Bundel plantkunde leijgraaf 2015 deel II

1.1 Blad
Bladeren van monocotylen zijn vaak symmetrisch. De onder- en bovenepidermis hebben
ongeveer evenveel huidmondjes. Het bladmoes (mesofyl) bestaat uit één soort vulweefsel
met veel chloroplasten. De vaatbundels liggen op regelmatige afstand en vormen zo
evenwijdig lopende nerven.
Bij een dicotyl is het blad niet symmetrisch. Het vulweefsel bestaat uit palissaden parenchym
en sponsparenchym. De cellen van het palissaden parenchym zijn langwerpig en staan
loodrecht op het bladoppervlak. Het sponsparenchym heeft veel intercellulaire ruimtes.
Beide soorten parenchym cellen bevatten veel chloroplasten, maar het palissaden
parenchym het meeste. De huidmondjes zitten voornamelijk aan de onderzijde van het blad.
Bron: VOB jaarboek 2010
1.1.1
Aanpassingen
Als planten in een droge omgeving voorkomen vind je aanpassingen als een dikke epidermis,
dikke cuticula, verzonken huidmondjes, behaarde bladeren, weinig of ontbrekend
sponsparenchym en kleine intercellulaire holtes. We noemen deze groep planten xerofyten.
17
Bron: biologi.fst.unair.ac.id
Bron: www.revisionworld.com
Mesofyten hebben zich aangepast aan matig vochtige omstandigheden. De bladeren hebben
meestal alleen huidmondjes aan de onderkant van het blad. Het palissadeparenchym ligt
alleen aan de bovenkant.
Hygrofyten zijn aangepast aan vochtige omstandigheden, bijvoorbeeld moeras- en
schaduwplanten. Ze zijn zo gebouwd dat ze optimale verdamping hebben. De bladeren
hebben een groot oppervlak, soms vergroot door levende haren.
2
Fotosynthese
In je boek “Biologie voor het MLO” vind je uitleg over fotosynthese. In deze bundel
behandelen we kort nog een aantal zaken.
Planten zijn foto-autotrofen. Ze kunnen uit eenvoudige anorganische verbindingen complexe
energierijke organische verbindingen maken. De energie die hiervoor nodig is halen ze uit
licht. Dit proces vindt plaats in de chloroplasten (zie ook bladzijde 5).
Chloroplasten hebben een dubbel membraan en hebben inwendig een derde
membraansysteem, het thylakoïdmembraan.
Op sommige plaatsen zijn de membranen gestapeld, ze vormen een granum (meervoud =
grana). Het plasma rondom de thylakoïden wordt stroma genoemd.
Bron: www.mcqbiology.com
In chloroplasten van hogere planten komen naast de carotenoïden alleen chlorofyl a en
chlorofyl b voor. Alleen chlorofyl a kan lichtenergie omzetten in chemisch bruikbare energie.
chlorofyl a
Bron: www.hervetarvenier.blogspot.com
Hierboven zie je dat chlorofyl a een Mg kern heeft in een heemgroep (vergelijkbaar met
hemoglobine). Als er een gebrek aan Mg is kan een plant geen chlorofyl vormen en vergelen
de bladeren (= chlorose).
Bron: www.denieuwedokters.nl
Je kunt zien dat de absorptiemaxima van chlorofyl vooral liggen in het violetblauwe en rode
deel van het spectrum. Groen en geel licht wordt nauwelijks geabsorbeerd. Daarom zijn
bladeren voornamelijk groen (denk aan de absorptie regels van de spectrometrie).
Firma’s als Philips maken led lampen voor plantenkwekers. Ze gebruiken rood licht voor de
stengelgroei en blauw licht voor de groei van bladeren (bron: Philipsmuseum, p.i. J. van Riel).
De fotosynthese kent twee reactiereeksen, de lichtreacties en de Calvincyclus
(donkerreactie). De lichtreacties vinden plaats in het thylakoïdmembraan. Onder invloed van
zonlicht staan chlorofyl a moleculen energierijke elektronen af, die via een reeks
tussenreacties worden doorgegeven aan het co-enzym NADP+.
NADP+ bindt protonen afkomstig van de splitsing van water en wordt gereduceerd tot
NADPH. Een deel van de energie van de elektronen wordt gebruikt voor de vorming van ATP.
Het elektronen tekort van de chlorofylmoleculen wordt aangevuld met elektronen die
vrijkomen bij de splitsing van water. Hierbij komt O2 vrij.
VOB jaarboek
De Calvincyclus gaat door in het stroma van de chloroplasten. CO2 wordt gebonden door
aanwezige verbindingen en het reactieproduct wordt via een reeks tussenstappen omgezet
in een sacharide. De elektronen en de waterstof die hiervoor nodig zijn worden geleverd
door de NADPH en de energie door ATP. Hierbij wordt NADPH geoxideerd tot NADP+ en ATP
omgezet in ADP en Pi.
De gasuitwisseling voor de fotosynthese vindt plaats via de huidmondjes. Koolstofdioxide
diffundeert in de intercellulaire ruimtes en wordt vervolgens opgenomen in het vulweefsel
dat de chloroplasten bevat. Water wordt aangevoerd via de nerven.
Huidmondjes moeten zover mogelijk open staan om CO2 binnen te laten en zoveel mogelijk
dicht blijven om vochtverlies te beperken. Dat zijn twee tegenstrijdige belangen.
Hieronder zie je een figuur waarin de werking van de huidmondjes wordt uitgelegd.
Bron: VOB jaarboek
2.1 C3-, C4- en CAM-planten
In het beschreven fotosynthese proces wordt CO2 gas gebonden door ribulosebifosfaat.
Hierdoor ontstaat een instabiele C6 verbinding die onmiddellijk splitst in twee moleculen
fosfoglyceraat (C3).
Planten waarbij dit gebeurt worden C3 planten genoemd.
Deze planten hebben een nadeel. Het enzym dat de binding van CO2 mogelijk maakt, maakt
ook de binding tussen ribulosebifosfaat en O2. Dit gebeurt vooral als de CO2 concentratie
afneemt, bijvoorbeeld als de plant de huidmondjes sluit op warme, droge dagen. Door de
reactie met zuurstof neemt het rendement van de Calvincyclus af.
C4 planten binden CO2 met fosfo-enolpyruvaat waardoor oxaloacetaat gevormd wordt. Dat
is een C4 verbinding. Het oxaloacetaat wordt omgezet in zouten van appelzuur (malaat) of
asparaginezuur (aspartaat). Dit wordt na omzetting weer gebruikt in de Calvincyclus.
CAM planten zijn planten die voorkomen in droge omgevingen. Ze houden overdag hun
huidmondjes gesloten om uitdroging te voorkomen. ’s Nachts openen ze de huidmondjes
om CO2 op te nemen. Om ’s nachts veel CO2 op te kunnen nemen is een tijdelijke opslag van
het CO2 noodzakelijk. Het CO2 wordt opgenomen in de grote vacuolen in de vorm van
appelzuur. Hieruit wordt overdag weer CO2 vrijgemaakt voor opname in de Calvincyclus. Het
is voor het eerst ontdekt bij de Crassulaceeën, zoals Kalanchoë, en wordt daarom CAM
(Crassulacean Acid Metabolism) genoemd.
Fosfoglyceraat
Oxaloacetaat
3
Plantenhormonen
Plantenhormonen worden ook wel fytohormonen genoemd. Het zijn organische
verbindingen die in lage concentratie de groei en ontwikkeling van de plant regelen. Hoewel
je zou vermoeden dat het hetzelfde werkt als bij dieren, zijn er toch verschillen. Bij planten
zijn er geen specifieke organen waar de hormonen geproduceerd worden.
Een aantal kenmerken van plantenhormonen zijn:
- één hormoon kan meerdere biologische effecten hebben; het effect kan anders
zijn afhankelijk van de plaats waarop het hormoon inwerkt
- ze zijn actief bij zeer lage concentraties. Ze binden op specifieke receptoren
- ze worden passief getransporteerd (via diffusie of via de sapstroom)
- ze regelen de ontwikkeling van het organisme in reactie op uitwendige factoren
(seizoen variatie bijvoorbeeld).
Tegenwoordig worden allerlei synthetische plantenhormonen gebruikt. Hiermee worden de
groei van de gewassen en de rijping van het fruit gecontroleerd. Synthetische auxinen
worden vaak gebruikt om planten aan te zetten tot vruchtvorming zonder bestuiving.
Hiermee krijg je pitloze (zaadloze) vruchten.
Plantenhormonen kunnen elkaars werking versterken of verzwakken. Van auxine en
cytokinine weten we hoe ze elkaar beïnvloeden:
- auxine laag en cytokinine hoog: ontstaan van knoppen, stengels en bladeren
- auxine hoog en cytokinine laag: ontstaan van wortels
- auxine en cytokinine gemiddeld: vorming van callusweefsel
Callusweefsel bestaat uit ongedefinieerde cellen die nog tot allerlei weefsels kunnen
differentiëren.
Op de volgende pagina vind je een overzicht van de belangrijkste effecten van de
verschillende plantenhormonen.
De hormonen zijn onder diverse namen verkrijgbaar. Enkele voorbeelden staan hieronder:
-
IAA
NAA
natuurlijk auxine
kunstmatig auxine
-
2,4 D
Kinetine
BA(P)
auxine
cytokinine
benzyladenine = cytokinine
4
Plantenweefselkweek
Weefselkweek met planten maakt het mogelijk om planten steriel te stekken. De stekken
worden heel klein gemaakt. Hierdoor krijg je een snellere vermeerdering en is er minder
kans dat ziekten meegenomen worden.
Om te kunnen kweken heb je meristeem weefsel nodig. Als je alleen dit weefsel voor je
kweek wilt gebruiken, zal je het met microscopische technieken moeten isoleren. Om te
voorkomen dat er besmettingen plaats vinden (vooral van virussen) zet je ieder stukje
weefsel in een eigen kweekbuis met voedingsbodem.
Als voedingsbodem wordt vaak M&S medium (Murashige & Skoog) gebruikt. Het is een
medium met anorganische zouten, sporenelementen, suiker en vitamines. Eventueel kunnen
plantenhormonen, organische stikstof en organische zuren worden toegevoegd. Als agar
wordt meestal Daishin agar of agar type E gebruikt. Dit is voor veel plantensoorten goed.
Als je weefselkweek bij planten gaat doen, is het belangrijk dat je steriel werkt. Ideaal is het
werken met een cross- of laminair flowkast, maar het kan ook zonder.
4.1.1
transformeren
Plantencellen kun je transformeren met behulp van Agrobacterium tumefaciens.
Agrobacterium tumefaciens is een gramnegatieve, staafvormige grondbacterie. De bacterie
kan tumoren veroorzaken in meer dan 140 soorten eudicotylen.
Om de plant te kunnen infecteren, moet de bacterie het Ti plasmide van ongeveer 200 kb
bevatten (Ti staat voor tumor inducing). Veel stammen van A. tumefaciens bevatten dit
plasmide niet. Er zijn daarom stammen verkrijgbaar voor plant transformatie.
De bacterie hecht zich in twee stappen aan de plant. In eerste instantie zit de bacterie tegen
de plantencelwand aan. Dan maakt de bacterie cellulose draden waarmee hij zich vastzet
aan de plant. Met deze draden kunnen bacteriën zich ook aan elkaar hechten, waardoor een
minikolonie aan de plant ontstaat. Hierna maakt de bacterie het membraaneiwit
rhicadhesine. Dit helpt de bacterie ook aan de celwand plakken.
Om het T-DNA in de plant te krijgen, gebruikt A. tumefaciens een T-pilus. Een pilus is een
“seks-buis” waarmee de bacterie DNA kan overbrengen naar een andere cel. Op deze
manier brengen sommige bacteriestammen ook plasmiden naar elkaar over. Dit proces heet
conjugatie.
Het T-DNA moet daarvoor wel eerst uit het circulaire plasmide worden geknipt. Als het DNA
eenmaal in de plantencel zit, integreert het in het chromosomale DNA.
Bron: archive.bio.ed.ac.uk
5
Gebruikte bronnen:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
www.10voorbiologie.nl
09032015
VOB jaarboek 2010
Victor Rasquin Kortrijk België
VOB jaarboek 2008
Victor Rasquin Kortrijk België
www.xaviercatholicschools.haikulearning.com 09032015
www.kennislink.nl
09032015
Biology
Campbell
www.levenhuk.com
10032015
www.slideshare.net
10032015
www.prakan.ac.th
10032015
www.vcbio.science.ru.nl
10032015
www.elements.geoscienceworld.org
10032015
www.studyblue.com
10032015
www.natuurwetenschappen.blogspot.com
10032015
www.mcqbiology.com
13032015
www.hervetavernier.blogspot.com
13032015
www.denieuwedokters.nl
13032015
Archive.bio.ed.ac.uk/jdeacon/microbes/crown 17032015
En.wikipedia.org/wiki/Agrobacterium_tumefaciens
17032015
Nl.wikipedia.org
13042015
Biologi.fst.unair.ac.id
13042015
www.revisionworld.com
13042015
6
Vragen bij de bundel
1. Geef een omschrijving van de schuingedrukte begrippen tot en met plantenweefsels
(bladzijde 10).
2. Wat zijn de verschillen tussen primaire en secundaire celwanden?
3. Welke plastiden zijn er?
4. Welke plantenweefsels zijn levend en welke dood?
5. Welke typen houtvaten kunnen in het xyleem gevormd worden en in welke volgorde
ontstaan ze?
6. Lees plantenorganen. Geef een omschrijving van alle schuingedrukte begrippen tot
en met bladzijde 15.
7. Welke zones kun je herkennen bij een wortel?
8. Wat is het voordeel van wortelharen?
9. Welke vorm heeft het xyleem van de wortel bij eudicotylen?
10. Bestudeer de wateropname van de wortel. Hoe verloopt dit? Is het milieu binnen en
buiten de wortel hetzelfde?
11. Waaraan kun je zien of je te maken hebt met een monocotyle of dicotyle stengel?
12. Waardoor ontstaat het transport van wortels naar bladeren?
13. Waardoor ontstaat het transport van bladeren richting wortels?
14. Hoe kun je, terwijl je geen microscoop hebt, aan de buitenkant van het blad al zien
of het een monocotyl of dicotyl is?
15. Benoem de onderdelen bij de volgende afbeeldingen:
16. Waarin verschillen de houtvaten van de bastvaten? (4 verschillen)
17. Soms liggen er ’s morgens druppels water op het blad (geen dauw). Waardoor
ontstaat dit verschijnsel?
18. Waarom zou het palissaden parenchym meer chlorofyl bevatten dan het
sponsparenchym?
19. Benoem de onderdelen bij de volgende afbeelding van een bladgroenkorrel:
20. Planten groeien tegenwoordig ook in led-licht. Welke kleur licht (welke golflengte)
zou jij kiezen en waarom?
21. Op welke plaatsen vinden de licht- en de donkerreactie van de fotosynthese plaats?
22. Welke (anorganische) ionen zijn betrokken bij het openen en sluiten van de
huidmondjes?
23. Vergelijk de structuurformules fosfoglyceraat, oxaloacetaat en appelzuur. Wat valt
je op?
24. Beschrijf alle schuingedrukte begrippen vanaf bladzijde 16.
25. Hoe beïnvloeden auxine en cytokinine elkaar?
26. Abscissinezuur is een antagonist van gibberelline. Wat betekent dit?
27. Waarom heb je voor plantenkweek meristeem weefsel nodig?
28. Wat is een flowkast?
29. Wat is het verschil tussen een laminair flow kast en een cross flow kast?
30. Hoe hecht A. tumefaciens zich aan de plantencel?
31. Hoe werkt conjugatie?
7
Praktijk plantkunde
7.1.1
Experiment 1 Dwarsdoorsnede stengel
Bij dit experiment gaan we kijken naar de dwarsdoorsnede van de stengel van de pitrus
(Juncus effusus). We kleuren de verschillende onderdelen met astrablauw en safranine.
Astrablauw kleurt cellulose blauw. Alle niet verhoute delen van de plant worden dus blauw.
Safranine kleurt hout- en kurkstof rood. Delen die hout- en/of kurkstof bevatten zullen dus
rood kleuren. Gedeeltelijk verhoute cellen zullen paars kleuren.
Als je kijkt naar het schema op bladzijde 10, kun je het volgende verwachten:
Rood - epidermis
- sklerenchymvezels
- ring-, spiraal- en stippelvaten
Blauw - parenchymcellen (bladgroenkorrels blijven groen!)
- floëem
- xyleem parenchym
- cambiumweefsel
Paars aërenchym cellen
Benodigdheden:
-
safranine
astrablauw
70% ethanol
80% ethanol
90% ethanol
96% ethanol
kunsthars
Pitrus
horlogeglas
Scheermesjes
Microscopen
Werkwijze:
Snijden van coupes
Als je een plantenstengel wilt snijden is het gemakkelijk om de stengel tussen duim en
wijsvinger te nemen en met een scheermesje de stengel volkomen horizontaal af te snijden.
Om een coupe te snijden doe je een druppel water op de stengel en op je mesje. Haal het
mesje met een vloeiende beweging (dus niet zagen) naar je toe. Herhaal dit een aantal
keren. Zorg dat je geen schuine coupes krijgt. De gesneden coupes bewaar je in een
horlogeglas met water.
Kleuren en insluiten van de coupes
Neem een horlogeglas en doe hier 1 druppel safranine en 15 druppels astrablauw in.
Begin dan aan de volgende kleurreeks:
1 tot 3 minuten safranine/astrablauw
1 minuut
horlogeglas met water
Overbrengen in water
2 minuten
70% ethanol
2 minuten
80% ethanol
2 minuten
90% ethanol
2 minuten
96% ethanol
Doe een druppel kunsthars op een objectglas en leg daar de coupe in. Let erop dat er geen
lucht tussen komt als je het dekglaasje erop legt. Laat het preparaat even drogen, voordat je
het bekijkt.
Als je gaat tekenen, denk dan aan de tekenregels (zie bladzijde 35 van Basisvaardigheden
Biologie). Maak een overzichtstekening van je preparaat en daarna een detailtekening.
Foto
overzichtstekening
Experiment 2
7.1.2
Bekijken van microscopische
preparaten
Bij dit experiment bekijken we diverse plantenorganen in detail. Je maakt hierbij gebruik
van kant en klare preparaten. Maak van alle preparaten een overzichts- en een
detailtekening. De volgende preparaten moet je minimaal bekijken:
-
7.1.3
de wortel
Wortel monocotyl
Wortel dicotyl
Stengel monocotyl
Stengel dicotyl
Blad monocotyl
Blad dicotyl
Experiment 3
Aantonen van ionenuitwisseling van
Bij de wortel van een plant vindt ionenuitwisseling plaats. Dat wil zeggen dat wanneer een
plant een positief ion opneemt, er ook een positief ion wordt afgegeven. Dit is nodig om de
plant elektrisch neutraal te laten blijven. Hetzelfde geldt voor negatieve ionen.
Stikstof is een belangrijk element voor de plant. Het is een bestanddeel van DNA en eiwitten.
De plant neemt stikstof op in d vorm waarin het aanwezig is.
• Als stikstof in de vorm van NH4+ aanwezig is, wordt dit opgenomen en wordt er een
H+ afgegeven. De omgeving wordt zuurder, want H+ is een sterk zuur en NH4+ een
zwak zuur (en daardoor slecht gedeeltelijk geprotolyseerd).
• Als stikstof in de vorm van NO3- aanwezig is, wordt deze vorm opgenomen en OHafgegeven. Hierdoor wordt de omgeving basischer.
In dit experiment gaan we kijken of we de ionenuitwisseling zichtbaar kunnen maken.
Benodigdheden:
- Kiemplanten van ongeveer een week oud (erwt, boon, tuinkers)
- Autoclaveerbare flesjes van 100 mL
- Calciumnitraat oplossing (1,025 g/250 mL)
- Ammoniumsulfaat oplossing (0,825 gram/250mL)
- Agar
- Petrischalen
- Broomcresolpurper oplossing 1%
- 0,1 mol/L HCl
Werkwijze:
- Weeg in twee autoclaveerbaar flesjes ieder 0,4 gram agar af en voeg 47,5 mL
deminwater toe.
- Verwarm het flesje in de magnetron totdat de agar opgelost is (heldere
oplossing).
- Voeg 2,5 mL stikstofoplossing toe (calciumnitraat bij de ene en
ammoniumsulfaat bij de andere)
- Voeg 0,5 mL broomcresolpurper toe (indicatoroplossing). Deze kleurt geel bij
een pH kleiner dan 5,2 en paars bij een pH groter dan 6,8.
- Laat de vloeistof afkoelen tot 50° C en controleer de kleur. Bij calciumnitraat
moet de oplossing geel zijn. Als dit niet zo is voeg dan druppelsgewijs 0,1 mol/L
HCl toe.
- Verdeel de agar over drie petrischalen.
- Voordat de agar geheel gestold is zet dan in iedere schaal een ander kiemplantje
met het worteltje in de bodem. RAAK DE WORTEL NIET AAN MET JE VINGERS!
-
Zet de petrischalen weg (met het deksel erop) in het licht.
Kijk aan het einde van het practicum op er een kleuromslag zichtbaar is. Als er
(nog) weinig te zien is, kijk dan de volgende dag.
Foto: J van Riel
7.1.4
Experiment 4
Metabolisme bij vetplanten
In deze proef bestuderen we het CAM-metabolisme (zie bladzijde 19 van deze bundel). Je
gaat de hoeveelheid appelzuur meten aan het einde van een licht- en donkerperiode.
Daarnaast bekijken we ook het verschil tussen planten die 3 tot 7 dagen geen water hebben
gehad en planten die wel water hebben gekregen.
Voor deze proef gebruiken we muurpeper of kalanchoë. Deze planten slaan appelzuur op in
de vacuole van cellen met én zonder bladgroen. ’s Nachts gaan de huidmondjes open en
wordt CO2 opgenomen. Daarna wordt er appelzuur gevormd en opgeslagen in de vacuole.
De pH van het vacuolevocht daalt hierbij van ongeveer 6 naar 4.
Benodigdheden:
- IJs
- Mortier en stamper
- Kalanchoë of muurpeper (12 uur licht/donker en met/zonder water)
- Monsterflesjes (helft omwikkeld met aluminiumfolie)
- Kwartszand
- Maatkolf van 25 mL
- Trechter
- Vouwfilter
- 50 mL erlenmeyer
Werkwijze:
- Zet je mortier en stamper op ijs.
- Verzamel een aantal bladeren van een plant die 12 uur in het licht heeft gestaan.
Weeg
0,3 tot 0,5 gram nauwkeurig af en bewaar ze in een flesje waar “licht” op staat
- Doe hetzelfde voor bladeren die in het donker hebben gestaan, maar bewaar
deze blaadjes in een monsterflesje met aluminiumfolie.
- Doe ook hetzelfde voor een plant die een poos droog heeft gestaan.
- Bewaar alle monsterflesjes op ijs.
- Maal de plantenmonsters één voor één fijn in de mortier met een beetje
kwartszand. Blijf op ijs werken!
- Breng alles over in een maatkolf van 25 mL. Gebruik hierbij een trechter en een
pasteurse pipet om na te spoelen met deminwater. Gebruik in totaal niet meer
dan 20 mL om over te brengen.
- Vul de maatkolf tot de streep aan. Homogeniseer en bewaar de maatkolf op ijs.
- Bewerk de andere monsters op dezelfde manier.
- Filtreer het extract over een vouwfilter in een 50 mL erlenmeyer en zet weer op
ijs.
- Meet de pH (met een geijkte pH meter en NIET met een pH papiertje!)
Verwerk je resultaten in een staafdiagram.
Experiment 5 Invloed van golflengte op de
7.1.5
fotosynthese activiteit
Als een plant voldoende licht krijgt van de juiste golflengte (dus kleur) zal de plant CO2
verbruiken. Een plant in het donker of met “verkeerd” licht heeft alleen cel ademhaling. Bij
deze proef kijken we naar het CO2 verbruik bij verschillende kleuren licht.
Door een indicator oplossing te gebruiken kun je zien of er CO2 wordt opgenomen. Als er CO2
wordt opgenomen wordt de kleur purperrood. Als er CO2 wordt gevormd, wordt de kleur
geler.
CO2 concentratie
kleur
pH
laag
purper
8.4
rood
8.2
oranje
7.8
geel
7.2
hoog
In de oplossing heerst het volgende evenwicht:
CO2 + H2O ⇄ H2CO3 ⇄ HCO3- + H+
Als er fotosynthese activiteit is, wordt er CO2 verbruikt, schuift het evenwicht naar links en
worden er waterstof ionen verbruikt. Hierdoor stijgt de pH en wordt het medium roder. Als
er geen fotosynthese activiteit is, zal de pH dalen en het medium geler worden.
Materialen:
-
Algensuspensie (ongeveer 3 weken van tevoren starten met kweek)
-
7.1.6
2 % Alginaat oplossing
50 mL centrifugebuis
2 bekerglazen van 200 mL
0.05 M CaCl2
Monsterpotjes
Blauw, geel, groen, rood folie
Aluminiumfolie
Magneetroerder
pH meter
10 mL spuit
Zeef
Indicatoroplossing thymolblauw/cresolrood
Spectrofotometer 550 nm
Maken van bolletjes met algen
Om te voorkomen dat de groene algen zich mengen met de indicator oplossing “pakken we
ze in” met alginaat. Je krijgt dan bolletjes met daarin levende algen.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
7.1.7
Vul de centrifugebuis met 50 mL algen
Centrifugeer 5 minuten bij 2500 rpm
Giet een groot deel van de bovenstaande vloeistof af (laat ongeveer 20 mL over)
Vul aan met algen tot 50 mL
Centrifugeer weer 5 minuten bij 2500 rpm
Giet de bovenstaande vloeistof af tot je ongeveer 25 mL over hebt (bij weinig
opbrengst aanvullen en centrifugeren nogmaals herhalen)
Resuspendeer de algen tot een homogene oplossing
Doe 85 mL van de alginaat oplossing in een 200 mL bekerglas
Meng GELEIDELIJK de algensuspensie met de alginaatoplossing door goed te
roeren en steeds een beetje algen toe te voegen
Doe ongeveer 150 mL van de CaCl2 oplossing in een bekerglas op een
magneetroerder die langzaam roert
Zuig het alginaat/algen mengsel op met de 10 mL spuit
Druk zo op de spuit dat het mengsel druppelt. Hou de spuit ongeveer 10 cm
boven de CaCl2 oplossing en druppel langzaam
Maak op deze manier je algen/alginaat pasta helemaal op!
Laat de bolletjes ongeveer 15 minuten uitharden in de oplossing
Werkwijze proef
15. Kort voor gebruik laat je de bolletjes uitlekken op een zeef
16. Zorg ervoor dat de pH indicator een pH van ongeveer 7 heeft door via een
slangetje of rietje door de oplossing te blazen
17. Neem 7 monsterpotjes en zorg met de folie dat ze verschillende kleuren licht
filteren. Je kunt het schema hieronder gebruiken:
blanco
Alu folie
licht
blauw
geel
groen
rood
algen
geen
8g
8g
8g
8g
8g
8g
indicator
20 mL
20 mL
20 mL
20 mL
20 mL
20 mL
20 mL
18.
19.
20.
21.
Zet de potjes in het licht (voor het raam of onder TL lamp)
Meet de pH van de blanco aan het begin van de proef
Laat de opstelling minstens 2 uur staan (liefst een nacht)
Meet aan het einde van de proef de pH en de extinctie bij 550 nm van de
indicatoroplossing
LET OP: laat het deksel niet te lang van de potjes want dan veranderen de waardes
Verwerken van de resultaten:
-
-
Maak een tabel waarin je al je meetwaarden verwerkt
Geef je resultaten weer in een grafiek (werk ten opzichte van de proef
zonder kleurfilter). Het gemakkelijkst is het werken met een staafdiagram,
waarbij je aangeeft op de pH is gestegen of gedaald.
Maak een zelfde grafiek met de gemeten extincties
Trek je conclusies
7.1.8
Experiment 6 Bepaling van het chlorofyl gehalte van
bladmateriaal
Bladeren van planten hebben meerdere pigmenten die een deel van het zichtbare licht
absorberen.
Je kunt dit zien op bladzijde 17 van deze bundel.
De hoeveelheid en samenstelling van bladpigmenten is voor iedere plant verschillend. Het is
ook afhankelijk van de standplaats en het jaargetijde.
In deze proef isoleren we de bladpigmenten en bekijken we de absorptiekromme hiervan.
Benodigdheden:
- Aceton
- Maatcilinder 10 mL
- Mortier en stamper
- Rondfilter
- Büchner trechter en afzuigopstelling
-
Spectrofotometer
Bladmateriaal (sla, spinazie, andijvie)
-
Bouw een afzuigopstelling
Meet 10 mL aceton af in een maatcilinder
Weeg 5 gram bladmateriaal nauwkeurig af
Maal het bladmateriaal fijn in een mortier, terwijl je af en toe wat aceton uit
de maatcilinder toevoegt
Als het blad fijn gemalen is, giet je de vloeistof door het filter
Spoel het bladmateriaal na met 5 mL aceton en filtreer opnieuw
Werkwijze:
-
•
•
•
Als het filtraat helder is kun je de extincties gaan meten bij 630, 647, 664, 665 en
750 nm. Als de extinctie bij 665 nm hoger is dan 1,0, verdun het filtraat dan met
aceton. Hou wel goed bij hoe je verdunt, want je moet nog terug rekenen naar de
hoeveelheid bladmateriaal. Gebruik aceton als blanco.
Als het filtraat troebel is, centrifugeer het dan 5 minuten bij 3000 rpm en meet het
supernatant alleen bij 750 nm.
Als je filtraat helder is, kun je ook een scan maken, zoals op bladzijde 17 staat. Maak
een scan van 700 tot 400 nm (een scan loopt af).
𝑣
Totaal Chlorofyl = 11,0 (ext 665 – ext 750)
𝑉𝑥𝑝
V = gefiltreerd volume (L)
v = volume van het extract (mL)
p = weglengte (cm)
(methode EPA 446.0: Golterman & Clymo’s, 1971)
Chlorofyl a, b en c worden als volgt berekend:
Ca = 11,85(ext664 – ext750) – 1,54(ext647 – ext750) – 0,08(ext630 – ext750) mg/L
Cb = 21,03(ext647 – ext750) – 5,43(ext664 – ext750) – 2,66(ext630 –
ext750) mg/L Cc = 24,52(ext630 – ext750) – 7,60(ext647 – ext750) –
1,67(ext664 – ext750) mg/L Bij de berekeningen hierboven corrigeer je voor
allerlei afbraakproducten.
7.1.9
Experiment 7
Meristeem cultuur kweken van de
spruit
Je kunt planten vermenigvuldigen uit kleine onderdelen van de moederplant. Zo kun je
gemakkelijk en snel van één plant meer planten maken. Je kloneert de plant.
Bij deze proef kweek je een plant uit de okselknop van de moederplant. Normaal groeien
okselknoppen alleen maar uit tot zijscheuten.
Benodigdheden:
- Okselknoppen van spruiten
- Natriumhypochloriet 1,5% (chlorix is 4%!!)
- Steriel deminwater
- Scalpels
- Binoculair (optioneel)
- Steriele kweekbuizen
- M&S medium
- Sucrose
- Agar type E
- NAA (synthetische auxine) 1 mg/mL
- BAP (synthetische cytokinine) 1 mg/mL
Mediumbereiding:
Per liter
M&S medium (incl. vitamine)
4,4 gram
Sucrose
20 gram
Voor 50 mL
pH stellen op 6,0 met 0,1 M NaOH of 0,1 M HCl
Agar type E
7 gram
Oplossing autoclaveren
NAA (auxine) *
BAP (cytokinine) *
0,1 mg/L
1 mg/L
* hormonen pas ná autoclaveren toevoegen!
Laat het medium afkoelen tot ongeveer 50 ° C voordat je de hormonen toevoegt en giet
daarna meteen 4 kweekbuizen per tweetal.
Werkwijze:
Het kan heel lastig zijn om de okselknop te isoleren, dus oefen eerst onder niet steriele
omstandigheden. Als je een blaadje van de spruit afpelt, zie je een okselknopje zitten.
Om uitdrogen van de okselknoppen te voorkomen moet je snel werken. Het uitdrogen heeft een
negatief effect. Werk op vochtig, steriel filtreerpapier.
Als je met een binoculair werkt, maak je deze eerst schoon met 70% ethanol.
-
Steriliseer een spruit 5 minuten in natriumhypochloriet.
Spoel drie keer goed na met steriel deminwater
Steriliseer een mesje met ethanol
Snij de okselknop met het steriele mesje aan de basis af en leg de okselknop
direct op de voedingsbodem
Doe hetzelfde voor meerdere okselknoppen
Zet de kweekbuizen onder een daglichtlamp
-
Bekijk de spruitmeristemen
Hoeveel okselknoppen heb je ingezet?
Hoeveel hebben er callus gevormd?
Hoeveel hebben er wortels gevormd?
Verwerk bovenstaande gegevens in een tabel
-
Zet twee spruiten zonder wortel over op een kweekbuis met een
auxineconcentratie van 1 mg/mL (hoge auxine concentratie).
-
Bekijk de spruiten en trek een conclusie
Week 2
Week 3
7.1.10
Experiment 8 Effect van kinetine op de
chlorofylafbraak in bladeren
De scenesence is het ouder worden van planten. Hierdoor kunnen plantenorganen of de
hele plant afsterven. In bladeren neemt de hoeveelheid zetmeel, chlorofyl, eiwit en RNA af.
Plantenhormonen spelen een rol in scenesence. Cytokinen blijken in staat om de afbraak van
chlorofyl in afgeplukte bladeren te remmen.
Benodigdheden:
- Bloemen waarvan de bladeren deels vergelen (chrysanten)
Bladeren plukken en enkele dagen met weinig licht met de bladsteel
in water zetten
- Kinetine oplossing 10 mg/mL
Kinetine oplossen in 1 mL 1M NaOH en vul het aan tot 25mL met
deminwater - 1,5 % natriumhypochloriet (chlorix is 4% hypochloriet)
- 70% ethanol
- Steriele filters in petrischaal
- Kleine petrischalen (60 mm)
- Steriele pipetten 1 mL
- Steriel deminwater
- Ponsapparaat (kurkboor) Week 2:
- Reageerbuizen
- Waterbad 80 °C
- 80% ethanol
- spectrofotometer
- duimdrukpipetten
-
steriele pipetpunten
Werkwijze
Week 1
- maak een reeks kinetine oplossingen van 0; 0,05; 0,1; 0,5; 5 en 10 mg/L in
gesteriliseerd deminwater
- Neem 7 petrischaaltjes en doe overal een steriel filtreerpapiertje in
- Pipetteer 2,0 mL van iedere kinetine oplossing in de verschillende
petrischaaltjes
- Steriliseer de bladeren 10 minuten in de hypochlorietoplossing en spoel ze
goed na met steriel deminwater
- Maak een snijplank steriel met ethanol
- Pons schijfjes uit de bladeren
- Steriliseer de ponsjes met 70% ethanol
- Leg in iedere petrischaal 4 ponsjes met de onderzijde op het filtreerpapier
met kinetine
- Sluit de petrischalen goed af, zodat ze niet uitdrogen
- Zet de schalen 7 dagen weg in de kweekkamer
Week 2
- Bekijk de petrischalen. Wat zie je?
- Knip de bladponsjes in stukjes en doe ze in een reageerbuis
- Voeg 5 mL 80% ethanol van 80 °C toe en zet de buizen in een waterbad van
80 °C totdat alle chlorofyl is opgelost (bladstukjes worden wit)
- Breng na afkoelen het totaalvolume op 10 mL met 80% ethanol - Meet de
extinctie van 1 mL oplossing bij 645 en 665 nm - Zet in één grafiek de
volgende gegevens uit: E645 tegen de kinetine concentratie
E665 tegen de kinetine concentratie
Wat is je conclusie?
Bron: 2013.igem.org 130415
7.1.11
Experiment 9
Rijpingsbeïnvloeding van vruchten
onderling
Rijpe en bijna rijpe vruchten produceren ethyleen. Wanneer onrijpe vruchten of bloemen in
de buurt van rijpe vruchten zijn, zal het door de rijpe vruchten geproduceerde ethyleen de
onrijpe vruchten aanzetten tot veroudering (rijping).
Hieronder staat een tabel met de ethyleenafgifte en ethyleengevoeligheid van verschillende
vruchten.
appel
Afgifte ethyleen
Gevoeligheid voor
ethyleen
+
kiwi
banaan
+
+
sinaasappel
-
tomaat
komkommer
+
+
+
Benodigdheden:
Week 1:
- Diverse vruchten (appels, tomaten, bananen, sinaasappels, komkommers)
- Bekerglazen
- Huishoudfolie Week 2:
- Reageerbuizen
- Dunschillers (of schilmesjes)
- 80% ethanol
- Waterbad 80 °C
- spectrofotometer
Bron: www.agf.nl
010415
We gaan de komkommer gebruiken als vergelijkingsmateriaal. De controle bestaat uit twee
stukken komkommer bij elkaar.
Werkwijze:
Week 1:
- Verdeel de verschillende vruchten over de groepjes in de klas. Wie zet welke
combinatie van vrucht / komkommer in? Zorg ervoor dat elke combinatie in
duplo voorkomt.
- De opstellingen moeten onderling goed vergelijkbaar zijn. Gebruik materiaal
van dezelfde grootte en zorg ervoor dat de gewichten tussen vrucht en
komkommer vergelijkbaar zijn. Probeer hierbij de vrucht zoveel mogelijk
heel te laten.
-
Noteer de gewichten van de vruchten
Zet de combinaties weg in het licht
-
Bekijk de komkommers. Zie je verschil, zo ja, wat dan?
Schil de komkommer met een dunschiller
Weeg 5 gram schil af
Snij de schil fijn en doe het in een reageerbuis
Voeg 10 mL 80% ethanol toe (markeer de vloeistofhoogte)
Zet de reageerbuizen in het waterbad van 80 °C
Laat staan totdat de schil geen chlorofyl meer bevat (wordt wit) - Vul na
afkoelen aan met 80% ethanol tot aan de streep Meet de extinctie
bij 545 en 655 nm.
Bereken de chlorofyl gehaltes m.b.v. onderstaande formules:
Week 2:
-
Chlorofyl a (mg/L): 11,9 * E665
Chlorofyl b (mg/L): 19,3 * E645
Opdrachten:
Bereken de chlorofylconcentraties voor 100 gram komkommerschil
Zet de resultaten van de verschillende vruchten in een tabel en verwerk ze in een
kolomdiagram Trek je conclusie
7.1.12
Experiment 10 Invloed van hormonen op de ontwikkeling van erwtenplanten
Celdeling in de top van de plant remt de lager gelegen groeipunten. Dit heet apicale
dominantie en wordt veroorzaakt door zowel hormonale als voedingsfactoren.
In deze proef bekijken we de werking van auxine en cytokinine.
Auxine stimuleert de celstrekking en differentiatie. De cellen uit de top van een plant
produceren auxine. Door de productie in de top wordt de productie van auxine in lager
gelegen groeipunten geremd. Het uitlopen van de okselknoppen wordt onderdrukt door
auxine dat vanuit de top naar beneden gaat. Bij het dalen wordt de concentratie steeds
lager. Hierdoor kunnen lager gelegen okselknoppen wel uitlopen.
Cytokinine wordt in de worteltop aangemaakt. Dit stimuleert het uitlopen van okselknoppen
en werkt auxine dus tegen (het is een antagonist).
Gibberelline versterkt de werking van auxine.
Naast de hormonen speelt ook de voedingstoestand van de plant een rol. In de top van de
plant wordt het meeste suiker verbruikt. Bij een overmaat aan voedingsstoffen zal een deel
ook voor andere plaatsen beschikbaar zijn.
Bron: www.rollingstoned.nl 010415
Bron: www.123rf.com 010415
Benodigdheden:
- 60 tot 80 erwten kiemplanten (>8 dagen oud)
- Medium volgens Knopp of verdunde Pokon
- Cytokinine 1 mg/mL
- Gibberelline 1 mg/mL
- Kweekbuizen
- Houders voor kweekbuizen
- Watten
- Aluminiumfolie
Medium volgens Knopp:
oplossing
10 % Ca(NO3)2.4H2O
Voor 500 mL:
5 mL
10 % KH2PO4
1,25 mL
10 % MgSO4.7H2O
1,25 mL
12 % KCl
0,5 mL
Hoagland sporenopl. 1*
0,5 mL
5 % FeEDTA
0,1 mL
water
495 mL
Als alternatief kan verdunde Pokon gebruikt worden (1 dop per 1,5 liter)
Werkwijze:
-
-
Maak groeimedia met verschillende samenstellingen aan hormonen:
1. Geen hormoon
2. 2,5 mg/L cytokinine
3. 2,5 mg/L gibberelline
4. 2,5 mg/L cytokinine én 2,5 mg/L gibberelline
Vul de buizen tot ongeveer 2 cm onder de rand met groeimedium
Neem een kiemplantje en draai wat watten om de plant ter hoogte van de
zaadlob
Duw de watten tot net boven het vloeistof niveau in de buis
Doe aluminiumfolie om de buis
-
Zet de buizen onder de daglichtlamp en controleer om de paar dagen de
oplossing en vul deze aan als dat nodig is.
Bron: www.nuffiledfoundation/practical-biology 130415
-
Op dag 7 en 14 beoordeel je de planten en vul je het volgende schema in:
internodiën
Dag Plantnr. aantal
Gem.
lengte
zijscheuten
totale
lengte
aantal
Gem.
lengte
opmerkingen
Totale
lengte