microscopio, il disegno fa si che essi prestino molta più attenzione a ciò che fanno trasformando l esperienza da mero gioco a momento formativo. Il mondo della cellula eucariota vegetale Osservazione con microscopio a contrasto interferenziale di cellule vegetali, sono più evidenti le caratteristiche della cellula grazie al contrasto tipico di questo modello di microscopio. (400x) Lavorare sul concetto di sezione: il taglio su piano trasversale di un arancia. Il secondo preparato dello stage si può realizzare sia a partire da una sottile pellicina, il catafillo, che si trova tra gli strati di foglie modificate sia della cipolla bianca che di quella rossa (o di Tropea) e ci guida alla scoperta del mondo della cellula così come osservato e descritto nella Micrographia da Robert Hooke ( ), insigne scienziato inglese. Il nome cellula infatti, deriva dal latino cella, stanza, la cellula quindi è una piccola stanza e il nome fu dato da Hooke proprio osservando un pezzo di sughero, un preparato che per caratteristiche, è molto simile al catafillo di cipolla. La pellicina viene rimossa e deposta su di un vetrino e osservata montata in una goccia d acqua. Utilizzando la seconda parte del modulo 6 chiedete agli studenti di descrivere la cellula e di farne un disegno. La cellula vegetale è molto diversa dalle cellule sin qui osservate, nella fase di discussione fate rilevare: diversità della forma della cellula localizzazione del nucleo presenza della parete cellulare localizzazione del citoplasma

5 presenza del vacuolo Gran parte delle osservazioni qui sopra elencate dovrebbero già essere notate dagli studenti stessi durante l attività. Nel caso dell uso di una cipolla rossa di Tropea sarà meglio visibile la parete cellulare, che in questo caso non essendo colorata (i pigmenti colorati si trovano dentro il vacuolo) risulterà nettamente più visibile. Es. dal taglio su piano trasversale di un arancia si origina una immagine a ruota di carro, una delle possibili sezioni che possono ottenute tagliando una arancia. Richiamate l attenzione degli studenti sulle caratteristiche delle piante e delle cellule vegetali in genere, i cloroplasti che sono tipici delle piante e quindi anche delle cellule vegetali che non si sono potute identificare in questo preparato. Perchè? Il concetto di sezione Un rametto di aghi di pino Il mondo al microscopio è un mondo radicalmente diverso da quello che normalmente ci circonda. Il mondo microscopico, o meglio il mondo così come deve essere preparato per essere osservato attraverso le lenti dello strumento, può essere a volte anche molto diverso da come siamo abituati ad osservarlo. Questa terza attività prende le mosse proprio dallo studio e dal disegno di oggetti della quotidianità. Viene chiesto ai ragazzi di disegnare quattro possibili figure che si possono originare dal taglio di oggetti comuni: una mela, una arancia e una banana. L attività utilizza il modulo 7 per guidare il lavoro pratico. Si aiutino i ragazzi il meno possibile in modo che possano liberamente ragionare sul concetto di oggetto e di sezione. La cosa che occorre spiegare bene è il lavoro che essi sono chiamati a svolgere, ricordate loro che devono disegnare la forma della sezione di taglio e non come il taglio è stato realizzato. La lametta che viene usata per produrre le sezioni di ago di pino deve essere rotta in due. Solo una delle due parti verrà utilizzata per il taglio. Questa attività seppur senza usare lo strumento suscita molto interesse presso gli studenti, oggetti che sembravano essere banali si rivelano ora difficili e complessi. Nella fase di discussione se è possibile si usino i frutti e con l uso

6 di un coltello li si tagli e li si disegni alla lavagna per far vedere la forma che le sezioni possono avere. Chiarite i concetti di orientamento e di nomenclatura delle sezioni (sezioni longitudinali, trasversali, mediane, sagittali). Sezionare l ago di pino Aiutatevi con un dito come guida per il taglio dell ago di pino con metà della lametta da barba. Conviene effettuare il taglio su di un foglio bianco. Sezionare un ago di pino da modo di osservare al microscopio il risultato del taglio di un oggetto. Tra i vari oggetti che è possibile osservare in sezione al microscopio, l ago di pino si presta assai bene: è comune, di facile reperibilità, facile da sezionare ed esteticamente bello se posto sotto le lenti di un microscopio. Per operare il taglio dell ago di pino è bene munirsi di una lametta da barba, quelle a doppia lama, disponibili presso i grandi supermercati. Il taglio con la lametta da barba deve essere realizzato esclusivamente dagli insegnanti Immagine di una sezione di ago di pino: ecco come appare il preparato di ago di pino in sezione. (40x) Le rocce così come si trovano in natura. Per evitare di ferirsi rompete la lama in due in modo da avere una lama sola come è possibile vedere nelle foto a lato. Il taglio va fatto tenendo fermo l ago di pino con un dito e usandolo come guida su cui far scorrere la lama. Dopo un po di esercizio si riusciranno a preparare delle sezioni di 250 micron (un quarto di millimetro) e con un po più di allenamento anche sezioni molto più sottili sino a micron. Sulla sezione che va montata anch essa in una goccia d acqua e messa sotto il microscopio si possono osservare le cellule che compongono l ago di pino ma questa volta organizzate in tessuti. Dal mondo delle cellule isolate o osservate per schiacciamento si passa all osservazione di un organo (la foglia) osservato in sezione, ciò permette di osservare non solo le cellule (che avremmo potuto preparare anche per schiacciamento come nel caso del catafillo di cipolla o per dissoluzione come nel caso delle cellule della bocca) ma anche i rapporti relativi tra le varie cellule che compongono la foglia. Si noti, che è vero che la sezione da una visione del mondo molto distante dalla tridimensionalità degli oggetti a cui noi siamo abituati, (esercizio precedente serviva proprio a chiarirne le caratteristiche e le limitazioni) ma altresì è un potente sistema per indagare la forma degli

7 oggetti posti sotto il microscopio. Con questa ultima attività che ha portato per mano i ragazzi dalla scoperta delle proprietà dei sistemi di lenti all uso del microscopio stereoscopico e all uso del microscopio biologico si conclude questo viaggio attraverso il microcosmo che ci circonda e gli strumenti che occorrono per iniziarne l esplorazione. Per osservare le rocce al microscopio il primo passo è ridurle in sezioni sottili 2-3 mm. a Le sezioni di 2-3 mm vengono poi fatte aderire ad un vetro tramite un collante e per abrasione su macchine apposite (lapidelli) portate allo spessore standard di 25 micron. A tale spessore le sezioni sono traslucide come nella immagine a qui sopra. Prima di concludere questo viaggio vediamo ancora quale mondo microscopico si possa trovare nello studio delle rocce e dei cristalli. Il mondo delle rocce al microscopio Se si dispone di sezioni di roccia (possono essere comprate o richieste alle Università geologia o alle aziende di rilevanza nazionale interessate allo studio del territorio e delle fonti di energia) e di un microscopio a luce polarizzata si dischiude il mondo delle rocce al microscopio. Le rocce infatti al contrario di quanto i potrebbe pensare a causa della loro durezza sono osservabili al microscopio. La stessa classificazione delle rocce viene stabilita in base all aspetto e alle caratteristiche ottiche che esse mostrano quando osservate con un microscopio. L uso della luce polarizzata fa si che le sezioni di roccia, se osservate al microscopio, siano assai colorate e quindi attraggono molto l attenzione dei ragazzi. Ma se non si dispone di sezioni sottili di rocce può essere egualmente interessante osservare il mondo dei cristalli al microscopio e un modo semplice può essere quello di cristallizzare la vitamina C. Cristallizzare la vitamina C La vitamina C osservata al microscopio è un mondo di colore. Le rocce se osservate al microscopio hanno immagini molto simili. Se non si dispone di sezioni di roccia (possono essere comprate o richieste alle Università e ai centri di ricerca come AGIP o ENEL) si possono creare dei semplici ma bellissimi cristalli usando la vitamina C. La vitamina C, altresì detta acido ascorbico, può essere reperita in una farmacia un po fornita, di norma viene venduta in polvere. Per cristallizzarla occorre semplicemente deporre su di un vetrino portaoggetti due o tre gocce d acqua e far cadere un po di polvere di vitamina C, sciogliere bene la polvere

8 utilizzando uno stuzzicadenti e lasciarla asciugare all aria o, se d inverno, sul termosifone. Un suggerimento molto interessante è provare ad osservare il vetrino mentre si sta asciugando (quando cioè il vetrino comincia ad essere parzialmente biancastro), in tal modo si può seguire nel tempo la cristallizzazione della vitamina C. Si ricordi che i vetrini di vitamina C vanno osservati a basso ingrandimento (40x, 100x) e che non occorre mettere il vetrino coprioggetti che rovinerebbe parzialmente il cristallo, ciò fa si che il vetrino non possa essere conservato e che debba essere rifatto al momenton dell osservazione al microscopio. Con un po di pratica si realizzeranno degli ottimi vetrini.

9 Modulo 6 La forma della cellula Componenti Scuola Classe Descrivere le caratteristiche Forma Dimensioni Colore Dettagli cellulari spazio per il disegno Descrivere le caratteristiche Forma Dimensioni Colore Dettagli cellulari spazio per il disegno

10 Modulo 7 Il concetto di sezione Componenti Scuola Classe Disegnare nei riquadri le forme che possono originarsi dal taglio di: Mela Arancia Banana

11 Micron III stage - ORARIO Attività 1 - allestimento di un preparato: le cellule boccali Introduzione: Attività pratica/apprendimento cooperativo: allestimento vetrini Esposizione dei risultati 15 minuti 30 minuti 20 minuti Attività 2 - allestimento di un preparato: il catafillo di cipolla Introduzione: Attività pratica/apprendimento cooperativo: allestimento vetrini Esposizione dei risultati 10 minuti 30 minuti 15 minuti Attività 3 - studio del concetto di sezione Introduzione: Attività pratica/apprendimento cooperativo Esposizione dei risultati 5 minuti 20 minuti 15 minuti Attività 4 - allestimento di un preparato: l ago di pino Introduzione: Attività pratica/apprendimento cooperativo Esposizione dei risultati 5 minuti 15 minuti 5 minuti

12 Attività 5 - allestimento di un preparato: la vitamina C Introduzione: Attività pratica/apprendimento cooperativo 5 minuti 15 minuti Attività 6 - studio delle sezioni di roccia Introduzione: Attività pratica/apprendimento cooperativo 5 minuti 10 minuti