APPUNTI PER UN CORSO di MICROSCOPIA PER INSEGNANTI. A cura di Toniello Vladimiro (Ccentro Ricerche Corbanese) e Vaccari Giorgio ( Museo di Storia Naturale e Archeologia di Montebelluna). PREMESSA: In tutte le osservazioni è importante cominciare con l ingrandimento minore e poi passare ai successivi ingrandimenti; far disegnare ai ragazzi quello che vedono ai diversi ingrandimenti ed evidenziare le differenze ai diversi ingrandimenti. Al fine di evitare danni alle lenti degli obiettivi o rotture dei vetrini a causa di un movimento sbagliato della vite macrometrica, alla fine dell osservazione si consiglia di ruotare il portaobiettivi nel senso opposto fino ad arrivare all obiettivo minore. Nella maggior parte delle preparazioni è importante bagnare con una goccia d acqua (meglio se distillata o acqua da osmosi inversa (acqua distillata)) e montare il vetrino coprioggetti (si evita di sporcare gli obiettivi a maggiore ingrandimento). I portaoggetti-acquario Servono per osservare a lungo soprattutto i protozoi, cambiando l acqua o colorandoli. La tecnica è semplicissima: si prende un filo di cotone, lo si avvolge con parecchi giri al pollice e poi si prende questa matassina e la si pone su un vetrino da orologiaio o su un vetrino portaoggetti, avendo cura che rimanga all interno dello stesso. Dopo aver posto il materiale da osservare, si può cambiare l acqua o dare l acqua con qualche goccia dall esterno, così gli esseri viventi rimangono sempre all interno dell acquarietto e non vengono trascinati via. Con la stessa tecnica è possibile colorare gli esseri viventi con i coloranti usati in pasticcerie. 1. Morfologia cellule fogliari, pagina superiore ed inferiore nelle monocotiledoni e nelle dicotiledoni. Fogliolina di Limnophila (sessiflora o aquatica) Dove procurare il materiale: negozi di acquari. Preparazione: staccare un pezzettino di foglia della faccia superiore e un pezzettino della faccia inferiore con pinzetta e forbicina, avendo cura di non rovinare troppo i tessuti; porre sul vetrino portaoggetti, mettere una goccia d acqua, coprire con il coprioggetto e montare. Cosa osservare: le due facce, superiore e inferiore, hanno una colorazione diversa: verde più intenso la superiore, più tenue l inferiore; ambedue presentano una epidermide composta da cellule che sembrano pezzi di puzzle, con pareti cellulari più spesse, che conferisce protezione alla foglia; la faccia inferiore evidenzia stomi (tipico delle dicotiledoni); più in profondità si nota il parenchima a palizzata con cloroplasti ben visibili; a ingrandimenti maggiori si possono vedere i granuli di amido primario dentro ai cloroplasti; sul bordo della foglia, l epidermide è maggiormente evidente e sembra una spessa pellicola. Ulteriori osservazioni: se si colora con soluzione di Lugol o tintura di iodio per due-tre minuti si possono evidenziare maggiormente i granuli di amido che risultano come puntini più scuri dentro ai cloroplasti. Note: può succedere che attaccati alla fogliolina ci siano piccole corone batteriche o alghe verdi-azzurre tipo Oscillatoria; questo è utile poiché in uno stesso vetrino si può far notare la differenze di dimensioni tra eucarioti e procarioti. Cloroplasti di Spyrogyra Dove procurare il materiale: laghetti, pozza o fossati dove vi sia un po di ristagno di acqua. Preparazione: prelevare con una pipetta e montare con coprioggetto. Cosa osservare: i cloroplasti disposti su un elica che ricorda molto il DNA. Osservare come le eliche possono avere passi diversi, numero di giri e distribuzione dei cloroplasti diverse a secondo delle specie.
Note: evidenziare la differenza con i cloroplasti delle cellule eucariote. Foglia di Iris Dove procurare il materiale: fioreria o giardino. Preparazione: tagliare un quadratino di foglia, tagliare con lametta affilata in senso sagittale (dall alto verso il basso) e disporre le due facce originali (quelle rivolte all aria) sullo stesso vetrino, bagnare con una goccia d acqua, porre vetrino coprioggetto e montare. Cosa osservare: ambedue le facce presentano cellule fortemente regolari e di forma rettangolare intervallate da stomi e le nervature sono parallele tra loro (queste due caratteristiche son tipiche delle monocotiledoni). 2. Correnti citoplasmatiche. Fogliolina di Vallisneria spiralis o Elodea canadensis o Egeria densa Dove procurare il materiale: negozi di acquari. Preparazione: nel caso di Elodea o Egeria: staccare un pezzettino di foglia con la pinzetta, adagiare sul portaoggetto, una goccia d acqua e montare con coprioggetto. Nel caso di Vallisneria tagliare con lametta affilata in senso sagittale (dall alto verso il basso) un pezzettino di foglia e adagiare sul portaoggetto con la faccia appena sezionata verso di noi; una goccia d acqua, coprire con il coprioggetto e montare. Cosa osservare: la corrente citoplasmatica. Essa è più evidente nelle cellule che hanno pochi cloroplasti spesso più vicine ai bordi della foglia. Da notare il senso della corrente. 3. Tessuti di conduzione. Colorazione nelle cellule vegetali. Petalo di tulipano Dove procurare il materiale: fioreria o giardino. Preparazione: staccare il petalo dalla corolla e incidere con lametta affilata sulla parte dura dell innesto del petalo sulla corolla; una volta separati i due lembi, spellare il petalo per ottenerne due metà e montare sul vetrino una delle facce che risultano dalla sezione rivolta verso di noi; porre una goccia d acqua il coprioggetto e montare. Cosa osservare: tra le cellule allungate e colorate dagli antociani vi sono dei lunghi vasi spiralati (trachee) che servono per trasportare linfa e dare struttura al petalo. Il loro aspetto ricorda le molle (o i tubi corrugati che conducono l acqua delle docce). Questi vasi si riscontrano tra le piante più evolute: sono leggeri ma allo stesso tempo resistenti ed efficaci nella funzione di trasporto di liquidi. Polpa del pomodoro Dove procurare il materiale: negozi di frutta e verdura (o la dispensa di casa). Preparazione: raschiare con l ago a lancetta subito sotto la buccia un po di polpa e montare sul vetrino, bagnando con una goccia d acqua; porre il coprioggetto e montare. Cosa osservare: si notano grosse cellule con all interno piccoli cromoplasti (spesso dai contorni poco netti) di colore giallo oro o rossiccio. La colorazione è data da una sostanza imparentata con il carotene, la licopina. 4. Tessuti di riserva nelle cellule vegetali. Polpa della patata Dove procurare il materiale: negozi di frutta e verdura (o la dispensa di casa). Preparazione: prendere un po di polpa (bastano alcune bricioline, meno materiale si raccoglie meglio è) sia raschiando con l ago montato sia direttamente con la pinzetta; porre sul portaoggetti, bagnando con una goccia d acqua, mettere il copriggetti e montare.
Cosa osservare: a minore ingrandimento si vedono grandi cellule con una sottile parete, molto spesso rotte, piene di granuli bianchi (spesso non si distinguono neanche le cellule ma solo le masse di leucoplasti). A maggiori ingrandimenti, chiudendo il diaframma e aumentando il contrasto i singoli leucoplasti evidenziano un punto centrale (l ilo) e i cerchi concentrici di accumulo dell amido. Il leucoplasto può essere considerato come la fase finale di vita del plastidio. Ulteriori osservazioni: colorare con soluzione di Lugol o tintura di iodio per due-tre minuti per evidenziare maggiormente l amido. Polpa della banana (variante della patata) Dove procurare il materiale: negozi di frutta e verdura (o la dispensa di casa). Preparazione: prendere un po di polpa dalla parte centrale del frutto (bastano alcune bricioline, meno materiale si raccoglie meglio è) sia raschiando con l ago montato sia direttamente con la pinzetta; porre sul portaoggetti, bagnando con una goccia d acqua, mettere il coprioggetti e montare. Cosa osservare: a minore ingrandimento si vedono grandi cellule allungate (ricordano come forma la banana stessa) con una sottile parete, molto spesso rotte, ripiene di leucoplasti molto più piccoli degli amiloplasti di patata. Ulteriori osservazioni: si possono osservare e comparare le diverse forme e strutture degli amilopasti in vari alimenti: farina di riso, farina di mais, anche fagioli. 5. Morfologia dei peli urticanti. Pelo urticante di ortica Dove procurare il materiale: rive di fossi, sottobosco, incolti ruderali. Preparazione: con l ago a lancetta possiamo asportare alla base delle nervature delle foglie un po di epidermide e osservarla con l acquarietto a spago (vedere appunti prime pagine), oppure semplicemente a secco, a bassi ingrandimenti. Cosa osservare: stretto ago che termina con una capocchia sferica; all interno del pelo si nota una cavità ripiena di liquido trasparente (liquido urticante). Quando la capocchia salta via, lascia una linea di frattura obliqua e non diritta, garantendo al pelo una punta aguzza, che può penetrare nella pelle come un ago. La parte cellulare non presenta lo stesso spessore lungo tutta l asta: nel punto di rottura subito sotto la capocchia è sottile e assicura una facile rottura. Nella parete cellulare ci sono depositi di silice per dare rigidità al pelo. Quando ci si urtica e ci si gratta a causa delle punture appena prese, si schiaccia il pelo e quindi ci si inietta ulteriormente il liquido urticante: ecco perchè, appena urticati, è meglio evitare di grattarsi. 6. Peli ghiandolari e oli essenziali. Foglie di rosmarino, salvia, olivo, lavanda, ecc. Dove procurare il materiale: negozi di frutta e verdura, giardino di casa, vivai. Preparazione: raschiare con una lametta la pagina inferiore delle specie elencate in modo da raccogliere i peli sul portaoggetto; l osservazione può anche essere fatta a secco, oppure bagnare con una goccia d acqua e montare il coprioggetto. È interessante anche fare una sezione sottile con microtomo: avvolgere alcune foglie di rosmarino in polistirolo (o altro materiale inerte) e montare sul microtomo; tagliare una sezione trasversale il più sottile possibile e montare sul portaoggetti bagnando con una goccia d acqua; mettere il coprioggetto e montare. Cosa osservare: i tricomi o peli ghiandolari sono costituiti da una o più cellule, che derivano dalla trasformazione di alcune cellule epidermiche (lo strato più esterno) delle foglie o delle parti verdi della pianta. Le sostanze elaborate vengono riversate all'esterno della cellula
terminale del pelo, tra la parete cellulare e la cuticola che la riveste. Essendo la cuticola molto fragile, al minimo tocco si rompe facendo uscire la sostanza prodotta dal pelo ghiandolare. Questi peli si trovano abbondanti in tutte le piante cosi dette aromatiche (salvia, rosmarino, timo, ulivo,magnolia, lavanda,ecc.). Alcuni di essi assumono forme rotonde dal colore marrone-ambra che bene si evidenziano bene nella sezione trasversale della foglia di rosmarino, inframmezzati alla giungla degli altri peli. Nei peli ghiandolari delle piante carnivore, che secernono sostanze vischiose, per intrappolare le prede, ed enzimi, che digeriscono proteine e acidi nucleici. In molte piante di ambienti salmastri i peli ghiandolari salini espellono all'esterno l'eccesso di sale. Note: ogni specie ha il suo pelo tipico per cui è facile risalire alla pianta che l ha prodotto; uno spunto: raccogliere su vetrino i peli di varie specie, come si fa con i pollini. Si possono anche fare dei semplici esercizi di determinazione. 7. Le muffe. La muffa della frutta (agrumi) Dove procurare il materiale: negozi di frutta e verdura, composter di casa. Preparazione: strisciare leggermente la superficie di un agrume sul portaoggetto in modo da raccogliere un velo di muffa; montare con mezza goccia d acqua e coprire con il coprioggetto; montare. Cosa osservare: le soffici colonie ovattate di colore bianco o grigio possono essere osservate anche con la lente e si riconoscono piccole palline nere: sono le muffe dal capolino Mucor oppure colonie piane simili al velluto che dopo un po al centro assumono una colorazione verde azzurra o nera Aspergillus o muffe ad innaffatoio, infine patine azzurre-verdi sono formate da muffe a pennello Penicillium. Nel vetrino si evidenziano a maggiori ingrandimenti le spore dalla forma perfettamente arrotondata oppure a bacillo; più raramente si riesce a evidenziare un capolino ripieno di spore. Da far notare le minuscole dimensioni. 8. Le cellule animali. Cellule della nostra mucosa orale Dove procurare il materiale: bocca di qualche alunno, farmacia per i tamponi orali ed i guanti in lattice. Preparazione: il ragazzo a cui si preleva il campione deve massaggiare energicamente l interno della mucosa orale delle labbra e delle guance premendo contro le gengive per qualche secondo; un compagno indossa i guanti e raschia l interno delle guance, labbra e anche le gengive con il tampone orale aperto sul momento; il materiale raccolto va distribuito sul portaoggetti, facendo rotolare l estremità del tampone da un lato all altro del vetrino, in modo da evitare il più possibile grumi di cellule e l accumulo del cotone del tampone. In alternativa (e in tempi e modi più sbrigativo) leccare energicamente il vetrino portaoggetti con la parte più interna della lingua. Mettere mezza goccia d acqua e coprire con il coprioggetto. Cosa osservare: ad alti ingrandimenti si osservano cellule dai contorni poco netti, con nucleo al centro poco evidente. A 400 ingrandimenti si evidenzia anche la flora batterica orale con forme a bacillo e cocco. La colorazione con blu di metilene può essere fatta in diversi modi: colorare subito il vetrino con blu e lasciarlo riposare per 3-5 minuti (o anche di più); poi sciacquare delicatamente con acqua in modo da lasciare sul vetrino solo una patina azzurra; mettere il coprioggetto; prima di sciacquare si può anche passare velocemente la fiamma di una accendino per fissare maggiormente il colorante. La colorazione evidenzia le cellule slabbrate con all interno il nucleo in violetto e altri granuli intranucleari. Se si ha a disposizione un microscopio a contrasto di fase, si distingue molto bene il nucleo e i batteri, anche senza colorazione.
Note: ai ragazzi piace la simulazione di un prelievo proprio come fanno i medici e risulta coinvolgente e motivante lavorare a coppie: il donatore e colui che preleva e prepara il campione. 9. Presssione osmotica e plasmolisi. Plasmolisi del vacuolo di cipolla rossa Dove procurare il materiale: negozi di frutta e verdura, dispensa di casa. Preparazione: spellare la cipolla della sua buccia esterna, tagliarla a spicchi e incidere con l ago montato la pellicola rossa nella parte convessa; prendere con la pinzetta dei lembi sollevati e strappare una piccola parte, avendo cura di prelevare solo una sottile pellicina; distendere accuratamente sul portaoggetti aiutandosi con un pennellino bagnato d acqua, mettere una goccia d acqua distillata e coprire con il coprioggetti. Puntare con l obiettivo 10X una zona della sezione in cui sia evidente un gruppo di cellule con una buona colorazione rossa (antociani presenti nel vacuolo). Nel frattempo, preparare una soluzione con cloruro di sodio (è meglio del glucosio, l effetto è più veloce) e mettere con un contagocce una goccia di soluzione ipertonica su un lato del coprioggetto mentre contemporaneamente si richiama l acqua distillata dal lato opposto del coprioggetto; quest ultima operazione è bene farla osservandone la riuscita direttamente al microscopio per evitare di perdere il gruppo di cellule selezionato. È bene avere cura di dosare accuratamente con il contagocce la soluzione ipertonica in modo da non sollevare troppo il coprioggetto e far navigare la pellicina. Cosa osservare: dai 100 ai 400 ingrandimenti: parete, plasmalemma, lamella mediana e (si si è fortunati a 400 ingrandimenti) anche alcune zone con plasmodesmi; nucleo e corpuscoli nucleari; un leggero film di citoplasma addossato al plasmalemma; non si distingue bene il tonoplasto. Durante la plasmolisi, la membrana del vacuolo risponde al cambio di pressione osmotica del mezzo buttando fuori acqua dal vacuolo, il quale si chiude su se stesso assumendo una forma rotondeggiante. Si può riportare il vacuolo alle dimensioni originali ripetendo l esperimento aggiungendo acqua distillata e rimuovendo la soluzione salina. 10. Forme di vita in acque stagnanti (o quasi), nei sottovasi dei fiori, nei tombini degli scarichi delle acque piovane, ecc Con un retino da plancton, o un semplice pezzo di tessuto artificiale, delle tele usate in serigrafia, è possibile catturare l infinito microscopico costituito da crostacei (dafnie), acari, larve di zanzare, vorticelle, diatomee, nematodi, copepodi, rotiferi, parameci, ciliati vari, alghe unicellulari e pluricellulari e molti altri esseri viventi. Si può rallentare il moto dei protozoi, degli acari e dei crostacei o altro con una goccia di formalina o glicerina per osservarlo meglio. Molto utili (sperimentare) i coloranti usati in pasticceria che non uccidono gli esseri viventi. Le osservazioni si possono fare sia con il microscopio entomologico, sia con quello biologico, con il coprooggetti o senza, a seconda di quello che si vuole osservare e a quale ingrandimento. 11. Acquari per l allevamento di invertebrati e protozoi. Oltre a campionare per avere un materiali freschi, è possibile allevare gli esseri viventi che ci interessano. I più comuni metodi di coltura sono: o colture in acqua e terra. Prendere un pò di terra, farla bollire in acqua e poi lasciarla raffreddare. Le sostanze nutritive si liberano mentre vengono uccise le alghe indesiderate. Si immette l alga da coltivare e si copre con il cellophan e si mette vicino ad una finestra.. o infusi di fieno per l osservazione dei protozoi. Mettere poco fieno!!.
o colture di latte: si nutrono con qualche goccia di latte dei campioni di acqua contenenti i ciliati; quando l acqua schiarisce è il segno che non c è più latte fornito precedentemente e si può reintegrare. PERCORSI DIDATTICI 1. Ciclo vitale dei plastidi: si parte con la visione dei cloroplasti in varie piante verdi (elodea, muschio, vallisneria, limnophyla ecc.) in cui i plastidi sono giovani e funzionanti con funzione fotosintetica, il passo successivo è quello di cromoplasto nel pomodoro o petali di tulipano in cui è più vecchio ha perso la clorofilla e contiene solo caroteni o licopine ecc. e si arriva alla fase finale di amiloplasto o leucoplasto senza pigmento ma solo come contenitore di amido in strutture secondarie (tuberi, frutti, cauli sotterranei ecc.) 2. L amido: 1) classificazione degli alimenti in base ai nutrienti 2) ricerca dell amido nei diversi alimenti 3) osservazione degli organi e, al microscopio, degli organuli dove è contenuto l amido (patata e banana). 4) classificazione dei diversi cereali o vegetali osservando gli amiloplasti IDEE PER LA COSTRUZIONE DI UNA SCHEDA DI LAVORO e DI VALUTAZIONE Di seguito alcune scalette utili per costruire delle schede di valutazione da somministrare ai ragazzi. Il microscopio o Perché si usa? o Come si usa o Oltre al microscopio quali altri strumenti di laboratorio o tecniche per integrare la ricerca? Dagli strumenti di laboratorio come pinzette e lamette alla vetreria a semplici test di biochimica (ad esempio: ricerca dell amido con soluzioni iodurate) Il potere di risoluzione: qual è la differenza tra l osservazione ad occhio nudo e quella al microscopio? immagine di un microscopio diverso da quello del laboratorio dove indicare le varie parti e le loro funzioni devi preparare una postazione di lavoro per osservazioni al microscopio: che cosa ti serve? A cosa serve il diaframma? Dove reperire il materiale da studiare e osservare o Negozi (fiorerie, macellerie) o Il giardino ed il fossato vicino casa o Il nostro corpo o La spazzatura o Il tombino o la canaletta di irrigazione. Vuoi osservare le trachee delle Angiosperme; dove ti procuri il materiale? Vuoi osservare contemporaneamente le dimensioni di una cellula eucariota e procariota in un singolo vetrino; cosa suggerisci? Prepara due vetrini in modo da evidenziare alcune differenze tra cellule animali e vegetali La procedura sperimentale o Sicurezza in laboratorio o Preparati a fresco e preparati permanenti nel tempo o La quantità di materiale sul vetrino: poco e non rovinato o L importanza del fare bene le cose : acquisire una corretta ed efficace manualità o La differenza di trattamento e di metodica a seconda del materiale vegetale o animale
o I preparati freschi e l osservazione in vivo o Le colorazioni: perché si usano i diversi coloranti e le tecniche di preparazione Quali accorgimenti devi usare per preparare sezioni sottili di vegetali? Quali accorgimenti per trattare le ortiche senza pungerti? Cerca di descrivere ad un compagno come preparare una sezione sottile usando un microtomo A cosa servono le colorazioni? Nell osservazione delle cellule di epitelio boccale che colorante abbiamo usato e cosa si è evidenziato maggiormente e perchè L osservazione al microscopio o L importanza del disegno o Sapere che cosa osservare senza lasciarsi distrarre dalle bolle d aria o Centrare l attenzione all ingrandimento graduale dell immagine Questo è il disegno del tuo compagno: cosa vedi? È simile al tuo? Che differenze? Che somiglianze? A che ingrandimento è l immagine rappresentata? (es. foglia di Vallisneria con evidenti cloroplasti all ingrandimento massimo) Nell immagine seguente ci sono degli elementi estranei quali? (es. le bolle d aria)...allegare l immagine... Ecologia o Riconoscimento dei componenti di un ecosistema dentro una goccia d acqua Nel vetrino che hai appena osservato indica i fattori biotici e abiotici; quanti regni di viventi ci sono? Determinazione degli invertebrati attraverso le chiavi dicotomiche o I diversi gruppi di invertebrati al microscopio