Hent som pdf - Vadehavscentret
Transcription
Hent som pdf - Vadehavscentret
Biofag Nr.1 februar 2011 Biofag Medlemsblad for Foreningen af Danske Biologer FaDB Udkommer 5 gange årligt Deadlines: 20/1, 20/3, 20/6, 20/8, 20/10 Redaktion: Jesper Ruggaard Mebus (ansv.) Erik Frausing Svend Erik Nielsen Forsidefoto: Sally Lightfoot © Erik Frausing, 2011 Grafisk tilrettelæggelse: Indtryk, 8639 8580 ISSN 0106-1038 Oplag 1.000 eksemplarer Biofag trykkes på Cyclus 100 % dansk genbrugspapir Annoncer Annoncer sendes elektronisk både til redaktionen [email protected] og trykkeren [email protected] Annoncepriser 1/1 side (143 x 203 mm) kr. 2200 1/2 side (143 x 90 mm) kr. 1250 1/4 side kr. 750. Særlig pris aftales for annonce på bagsiden eller indlagt løst annoncemateriale. Det skal ske efter aftale med redaktionen senest 14 dage før deadline. Alle priser er ekskl. moms. Indlæg Redaktionen modtager gerne indlæg til Biofag. Indlæg sendes til [email protected]. Den anvendte tekstbehandling skal være umiddelbar kompatibel til Word. Fotos leveres som tiff- eller jpg-filer med god opløsning f.eks. 300 dpi. Illustrationer skal være tegnet med sort streg. Husk figurtekster og kilde angivelser. Redaktionen forbeholder sig ret til at afkorte indlæg – og at læse korrektur på indlæg. Adresseændringer Ændringsformularen på foreningens hjemmeside på EMU´en anvendes. Ændringer kan evt. fremsendes via e-mail til FaDBsekretariatet: [email protected] Foreningen af Danske Biologer Det er tilladt at citere Biofag med tydelig kildeangivelse. Meninger, der kommer til udtryk i Biofag, deles ikke nødvendigvis af redaktionen eller foreningens bestyrelse. Redaktionen afsluttet 30.01. 2011 Adresse: Biofag Lundingsgade 33 8000 Aarhus C Tlf. 8619 0455 Formand Erik Frausing [email protected] Næstformand Jane Burkarl [email protected] Kasserer Joan Ilsø i samarbejde m. Lisbeth Bødker Nielsen [email protected] Revisor Benny Silvert Biofags indhold: © erik frausing 2011 4 Nyt fra bestyrelsen 5 Nyt fra fagkonsulenten 6 Stillehavsøstersen 10 Anmeldelse: Brug Botanisk Have i undervisningen 12 Geneious software 18 Fotosyntese i vandplanter 26 Om at være konsortiearbejder 27 Kursus: Strøm på mennesket 28 Seminar: Blodets kemi 29 Seminar: Biologi og idræt 30 Kursus: Muskelfysiologi Nyt fra bestyrelsen Af Erik Frausing, formand FaDB Når dette første nummer af Biofag 2011 kommer på gaden er aktiviteterne omkring SRP afsluttet og mange er formodentlig også alle rede så småt i gang med elevsamtaler vedr. AT. På trods af (- eller måske fordi) at mange har en travl hverdag, er det positivt at der fra FaDB-kurser meldes tilbage at der er stor søgning til foreningens kurser. Det er dog stadig sådan at vi kan blive bed re til at tiltrække yngre kollegaer til såvel foreningen som til kurser og andre arrangementer. Dette vil være et tema for Regionssekretærmødet i begyndelsen af maj. Undervisningsministeriet har bevilget for eningen økonomiske midler til udviklings projekter i studieretningssamarbejdet mellem biologi og kemi, samt biologi og idræt for at styrke det faglige samspil mellem fagene. Der er annonceret inspirationsseminarer andet sted i bladet. I den forbindelse vil det være muligt for såvel yngre som mere erfarne kollegaer at indgå i udviklingsarbejdet. Den 1. marts deltager FaDB´s bestyrelse sammen med de andre faglige foreningers bestyrelser i et seminar arrangeret af GL, med workshops i forskellige aspekter af forenings arbejdet. Nyt fra fagkonsulenten Kresten Cæsar Torp Så er SRP overstået for i år. Jeg håber vi har givet elever lyst til at fordybe sig. SRP I forhold til hvor mange opgaver der bedøm mes, forløber censuren heldigvis generelt godt. Henvendelser fra lærere og censorer giver mig anledning til et par principielle kommentarer: Der opstår af og til uoverensstemmelse mellem bedømmerne i forhold til hvor fagspecifik bedømmelsen skal være. Jeg vil anbefale at man i den situation tager læreplanen for SRP frem, og forholder sig til de faglige mål, når man voterer. Bedømmelsen er en helhedsbedømmelse. Faglighed fra fagene indgår eks plicit i nogle af målene, og vil også have be tydning for hvordan man bedømmer niveauet af elevens fordybelse, som må ses i forhold til den undervisning der er gennemført frem til skriveperioden. Det er vigtigt at fastholde, at der er tale om en helhedsbedømmelse. Hvis man som censor oplever uhensigtsmæssige opgaveformuleringer, bør man nævne det for vejlederen, og lytte til vejlederens overvejelser. Der er nok ingen tvivl om at en dårligt stillet opgave får indflydelse på elevens muligheder, men diskussionen må ikke blokere for bedømmelsen af eleverne. Er der tale om opgaveformuleringer der ikke lever op til kravene i læreplanen, skal man som censor skrive en indberetning til skolens rektor. Det kan fx være i tilfælde, hvor der er tale om stort set identiske opgaveformulerin ger, urimeligt omfattende opgaveformulerin ger eller hvor der kun trækkes på et af fagene. En indberetning er en vigtig del af skolens kvalitetsarbejde, og i flg. eksamensbekendtgørelsen en forpligtelse man har som censor. Det er en god regel at sende en indberetning cc til fagkonsulenterne tilknyttet opgaven. På den måde holdes uvm underrettet om hvad der sker. Nogle gange opstår der formodning om snyd. Her er proceduren, at opgaven bedømmes som opgave, men skolen underrettes om formodningen. En censor kan ikke nægte at afgive en karakter. Det er rektors pligt at vurdere sagen og evt. gå videre med den. Man er altid velkommen til at henvende sig til undertegnede per mail eller telefon. Jeg vil prøve at besvare hvad jeg kan, så hurtigt som muligt. Jeg kan dog ikke udtale mig specifikt om opgaveformuleringer mm, da jeg senere kan blive involveret i en klagesag. Jeg vil også henvise til Eva Pilgaard Haue er fagkonsulent i SRP, og til vejledningen på uvm’s hjemmeside. EMU Redaktørerne på EMU’en laver et fint arbejde med at levere ressourcer til fagene. Jeg vil opfordre til at I henvender jer med gode forløb og inspiration. Jeg vil særlig opfordre underviserne i Naturvidenskabelig Faggruppe på HF til at henvende sig til den nye redaktør, Anders Duelund ([email protected]). Han er netop nu på jagt efter gode forløb med udgangs punkt i den nye læreplan. Bioteknologi Forsøgsordningen med bioteknologi A forlænges med et år. Dvs. at der optages elever på studieretningen frem til 2012/13. En ny FAQ og typeordsliste i forhold til de skriftlige prøveopgaver er på trapperne. Det samme er en revideret vejledning som uddyber visse områder af kernestoffet i forhold til den skriftlige prøve. Alle tre dokumenter vil komme på uvm’s hjemmeside og de vil blive rundsendt til skolerne tilmeldt forsøget. Næste år forventer vi at få brug for et større antal censorer til SRP i bioteknologi A. I den forbindelse hører vi allerede nu gerne fra interesserede. Nu er det i øvrigt tidspunktet at sende elever ne ud for at finde de første tidlige forårstegn. Det kan gøres på 10 minutter i starten af en time. Med det indsamlede materiale kan der perspektiveres til både abiotiske faktorer, hormoner, døgn- og årsrytmer. En anden idé kunne være at se på overvintringsstrategier. Biologi bliver man aldrig færdig med! Berigtigelse I omtalen af moMentum Biofag 5/2010 er der sneget sig en del fejl ind, som vi skal beklage. Vi vil derfor præcisere, at bladet udgives af JA, der bl.a. organiserer kandidater, bachelorer og studerende på studieretninger inden for anvendt videnskab i jordbrug, naturforvaltning, miljø, energi, ressourceøkonomi, fysisk planlægning, biotek og fødevarer. Det skal også præciseres, at bladet har været udgivet siden 2003 – det er alene tiltaget over for gymnasier der er nyt. OBS Vi vender tilbage i næste nummer med vinderen af Hvad er det? og en ny konkurrence. Stillehavsøstersen – en problematisk gæst, der er kommet for at blive! Af forfatter?? Indenfor de senere år er en ny art blevet ob- serveret i den danske natur – stillehavs østersen (Crassostrea gigas). Den blev første gang observeret i det danske Vadehav i 1996 1, og bestanden er siden vokset støt. Men hvordan er stillehavsøstersen pludselig blevet en del af faunaen i Vadehavet, og hvilken betydning har tilstedeværelsen af stillehavs østersen for Vadehavet som økosystem? Oprindeligt hørte stillehavsøstersen til i det Japanske hav, men er blevet indført adskillige steder i verden til produktion. Af samme årsag blev den også indført til Holland og Frankrig i 1960’erne 2+ 3, og derudover startede man i 1986 med at dyrke dem i det tyske Vadehav 4. De stillehavsøsters, som vi nu finder vildtlevende i det danske Vadehav, mener man stammer fra den tyske Vadehavsø Sild. Da disse stillehavsøsters blev indført til dyrkning var man af den opfattelse, at stillehavsøstersene ikke var i stand til at re producere sig i områderne og kunne derved ikke opnå en sund bestand, der i yderste konsekvens kunne rykke ved den økologiske balance i de relevante områder 5. Stillehavsøstersens reproduktion er nemlig temperaturafhængig, og den gyder først, når vandtemperaturen når omkring 18-20 grader 6. På de givne tidspunkter for Stillehavsøstersens indførsel til Nordvesteuropa, har man derfor været af den overbevisning, at vandet var for koldt til, at østersen kunne formere sig. Ikke nok med, at det skulle be skytte den omgivne natur mod en potentiel uønsket spredning af stillehavsøsters, østersen ville også bruge al dens energi på vækst i stedet for formering med relativ større østers til følge. Det er noget, man kan lide som østersdyrker. Men tingene har midlertidigt ændret sig. Formodentlig grundet en kombination af stillehavsøstersens evne til at akklimatisere sig til de køligere forhold og det faktum, at vandtemperaturen i Nordvesteuropa er steget som følge af global opvarmning, er det lykkedes for østersen at reproducere sig 7. Og dertil skal det nævnes, at bestanden i blandt andet det danske Vadehav har opnået en betydelig størrelse, hvor populationen i 2008 blev estimeret til 11.900 ton 8. Og der hersker ingen tvivl om, at denne voksende population af østers påvirker den omgivne natur. Især det faktum, at stillehavsøstersene danner rev, kan påvirke det fysiske miljø i blandt andet Vadehavet. Revdannelsen starter ved, at de små dannede østerslarver, efter at have levet nogle uger i vandfasen, begynder at slå sig ned på et egnet hårdt substrat. Dette kan være sten, grene eller andre skalbærende organismer (helst artsfæller). Herpå påbegyndes skaldannelsen, og indenfor det første år vokser den enkelte østers med op til 5 cm – under optimale forhold kan østerslængden blive på omkring 40 cm. Denne lag-på-lag opbyg ning af østersskaller ændrer det fysiske miljø betragteligt, hvorved der skabes nye nicher for forskellige dyre- og plantearter. Herved kan den eksisterende balance på havbunden blive forrykket. Dertil ses det ofte, at østersene har etableret deres banker på eksisterende blåmuslingebanker. Blåmuslingerne påvirkes direkte, da de fysisk bliver overbevokset og derved selv bliver begrænset i deres vækst. Dertil kan stillehavsøstersen blive en fødekonkurrent overfor blåmuslingen samt andre muslinge arter. Stillehavsøstersen har nemlig en langt mere effektiv filtrationsrate 9 end eksempelvis blåmuslingen og kan derved optage langt flere fødeemner pr. tidsenhed end andre arter. Længere op i fødekæden kan dette få konsekvenser, da blåmuslinger og andre muslingearter er et vigtigt fødegrundlag for en række fuglearter (eksempelvis edderfugl, sølvmåge og strandskade). Disse fugle kan på nuværende tidspunkt ikke udnytte stillehavsøstersene som fødekilde 10, da de store skaller er svære at åbne samtidig med, at de er enormt tykke og hårde. Stillehavsøstersens udvikling i det danske Vadehav, og andre steder, er derfor utrolig spændende at følge. En effektiv regulering af østersene er på nuværende tidspunkt ikke en mulighed uden, at den naturlige balance påvirkes. Som tingene ser ud lige nu, kan østersene sprede sig uden vores indgriben. Dog er de stadig påvirkelige af havtemperaturen, og hvis vi har en kold sommer, vil de udsætte det pågældende års reproduktion til året efter. Dertil kan en isvinter som i 20092010 reducere bestanden (pers. obs.). Og netop på grund af denne spændende udvikling, der kan få konsekvenser for vores natur, skal disse stillehavsøsters opleves i felten! Med global opvarmning som indgangsvinkel giver Vadehavscentret en unik mulighed for at opleve stillehavsøstersen i Vadehavet. Efter 3 kilometers gang over havbunden, når vi til 2 større østersbanker, hvor forskellige undersøgelser kan udføres: antallet af forskellige arter på østersbanken kan esti meres, alderssammensætning på banken kan bestemmes og østers kan hjembringes til filtrationsøvelser. Alle sammen giver de vigtige resultater, der kan give en større forståelse for stillehavsøstersen biologi og dens konsekvenser overfor naturen i Danmark. Ønskes mere information om ture ud til østersbanken kan Vadehavscentrets naturvej ledere kontaktes på tlf. 75 44 61 61 eller på [email protected] 1) ) 3) 4) 5) 6) Sand Kristensen, P. and Pihl, N.J., 2007. Blåmuslinge- og stillehavsøstersbestandene i det danske Vadehav efteråret 2007. DTU Aqua-rapport nr. 181-08. Troost, K., 2010. Causes and effects of a highly successful marine invasion: Case-study of the introduced Pacific oyster Crassostra gigas in continental NW European estuaries. Journal of Sea Research 64: 145-165. Enriquez-Díaz, M. Pouvreau, S. Chávez-Villalba, J. and La Pennec, M., 2009. Gametogenesis, reproductive investment, and spawning behavior of the Pacific giant oyster Crassostrea gigas: evidence of an environment- dependent strategy. Aquaculture International 17 (5): 491-506. Troost, K., 2010. Causes and effects of a highly successfu marine invasion: Case-study of the introduced Pacific oyster Crassostrea gigas in continental NW European estuaries. Journal of Sea Research 64: 145-165. Troost, K., 2010. Causes and effects of a highly successful marine invasion: Case-study of the introduced Pacific oyster Crassostrea gigas in continental NW European estuaries. Journal of Sea Research 64: 145-165. Pouvreau, S., Bourles, Y., Lefebvre, S., Gangnery, A. and Alunno-Bruscia, M. 2006. Application of a dynamic energy budget model to the Pacific oyster, Crassostrea gigas, reared under various environmental conditions. Journal of Sea Research 56 (2): 156-167. 7) Torp Christensen, H. And Elmedal, I. Den invasive stillehavsøstersCrassostrea gigas, i Limfjorden – inddragelse af borgere og interessenter i forslag til en forvaltningsplan. DFU-rapport nr. 170-07. 8) Sand Kristensen, P and Pihl, N.J., 2007. Blåmuslinge- og stillehavsøstersbestandene i det danske Vadehav efteråret 2007. DTU Aqua-rapport nr. 181-08. 9) Diederich, S., 2006. High survival and growth rates of introduced Pacific oysters may cause restrictions on habitat use by native mussels in the Wadden Sea. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology 328: 21-227. 10) Smaal, A., van Stralen, M. Craeymeersch, J., 2005. Does the introduction of the Pacific oyster Crassostrea gigas lead to species shifts in the Wadden Sea? In: The comparative role of suspension-feeders in ecosystems (eds. R.F. Dame and S. Olenin), 277-289. NATO Science Series IV – Earth and Environmental Sciences, volume 47. anmeldelse Brug Botanisk Have i undervisningen Af Torben Svenning Clausen Høje-Taastrup Gymnasium Lektor Bundgaard, fagkollega og 60+ , bruger ofte betegnelsen ”eubiolog”. Hvor den lille forstavelse er anvendt som i ”eucaryot” og ”eubakterie”. Med dette begreb karakteriserer han - positivt - den klassiske biolog, systematikeren som, iført gummistøvler og bevæbnet med lup og bestemmelsesnøgle, studerer flora eller fauna i felten. I modsætning til den i dag mere udbredte art, den biotek-orienterede, der i hvid kittel færdes i laboratoriets sterile miljø med mikropipette og eppendorfrør. ”Brug Botanisk Have i undervisningen” er titlen på et 64-siders hæfte i A4-format, som er udkommet sidst i 2010. Hæftet er blevet til med støtte fra Erik Birger Christensens Fond. Mange fagfolk med tilknytning til Botanisk Have har leveret bidrag, og gymnasielærerne Dorte Hammelev og Rikke Macholm har redigeret. Formålet er angiveligt, at hæftet skal kunne bruges i gymnasieundervisningen, f.eks. i forbindelse med et besøg i haven. Og dermed udbrede kendskabet til Botanisk Have specielt og til botanikkens mange facetter i særdeles hed. I første og andet kapitel præsenteres vi for Botanisk Have og de mange aktiviteter knyttet hertil. Her drives forskning, undervisning og formidling. Men haven er også en slags Noahs Ark for forsvundne og udryddelses truede planter, som her overlever ex-situ som frø, i vævskulturer eller nedfrosset i flydende 10 nitrogen. Og i haven findes levende eksemplarer af mange arter, som eksemplificerer fænomener beskrevet senere i hæftet. Hæftet afrundes med to kapitler, som omtaler de svampe og likener, man kan møde i haven, hvis man ved, hvor man skal lede. I andre kapitler beskrives fænomener som planters bevægelser og overlevelsesstrategier. Planter kan selvfølgelig ikke ændre position; bevægelse er her aktiviteter som foto-, geo- og taktil tropisme, nastiske bevægelser eksemplificeret ved Fluefangers omklamring af sit bytte og periodiske døgnbevægelser forårsaget af et indre ”biologisk ur”. Netop fordi planter ikke kan flytte sig, har evolutionen udstyret dem med tilpasningsmæssige træk, som gør dem i stand til at være repræsenteret under alle klimatiske forhold. Det er især bygningsmæssige træk, som sikrer tilførsel af kuldioxid og vand til den livsvigtige fotosyntese, der er udformet vidt forskelligt mellem polerne og ækvator. Et kapitel omhandler studiet af de gener, der er ansvarlige for differentieringen af blomstens specialiserede blade: Bæger, krone, støvblade og frugtanlæg. Et andet kapitler handler om netop blomstens betydning for, at blomsterplanterne har været den mest succesfulde plantegruppe: Blomsten øger sandsynligheden for den kønnede formering og fremmer dermed den for evolutionen så vigtige genetiske variation. Tre meget spændende kapitler omhandler planternes sekundærstoffer, d.v.s. stoffer, der ikke indgår i planternes almindelige stofskifte. For planten kan stofferne have betydning ”i krig og kærlighed”: Giftstoffer kan beskytte mod at blive ædt eller hæmme konkurrerende planters vækst; farvestoffer som anthocyaniner og betacyaniner eller dufte fra æteriske olier kan tiltrække bestøvende insekter. Her findes eksempler på co-evolution, hvor plante og bestøver danner ”monogame” par. For mennesket har sekundærstofferne også stor betydning i form af krydderier og medicin. Uden krydderier ville meget af vores mad og mange af vores drikkevarer ikke smage af meget. Hæftet beskæftiger sig specielt med de eksotiske krydderier, der dannes i ca. 70 forskellige dyrkede arter, der oprindeligt stammer fra tropisk regn skov. Flere af planterne kan ses i væksthuse i Botanisk Have. Planter har i århundreder været anvendt i medicinens tjeneste, og meget af den medicin, som bruges i dag, er udviklet med udgangspunkt i planters sekundær stoffer. Ikke mindst i endemiske arter og i planter, der vokser i tropisk regnskov, forventer man stadig at kunne finde nye stoffer med medicinsk effekt. Sekundærstofferne kan endelig bruges som redskab i taxonomien, når morfologisk variation ikke følges af genetisk variation. bet. For mig har haven først og fremmest været knyttet til den systematiske botanik, til ”eubotanikken” og ”eubotanikeren”. Men efter gennemlæsning af hæftets 64 sider kan ingen være i tvivl om, at der i haven også arbejdes med alment botaniske discipliner og nyere teknikker. Og at nutidens bioteknolog har masser af udfordringer og muligheder i botanikkens verden, men at han på ingen måde kan undvære ”eubiologen”. Titel: Brug Botanisk Have i undervisningen Redaktion: Dorte Hammelev og Rikke Macholm Forlag: Bioformidling, [email protected] Antal sider: 64 Vejledende pris: 40 kr. pr stk. + porto ved køb af mere end 10 eksemplarer. Enkelteksemplarer købes i Botanisk Haves Butik for 65 kr. Sammenfattende kan siges, at hæftets 13 kapitler giver en fin introduktion til en række af botanikkens spændende aspekter og samtidig forklarer, hvorfor Botanisk Have er andet og mere end en smuk park og et åndehul midt i storbyen. De fleste kapitler kan læses uden særlige forudsætninger og uafhængigt af hinanden, og vil fint kunne benyttes i gymnasiets biologiundervisning. Supplerende materiale, bl.a. med inspiration til eksperimentelt arbejde og besøg i haven, kan angiveligt hentes på en hjemmeside. Alle afsnit har smukke farveillustrationer. Selv følte jeg mig under gennemlæsningen i fint selskab, og flere gange dukkede gamle minder fra studietiden op fra erindringsdy11 Brug af Geneious software Af Jesper Ruggaard Mebus På forrige års biokonference arrangeret af FaDB var temaet evolution og John Scollar og Dean Madden præsenterede forskellige former, for eksperimentelt at vise evolutionære sammenhænge bl.a. ved brug af programmet Geneious. På hjemmesiden http://www. dnadarwin.org findes vejledninger (på engelsk, men det fungerer at lade eleverne læse dem). Desværre er i skrivende stund kun to vejledninger tilgængelige, nemlig en om mammutter (nem) og en om SIV og HIV (lidt sværere). Imidlertid kan programmet have mange andre anvendelser. Det er denne artikels formål at redegøre for nogle af disse anvendelser. Programmet er først og fremmest en skal eller en indgang til at søge i databaser på internettet efter f.eks. DNA-sekvenser, proteinstrukturer og artikler, hvilket man også kan på nettet (f.eks. Entrez på NCBI der er en fremragende indgang til søgning på databaser (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/gquery)). Herudover er programmet i stand til at foretage alignment mellem DNA-sekvenser, hvilket vil sige, at man når man skal sammenligne 2 DNA-sekvenser beregner mindst mulig forskel ved at indsætte tomme data, hvor der har været et tab af en base, således at man tager højde for at alle baser efter en deletion vil ændres. Alignment tager lang tid og bruger meget computerkraft, så til den del skal man have tålmodighed. Det er til gengæld fint for eleverne at opleve at arbejdet vedrørende at få sekvenser der passer sammen er krævende og at resultaterne er udmærkede. 12 Case - stamtræsanalyse En tidligere eksamensopgave fra 19/8 2008 (opgave 3) viste, at man i hånden kunne lave stamtræer ud fra DNA-sekvenser som var opgivet ud fra 16 baser fra kænguru, blå hval, flodhest, zebra, næsehorn og ringsæl. Det interessante kunne nu være at finde hele mtDNA-sekvenser fra disse organismer, og se hvordan arveforholdene er, når man bruger et større materiale. Opgaven går altså ud på at finde mtDNA fra disse organismer, aligne sekvenserne og derefter få Geneious til at lave et stamtræ. Dette stamtræ kan evt. sammenlignes med det i opgaven fra 2008, og man kan kommentere evt. forskelle og muligheder/ begrænsning i computermetoden. Første del af opgaven gik ud på at finde de videnskabelige navne for de dyr der indgår i stamtræet. For nærværende er det ikke muligt at finde et komplet mtDNA fra zebra. Derfor kan man bruge en hest i stedet (forskellen mellem hest og zebra er væsentlig mindre end den forskel der er mellem de arter der i øvrigt indgår i stamtræet). Følgende vejledning blev udleveret til eleverne: Øvelse i stamtræsanalyse Find de videnskabelige navne for: 1) 2) 3) 4) 5) 6) Kænguru Blåhval Flodhest Zebra Næsehorn Ringsæl Et videnskabeligt navn er todelt. Det består af et slægtsnavn og et artsepitet. Slægtsnavnet skrives med stort og artsepitetet med lille. En markmus hedder derfor Microtusagrestis. Den mexicanske markmus hedder Microtusmexicanus. Heraf ses at tætbeslægtede arter har samme slægtsnavn. Der er mange forskellige kænguruarter – det er fint bare at vælge en. For zebras vedkommende er det ikke muligt at finde en art, men inden for slægten er det muligt at finde en egnet art. Tip: Ved at klikke på ”SequenceLength” kan man sortere inputs (figur 3). Når man har fundet den relevante DNAsekvens føres den over i en mappe lokalt ved at trække den over i en mappe under mappen ”Local”. Man kan lave undermapper, som man plejer (højreklik og vælg ny mappe). Dette gentages for alle arter, således man Figur 1 Søgning på mtDNA via Geneious I vinduet til venstre Sources (figur 1) klikkes på NCBI så det er markeret og der kommer nu et søgefelt frem (figur 2). Ved at trykke på følgende knapper i nævnte rækkefølge kan man få et billede der ligner det viste. Tryk først ”More options”. Tryk derefter på ”+” for at få et ekstra søgefelt. Sæt nu Match all of the following og vælg “Scien tific name of organism” contains og så arts navnet fundet i første del af opgaven og skriv mitochondrion i det andet søgefelt. Herved sendes en søgning til NCBI og i feltet under søgefeltet optræder nu matchende søgninger. Fakta: Et fuldt mitochondrie-DNA er ca. 17.000 baser stort. Figur 2 Figur 3 13 har 6 filer liggende. Navnet på disse filer er kodede f.eks. NC_008433. Disse kan også omdøbes ved højreklik, så de bliver lettere at tyde – også på det færdige stamtræ – man kan her lige så godt skrive det danske navn. Nu skal stamtræet tegnes ved at se på færrest mulige forskelle i DNA-sammensætning. Hvis nu der har været et udfald af en base og man foretager en direkte sammenligning vil alle baser være forskudte efter udfaldet (samme princip som en frame-shift-mutation). Derfor skal disse udfald erstattes af en streg så baserne herefter ikke bliver forskudte. Denne proces hedder alignment, og går i princippet ud på at indsætte så mange tomme baser (streger) at forskellen mellem DNAsekvenserne bliver mindst muligt. Dette gøres ved utallige sammenligninger (iterationer), og netop det, er computere gode til, men det tager tid. Marker derfor de 6 sekvenser (klik og hold <CRTL> nede samtidig). Tryk derefter på alignment-knappen: Resultatet bliver følgende: (Figur 4) På den øverste grønne kurve kan man se hvor ens de forskellige sekvenser er. Høje værdier er områder med meget ensartethed og med lave værdier er forskelligheden stor. Prøv at zoome med luppen ude til højre. Find steder hvor der er sat tomme baser ind og noter art og basenummering. Lav nu et stamtræ ved at klikke på ”Tree” (man skal have markeret alignment). Vælg JUKES-CANTOR og UPGMA og tryk ok. Sammenlign dette stamtræ med det fra opgaven. Forklar evt. forskelle. Husk at det er lige gyldigt om rækkefølgen inden for samme gren har et dyr oppe og et andet dyr nede. Det er mere om der er forskel i forgreningerne. Vurder hvilket stamtræ der er bedst. Tryk ok i næste vindue. Programmet går nu i gang med at foretage alignment. På en 2 år gammel bærbar tager det 34 minutter. Man skal ikke blive forskrækket over at procenterne tæller langsomt frem: Pludselig er alignment færdig. Der er nu en ny fil med disse alignmentdata: 14 Download Geneious: Gå til siden http:// www.geneious.com og download pro grammet og installer det. Det findes både til Windows, MAC og Linux og til 32 bit og 64 bit systemer. Systemet kan mod beta ling opgraderes til en pro-version, men den er dyr og det der er vist her klares med den gratis version. Der er mange gode features specielt til fremvisning af DNA og proteiner i klasseværelset. Figur 4 Drummond AJ, Ashton B, Buxton S, Cheung M, Cooper A, Heled J, Kearse M, Moir R, Stones-Havas S, Sturrock S, Thierer T, Wilson A (2010) Geneious v5.3, Available from http://www.geneious.com Udpluk af vores mange nyheder … flaskehave kompakt model Den velkendte flaskehave fås nu i en mindre model, der ikke fylder så meget, og som sikrer hurtigere resultater. Låg med 2 huller til store sensorer og 2 mindre huller til f.eks. temperatursensor. Låget har gummiliste i kanten, og der medfølger metalklemmer og propper. Mål: 27x17x16 cm. Flaskehave, 6 liter (nr. 78.95.10) Pris pr. stk. . . . . . . kr. 275,00 Ekskl. moms Gundlach A/S · Silkeborgvej 765 · 8220 Brabrand Tlf. 8694 1388 · Fax 8694 2486 · [email protected] · www.gundlach.eu ® 15 PÅ VEJ bioteknologi 4 Tema 7: Infektionsbiologi. Tema 8: Blodets kemi. Udkommer maj 2011. bioteknologi 5 Tema 9: Farmakologi og ny medicin. Tema 10: Stamceller og stamcelleteknikker. Tema 11: Biosensorer og biomekanik. Udkommer december 2011. IntEraktIVE E-bøgEr s¬ DIREKTE¬LINKS¬FRA¬EBOGENS¬KNAPper til hjemmesidens opgaver og supplerende materialer s¬ AKTIVE¬REGISTRE¬I¬EBOGEN¬GR¬DET¬ let at komme fra det ene afsnit til det andet s¬ AKTIVE¬LINKS¬INTERNT¬OG¬EKSTERNT¬ de interne er markeret med Billede hentet fra Ingeniørens understregning, de eksterne artikelbase på www.ing.dk linker op til bl.a. forsøg, andre hjemmesider og animationer s¬ ALLE¬TEGNEDE¬lGURER¬lNDES¬Pͬ Se mere på www.bioteknologibogen.dk hjemmesiden nucleus forlag Lundingsgade 33 8000 Århus C 86 19 04 55 Bioteknologi Er udkommEt bIotEknologI Fem temahæfter til det nye bioteknologifag – 1, 2 og 3 er udkommet. Serien fås både som trykte bøger og e-bøger. bioteknologi 1 Tema 1: Cellernes kemi. Tema 2: DNA og DNA-teknikker. Af Bodil Blem Bidstrup og Johanne Jensen. 2009, 78 sider, kr. 98 ekskl. moms. E-bog, kr. 98 ekskl. moms. bioteknologi 2 Tema 3: Fermentering og stofskifte. Tema 4: Enzymer og gensplejsning.Af Carsten Skovsø Bugge, Kresten Cæsar Torp og Stephan Vogelius Wiener. 2010, 88 sider, kr. 98 ekskl. moms. E-bog, kr. 98 ekskl. moms. bioteknologi 3 Tema 5: Planter som biokemiske fabrikker. Tema 6: Fra biogas til flybrændstof. Af Bodil Blem Bidstrup og Carsten Skovsø Bugge. 2010, 96 sider, kr. 98 ekskl. moms. E-bog, kr. 98 ekskl. moms. www.nucleus.dk 134567 FaDB, Foreningen af Danske Biologer Claudia Girnth-Diamba and Bjørn Fahnøe Solrød Gymnasium, Solrød Center 2, DK 2680 Solrød Strand, Denmark E: [email protected] and [email protected] Vi observerer fotosyntese i vandplanter Påvisning af fotosyntesens dannelse af ilt ved hjælp af en iltindikator www.volvoxdk.dk 18 Introduktion I videnskabelige forsøg måles fotosynteseintensiteten ofte som funktion af radioaktiv kuldioxidoptagelse. Andre kvantitative metoder er dannelsen af ilt per tidsenhed. Ilten kan opsamles som gasart i måleglas o.l. I det her forsøg bruges dog kun en kvalitativ måling – det er en slags ”alt eller intet” reaktion, fordi man tester forskellige faktorers indflydelse på iltdannelsen. Mangler bare én vigtigt faktor for fotosyntesen, er der ingen iltdannelse. Iltdannelsen kan påvises med en redoxindikator, INDIGOCARMIN (figur 1a). Indikatoren er i iltfri (reduceret) tilstand farveløs til svag gullig. Den er meget følsom for ilt og reagerer med en stærk blå farvedannelse, når den oxideres, altså når den reagerer med ilt (figur 1b). Ved at bruge iltindikatoren indigocarmin påvises altså en vandplantes iltdannelse ved fotosyntese. Dermed kan der undersøges, om reaktionen hæmmes af mørke, og om den kræver ”levende”, dvs. intakte grønkorn. FOTOSYNTESE er plantens vigtigste biokemiske reaktion. Den skaber både energi i form af ATP (som bruges til stofskiftearbejde), og der dannes energirige kulstofforbindelser, som bruges både til opbygning af eget væv (altså til VÆKST) og til respiration. Ved hjælp af lysenergi omdannes kuldioxid og vand til glukose (druesukker), ilt og vand. Denne reaktion finder sted i plantens grønkorn (kloroplaster). Druesukkeret omdannes derefter til andre bio-organiske stoffer, f.eks. protein, fedtstof, cellulose mm. En del af druesukkeret forbrændes dog til kuldioxid og vand (reaktionen hedder RESPIRATION, og den energi, som reaktionen skaber, bruges i plantens stofskifte). I forsøget bruges vandplanter, fordi iltindikatoren indigocarmin nemt kan tilsættes vandet omkring planten. I forsøget undersøges lysets indflydelse på reaktionen ved at sætte én kolbe i lys, en anden i mørke. Man kan desuden undersøge, om intakte grønkorn er vigtige for fotosyntese-reaktionen. Grønkorn kan nemt ødelægges ved blanchering (kortvarig kogning). Selv om det grønne farvestof klorofyl stadig befinder sig i planten, bliver strukturen, som bærer klorofyl, ødelagt ved kogning og grønkornene kan dermed ikke længere udøve deres funktion. FIGUR 1 B Tegningen viser de kemiske formler af det reducerede gule og den oxiderede blå form (tegning Niels Dalberg). 1 Dansk version nr. 5 af 15. juli 2008k Tegning af Niels Dalberg Fotografi af Claudia Girnth-Diamba FIGUR 1 A ILTINDIKATOR indigocarmin er meget følsom for oxygen. Her på billedet ses hvordan det i fotosyntesen dannede oxygen diffunderer ud i vandet som blå ”tråde”. Formål Copyright © Girnth-Diamba og Fahnøe., 2005 FaDB, Foreningen af Danske Biologer fotosyntese i vandplanter Materialer og udstyr pr.gruppe Vandplanter, f.eks.elodea, myriophyllum, potamogeton Indigocarmin (OBS: der bruges ca.50 mg, det svarer til en spatelspids = 2 tændstikshoveder) 1 L Blue cap flaske til forberedelse af indigocarminopløsningen (mærkes ILTINDIKATOR) Natriumdithionit (OBS: sundhedsskadeligt og lugter af svovlbrinte, der bruges 0,3 g per 30 mL) 50 mL flaske med låg til fremstilling af en 1% natriu mdithionitopløsningen (mærkes ILTFJERNER) Salatolie, ca. 100 mL 3 Styks 300mL konisk kolbe + 2 styks 100 mL bægerglas Glasspatler 5 mL pipette eller engangssprøjte Vandkogekande og vand – man må godt bruge postevand Lyskilde (overhead- eller diasprojector, stærk plantelys o.l.) Vægt (0,01g nøjagtighed) bruges i fælleskab Fremgangsmåde Opløsningerne laves dagen før 1 Der afvejes ca. 50 mg indigocarmin, det svarer til ca. 1 spatelspids eller 2 tændstikshoveder. 2 Det overføres til i en 1000 mL Blue cap flaske, og flasken mærkes ILTINDIKATOR. 3 Der tændes for vandkogeren indeholdende lidt mere end 1L vand. Det kogende vand hældes i Blue cap flasken om muligt helt optil halsen. 4 Flasken lukkes tæt og rystes indtil indigocarminen er opløst. 5 Der afvejes ca. 0,3 g natriumdithionit – pas på, stoffet er sundhedsskadeligt. Det overføres til en 50 mL flaske Flasken mærkes ILTFJERNER. Sikkerhedsregler Natriumdithionit er faremærket som sundhedsskadeligt. Husk at læse etiketten før du bruger det. Forberedelse af ILTINDIKATOR på forsøgsdagen www.volvoxdk.dk 1 Tilsæt 30 mL til flasken med ILTFJERNER, luk låget og ryst indtil pulveret er opløst. 2 Hent flasken med ILTINDIKATOR. 3 Tilsæt først 15 mL ILTFJERNER (natriumdithion itopløsning) til ILTINDIKATOR (indigocarminopløsningen), flasken lukkes og omrystes. 4 Derefter tilsættes 1 mL ILTFJERNER ad gangen, og hver gang lukkes flasken og omrystes, indtil opløsningen bliver farveløs, hhv. svag gullig og gennemsigtig. Pas på, opløsningen reagerer langsomt på iltfjerneren – vær derfor omhyggelig hver gang du omryster flasken. 5 Derefter tilsættes yderligere 3 mL dithionitopløsning. Det skal opfange den ilt, der kommer ned i opløsningen under omhældningen. Nu er ILTINDIKATOR klar til brug. 2 Dansk version nr. 5 af 15. juli 2008k Copyright © Girnth-Diamba og Fahnøe., 2005 19 FaDB, Foreningen af Danske Biologer fotosyntese i vandplanter Plantematerialet forberedes 1 Der er udvælges 3 lige store stykker vandplanter. De anbringes i hver af de store kolber og kolberne mærkes 1-3. Skub eventuelt planterne helt ned i bunden ved hjælp af en glasspatel. 2 De to bægerglas uden planter bruges som kontrol og mærkes 4 og 5. 3 Tænd for vandet i vandkedlen. 4 Planten i glas 3 overhældes med kogende vand og skal stå i 5 minutter. Derefter hældes vandet bort. Forsøget opstilles og iagttages i 1-3 timer Fotografi af Claudia Girnth-Diamba www.volvoxdk.dk 20 1 Den fremstillede ILTINDIKATOR opløsning hældes over i de 3 koniske kolber. Der fyldes op til næsten 2 cm under toppen (altså dér, hvor halsen er ved at blive smal). 2 Derefter hældes et ca.1 cm tykt lag olie oven på ILTINDIKATOR opløsningen i hver af de koniske kolber. 3 Den resterende mængde ILTINDIKATOR fordeles ligeligt i de to bægerglas. 4 Bægerglas 4 forsynes endvidere med et lag salatolie, men udelades i bægerglas 5. 5 Glassene 1 og 3, samt de to bægerglas stilles i kraftigt lys. 6 Glas 2 stilles i mørke, f.eks. et skab eller pakkes i stanniol. 7 Glassene i lyset observeres de næste 1-3 timer. Forandringerne beskrives og tegnes eller fotograferes. 8 Ved slutningen af forsøget tages kolbe 2 ud af mørket, og iagttagelsen beskrives. Nr. 5 Fotografi af Claudia Girnth-Diamba Nr.4 De næste punkter skal udføres i hurtigt tempo. FIGUR 2 I bægerglasset til venstre (nr. 4) kan man se laget af madolie, som mangler oven på vandet i bægerglasset til højre (nr. 5). Olien skal forhindre, at atmosfærisk ilt diffunderer ned i glasset. Resultater Diskussion Beskriv ændringerne / farveskift, også undervejs i tidsforløbet. Hvad er forskellen mellem de glas, som du sammenligner? Hvad var din hypotese og kan forsøget bekræfte/afkræfte den? Sammenlign glas 1 med glas 3. Sammenlign glas 1 med glas 2. Sammenlign glas 1 med glas 4. Sammenlign glas 4 og glas 5. Beskriv, analyser og forklar resultater for hver kolbe. Hvad forstår man ved en kontrolprøve? Husk at beskrive fejlkilder og give forslag til forbedringer. Nr. 1 Nr. 3 Nr. 5 Nr. 4 3 Dansk version nr. 5 af 15. juli 2008k FIGUR 3 På billedet ses opstillingen på en overheadprojektor: Glas 1 levende plante (i konisk kolbe) Glas 3 plante kogt i 5 minutter (i konisk kolbe) Glas 4 kontrol uden plante og uden olielag (i bægerglas) Glas 5 kontrol uden plante og med olielag (i bægerglas) Ikke med på billedet er en konisk kolbe (glas 2) med en levende plante, der blev sat i mørke (i et skab eller pakket i stanniol). Copyright © Girnth-Diamba og Fahnøe., 2005 FaDB, Foreningen af Danske Biologer fotosyntese i vandplanter Pædagogiske tips Forsøget er en god øvelse i at lære at foretage gode iagttagelser. Alt, hvad der sker, er en ændring i farveskift til blå, eller ej. Man kan iagttage hvor i planten farveskiftet starter, da unge blade reagerer anderledes end gamle. Endvidere er der forskel mellem de forskellige vandplanter, alt efter hvor deres forskellige vækstzoner sidder – vækstzonerne er jo særlig aktive i produktion af ilt.. Spørgsmål til eleverne Hvem laver fotosyntese? Giv eksempler på nogle forskellige organismer. Hvilken betydning har fotosyntesen for økosystemerne? Hvilken betydning har fotosyntesen for de organismer, der laver den? Hvad er respiration? Hvilken betydning har respirationen for økosystemerne? Hvilken betydning har respiration for de organismer, der laver den? Opskriv reaktionsligninger for fotosyntese og respiration. Hvad er brutto- og nettoprimærproduktion? Hvordan relateres begreberne til fotosyntese og respiration? Ideer til yderligere undersøgelser Man kan bruge forskellige slags vandplanter og sammenligne dem. Især interessant er at iagttage hvor i planten iltdannelsen starter. Bruger man Elodea, så starter iltdannelse i toppen af planten, altså i vækstzonen, hvor de yngste blade sidder. Gamle dele, som er længst væk fra toppen er ofte død og producerer derfor ikke længere ilt, selv om de stadig indeholder klorofyl. Planten Myriophyllum derimod danner ilt dér hvor bladene forgrenes fra stænglen. Bemærkninger til sikkerhed Natriumdithionit er faremærket som sundhedsskadeligt. Afvejning skal ske i stinkskab. Det foretages bedst af læreren – se i øvrigt mere under praktiske tips. Indigocarmin er ikke skadelig, men giver blå farvede mærker på tøj og på fingrene / huden, som ikke umiddelbart kan vaskes ud. Håndtering af affald Affaldet kan hældes ud i vasken, da alt materiale er nedbrydeligt i naturen og der kun bruges små mængder. Praktiske tips Køb planterne ca. en uge før forsøget og sæt dem under en god lampe eller i en IKKE sydvendt vindueskarm, da planter i akvarieforretninger ofte ikke har fået nok lys. I en uges tid kan planterne vokse og danne flere grønkorn, når de får godt med lys, men ikke alt for kraftigt lys. Brug rene glasvarer, da ru vægge (f.eks.kalkpletter) giver luftlommer, som er årsag til fejlkilder. Hver gruppe bruger kun små mængder af natriumdithionit, som er sundhedsskadeligt og lugter af råddent æg. Læreren burde derfor selv afveje portionerne til grupperne og uddele dem i lukkede glas. Afvejning skal ske i stinkskab. Eleverne tilsætter så bare postevand og bruger opløsningen. Dermed reduceres faremomenterne ved brugen af Na2S2O4. Forberedelse og timing Det tager mest tid at nedkøle den kogende varme ILTINDIKATOR opløsning. Derfor kan man koge vandet dagen før og opbevare det i www.volvoxdk.dk 1 liter blue cap flaske med låget skruet godt til. Næste dag er det afkølet og forsøget starter med at omdanne det tilden reduceret form. Opbevaring af materialer Natriumdithionit skal opbevares i aflåst kemikalieskab med udluftning.. Afvejede portioner kan opbevares i f.eks. 50 mL glas med tæt lukkende skruelåg. Mulige fejlkilder Der er fare for overtitrering med iltfjerneren. Hvis man tilsætter for meget iltfjerner tager det længere tid før der indikatoren bliver blå. Man burde derfor have god tid til forsøget, som jo kan ske mens eleverne f.eks. arbejder med opgaver, som de kan afbryde så snart der sker noget i glassene. Ved tilsætning af for lidt ILTFJERNER bliver væsken allerede blå ved om hældning af ILTINDIKATOR til kolberne. Når det sker, skal alt tilbage i flasken og man tilsætter mere ILTFJERNER. Små luftbobler langs glasvæggene danner også blå farve. Det kan eleverne godt forklare. 4 Dansk version nr. 5 af 15. juli 2008k Copyright © Girnth-Diamba og Fahnøe., 2005 21 FaDB, Foreningen af Danske Biologer fotosyntese i vandplanter Indkøb og leverandører http://www.biosite.dk/leksikon/caroten.htm Alle kemikalier kan købes hos autoriserede kemikalieforhandlere. De er ikke særlig dyre. Vigtigt er, at man har rene glasvarer, da f.eks. kalkbelægning giver små bobler af luft – se fejlkilder. http://www.biosite.dk/leksikon/chlorophyl.htm http://www.biosite.dk/leksikon/ absorptionsspektroskopi.htm www.tropica.com/article.asp?t ype=aquaristic&id=141 Andre kilder til information Websider på engelsk Bøger Forsøget er forandret efter bogen ”Experimente zur Pflanzenphysiologie" af Peter Schopfer, Verlag Rombach & Co GmbH, Freiburg Tyskland 1970. Frank B. Salisbury and Cleon W. Ross, Plant Physiology (third edition, 1985), Wadsworth Publishing Compagny, Inc., Belmont, California, USA Websider på dansk http://www.netbiologen.dk/ zoologi/efteraarsfarver.htm www.volvoxdk.dk 22 www.ch.ic.ac.uk/local/projects/steer/chloro.htm www.chm.bris.ac.ukmotm/ chlorophyll/chlorophyll_h.htm Tak til Denne øvelsesvejledning er først blevet publiceret som Biofag Særnummer i december 2006 og sidenhen blevet tilpasset til Volvox projektet, der er støttet af "The Sixth Framework Programme" af Europa Kommissionen. 5 Dansk version nr. 5 af 15. juli 2008k Copyright © Girnth-Diamba og Fahnøe., 2005 FaDB, Foreningen af Danske Biologer fotosyntese i vandplanter Fotografi af Claudia Girnth-Diamba Fotografi af Claudia Girnth-Diamba Figur 4 B Efter mellem 30 min og 1 time er væsken i kolben blevet mørkeblå. Den døde plnte i kolben til højre ændrer ikke farve fordi den ikke producerer oxygen. Fotografi af Claudia Girnth-Diamba Figur 4 A Efter ca. 10-30 min starter den levende plante i den koniske kolbe til venstre at producere oxygen omkring de yngste blade. Fotografi af Claudia Girnth-Diamba Nogle af elevernes resultater Figur 5 A og 5 B For at forhindre atmosfærens oxygen i at diffundere i opløsningen hældes et 1 cm tykt lag madolie på overfladen - se bægerglasset til højre. Allerede efter kort tid kan man se farveskiftet i bægerglasset til venstre, som ikke er beskyttet af et lag olie. www.volvoxdk.dk 6 Dansk version nr. 5 af 15. juli 2008k Copyright © Girnth-Diamba og Fahnøe., 2005 23 FaDB, Foreningen af Danske Biologer Fotografi af Claudia Girnth-Diamba fotosyntese i vandplanter Fotografi af Bjørn Fahnøe Fotografi af Claudia Girnth-Diamba Figur 6 Det synes mærkeligt, at indikatorens farve i kolben med planter er blevet mere blå end i bægerglasset, som er i kontakt med luftens ilt. Men det viser bare, at vandplanter kan producere iltmætningsprocenter på mere end 100 %. Derfor er vandplanter på bunden af lave søer, åer og fjorde så vigtige for et godt vandmiljø. Figur 7 Her har fotografen fanget den rigtige moment med cameraet: Elodea canadensis producerer mest ilt i toppen af planten. www.volvoxdk.dk 24 7 Dansk version nr. 5 af 15. juli 2008k Figur 8 Forskellige vandplanter giver forskellige resultater - her et billede af Myriophyllum. Copyright © Girnth-Diamba og Fahnøe., 2005 Bioteknologi – en temabog Bioteknologi – en temabog introducerer et bredt udsnit af de mange områder inden for forskning og industri, hvor bioteknologien finder anvendelse. Bogen er velegnet til undervisning i bioteknologi A på ungdomsuddannelserne. Bogens kapitler er både er forsknings- og anvendelsesorienterede og kan benyttes som supplerende stof. Derudover henvender bogen sig bredt til alle elever, studerende og undervisere, der ønsker at få et indblik i, hvordan bioteknologien bruges i det moderne samfund. I alt indeholder bogen 12 kapitler, der dækker bredt, lige fra ølbrygning til kræftbehandling. Blandt kapiteloverskrifter kan bl.a. nævnes Selvsamling og Design (iNANO Center, Aarhus Universitet) Simple cellemodeller for kommunikation i hjernen (Institut for Farmakologi og Farmakoterapi, Københavns Universitet) Enzymer til fremstilling af bioethanol (Novozymes A/S) Infektioner og infektionsbekæmpelse (Infektionsmedicinsk Afdeling, Aarhus Universitetshospital Skejby) Plantephosphor og mineralers tilgængelighed i fødevarer og foder (Forskningscenter Flakkebjerg, Aarhus Universitet) Bogens kapitler kan læses uafhængigt af hinanden, men kan med fordel anvendes sammen med Bioteknologi – en basisbog, der indeholder en del af kernestoffet til faget Bioteknologi A, og som dermed stærkt understøtter temabogen. Blandt andet indeholder basisbogen et kapitel, der beskriver en række eksperimentelle, bioteknologiske arbejdsmetoder, hvoraf flere omtales eller anvendes i temakapitlerne i denne bog. Red. Peder K. Gasbjerg, Gunnar Søgaard Jensen og Annette Balle Sørensen 1 Udkommer februar 2011 Læs systime.dk | Ring 70 12 11 00 | Skriv systime @ systime.dk | Deltag lab.systime.dk 20jan_Bioteknologi.indd 1 20-01-2011 11:46:52 Om at være konsortiearbejder Svend Erik Nielsen Frederiksborg Gymnasium og HF Da biologi kom under fanen af såkaldte ”klimafag” lå det lige til højrebenet for FaDB, at sende en ansøgning til UVM om støtte til at udvikle klimaundervisning med fokus på det eksperimentelle arbejde. Det var oplagt og logisk at det eksperimentelle arbejde skulle være centralt placeret i ansøgningen. I perioden op til at ansøgningen blev indsendt, havde snart sagt ethvert gymnasium med respekt for sig selv, haft gang i klimakonferencer, med paneldiskussioner, koncensusbeslutninger og agendaer om dette og hint indenfor klimaparaplyen. Sågar flere steder med international deltagelse. Flere steder var biologi naturligt involveret, men omvendt var der også mange steder hvor biologi slet ikke var med i disse konferencer. Vi i FaDB syntes tiden var moden til at fokusere på hvorledes klimaundervisningen kunne gøres mere eksperimentel og derved mere nærværende for eleverne. Heldigvis kunne UVM også se fornuften i at støtte et sådan udviklingsprojekt, og vi fik snart efter dannet et konsortium, efter godkendelses brevet var dumpet ind af brevsprækken. Udviklingsprojektet blev skudt i gang med et inspirationsseminar, som blev afholdt på Risø hos DMU. Her var inviteret folk fra DMU, RUC, KU og Vadehavscentret, samt folk fra egne rækker med interesse for at være med til at udvikle klimaundervisning i en mere eksperimentel retning. Efter en dag med inspirerende oplæg om forsk ningen ved forskningsstation Zackenberg og om hvorledes klimaændringer påvirker de danske søer udkrystalliserede der sig tre 26 arbejdsgrupper. Os der var med, var med ét blevet KONSORTIERARBEJDERE. Og vi havde et fælles sigte, nemlig at gøre klimaundervisningen eksperimentel og dermed forhåbentlig mere nærværende og spændende for vore elever. Der var på den tid, et par af mine unge kollegaer som gerne ville vide, hvorfor det lige var, at jeg synes det var værd at ofre tid på den slags frivilligt arbejde. Sidenhen er spørgsmål af den kaliber forstummet i vestenvinden, efterhånden som jeg er kommet hjem med flere og flere nye synsvinkler på hvordan undervisningen i klimaspørgsmål kunne gøres mere eksperimentel og vedkommende. Arbejdet i de tre arbejdsgrupper er blevet grebet meget forskelligt an. To af arbejdsgrupperne er i skrivende stund i færd med at lægge sidste hånd på hver deres efteruddannelseskursus – det drejer sig om kurserne: Vaden i forandring (lavet i samarbejde med Vadehavscentret) og Fisk med is i maven, om tilpasning til kulde ved at producere antifryseproteiner, som fx ålekvabber gør (lavet i samarbejde med Hans Ramløv på RUC). Sumasumarum; at gå ind i udviklingsarbejde kræver (ålekvabbe)blod, sved og tårer, men giver til gengæld inspiration i flerfold. Samtidig kan det netværk man får bygget op bruges i andre sammenhænge sidenhen. Med dette indlæg vil jeg på det kraftigste opfordre flere til at tage tyren ved hornene og gå ind i denne type givende fagligt arbejde. Og hvis det må være mig tilladt at lave rekla me, så tager FaDB i den kommende tid to nye konsortier op. Et konsortium sammen med kemi om at udvikle studieretningssam arbejdet de to fag imellem og tillige et om studieretningssamarbejdet mellem biologi og idræt. Send en mail til undertegnede, alrune@ post.tele.dk når du har besluttet dig for at være med. kursus Strøm på mennesket Tematiseret BioFysik undervisning Fag Arrangør Titel Kursusform Forplejning Deltagerantal Pris Tid og sted Biologi og Fysik FaDB-kurser Strøm på mennesket Eksternat Prisen inkluderer forplejning Min. 15, max. 20 Kr. 2000 30.-31. marts Glostrup Hospital og Søværnets Dykkerskole Tilmelding [email protected] Svend Erik Nielsen, Godthåbsvej 16, 3400 Hillerød Tilmeldingsfrist 8. marts 2011 Målgruppe Lærere der underviser i Biologi og eller Fysik Indhold Kurset består af 3 dele. Første del er en række foredrag om den nyeste forskning inden for hjernens energi omsætning og hvordan elektriske signaler kan bruges som et ”vindue” til hjernens funktion hos raske og syge. Følgende foredragsholdere vil komme med oplæg: Professor, overlæge, dr.med. Martin Lauritzen: Hjernens energiomsætning og relation til bevidsthed og elektrisk aktivitet. Overlæge, dr. med. Martin Fabricius: Hjernens elektriske signaler – et vindue til hjernens funktion hos normale og syge. Konst. ledende overlæge, ph.d. Benedikte Wanscher: Elektriske signaler fra rygmarv, perifere nerver og muskler – betydning og anvendelse. Professor, overlæge, dr. med. Poul Jennum. Hjernens elektriske signaler – et vindue til forståelse af søvn og vågen. Anden del tematiserer dykker fysik og dykker-fysiologi. Tredje del er en erfaringsudveksling hvor deltagerne får mulig hed for at inspirere hinanden i forbindelse med undervisning i Biologi og Fysik. 27 seminar Blodets kemi Et tæt samarbejde mellem Biologi og Kemi Undervisningsministeriet har bevilget økonomiske midler til at opdyrke studieretningssamarbejdet mellem biologi og kemi, for at optimere det faglige samspil de to fag imellem. For at starte dette udviklingsprojekt inviterer styregruppen for konsortiet hermed til et inspirationsseminar med temaet: © Svend Erik Nielsen, 2011 Blodets kemi. Inspirationsseminaret vil bestå af tre dele: 1. Faglige oplæg fra forskere med udgangspunkt i blodban kernes analyser af blod og medicinal industriens arbejde med koagulerings- og antikoaguleringsfaktorer. 2. Oplæg til udviklingsarbejdet fra Fagkonsulenterne i biologi og kemi 3. Dernæst afsluttes seminaret med en workshop hvor deltagerne danner arbejdsgrupper inden for temaet Blodets kemi. Her kunne man forestille sig følgende problemstillinger i spil: • Syre-base forhold • Salte • Ilt transport • Proteiner • Enzymer • Test af forskellige biomakører • Koagulationsfaktorer Efter de faglige oplæg er der afsat tid til at danne de kommende arbejdsgrupper, til erfaringsudveksling og opsamling og til udvikling af SRP samarbejdet. Tid og sted Slutningen af marts 2011 i Århus Tilmelding Svend Erik Nielsen, [email protected] Tilmeldingsfrist 7. marts 2011 På vegne af styregruppen Johanne Jensen (Kemi) Svend Erik Nielsen (Biologi) 28 seminar SRP samarbejde mellem Biologi og Idræt Undervisningsministeriet har bevilget økonomisk tilskud til at opdyrke studieretningssam arbejdet mellem biologi og idræt, for at optimere det faglige samspil de to fag imellem. For at starte dette projekt inviterer vi til et inspirationsseminar med følgende temaer: • Træning og genregulering • Kroppens metabolisme i relation til træning • Muskeltræthed – syre og syretræning • Doping – er der en grænse? • Væskebalance På inspirationsseminaret vil der være oplæg af forskere inden for et eller flere af disse temaer. Efter de faglige oplæg er der afsat tid til at danne de kommende arbejdsgrupper, til erfaringsudveksling og opsamling og til udvikling af konkrete ideer til SRO/SRPer. Desuden kommer fagkonsulenterne i biologi og idræt og holder oplæg om intentionerne med studieretningssamarbejdet. Hver deltager skal medbringe eksempler på den gode og den dårlige SRP med biologi og idræt. © Svend Erik Nielsen, 2011 Tid og sted Pris Tilmelding Tilmeldingsfrist Onsdag d. 6. april 2011 i Københavnsområdet Pris: Kr. 500 Svend Erik Nielsen, [email protected] Tirsdag d. 15. marts 2011 På vegne af styregruppen Anders Bergholdt (Idræt) Svend Erik Nielsen (Biologi) 29 Muskelfysiologi og fysisk præstationsevne Fag Arrangør Titel Kursusledere Kursusform Deltagerantal Pris Tid og sted Tilmelding Tilmeldingsfrist Målgruppe Biologi/bioteknologi FaDB-kurser (Foreningen af Danske Biologer) Muskelfysiologi og fysisk præstationsevne Niels Ørtenblad, lektor, phd., IOB-SDU / Ulrik Frandsen, lektor, phd., IOB-SDU / Kurt Jensen, lektor, IOB-SDU og Christian Rix Internat med overnatning i Odense Min. 15, maks. 20 Kr. 1.700,- inklusiv forplejning og overnatning Efterår 2011. Torsdag d. 3. nov. til fredag d. 4. nov. på SDU, institut for idræt og biomekanik Svend Erik Nielsen [email protected] 1. maj 2011 Undervisere i biologi og bioteknologi i gymnasieskolen Indhold Kurset vil omhandle muskeltræthed og træthedsfaktorer i forhold til fibertyper. Kurset vil indeholde tre koblede moduler. Alle med fokus på at undersøge forskellige fysiologiske faktorer, der har indflydelse på muskeltræthed. Kurset vil være en blanding af laboratorieøvelser, der er opbygget så de fleste kan udføres på et almindeligt gymnasium med reagenser og udstyr som er lettilgængelige. Endvidere er der indlagt inspirations øvelse og foredrag. Overskrifter: 1. Evaluering af fysisk præstationsevne – muskelpower, aerob/an aerob energiomsætning, nyttevirkning, arbejdstype (helkrops/arm-/benarbejde). 2. Undersøgelse af regulerende muskelproteiner – bestemmelse af fibertype vha. lodret elektroforese, fremstilling af homogenat til undersøgelse af Ca2+ATPase aktivitet i forskellige fibertyper. 3. Muskelfysiologi og præstationsevne – dissektion og stimulering af isolerede muskler, hvor forskellige muskelfunktionsfaktorer undersøges. Der udarbejdes videomateriale (podcast) til brug i undervisningen. Der vil være et foredrag af ca. 45 min. varighed inden for hvert modul, som vil behandle den nyeste forskning inden for feltet. Der udleveres materiale, som inspiration til arbejde med større skriftligt projekter som SSO og SRP. 30 © erik frausing 2011 kursus Foreningen af Danske Biologer E-mail til hele bestyrelsen: [email protected] Formand: Erik Frausing, 4656 1008 [email protected] Næstformand: Jane Burkarl, 2868 6284 [email protected] Kasserer: Tiltrædende: Joan Ilsø Sørensen, 2332 4402 [email protected] Afgående: Lisbeth Bødker Nielsen, 4648 1409 [email protected] Øvrige bestyrelsesmedlemmer: Svend Erik Nielsen, 4824 9226 [email protected] Claudia Girnth-Diamba, 2180 9484 [email protected] Hanne Juhl, 3323 5274 [email protected] Christian Rix, 3142 1976 [email protected] Ole Fristed Kunnerup, 98 28 48 38 [email protected] Fagkonsulent for Gymnasiale uddannelser: Kresten Cæsar Torp [email protected] Kontakt til GL/Pædagogisk samarbejdsudvalg (PS): Erik Frausing Indmeldelse i foreningen samt adresseændringer kan ske via foreningens hjemmeside på EMU´en - eller ved henvendelse til FaDBsekretariatet hos Nucleus Forlag ApS. FaDB´s hjemmeside: http://www.emu.dk/gym/fag/bi Regional kontakt: Joan Ilsø Sørensen Jane Burkarl Kontakt til IBO: Joan Ilsø Kontakt til Dansk Industri: Hanne Juhl EMU Biologis hjemmeside: Jørgen Wilhelmsen, 9892 9375 Hjemmeside-adresse: http://www.emu.dk/gym/fag/bi Kontakt til videregående uddannelser: Joan Ilsø Sørensen (AU) Claudia Girnth-Diamba (KU-LIFE) Erik Frausing (KU i øvrigt) Jane Burkarl (SDU) FaDB-kurser: Svend Erik Nielsen (formand) Hanne Juhl Christian Rix GMO-høringer: Marianne Johansen Revisor: Benny Silvert Forlag Nucleus’s bestyrelse: Formand: Peter Abildgaard Andersen Tlf. 3860 1653 [email protected] Øvrige bestyrelsesmedlemmer: Jane Sundbæk Johansen Lene Beck Mikkelsen Kirsten Hede Niels Jørgensen Nucleus Foreningen af Danske Biologers Forlag Aps Lundingsgade 33, 8000 Århus C. Tlf. 8619 0455 Fax: 8619 6355 dgl. 09.00-15.00 E-mail: [email protected] Hjemmeside-adresse: http://www.nucleus.dk 31 Økologibogen til B- og A-niveau 197 sider, 240 kr. ekskl. moms. Supplerende web med eksperimenter, opgaver, figurer og links. Danmarks skove Man kan få et indblik i nedbrydningsprocessernes hastighed og plantematerialets C:N forhold ved en simpel undersøgelse af førnlagets tykkelse. Prøv fx at sammenligne førnlaget i henholdsvis nåleskov, hede, bøg på morbund, bøg på muldbund, egekrat osv. lebierne på et afgørende tidspunkt. Humlebien sørger for anemonernes bestøvning og frøsætning. Anemonen har en blomst der sikrer bestøvning af insekter i det tidlige forår. Der er ikke mange planter der har pollen på dette tidspunkt, og mikroklimaet i selve blomsten trækker bestøvende insekter til. Bier kan med deres sammensatte øjne se uv-refleksion, det kan mennesker ikke. Gul anemone er ikke ensfarvet for en bi, den har tydelige markeringer i blomsten, hvor bien skal lande og hvor det vigtige pollen befinder sig, se figur 76. Man kan se de første humlebier allerede i marts måned hvor de kommer Skovens stofkredsløb Der er et fint samspil mellem insekter, anemoner og bøgetræer i økosystemet, hvor hver enkelt art har en betydning, se figur 75. Anemonerne sørger for at der ikke tabes nitrogen ud af økosystemet og giver samtidig føde til hum- Bøgetræerne skygger så anemonernes overjordiske dele visner væk og omsættes til næring for bøgetræerne Træerne trækker klorofyl og andre stoffer tilbage fra bladene Omsætningen af sommerens blade kan begynde er Maj-jun Oktob i Juli Figur 75. Stofkredsløb i skov mellem bøgetræer og anemoner gennem en sæson. Ap ril frem af vinterdvalen og skal etablere deres bo. Den enlige humlebi er en dronning, hun bygger en lille krukke som bo og fylder den med nektar og pollen. Her lægger hun sine æg, og 21 dage efter kommer de første nye humlebier frem som er arbejdere. Næringsstofferne i en skov er bundet i vegetationen hele året, og der er en meget lille udvaskning af nitrogen fra et skovareal. Dette har man fundet frem til ved at studere søer og vandløb der er beliggende i skov, og disse vådområder er oftest næringsfattige. Nitrogenomsætningen i form af ammonifikation og nitrifikation stiger i skovbunden i takt med forårets varme. I april har træerne ingen blade endnu, og væksten af træerne er ikke begyndt. Her vil der være fare for nitratudvaskning, men skovbundens urtevegetation udnytter dette næringsoverskud til deres korte vækst og blomstring. Anemonerne som vokser i bunden af mange bøgeskove, optager nitrogenet og udnytter at der på dette tidspunkt også er stor solindstråling til skovbunden. Anemoneblom- a ts ar M Anemonerødderne optager næringsstoffer fra nedbrudte blade og gør klar til en ny vækstsæson stringen og væksten stopper når der kommer blade på træerne. Anemonen oplagrer næringsstoffer i rodstænglen til næste forår, og hen over sommeren bliver den overjordiske del af planten omsat i skovbunden til fordel for træernes vækst. Se også afsnittet Nitrogens kredsløb side 34. Udvaskning fra skoven Skov og Landskab har i samarbejde med det tidligere Århus Amt udarbejdet en model der kan forudsige udvaskningen af nitrat fra skovdækkede arealer mere præcist. Modellen er delvis empirisk og delvis opstillet ud fra teoretiske overvejelser. Den teoretiske del i modellen tager højde for viden man allerede har, at udvaskning af nitrat forekommer, når mineralisering, gødskning eller luftforureningen er større end det planter og mikroorganismer formår at optage. Dette kombineres så med viden og observationer fra det aktuelle område, fx viden fra kortlægningen over jordbundstype og deposition. Modellen kan med rimelig sikkerhed forudsige b Figur 76. Gul anemone fotograferet i normalt lys og med metode der registrerer uv-refleksionen. Anemonerne er afhængige af lys og afblomstrer inden løvspring. De bestøves af humlebier 72 73 www.nucleus.dk 32 nucleus forlag, Lundingsgade 33, 8000 Århus C, 86 19 04 55 Afsender: Biofag c /o Nucleus Forlag ApS Lundingsgade 33 8000 Århus C