Ekotoxikologické. Akademie věd ČR hledá mladé vědce



Podobné dokumenty
Inovace výuky chemie. ph a neutralizace. Ch 8/09

Protokol č. 7 Pozorování živých a mrtvých buněk kvasinek Vitální test

Řád učebny přírodopisu je součástí vybavení učebny, dodržování pravidel je pro každého žáka závazné.

Dodatek k ŠVP ZV č. 1

Název: Hmoto, jsi živá? II

Neutralizace kyseliny zásadou

Cvičení ke kurzu Obecná ekotoxikologie. Úloha A - Stanovení ekotoxicity v testu klíčení rostlin

chemie Chemické směsi Akademie věd ČR hledá mladé vědce

Neutralizace, měření senzorem ph Vernier Laboratorní práce

Téma: Testy životaschopnosti a Počítání buněk

Přímé stanovení celkového počtu buněk kvasinek pomocí Bürkerovy komůrky Provedení vitálního testu

Kapitola: Přírodní látky Téma: Vitamíny. Cíl: Porovnat průběh a rychlost rozpouštění pevných forem vitamínu C v kyselině chlorovodíkové

Praktické cvičení č. 1.

Předmět Chemie se vyučuje jako samostatný předmět v 8. a 9. ročníku dvě hodiny týdně.

Název: Projevy živé hmoty

Název: Kvasinky. Autor: RNDr. Lenka Simonianová. Název školy: Gymnázium Jana Nerudy, škola hl. města Prahy

Trojské trumfy. pražským školám BARVY U ŽIVOČICHŮ A ROSTLIN. projekt CZ.2.17/3.1.00/32718 EVROPSKÝ SOCIÁLNÍ FOND

Pracovněpedagogický koncept

Kyseliny a zásady měření ph indikátory a senzorem ph Vernier Laboratorní práce

Vzdělávací oblast: Jazyk a jazyková komunikace. Název vyučovacího předmětu: Anglický jazyk. Charakteristika vyučovacího předmětu

Vyučovací hodiny mohou probíhat v multimediální učebně, odborné učebně chemie a fyziky, ve venkovních prostorách školy a formou exkurzí.

6.31 Přírodovědná praktika

Rostlinná buňka příprava mikroskopického preparátu (laboratorní práce)

Vzdělávací oblast: ČLOVĚK A JEHO SVĚT Předmět: CHEMIE Ročník: 8.

Příprava na vyučovací hodinu. a její vyhodnocení. Upraveno podle: Jiří Tesař

Výchovný obsah předmětu se skládá z tematických celků:

Úvod do předmětu. třídí organismy a zařadí je do říší a nižších taxonomických jednotek

TEORETICKÝ ÚVOD. Počítání buněk

téma: Úvodní praktikum autor: Mgr. Michal Novák cíl praktika: Seznámit žáky s náplní praktika doba trvání: 2 místo: odborná učebna biologie

5.10 CHEMIE Charakteristika předmětu

Mikroskop, potřeby k mikroskopování (laboratorní práce)

LRR/BUBCV CVIČENÍ Z BUNĚČNÉ BIOLOGIE 3. TESTY ŽIVOTASCHOPNOSTI A POČÍTÁNÍ BUNĚK

POPIS VÝUKOVÉ AKTIVITY (METODICKÝ LIST):

Vzdělávací oblast - Člověk a svět práce

ŠVP Základní školy Vidče 2. stupeň Vzdělávací oblast Informační a komunikační technologie

Bakteriální bioluminiscenční test. Stanovení účinnosti čištění odpadních vod pomocí bakteriálního bioluminiscenčního testu

Řasy. Zvyšování kvality výuky v přírodních a technických oblastech CZ.1.07/1.128/ (laboratorní práce) Označení: EU-Inovace-Př-6-04

Předmět: Logické hrátky

CHEMIE. Obsahové, časové a organizační vymezení předmětu

Funkce chemického pokusu ve výuce chemie

Vzdělávací oblast: Člověk a příroda Vyučovací předmět: Ekologická výchova Ročník: 6.

Pracovní list RYCHLOST METABOLISMU. Úloha 1: Stanovení optimálních podmínek pro metabolickou aktivitu kvasinek Saccharomyces cerevisiae

Školní vzdělávací program pro základní vzdělávání, Základní škola Krásného 24

CHARAKTERISTIKA PŘEDMĚTU CHEMIE (pro vyšší stupeň osmiletého gymnázia a čtyřleté gymnázium)

RVP pro gymnázia tvorba ŠVP. Jiří Tesař

Co všechno může vidět družice?

CHEMIE. Obsahové, časové a organizační vymezení předmětu

Reálná čísla a výrazy. Početní operace s reálnými čísly. Složitější úlohy se závorkami. Slovní úlohy. Číselné výrazy. Výrazy a mnohočleny

Studium kyselosti a zásaditosti roztoků kolem nás

CHARAKTERISTIKA PŘEDMĚTU FYZIKA ( čtyřleté studium a vyšší stupeň osmiletého gymnázia)

2.01 Aerobní/anaerobní reakce aneb kvasinky v akci. Projekt Trojlístek

Metody a formy výuky

REAKCE V ORGANICKÉ CHEMII A BIOCHEMII

Školní vzdělávací program - Základní škola, Nový Hrádek, okres Náchod. Část V. Osnovy

Zbytky léčiv v ŽP a jejich dopady na potravinářské technologie

7.3 Projekt Celý svět ve škole

Statistika. Klíčové kompetence V rámci výuky statistiky jsou naplňovány tyto klíčové kompetence: řešení problémů, komunikativní,

CHARAKTERISTIKA. VZDĚLÁVACÍ OBLAST VYUČOVACÍ PŘEDMĚT ZODPOVÍDÁ VOLITELNÉ PŘEDMĚTY SEMINÁŘ Z PŘÍRODOPISU Ing. Tereza Jechová

Důkaz kyselin. Metodický list pro učitele. Časový harmonogram. a) doba na přípravu - 10 minut b) doba na provedení 10 minut.

ODDĚLOVÁNÍ SLOŽEK SMĚSÍ, PŘÍPRAVA ROZTOKU URČITÉHO SLOŽENÍ

53. ročník 2016/2017

Oddíl E učební osnovy XII.2.A LABORATORNÍ TECHNIKA - CH

HYDRAULICKÉ ZAŘÍZENÍ

Úvodní list. 45 min, příp. další aktivita (*) mimo běžnou školní výuku

Důkaz uhličitanu ve vodním kameni

Příprava vápenné vody

Pracovně pedagogický koncept

METODICKÉ LISTY. výstup projektu Vzdělávací středisko pro další vzdělávání pedagogických pracovníků v Karlových Varech. interaktivní tabuli SmartBoard

Červené zelí a červená řepa jako přírodní indikátory ph

Odborně-pedagogický koncept

Příklad dobré praxe XXI

Název: Halogeny II - halogenidy

Chemie - 5. ročník. přesahy, vazby, mezipředmětové vztahy průřezová témata. očekávané výstupy RVP. témata / učivo. očekávané výstupy ŠVP.

Krytosemenné rostliny pokožka listu, chlupy rostlin (laboratorní práce)

téma: Úvodní praktikum autor: Mgr. Michal Novák cíl praktika: Seznámit žáky s náplní praktika doba trvání: 2 místo: odborná učebna

Bílkoviny (laboratorní práce)

Chemie - 1. ročník. očekávané výstupy ŠVP. Žák:

Hodnocení pekařského droždí

II. MATEMATIKA A JEJÍ APLIKACE

Kyselost a zásaditost vodných roztoků

Název: Kyselé a zásadité 1

Časové a organizační vymezení

Oddíl E učební osnovy VIII.5.A EVROPSKÉ SOUVISLOSTI

Určování hustoty látky

A B C D E F 1 Vzdělávací oblast: Matematika a její aplikace 2 Vzdělávací obor: Matematika 3 Ročník: 8. 4 Klíčové kompetence. Opakování 7.

Miniprojekty v matematice na 2. stupni ZŠ

Obecná a anorganická chemie. Zásady a jejich neutralizace, amoniak

A B C D E F. Člověk v rytmu času - cyklus přírody ČLOVĚK VE SPOLEČNOSTI. Rodina, typy rodiny, příbuzenské vztahy rovné postavení mužů a žen

6.25 Přírodovědný seminář volitelný předmět

MATEMATIKA. Statistika

Název: Barvy chromu. Autor: Mgr. Jiří Vozka, Ph.D. Název školy: Gymnázium Jana Nerudy, škola hl. města Prahy

METODICKÉ LISTY. výstup projektu Vzdělávací středisko pro další vzdělávání pedagogických pracovníků v Sokolově

Cizí jazyk. Předmět: Další cizí jazyk ( anglický jazyk, německý jazyk)

RNDr. Milan Šmídl, Ph.D. Co je to BOV?

Tento materiál byl vytvořen v rámci projektu Operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost.

Do Přv 1.st. (4. ročník): Pokusy Přv- 1.st. (5.ročník): První pomoc

Jehličnany (laboratorní práce)

CHARAKTERISTIKA PŘEDMĚTU MATEMATIKA 1

Neutralizace prezentace

INFORMATIKA (5. 7. ročník)

Transkript:

biologie Ekotoxikologické cvičení Akademie věd ČR hledá mladé vědce

Úvodní list Předmět: Biologie Cílová skupina: 2. ročník SŠ Délka trvání: 90 min. Název hodiny: Ekotoxikologické cvičení Výukový celek: Mikroorganismy kvasinky (Houby) Vzdělávací oblast v RVP: Člověk a příroda Průřezová témata: Multikulturní výchova Práce ve dvojicích i ve skupinách pomáhá při začleňování žáků minoritních skupin do majoritní společnosti, rozvoj empatie a tolerance k jiným etnikům. Výchova demokratického občana Rozvoj dovednosti formulovat vlastní myšlenky, výsledky pozorování, schopnost argumentace, obhajoba vlastního názoru a vyvozování závěrů. Osobnostní a sociální výchova Rozvoj kognitivních schopností, kooperace, práce ve dvojicích, práce ve skupinách, plánování vlastní činnosti i týmu a rozdělení rolí. Enviromentální výchova Rozvoj ekologického myšlení. Žák si uvědomuje dopad lidské činnosti na životní prostředí (vliv odpadů z domácností na ekosystém). Žák se zamýšlí nad vlastním příspěvkem k ochraně ŽP. Mezipředmětové vztahy: Chemie potravinářství, ředění roztoků. Matematika vyhodnocení experimentu, vynesení hodnot do grafu a výpočet dle křivky regrese. Výukové metody: Výklad, heuristický rozhovor, samostatná práce, učitelský experiment, žákovský experiment, práce s textem, týmová práce. Organizační formy výuky: Frontální, skupinová, párová, popř. individuální. Vstupní předpoklady: Žák rozumí pojmu kvasinka a dovede popsat životní cyklus mikroskopických hub. Žák chápe, že existují chemikálie, které mohou životní cyklus mikroorganismů narušit. Žák dovede tyto situace slovně popsat a ověřit žákovským experimentem. Žák chápe termíny toxicita a účinná koncentrace chemické látky (ECx) a umí je vlastními slovy popsat. Umí založit a vyhodnotit experiment s kvasinkami a matematicky stanovit účinnou koncentraci (EC). Vlastními slovy popisuje princip Očekávané výstupy:

ekotoxikologie, postup zakládání a vyhodnocení experimentu a hlavní závěry. Výukové cíle: Žák si dovede připravit mikroskopický preparát a pozorovat jej pod mikroskopem. Žák dovede vynést hodnoty do grafu a pomocí regresní křivky vypočítat účinnou koncentraci. Klíčové kompetence: Kompetence k učení: Žák se učí propojovat poznatky s ději v běžném životě (uvědomění si dopadů chemických látek na ekosystém). Kompetence k řešení problémů: Žák se učí porozumět danému problému (princip experimentu). Učí se správnému pořadí kroků k vyřešení problému (založení a vyhodnocení experimentu). Žák se učí zakládat experiment dle přesného postupu (princip vědecké práce). Kompetence komunikativní: Žák se učí úsporně a přesně komunikovat prostřednictvím odborného jazyka (využití a porozumění odborným pojmům účinná koncentrace, mikroskopický preparát, ekotoxikologie, rovnice regrese, toxicita, toxikant, kontaminant). Žák se učí vyjadřovat přehledně graficky (znázornění výsledných hodnot v grafu a odečet bodu z křivky dle rovnice regrese). Kompetence sociální a personální: Žák se učí vytvářet sebehodnocení. Učí se vytvářet metodiku práce ve dvojicích (založení a vyhodnocení experimentu) a ve skupinách (porovnání výsledků a jejich závěrů). Žák je veden k přiměřenému kritickému posouzení práce své i svých spolužáků. Kompetence občanské: Žák se učí vážit si pomoci spolužáka a výsledku práce spolužáka. Kompetence pracovní: Žák se učí trpělivosti, pečlivosti a přesnosti během experimentu. Učí se nenechat se odradit neúspěšně provedeným pokusem, každý výsledek je cenný. Formy a prostředky hodnocení: Slovní hodnocení průběžné i závěrečné, sebehodnocení, zpětná vazba. Kritéria hodnocení: Splnění stanovených cílů, spolupráce ve dvojici/ skupinkách, komunikativní a prezentační dovednosti žáka. Pomůcky: Školní tabule, křídy/fixy, pomůcky k založení a vyhodnocení experimentu (viz pokus), sešit, pracovní listy, psací potřeby, výpočetní technika.

Vyvolaní žáci odpovídají na dotazy, plánují a zakládají experiment Každá skupina pracuje na řešení přidělených úkolů Prochází se studenty metodický postup experimentu a ukazuje jim, jak budou pracovat, klade studentům související dotazy, kontroluje práci studentů, popř. pomáhá s plánováním práce a zakládáním experimentům Dává pokyn k rozdělení žáků do skupin, následně kontroluje jejich práci, popř. pomáhá s řešením Úklid pomůcek, zhodnocení odpovědí na zadané otázky Zopakování nejzásadnějších poznatků Odpovědi na dotazy z hodiny, dotazy na žáky vyučujícího Výklad nového učiva Procvičování nového učiva Skupinová práce Ukončení experimentu a zadané práce Shrnutí, ukončení hodiny 5 15 55 5 3 Úklid pomůcek, sdělování odpovědí na zadané otázky Frontální Vyvolaní studenti odpovídají na dotazy Výklad, heuristický rozhovor Popisuje princip životního cyklu kvasinek a ekotoxikologického experimentu s kvasinkami exponovanými toxickou látkou, klade při tom související dotazy 5 Slovní, zpětná vazba Kvantitativní Zpětná vazba Hodnocení Frontální Rozhovor Frontální Rozhovor Skupinová Slovní Slovní Slovní, zpětná vazba Slovní, Heuristický rozhovor, zpětná vazba učitelský experiment, žákovský experiment Frontální, párová, individuální Samostatná práce Frontální Výklad Každý samostatně pracuje na řešení pracovního listu Zahájení 2 Opakování učiva z předešlých hodin, učitel rozdává pomůcky na pokus Frontální Organizační formy výuky Výukové metody Opakování Činnost žáků Pozdrav, pochopení cíle Činnost učitele Pozdrav, oznámení průběhu hodiny, tématu hodiny a cíle hodiny Čas (min.) Struktura výuky Název hodiny: Ekotoxikologické cvičení Časový a obsahový plán výukového celku (90 min.) Pracovní list Tabule, pomůcky na experiment, pracovní listy pro studenty Tabule, křída/fixy Pomůcky Pracovní list je uveden v příloze Pracovní list pro studenta, řešení pracovního listu je v dokumentu Pracovní list pro pedagoga Poznámka

Pracovní list pro studenta Název: Ekotoxikologický biotest s kvasinkou Saccharomyces cerevisiae Jméno: a) Úkol Založ si vlastní ekotoxikologický experiment s kvasinkami a zjisti, jak na ně působí testované roztoky. b) Výklad Kvasinky jsou běžným organismem používaným nejen v potravinářství, ale také v ekotoxikologii (věda zabývající se vlivem chemických látek na organismy a ekosystém). Krátký životní cyklus kvasinek je výhodou při rychlém hodnocení a testování toxických účinků chemických látek (screeningové testování). Dostatečně vysoká koncentrace toxické látky (účinná koncentrace) může ovlivnit růst a reprodukci těchto mikroorganismů, což je dobře pozorovatelné pod mikroskopem. Cílem našeho experimentu je zjistit, jak se kvasinky chovají po působení různých roztoků, a porovnat účinky těchto roztoků s kontrolou (čisté médium bez chemické látky). c) Pomůcky Roztok kvasnic (Saccharomyces cerevisiae), nádobky s testovanými roztoky (zkumavky/ kádinky), dostatečné množství vody (odstátá kohoutková voda), 12jamková deska, mikropipety (kapátka), podložní a krycí sklíčka, mikroskop, zapalovač, ph papírky, roztok methylenové modři, papírové čistivo. d) Pracovní postup 1. Seznam testovaných roztoků: a. b. c. d. e. kontrola odstátá kohoutková voda (vlažná) roztok hydroxidu sodného 5 M roztok kyseliny chlorovodíkové 5 M roztok hroznového cukru neznámý vzorek

2. Promysli a naplánuj experiment tvým úkolem bude zjistit, jak se chovají kvasinky v testovaných roztocích a dále jak je kultura kvasinek životaschopná; na přípravu experimentálních roztoků kvasinek použiješ 12jamkovou desku. 3. Popiš si jednotlivé jamky v 12jamkové desce (testovanými roztoky), také nezapomeň na kontrolu odstátá kohoutková voda. 4. 0,5 ml roztoku kvasinek přenes pomocí mikropipety do 12jamkové desky (do popsaných jamek). 5. K suspenzi kvasinek pomocí mikropipety přenes postupně 2,5 ml jednotlivých testovaných roztoků a změř ph pomocí ph papírku na začátku experimentu; experiment si rozvrhni a pracuj po krocích kvasinky s roztoky se kultivují 20 minut, aby došlo k toxickému účinku, a poté je třeba vyhodnotit účinek pod mikroskopem (experiment si rozvrhni a testuj účinky pouze několika roztoků v jednom čase, abys byl schopný je vyhodnotit mikroskopicky). 6. V mezičase si nakápni malou kapku roztoku kvasinek na podložní sklíčko, nechej 3 min. zaschnout a následně 4x ožehni (druhou stranu sklíčka bez preparátu) nad zapalovačem. Sklíčko stačí držet v ruce za okraje. Následně přikápni kapku roztoku methylénové modři a pozoruj pod mikroskopem (všechny buňky by měly být modře obarvené). Tento preparát je ukázkou, jak vypadají obarvené mrtvé buňky kvasinek. 7. Po uplynutí 20 minut změř v jamkách ph pomocí papírku a připrav si z roztoků v jednotlivých jamkách mikroskopické preparáty; suspenzi promíchej pomocí mikropipety a poté si kápni kapku roztoku na podložní sklíčko a překryj krycím sklíčkem. 8. Pozoruj preparát pod mikroskopem a odhadni počet buněk v zorném poli; výsledek zapiš do protokolu (doporučeno min. průměr 3 zorných polí různých preparátů). 9. U každého preparátu poté vyhodnoť ještě druhý parametr životaschopnost kvasinek; na podložní sklíčko s preparátem kvasinek na hranu krycího sklíčka přikápni roztok methylenové modři a nechej proniknout pod sklíčko, následně pozoruj pod mikroskopem (zvětšení 40x až 100x); odumřelé buňky mají cytoplazmatickou membránu pro barvivo zcela propustnou (permeabilní), avšak živé buňky mají membránu polopropustnou (semipermeabilní) a barvivo propouštějí jen nepatrně nebo vůbec; pozorování životaschopnosti zaznamenej do protokolu. 10. Nezapomeň si všechny výsledky i všechno, co tě během experimentu zaujalo, poznamenat, využiješ to při plnění dalších úkolů. e) Zpracování pokusu Při tomto experimentu je nutné mít směs v jamkách dobře promíchanou, jinak můžeš při mikroskopickém pozorování dojít k nesprávnému výsledku. Pokud se při mikroskopování tvůj preparát pohybuje, nepozoruješ opravdový pohyb kvasinek (kvasinky nemají pohybový aparát), ale je to způsobeno nadbytečným množstvím vody pod podložním sklíčkem, což lze vyřešit jejím odsátím. f) Závěr Kvasinky (.. cerevisiae) jsou jednobuněčné modelové organismy, které se kromě potravinářství používají také v biotestech při zjišťování toxických účinků chemických látek na organismy. V ekotoxikologii se rozlišují krátkodobé akutní a dlouhodobé testy. Při dlouhodobém působení byť nízkých koncentrací některých chemických látek může docházet k ovlivnění reprodukční kondice organismů, které pak nejsou schopny se množit. Reprodukční toxicita chemických látek je velmi nebezpečná pro celý ekosystém. Kvasinky se rozmnožují zejména nepohlavně procesem tzv..

Protokol ph po smíchání s kvasnicemi ph po 20 min. dělící se buňky životaschopnost poznámky kontrola/ odstátá kohoutková H2O NaOH HCl hroznový cukr neznámý vzorek 1. Který z roztoků nejvíce inhiboval a naopak stimuloval růst? 2. Co je neznámý vzorek, lze to na základě tohoto experimentu odhadnout? Jak na testované organismy tento roztok působil? 3. Jaké ph měly testované roztoky bez kvasinek? Prováděl jsi tato měření a domníváš se, že je potřeba měřit ph před přidáním kvasinek do pokusu? 4. Které látky mohou vyvolat stimulaci růstu nějakého organismu v životním prostředí a u kterých organismů k tomu dochází nejčastěji?

Pracovní list pro pedagoga Název: Ekotoxikologický biotest s kvasinkou Saccharomyces cerevisiae a) Úkol Založit studentský ekotoxikologický experiment s kvasinkami a zjistit, jak na ně působí testované roztoky (NAOH, HCl, hroznový cukr, neznámý vzorek dle volby). b) Výklad Kvasinky jsou běžným organismem používaným nejen v potravinářství, ale také v ekotoxikologii (věda zabývající se vlivem chemických látek na organismy a ekosystém). Krátký životní cyklus kvasinek je výhodou při rychlém hodnocení a testování toxických účinků chemických látek (screeningové testování). Dostatečně vysoká koncentrace toxické látky (účinná koncentrace) může ovlivnit růst a reprodukci těchto mikroorganismů, což je dobře pozorovatelné pod mikroskopem. Cílem experimentu je zjistit, jak se kvasinky chovají po působení různých roztoků. Roztoky vybrány na základě rozdílných fyzikálněchemických vlastností, liší se ph, toxicitou. Navíc jde o chemické přípravky běžně používané v domácnostech a studentům se může demonstrovat problematika nepřečištěných odpadních vod, zelené chemie, zdravého životního stylu apod. Toxické účinky chemických látek se v tomto experimentu porovnávají s kontrolou (odstátá kohoutková voda). c) Pomůcky Kvasnice (Saccharomyces cerevisiae), nádobky s testovanými roztoky (zkumavky/kádinky), dostatečné množství vody (odstátá kohoutková voda), 12jamková deska, mikropipety (kapátka), podložní a krycí sklíčka, mikroskop, zapalovač, ph papírky, roztok methylenové modři (na špičku lžičky methylenové modři rozpusť v 50 ml destilované vody; 1 skupina studentů dostane cca 2 ml tohoto roztoku), papírové čistivo. d) Pracovní postup 1. Příprava kvasnicové kultury inokulum kvasnic je třeba minimálně 1 hodinu před začátkem experimentu oživit promíchejte 40 g kvasnic s 80 ml odstáté kohoutkové vody (vlažné) se 1/4 lžičkou cukru a nechejte kvasit při teplotě místnosti, po cca 1 hodině je kultura dostatečně zmnožená a je možné ji rozředit a začít experiment (kultura kvasinek se zředí 270 ml odstáté kohoutkové vody a přidělí jednotlivým skupinám studentů; 1 skupina na experiment využije cca 20 ml zředěného roztoku kvasinek počítáno i s rezervou). 2. Seznam testovaných roztoků: a. kontrola odstátá kohoutková voda (vlažná) cca 200 ml (1 skupina dostane cca 20 ml) b. roztok hydroxidu sodného 5 M 200 g NaOH/l = 40 g do 200 ml (1 skupina dostane cca 20 ml) c. roztok kyseliny chlorovodíkové 5 M 80 ml 38% kyseliny do 120 ml vody (1 skupina dostane cca 20 ml) d. roztok hroznového cukru (1 tabletka do 20 ml = 10 tablet do 200 ml) e. neznámý vzorek (cukerný roztok 20 g cukru na 200 ml odstáté kohout. vody 1 skupina dostane cca 20 ml roztoku)

Roztok methylenové modři cca špičku lžičky methylenové modři rozpustíme v 50 ml destilované vody (1 skupina dostane cca 5ml) 3. Promýšlení a plánování experimentu úkolem studentů bude zjistit, jak se chovají kvasinky v testovaných roztocích a dále jak je kultura kvasinek životaschopná; na přípravu experimentálních roztoků kvasinek je vhodné použít 12jamkovou desku. 4. Popsání jednotlivých jamek v 12jamkové desce (testovanými roztoky) včetně kontroly odstátá kohoutková voda. 5. Přenesení 0,5 ml roztoku kvasinek přenes pomocí mikropipety do 12jamkové desky (do popsaných jamek). 6. Pipetování testovaných roztoků k suspenzi kvasinek pomocí mikropipety přenesení 2,5 ml jednotlivých testovaných roztoků do 12jamkové desky a měření ph pomocí ph papírku (ph je třeba změřit i na začátku experimentu); studenti mají za úkol experiment rozvrhnout a pracují po krocích kvasinky s roztoky se kultivují 20 minut, aby došlo k toxickému účinku, a poté je třeba vždy vyhodnotit účinek pod mikroskopem (testování účinků roztoků postupně, aby studenti stihli účinky vyhodnotit mikroskopicky). 7. Hodnocení životaschopnosti kultury nakápnutí roztoku kvasinek na podložní sklíčko, 3min zaschnutí a následné 4x ožehnutí (druhou stranu sklíčka bez preparátu) nad zapalovačem. Sklíčko stačí držet v ruce za okraje. Následné přikápnutí kapky roztoku methylénové modři a pozorování pod mikroskopem (všechny buňky by měly být modře obarvené). Tento preparát je ukázkou, jak vypadají obarvené mrtvé buňky kvasinek. 8. Kultivace testovaných roztoků s kvasinkami a po uplynutí 20 minut měření ph pomocí papírku; následná příprava mikroskopických preparátů z roztoků v jednotlivých jamkách; promíchání suspenzi pomocí mikropipety a kápnutí roztoku na podložní sklíčko, překrytí krycím sklíčkem. 9. Mikroskopické pozorování odhadnutí počtu buněk v zorném poli; zapsání výsledku do protokolu. 10. Vyhodnocení životaschopnosti kvasinek u každého preparátu; na podložní sklíčko s preparátem kvasinek se přikápne roztok methylenové modři, přikryjeme krycím sklíčkem a nechá proniknout pod sklíčko, následné pozorování pod mikroskopem (zvětšení 40x až 100x); odumřelé buňky mají cytoplazmatickou membránu pro barvivo zcela propustnou (permeabilní), avšak živé buňky mají membránu polopropustnou (semipermeabilní) a barvivo propouštějí jen nepatrně nebo vůbec; zaznamenání do protokolu. 11. Zaznamenání pozorování a poznámek do protokolu. e) Zpracování pokusu Při tomto experimentu je nutné mít směs v jamkách dobře promíchanou, jinak můžeš při mikroskopickém pozorování dojít k nesprávnému výsledku. Pokud se při mikroskopování tvůj preparát pohybuje, nepozoruješ opravdový pohyb kvasinek (kvasinky nemají pohybový aparát), ale je to způsobeno nadbytečným množstvím vody pod podložním sklíčkem, což lze vyřešit jejím odsátím. Tip navíc: experiment s dobře rostoucí kulturou lze oživit pozorováním bublinek CO2 pod mikroskopem. f) Závěr Kvasinky (Saccharomyces cerevisiae) jsou jednobuněčné modelové organismy, které se kromě potravinářství používají také v ekotoxikologických biotestech při zjišťování toxických účinků chemických látek na organismy. V ekotoxikologii se rozlišují krátkodobé akutní a dlouhodobé chronické testy. Při dlouhodobém působení byť nízkých koncentrací některých chemických látek může docházet k ovlivnění reprodukčního fitness organismů, které pak nejsou schopny se množit. Reprodukční toxicita chemických látek je velmi nebezpečná pro celý ekosystém. Kvasinky se rozmnožují zejména nepohlavně procesem tzv. pučení.

množství buněk závisí na přípravě preparátu pro přesnější výsledek doporučení udělat min. 3 preparáty téhož vzorku potřeba počet buněk vztáhnout k celému preparátu nejen 1 zornému poli a. odstátá kohoutková voda (vlažná) kontrola skoro žádné obarvené buňky cca 20 % dělících se buněk relativně plné zorné pole buněk (hodně buněk) b. roztok hydroxidu sodného 5 M buněk v preparátu méně oproti kontrole inhibice růstu skoro žádné dělící se buňky (jen cca 10 %)tudíž pozorovatelná reprodukční toxicita přes vysoké ph není skoro žádná buňka obarvená (mrtvá) c. roztok kyseliny chlorovodíkové 5 M buněk v preparátu méně ve srovnání s kontrolou inhibice růstu skoro žádná buňka obarvená (mrtvá) viditelné dělení kvasinek (více dělících buněk než u NaOH)

d. roztok hroznového cukru (1 tabletka do 20 ml) porovnatelné množství buněk v zorném poli jako u kontroly skoro žádná buňka obarvená (mrtvá) každá buňka se dělí, některé i na více místech stimulace reprodukce, stimulace růstu e. neznámý vzorek (roztok cukru) buněk méně v zorném poli ve srovnání s kontrolou žádné obarvené buňky (tmavé buňky jsou plovoucí kvasinky v jiné úrovni zaostření) hodně dělících se buněk stimulace růstu Vzorek kvasinek ožehlých nad plamenem (zaschlý preparát + ožehnutí) 100 % buněk obarvených mrtvých žádná dělící se buňka jiný tvar buněk (víceúhelníkový) způsoben shluknutím během vysychání preparátu podobné množství buněk jako v kontrole

Tab. č. 1 Hodnoty ph během experimentu (měřeno na ph metru) s kvas. suspenzí bez suspenze (jen vzorek) K start exp 7.29 (voda z kohoutku) po 20 min 5,4 6,28 neznámý vzorek (cukr) 4,74 3,69 3,7 PEZhroznový cukr 3,22 3,45 3,54 HCl 5M 0,5 0 NaOH 5M 11,89 0 11,7 0 0 11,9 Doplňkové úkoly k experimentu: 1. Který z roztoků nejvíce inhiboval a naopak stimuloval růst? Stimulace růstu pozorována nejvýrazněji po kultivaci s hroznovým cukrem a rovněž s neznámým vzorkem; inhibice růstu po kultivaci s NaOH i HCl (NaOH i reprodukční toxicita). 2. Co je neznámý vzorek, lze to na základě tohoto experimentu odhadnout? Jak na testované organismy tento roztok působil? Neznámý vzorek stimuloval růst kvasinek; lze pozorovat velké množství dělících se buněk. Lze se domnívat, že neznámý vzorek může obsahovat podobné stimulační látky jako roztok hroznového cukru, a proto má podobné účinky / stimulační potenciál však může být teoreticky způsoben i úplně jinými látkami, proto by byla potřeba nějaká detailnější analýza nebo další testy, na jejichž základě by šlo usuzovat na složení neznámého vzorku. 3. Jaké ph měly testované roztoky bez kvasinek? Prováděl jsi tato měření a domníváš se, že je potřeba měřit ph před přidáním kvasinek do pokusu? Testované vzorky bez kvasinek měly následující ph (řazeno vzestupně dle ph): HCl 0,5; PEZ 3,22; neznámý vzorek 4,74; voda 7,29 a NaOH 11,89. Kultivace před přidáním kvasinek je zajímavý údaj, díky němu lze pozorovat změny ph po přidání roztoků a vliv doby kultivace na ph roztoků. 4. Které látky mohou vyvolat nežádoucí stimulaci růstu nějakého organismu v životním prostředí a u kterých organismů k tomu dochází nejčastěji? Stimulace růstu může být způsobena přídavkem/nadbytkem nutrietů, typicky jde o N či P v případě rostlin. V ekotoxikologii je studovaným problémem nežádoucí stimulace cyanobakteriálních společenstev ve vodách se zvýšeným obsahem N či P a tzv. sekundární toxicita sinicových metabolitů v ekosystému.

Opakování Název: Ekotoxikologický biotest s kvasinkou Saccharomyces cerevisiae Jméno: 1. Do které skupiny organismů (třída, říše) patří Saccharomyces cerevisiae? 2. Kde se kvasinky nejvíce využívají (při kterých biologických procesech)? 3. Jak se nazývá dělení kvasinek? Namaluj ho. 4. K čemu slouží kontrola v ekotoxikologickém experimentu? 5. Kde v domácnosti lze najít kyselé a zásadité prostředí; ve kterých přípravcích či potravinách? 6. Co to znamená stimulace a inhibice organismu? Uveď příklad stimulace i inhibice v přírodě. 7. Co je to ekotoxikologie?

Opakování řešení pro pedagoga Název: Ekotoxikologický biotest s kvasinkou Saccharomyces cerevisiae 1. Do které skupiny organismů (třída, říše) patří Saccharomyces cerevisiae? Jedná se o mikroskopické houby kvasinky, třída: vřeckovýtrusé houby, říše: houby 2. Kde se kvasinky nejvíce využívají (při kterých biologických procesech)? Fermentace/kvašení vína, piva, kynutí pečiva pomocí kvasnic, výroba octa (tzn. Potravinářství pekařství, pivovarnictví a výroba vín, ). 3. Jak se nazývá dělení kvasinek? Namaluj ho. Pučení. 4. K čemu slouží kontrola v ekotoxikologickém experimentu? V každém experimentu je potřeba mít variantu, kdy nedošlo k ovlivnění organismu (tzv. kontrola). Dle kontroly odlišíme, jak působí testovaná látka/vzorek (stimulace/inhibice). Bez kontroly bychom nevěděli, zda pozorovaný účinek je způsoben chem. látkou, nebo přirozeným vývojem/růstem organismu. 5. Kde v domácnosti lze najít kyselé a zásadité prostředí; ve kterých přípravcích či potravinách? Kyselé ocet, citrón, jablečný džus, víno. Zásadité čistič odpadů, mléko, mléčné výrobky, plzeňské pivo. 6. Co to znamená stimulace a inhibice růstu organismu? Uveď příklad stimulace i inhibice v přírodě. Stimulace růstu podpora růstu může vést až k přemnožení (př. přemnožení sinic na vodních nádržích). Inhibice růstu omezení růstu může vést až k vymizení druhu (borovice produkuje látky, které brání v růstu rostlin kolem stromu až v okolí 1 2 m nebo používání herbicidů omezuje rozvoj vodních rostlin, když dojde ke splachu chem. látky do vodních toků). 7. Co je to ekotoxikologie? Věda o vlivu chemických látek na organismy a ekosystém, životní prostředí.

POZNÁMKY

POZNÁMKY

POZNÁMKY

Ekotoxikologické cvičení RNDr. Veronika Mlčáková, Ph.D., RNDr. Kateřina Nováková, Ph.D., Mgr. Eliška Sychrová