Bacteriën zijn eencellige micro-organismen. Een bacterie is een prokaryoot en heeft dus geen organellen of celkern. Het erfelijke materiaal, het DNA, zweeft rond in het cytoplasma.
De meeste bacteriën zijn ongeveer 2 µm (micron). 1 µm is een miljoenste deel van een meter, of een duizendste deel van een millimeter. Onder een lichtmicroscoop die 400x vergroot is een bacterie doorgaans kleiner dan één millimeter.
Reproductie vindt bij bacteriën plaats door deling. Onder zeer gunstige omstandigheden deelt een bacterie elke 20 minuten. Hierdoor kunnen in korte tijd enorme grote hoeveelheden bacteriën ontstaan. Uit 1000 bacteriën kunnen binnen 3 uur een kwart miljoen nieuwe bacteriën ontstaan.
Bacteriën (en andere micro-organismen) kunnen goed opgekweekt worden op een voedingsbodem van agar-agar.
Agar-agar is een witachtige, smaak- en reukloze suikerachtige gelei.
Deze gelei is een geschikte voedingsstof voor bacteriën.
Met behulp van een wattenstokje (steriel!) kunnen bacteriën van een bepaald oppervlak af gehaald worden.
Dit monster kan geënt worden op een agar-agar voedingsbodem in een petrischaal
en in een broedstoof (± 37℃) opgekweekt worden.
Als zich in het monster bacteriën bevinden kunnen deze bacteriën
binnen een week zijn uitgegroeid tot met het blote oog zichtbare bacteriekolonies.
Als je bijvoorbeeld wil onderzoeken hoeveel bacteriën zich bevinden op een toetsenbord van computer,
moet je zorgen dat geen fouten in je onderzoek sluipen.
Als je bijvoorbeeld een monster neemt van de letter 'Q'
zul je logischerwijs andere resultaten krijgen
dan als je een monster neemt van de letter 'E'
omdat de letter 'E',
simpelweg vaker voorkomt in tekst dan de letter 'Q'.
Zo zal een monster van een pas schoongemaakt toetsenbord of minder frequent gebruikt toetsenbord
andere resultaten opleveren dan een toetsenbord dat vuil is en veel gebruikt wordt.
Ook kan het zo zijn dat op de plek waar het monster genomen wordt zich
om een of andere rede weinig of geen bacteriën bevinden.
Aan de hand van de bovenstaande voorbeelden kun je je bedenken hoeveel fouten in een onderzoek kunnen sluipen.
Als monsters genomen worden van dezelfde letter van verschillende toetsenborden, wordt de kans op fouten minder. Dit komt omdat de steekproef dan representatief is. Een representatief onderzoek geeft een juist afspiegeling van de werkelijke situatie.
Als je wilt onderzoeken hoeveel bacteriën zich op een toetsenbord bevinden, en toevallig heeft iemand achter het toetsenbord gezeten met extreem veel bacteriën op zijn vingers, treed een toevallige fout op, waardoor je onderzoek niet meer representatief is.
Om toevallige fouten uit te sluiten moet een onderzoek reproduceerbaar zijn. Met andere woorden moet bij herhaling van het onderzoek een vergelijkbaar resultaat gevonden worden.
Als een onderzoek reproduceerbaar is worden toevallige fouten uitgesloten en is een onderzoek betrouwbaar.
Als iemand wil onderzoeken of op veel gebruikte letters meer bacteriën zitten dan op minder gebruikte toetsen, kan deze persoon een systematische fout maken door de letter 'Q' te nemen. Dit komt omdat op een Apple™ computer de toets 'Q' gebruikt wordt om programma's af te sluiten. Hierdoor wordt de 'Q' veel vaker gebruikt dat misschien verwacht wordt. Bij een systematische fout treedt steeds dezelfde fout op.
Een valide onderzoek bevat geen systematische fouten. Een onderzoek dat niet valide is, is geen geldig onderzoek.
Op een toetsenbord dat nooit gebruikt wordt, bevinden zich ook bacteriën. Als je wilt onderzoeken hoeveel bacteriën zich bevinden op een toetsenbord, kun je de invloed vanuit de omgeving niet uitsluiten. Als je het aantal bacteriën van een vaak gebruikt toetsenbord vergelijkt met een niet gebruikt toetsenbord, kun je de invloed van de omgeving in kaart brengen.
Bij een Blanco bepaling of nulproef wordt de beïnvloeding van buitenaf (de omgeving) onderzocht. Een blanco wordt naast het echte onderzoek uitgevoerd.
Bij een beschrijvend onderzoek worden data verzameld die tot een conclusie kunnen leiden.
Stel een beschrijvend onderzoek naar bacteriegroei op. Kies zelf een geschikt onderwerp.
Voer het onderzoek uit en verzamel na een week de resultaten.
1 Verwerk dit tot een overzichtelijk verslag.
Het conserveren van levensmiddelen met behulp van melkzuurbacteriën is lang geleden overgewaaid uit het verre oosten. Melkzuurbacteriën zetten suikers om in een organisch zuur. Dit zuur wordt melkzuur genoemd. Melkzuur is een biologisch afbraakproduct. Producten als yoghurt, kefir, karnemelk, zuurkool en zuurdesem zijn geconserveerd met behulp van melkzuurbacteriën. De zure smaak van deze levensmiddelen wordt veroorzaakt door het melkzuur dat vrijkomt bij de afbraak van de suikers die zich in deze voedingsmiddelen bevinden door melkzuurbacteriën.
Vroeger werden bepaalde boontjes en koolsoorten geconserveerd in een 'Keulse pot'. Een Keulse pot werd gevuld met laagjes rauwe groente afgewisseld met laagjes zout. Op de houten deksel van de 'Keulse pot' werd een steen gelegd en het geheel werd op een koele plaats gezet. In de winter kon men dan toch vitaminerijke producten als snijbonen en zuurkool uit de 'Keulse pot' eten door deze na afspoelen te koken.
Melkzuurbacteriën zetten zetmeel en suikers in de witte kool om in melkzuur. Hierdoor wordt de witte kool gemakkelijker verteerbaar en door het zure milieu wordt de kool geconserveerd.
Organismen zijn georganiseerd in biologische eenheden van molecuul tot biosfeer. Dit worden organisatieniveaus genoemd. Er vindt voortdurend in interactie plaats tussen biologische eenheden en de levenloze natuur.
Een emergente eigenschap is een eigenschap die optreedt of wordt waargenomen wanneer men van organisatieniveau verandert.
Emergentie is de ontwikkeling van complexe georganiseerde systemen.
Een emergente eigenschap is een eigenschap die niet waarneembaar is op een lager organisatieniveau.
zelfregulatie, zelforganisatie, interactie, reproductie en evolutie worden de hoofdthema's van de biologie genoemd. Deze hoofdthema's zijn terug te vinden op verschillende organisatieniveaus. (gebruik eventueel de volgende link: organisatieniveaus & emergentie)
Natuurwetenschappelijk onderzoek is gebaseerd op het toetsen van een hypothese. Deze toetsing vindt bij elk onderzoek steeds op dezelfde manier plaats.
De doelstelling geeft aan waarom het belangrijk is om dit onderzoek te doen. Bij de doelstelling stel je je dus de vraag waarom je dit onderzoek doet.
Bij een probleemstelling formuleer je het verschijnsel dat wil onderzoeken als een probleem. Met ander woorden je schrijft op wat je gaat onderzoeken.
Bij een hypothese probeer je een logische verklaring te geven voor het verschijnsel dat je bij de observatie hebt waargenomen. Een hypothese is een veronderstelling. Bij een hypothese geef je aan wat jij denkt dat gebeurt
Bij een hypothese moet je ook aangeven waarom je denkt wat volgens jou gaat gebeuren.
een hypothese kan het beste in de volgende vorm geformuleerd worden: Omdat ik ...(een feit).. weet. Denk ik dat als ik ..(dit).. doe, ..(dat).. gebeurt.
Tijdens de experimentele fase wordt getoetst of de hypothese juist is. Hierbij moet het experiment beschreven worden (handelingen) en de benodigdheden (materialen) genoteerd worden.
Bij een experiment moet de proefopstelling in kaart gebracht worden. Dit kan met tekeningen of met foto's.
Bij de resultaten worden de (meet)gegevens verzameld. Deze gegevens moeten waar mogelijk in tabellen worden verwerkt en gevisualiseerd worden met behulp van grafieken.
Bij de conclusie wordt aangegeven waarom de hypothese wordt aangenomen of wordt verworpen.
Bij dit onderzoek mengen we zuurkool, witte kool en een zoutoplossing en bewaren we dit mengsel gedurende enkele weken onder verschillende omstandigheden.
Doe een mengsel van ½ witte kool, ½ zuurkool in de deksel van een petrischaal en zet de schaal hier omgekeerd op, zodat druk op het mengsel ontstaat. Maak in het totaal drie van deze schalen. Zorg ervoor dat de zoutconcentratie in alle schalen gelijk is.
Plaats een schaal op een koele plek (0 - 5℃), een schaal bij kamertemperatuur (20℃) en een schaal in een broedstoof (37℃).
Beschrijf in de observatie de melkzuurgisting die optreedt bij het maken van zuurkool.
Formuleer de doelstelling en een probleemstelling bij dit onderzoek. Bedenk dat temperatuurverschil een centrale rol speelt in je onderzoek.
Stel een hypothese op waarbij je een logische verklaring geeft voor hetgeen dat bij de observatie hebt waargenomen.
Beschrijf het experiment, geef de benodigdheden aan en teken of fotografeer de proefopstelling.
Verwerk de waarnemingen in een tabel en maak cirkel- of staafdiagrammen (Excel™, Numbers™ of Google Sheets™) om het geheel te visualiseren.
Formuleer een conclusie waarin je aangeeft waarom je de hypothese aanneemt of verwerpt.
2 Verwerk dit geheel tot een overzichtelijk verslag.
Bij deze opdracht ga je een model gebruiken (en toetsen),
waarmee je kunt inschatten hoeveel plantaardig weefsel in volume afneemt,
als bij verschillende zoutconcentraties in het plantenweefsel plasmolyse optreedt.
Een model is een vereenvoudigde voorstelling van de werkelijkheid.
Modellen maken veelal gebruik van de rekenkracht van computers.
Het opzetten van een model wordt modelleren genoemd.
Met behulp van een verdunningsreeks (*) ga je bij cellen van de rode ui,
welke door hun rode kleur zeer geschikt zijn voor het waarnemen van plasmolyse,
bepalen vanaf welke zoutconcentratie plasmolyse meer plaatsvindt.
Bij deze concentratie is sprake van grensplasmolyse.
* = verderop beschreven
Om een geschikte verdunningsreek op te zetten, moet je eerst weten wat een verdunningsreeks is, hoe je een verdunningsreeks moet maken en met welke zoutconcentraties je in je verdunningsreeks wilt werken.
Aan de hand van het vooronderzoek en het model kun je een hypothese opstellen, waarin je, gefundeerd op wetenschap, een veronderstelling formuleert (wetenschappelijk feit > handeling > verwacht resultaat).
Bij een verdunningsreeks begin je met één reageerbuis
met 10 mL van de sterkste concentratie zoutoplossing (*) die je wilt gebruiken.
* = deze moet je zelf bepalen/bedenken
Met behulp van een pipetteerballon zuig je een aantal milliliter op uit deze reageerbuis en doet deze in de tweede reageerbuis, waarna je deze reageerbuis met gedestilleerd water aanvult tot 10 mL.
Vervolgens zuig uit deze tweede reageerbuis het zelfde aantal milliliter als bij de eerste reageerbuis op,
en doet dit in de derde reageerbuis, waarna je deze reageerbuis ook weer met gedestilleerd water aanvult tot 10 mL.
Etc...
Met behulp van een pipetteerballon kun je nauwkeurig hoeveelheden vloeistof opzuigen in de bijbehorende pipet.
Om vloeistof op te kunnen zuigen moet je eerst de ballon leegknijpen. Dit doe je door in de ballon te knijpen terwijl je ventiel (A) ingedrukt houdt.
Als je de pipet in de vloeistof plaatst kun je door ventiel (S) ingedrukt te houden water in de pipet opzuigen. Door ventiel (F) ingedrukt te houden kun je vloeistof weer uit de pipet laten stromen.
Als op een product staat dat het dat 5% vol. van een bepaalde stof bevat, wil dit zeggen dat 5% van het volume van dit product bestaat uit de betreffende stof.
Omgedraaid, wil dit zeggen dat als je bijvoorbeeld een oplossing van 10% vol. zoutoplossing wil maken, je 100 gram zout moet toevoegen aan één liter water. 1 liter water weegt 1 kilogram (1000 gram). 10% van 1000gram is 100 gram.
Logischerwijs gebruik je voor dit onderzoek geen liter water maar bijvoorbeeld 100 mL water. De concentratie (% vol.) die je wilt gebruiken moet je aan de hand van een literatuuronderzoek bepalen.
Osmose is de diffusie van water door een selectief permeabel membraan tegen het concentratieverval in.
Dit wil zeggen dat water door een selectief membraan diffundeert van een plek met een lage concentratie opgeloste stoffen naar een plek met een hogere concentratie opgeloste stoffen.
De celwand van een cel bestaat uit dood materiaal dat door het cytoplasma van de plantencel geproduceerd is.
De celwand is permeabel (doorlaatbaar) voor water en voor opgeloste stoffen.
Het celmembraan is de afscheiding van de plantencel met de buitenwereld.
Het celmembraan is selectief permeabel en laat water door maar géén opgeloste stoffen.
De concentratie van opgeloste stoffen kan dus binnen de cel en in de celwand van elkaar verschillen.
Als de concentratie opgeloste stoffen buiten het celmembraan lager is dan de concentratie opgeloste stoffen in de cel, zal water uit de celwand via
het celmembraan de cel in diffunderen. Water diffundeert dan tegen het concentratieverval in.
Als de concentratie opgeloste stoffen buiten het celmembraan hoger is dan de concentratie opgeloste stoffen in de cel, zal water uit de cel via het celmembraan naar de celwand diffunderen. Water diffundeert dan eveneens tegen het concentratieverval in.
Als de concentratie opgeloste stoffen binnen de cel en in de celwand hetzelfde zijn, diffundeert evenveel water via het celmembraan de cel in als de cel uit. Er is sprake van evenwicht.
Als de concentratie opgeloste stoffen binnen de cel hoger is dan in de celwand, diffundeert meer water de cel in dan uit. Hierdoor ontstaat een druk in de cel. Het cytoplasma en de vacuole drukken hierdoor tegen de celwand aan. Hierdoor ontstaat turgor. Planten ontlenen een deel van hun stevigheid aan turgor.
Als de concentratie opgeloste stoffen binnen de cel lager is dan in de celwand, diffundeert meer water de cel uit dan in. Hierdoor krimpt het cytoplasma en vacuole, waardoor deze los komen van de celwand. Dit wordt plasmolyse genoemd. Als het cytoplasma lange tijd los blijf van de celwand sterft de cel.
Osmose zorgt door de diffusie van water ervoor dat, wanneer dit mogelijk is, de osmotische waarde binnen en buiten de cel door watertransport gelijk blijft.
Als de concentratie opgeloste stoffen binnen de cel hoger is als in de celwand stroomt water de cel in, waardoor de osmotische waarde in de cel daalt. Uiteindelijk is hierdoor de osmotische waarde binnen de cel na een tijdje weer gelijk aan de osmotische waarde buiten de cel.
Als de concentratie opgeloste stoffen binnen de cel lager is als in de celwand stroomt water de cel uit, waardoor de osmotische waarde in de cel stijgt. Uiteindelijk is hierdoor de osmotische waarde binnen de cel na een tijdje weer gelijk aan de osmotische waarde buiten de cel.
Als door osmose de osmotische waarde binnen de cel en in de celwand weer gelijk is geworden, is de cel turgescent.
In de grafiek hiernaast/hierboven is de osmotische waarde binnen en buiten de cel (= de celwand) weergegeven. Op punt P in de grafiek vindt géén turgor plaats en heeft géén plasmolyse plaatsgevonden. Dit komt omdat de cel als turgescent is. De osmotische waarde binnen de cel en in de celwand is op punt P namelijk gelijk aan elkaar, waardoor geen extra watertransport door osmose hoeft plaats te vinden. Als de osmotische waarde binnen en buiten de cel gelijk is, en geen turgor plaatsvindt of plasmolyse heeft plaatsgevonden, is sprake van grensplasmolyse.
Om te bepalen bij welke zoutoplossing (% vol.) grensplasmolyse plaatsvindt, wordt met een verdunningsreeks een microscopisch onderzoek gedaan naar plasmolyse bij cellen van de rode ui. De sterkste verdunning bij deze verdunningsreeks moet ongeveer 2x zo sterk zijn als de osmotische waarde van de uiencel. De middelste verdunning moet ongeveer gelijk zijn aan de osmotische waarde van de uiencel. Voor de minst sterke verdunning kan gedestilleerd water gebruikt worden (0% vol.)
Op te bepalen welke zoutoplossingen je wilt gebruiken voor je verdunningsreeks moet je literatuuronderzoek doen. Hiervoor kun je naslagwerken of internet gebruiken.
Dit literatuuronderzoek zal enige tijd in beslag nemen, omdat je niet heel veel informatie in deze opdracht hebt gekregen met betrekking osmotische waarde en % vol. van planetencellen.
Maak naar aanleiding van je literatuuronderzoek een verdunningsreeks.
Maak voor elke zoutoplossing in de verdunningsreek een preparaat van het buitenste laags (het paarse laagje) van de uienrok. Het kan helpen als je met een scheermes een kleine incisie (insnede) aan de buitenzijde van de uienrok maak, en daarna met een pincet een klein stukje probeert los te peuteren.
Doe met een pipet een druppel van een zoutoplossing uit de verdunningsreeks op het voorwerpglas, leg je preparaat hiertussen en dek het geheel af met een dekglas en bekijk het met de microscoop. Herhaal dit voor alle % vol. zoutoplossingen uit de verdunningsreeks.
Om een model van de volumeafname door plasmolyse te gebruiken hebben we de volgende gegevens nodig uit het vooronderzoek:
| waarde A | waarde B | |
| % vol. zoutoplossing | ||
| % volume afname door plasmolyse | 0% |
Bij dit onderzoek wordt aan de hand van een verdunningsreeks met verschillende zoutconcentraties en stukjes aardappel (plantenweefsel) de toename of afname in lengte van de stukjes aardappel bij deze verschillende zoutconcentraties onderzocht. Bij dit onderzoek wordt gebruik gemaakt van frietsnijder om redelijk gelijke stukjes aardappel te maken.
Verwerk dit geheel tot een natuurwetenschappelijk verslag.
Als de resultaten afwijken van de verwachting, kan sprake zijn van een systematische fout in het model. Bespreek deze eventuele afwijking in de discussie.
3 Verwerk dit tot een overzichtelijk verslag.