13 η ΕΥΡΩΠΑΙΚΗ ΟΛΥΜΠΙΑΔΑ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ EUSO 2015

Transcript

1 13 η ΕΥΡΩΠΑΙΚΗ ΟΛΥΜΠΙΑΔΑ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ EUSO 2015 ΤΟΠΙΚΟΣ ΜΑΘΗΤΙΚΟΣ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΟΣ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΟΚΙΜΑΣΙΑ ΣΤΗ ΒΙΟΛΟΓΙΑ Σάββατο 13 ΔΕΚΕΜΒΡΙΟΥ 2014 ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ ΜΑΘΗΤΩΝ 1)... 2)... 3)... ΣΧΟΛΕΙΟ Επιστημονική Επιτροπή: Αθανασία Αγιομυριαννάκη (Βιολόγος, MSc) Ελευθερία Φανουράκη (Βιολόγος, PhD) (Διάρκεια εξέτασης 60 min)

2 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΤΙ ΚΡΥΒΕΤΑΙ ΣΤΑ ΚΥΤΤΑΡΑ ΤΗΣ ΜΠΑΝΑΝΑΣ; ΕΙΣΑΓΩΓΗ Το DNA ενός οργανισμού, περιέχει οδηγίες για τη δομή και τη λειτουργία του οργανισμού και αποτελεί τα κληρονομικά χαρακτηριστικά του. Η πληροφορία που περιέχει το DNA μεταφέρεται μέσω της μεταγραφής στο RNA. Το RNA με τη σειρά του μεταφράζεται σε πρωτεΐνες, η οποίες είναι υπεύθυνες για τη δομή και τη λειτουργία των κυττάρων και κατ επέκταση των οργανισμών. Το DNA είναι απαραίτητη πρώτη ύλη των περισσότερων ερευνών μελετών και εφαρμογών της Μοριακής Βιολογίας. Έτσι, για να εφαρμόσουμε τεχνικές μοριακής βιολογίας πρέπει πρώτα να απομονώσουμε από το δείγμα μας, το DNA σε καθαρή μορφή, απαλλαγμένο από RNA, πρωτεΐνες, λιπίδια ή υδατάνθρακες. Στη συγκεκριμένη άσκηση θα απομονώσουμε τα νουκλεϊκά οξέα από τα κύτταρα μπανάνας. Για την απομόνωση αυτή πρέπει να σπάσουν οι κυτταρικές μεμβράνες των κυττάρων ώστε να απελευθερωθούν τα νουκλεϊκά οξέα. Στη συνέχεια πρέπει το DNA να διαχωριστεί από τα άλλα μακρομόρια (πρωτεΐνες, πολυσακχαρίτες, λιπίδια) και να συλλεχθεί με τη βοήθεια αλκοόλης. Η φωτοσύνθεση είναι μια λειτουργία των φυτικών οργανισμών, κατά την οποία παράγονται μόρια γλυκόζης, τα οποία προσφέρουν την απαιτούμενη ενέργεια στον φυτικό οργανισμό για την πραγματοποίηση των λειτουργιών του. Τα μόρια γλυκόζης που περισσεύουν, σχηματίζουν ένα άλλο υδατάνθρακα (πολυσακχαρίτη), το άμυλο. Το άμυλο αποταμιεύεται στους αμυλόκοκκους που βρίσκονται σε διάφορα όργανα του φυτού κυρίως στα σπέρματα, στους κονδύλους και στις ρίζες. Από εκεί χρησιμοποιείται για να καλύψει, όταν χρειάζεται, ενεργειακές ανάγκες των φυτών. Η ανίχνευση του αμύλου γίνεται με βάμμα ιωδίου ή Lugol, που του δίνουν ένα χαρακτηριστικό σκούρο μπλε μαύρο χρώμα. Μέρος Α: Απομόνωση νουκλεïκών οξέων από ιστό μπανάνας Απαιτούμενα Υλικά Όργανα Αντιδραστήρια 1. Νυστέρι 2. Κουταλάκι (5ml) 3. Πλαστικά σακουλάκια 4. Δύο ποτήρια ζέσεως 5. Δοκιμαστικός σωλήνας

3 6. Χωνί 7. Διηθητικό χαρτί (φίλτρο καφέ) 8. Ξύλινο καλαμάκι 9. Πουάρ ή πιπέτες Paster 10. Παγωμένη αιθανόλη 11. Απιονισμένο νερό 12. Απορρυπαντικό 13. Αλάτι 14. Μπανάνα ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ Τεμαχίζουμε τη μπανάνα. Βάζουμε 3 4 κομμάτια μπανάνας (περίπου μισή μπανάνα) σε ένα πλαστικό σακουλάκι και λιώνουμε τα κομμάτια της μπανάνας με τα χέρια μας ή με τον πάτο ενός ποτηριού ζέσεως. Σε ένα καθαρό ποτήρι ζέσεως παρασκευάζουμε το διάλυμα εκχύλισης : α. Προσθέτουμε περίπου 50 ml νερό. β. Προσθέτουμε μισή κουταλιά αλάτι στο ποτήρι και αναδεύουμε. γ. Προσθέτουμε μία κουταλιά από το απορρυπαντικό στο διάλυμα και αναδεύουμε καλά. Προσθέτουμε μια ικανή ποσότητα από το διάλυμα εκχύλισης στο σακουλάκι με τη λιωμένη μπανάνα και ομογενοποιούμε ήπια για ένα λεπτό περίπου (πρέπει να καλύπτεται όλη η ποσότητα μπανάνας από το διάλυμα εκχύλισης). Σε ένα μεγάλο δοκιμαστικό σωλήνα τοποθετούμε το χωνί με το διηθητικό χαρτί και προσεκτικά διηθούμε 5 ml (περίπου 2 cm στο σωλήνα) από το ομογενοποίημα (δηλαδή το μίγμα που είχαμε στο προηγούμενο στάδιο). Όταν ολοκληρωθεί το φιλτράρισμα αφαιρούμε, προσεκτικά το χωνί με το φίλτρο και ρίχνουμε ίσο όγκο παγωμένης αιθανόλης στα τοιχώματα του δοκιμαστικού σωλήνα με το διήθημα (επιστιβάδευση). Δημιουργούνται δύο φάσεις. Αφήνουμε να ηρεμήσει και παρατηρούμε τα νήματα του DNA στην αιθανόλη. Χρησιμοποιώντας ένα ξύλινο καλαμάκι συλλέγουμε το DNA. Όταν ολοκληρωθεί η πειραματική διαδικασία καλέστε τον επιτηρητή να αξιολογήσει το αποτέλεσμα της εργαστηριακής άσκησης (Μονάδες 20) και συμπληρώστε το φύλλο καταγραφής παρατηρήσεων και συμπερασμάτων που παρατίθεται στο τέλος.

4 Μέρος Β: Παρατήρηση φυτικών κυττάρων από ιστό μπανάνας Απαιτούμενα Υλικά Όργανα Αντιδραστήρια 1. Αντικειμενοφόρος πλάκα 2. Καλυπτρίδα 3. Πουάρ με απιονισμένο νερό 4. Χρωστική Lugol 5. Μικροσκόπιο 6. Μπανάνα 7. Νυστέρι Προετοιμασία νωπού παρασκευάσματος: Τοποθετήστε σε μία αντικειμενοφόρο πλάκα μία σταγόνα νερού και σε μια δεύτερη αντικειμενοφόρο πλάκα μία σταγόνα χρωστικής Lugol. Αφαιρέστε από την μπανάνα δύο πολύ λεπτά τμήματα και τοποθετήστε ένα σε κάθε μία από στις αντικειμενοφόρες πλάκες. Τοποθετήστε προσεκτικά την καλυπτρίδα, ώστε να καλύψει το παρασκεύασμα χωρίς να δημιουργηθούν φυσαλίδες αέρα και πιέστε με το πίσω μέρος της λαβίδας με προσοχή να μη σπάσει η καλυπτρίδα. Παρατηρήστε στο μικροσκόπιο τα παρασκευάσματα και καλέστε τον επιτηρητή να παρατηρήσει την εικόνα στη μεγέθυνση x400 και συμπληρώστε το φύλλο καταγραφής παρατηρήσεων και συμπερασμάτων που παρατίθεται στο τέλος. (Μονάδες 30) Μετά το τέλος της εργασίας σας, να καθαρίσετε προσεκτικά τα σκεύη χρησιμοποιήσατε, ώστε να τα παραλάβει καθαρά η επόμενη ομάδα.

5 Φύλλο καταγραφής παρατηρήσεων συμπερασμάτων 1. Για ποιο λόγο προσθέτουμε απορρυπαντικό στο διάλυμα εκχύλισης; (Μονάδες 10) 2. Για ποιο λόγο, κατά τη γνώμη σας, φιλτράρουμε το διάλυμα του ομογενοποιημένου ιστού. Τι νομίζετε ότι κατακρατείται στο φίλτρο και τι περνάει στο διήθημα; (Μονάδες 15) 3. Να σχεδιάσετε προσεκτικά ό,τι παρατηρήσατε στο σημείο που εστιάσατε στη μεγέθυνση X400. Να σημειώσετε με κατάλληλες ενδείξεις τα μέρη του κυττάρου που διακρίνετε. (Μονάδες 10) Νερό Lugol X Ποιες διαφορές παρατηρείτε μεταξύ των δύο παρασκευασμάτων και που οφείλονται αυτές; (Μονάδες 15)

6 ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ EUSO 2015 Σχολείο: Μονάδες Παρασκευή διαλύματος εκχύλισης 10 Βαθμολογία Διήθηση 5 Επιστιβάδευση 5 Προετοιμασία νωπού παρασκευάσματος 15 Μικροσκόπηση (εστίαση, εναλλαγή φακών) 15 Σχεδίαση 10 Ερωτήσεις θεωρίας 40 ( )