9788839515308_CopXP8 18/01/12 08.55 Pagina 1
Gianfranco Bo
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Volume A (pp. 288) + Laboratorio di Fisica e Chimica (pp. 96) + Volume B (pp. 288)
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I LABORATORI
Laboratorio di fisica e chimica (pp. 96)
Laboratorio di biologia (pp. 72)
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Laboratorio di biologia
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LABORATORIO
di BIOLOGIA
paravia
Gianfranco Bo
EAN 9788839515308
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Invito alla
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natura
LABORATORIO
di BIOLOGIA
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Redazione:
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Impaginazione elettronica:
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Disegni:
Graffito, Cusano Milanino (MI); Elisa Vallarino e Mauro Sacco
In copertina:
Elaborazione grafica da foto di:
Fotolia/Carlos Santa Maria, Lemonade, Alexander Raths,
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Referenze iconografiche:
Archivio iconografico Pearson Italia; Gianfranco Bo; Forest & Kim Starr; Fotolia/EE_Gritsun,
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© 2012, Pearson Italia, Milano - Torino
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Ristampa
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Anno
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Indice
MICRORGANISMI
1
2
3
4
5
6
Il microscopio
6
Come vedere le cellule vegetali
8
VIDEO
La vita in una goccia d’acqua
10
Le capsule di Petri
12
Colture di batteri e di muffe
14
VIDEO
Come fotografare i microrganismi
17
© Pearson Italia spa
LE PIANTE
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
La lente del botanico
19
La germinazione dei semi: dicotiledoni
20
La germinazione dei semi: monocotiledoni
22
Fior di zucchino: maschio o femmina?
23
Ceci a mollo
24
La forza dei ceci
25
La Dionea: una pianta carnivora!
26
Piante succulente (o grasse)
27
Riprodurre il geranio
29
Il papiro: vero o falso?
30
VIDEO
Polimeri super-assorbenti (SAP)
32
VIDEO
Le antocianine (che parola difficile!)
33
Anatomia di un fiore
35
Il grano bianco dei Sepolcri
37
Un modello del seme dell’acero
38
Fotografare i fiori
39
3
ANIMALI E CORPO UMANO
23
24
25
26
27
28
Indagine sull’uovo
42
Occhio d’insetto o decorazione di Natale?
44
La digestione delle proteine
46
Immagini fantasma in bianco e nero
48
Immagini fantasma a colori
50
Fotografare gli animali
52
BIOMATERIALI
29
30
31
32
33
Giochi di mais
54
Plastica biodegradabile?
56
VIDEO
Come fare la plastica di mais
57
La carta
59
VIDEO
Un fluido non-newtoniano
61
BIOCHIMICA IN CUCINA
© Pearson Italia spa
34
35
36
37
38
4
Il caramello
63
La fisica dei pop corn
65
Meringhe scientifiche
67
La vitamina C
69
Il lievito nel pane
71
Laboratorio di biologia
Guida ai simboli degli esperimenti
Ogni attività del Laboratorio riporta in alto una serie di icone che ti forniscono importanti informazioni circa l’esperimento che ti accingi ad affrontare.
COSTO
Si può fare riciclando
materiale che trovi
in casa.
Ti indica l’entità del costo
dei materiali occorrenti,
esclusi eventuali
strumenti di laboratorio.
Si può fare con
materiale riciclato e
una piccolissima spesa.
DIFFICOLTÀ
Media difficoltà
Ti indica il grado
di difficoltà
dell’esperimento.
Impegnativo
Occorre acquistare
il materiale.
ORGANIZZAZIONE
DURATA
Facile
Puoi farlo da solo.
Hai bisogno
di un aiutante.
Richiede da pochi
minuti a poche ore.
è un lavoro di gruppo.
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Ti indica il tempo medio
in cui puoi svolgere
l’esperimento.
Richiede più giorni.
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svolgere da solo
o meno l’esperimento.
è necessaria la
presenza di un adulto.
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del Laboratorio.
L’icona
VIDEO
ti segnala nella pagina quando all’esperimento è collegato il filmato.
1
Il microscopio
COSTO
DURATA
DIFFICOLTÀ
VIDEO
ORGANIZZAZIONE
MICRORGANISMI
Minimo
Pochi minuti
Media
Con adulto
In quest’attività utilizzerai
la gelatina per coltivare
e osservare microrganismi
come muffe e batteri.
PAROLE CHIAVE: FISICA • BIOLOGIA
cellule vegetali
lente
ingrandimento
microscopio
Materiale e attrezzatura
Un microscopio.
Alcuni vetrini con i relativi copri-oggetti.
Un cutter (taglierino con lametta).
Contagocce e pinzette (facoltativi).
Una cipolla.
Esecuzione
Per fare buone osservazioni, anche con i microscopi più economici,
occorre imparare due cose fondamentali:
– come si preparano i vetrini;
– come si regola il microscopio.
Prima parte: prepara un vetrino con la membrana di cipolla
1 Taglia a metà una cipolla e staccane due strati. Vedrai che tra uno
strato e l’altro c’è una sottilissima membrana.
2 Con un taglierino, tagliane un pezzo e stendilo su un vetrino aggiungendo una goccia d’acqua.
3 Copri il preparato con il vetrino copri-oggetti.
oculare
manopola
di messa a
fuoco
revolver
obiettivi
vetrino
porta vetrino
lampadina
base
© Pearson Italia spa
Seconda parte: osserva il preparato
1 Regola l’illuminazione. Accendi la lampadina o regola lo
specchietto del microscopio. Accosta l’occhio all’oculare e regola l’inclinazione dello specchietto o della lampadina fino a
quando vedrai un disco di luce chiara e uniforme.
2 Imposta l’ingrandimento più basso. Nella parte bassa del
tubo dell’oculare si trova un disco girevole, detto revolver, al
quale sono avvitati tre o più obiettivi diversi. Conviene iniziare sempre con un basso ingrandimento perché così si ha
una visione più ampia ed è più facile individuare le zone interessanti del preparato.
3 Posiziona il vetrino e inquadra il preparato. Metti il vetrino sul tavolo porta-vetrini e accertati che il preparato sia
ben illuminato. A questo punto, se accosti l’occhio all’oculare,
vedrai un’immagine confusa o addirittura nulla. Se non vedi
niente, prova a spostare il vetrino cercando di posizionare il
preparato esattamente sotto l’obiettivo.
6
Esecuzione
Qualcosa in più
4 Metti a fuoco. Ruota molto lentamente la manopola della
messa a fuoco fino a quando l’immagine è nitida. Spesso è necessario fare vari aggiustamenti ruotando la manopola avanti
e indietro fino a ottenere il risultato migliore.
5 Osserva la membrana di cipolla. Osserva quindi il preparato
al microscopio. Vedrai molto chiaramente un tessuto di cellule
di forma rettangolare, che assumono l’aspetto regolare di un
muro di mattoni o di un pavimento di piastrelle.
Cellule di membrana di cipolla ingrandite circa 100 volte.
Le cellule vegetali hanno una forma rego-
lare e i contorni ben visibili per la presenza
della parete cellulare.
Per calcolare l’ingrandimento di un microscopio devi moltiplicare il fattore di ingrandimento dell’obiettivo per quello dell’oculare.
Per esempio, se osservi con un obiettivo da
40x e un oculare da 10x, vedrai l’immagine
ingrandita 400x ossia quattrocento volte le
dimensioni dell’oggetto reale.
Il potere di separazione di un microscopio
è la sua capacità di mostrare i più piccoli
dettagli di un’immagine. è più importante
il potere di separazione che il numero di
ingrandimenti. Infatti, lo scopo principale
del microscopio non è quello di ingrandire
oggetti molto piccoli ma quello di mostrare
i minimi dettagli degli oggetti.
Nei microscopi giocattolo, le lenti usate
sono di scarsa qualità, perciò il potere di
separazione è molto basso. In questo caso
è del tutto inutile impostare ingrandimenti
di 500x o addirittura 900x: vedrai immagini
enormi ma confuse e prive di dettagli. Per
ottenere risultati utili non conviene superare
i 50 ingrandimenti. Invece nei microscopi
didattici, non professionali, si possono raggiungere i 400 ingrandimenti.
Curiosità
© Pearson Italia spa
Il massimo potere di separazione di un microscopio ottico
è di un micron (un millesimo di millimetro).
Il massimo potere di separazione di un microscopio elettronico è di un millesimo micron.
Le due immagini seguenti mostrano gli stessi microrganismi
fotografati al microscopio ottico e al microscopio elettronico.
L’ingrandimento è all’incirca di 500x in entrambe le immagini
ma i dettagli sono molto maggiori nella seconda.
Alga diatomea
al microscopio
ottico.
Alghe diatomee
al microscopio
elettronico.
7
2
Come vedere le cellule vegetali
COSTO
DURATA
DIFFICOLTÀ
ORGANIZZAZIONE
MICRORGANISMI
Minimo
Pochi minuti
Media
Metti alla prova il microscopio
osservando vari tipi di cellule
vegetali.
Con adulto
VIDEO
PAROLE CHIAVE: BIOLOGIA • PIANTE
amido
cellula vegetale
polline
stomi
Materiale e attrezzatura
Un microscopio.
Alcuni vetrini assieme ai relativi copri-oggetti.
Un cutter (taglierino con lametta).
Una tazzina da caffè.
Contagocce e pinzette.
Foglie, fiori, frutti e ortaggi vari.
Esecuzione
Prima osservazione: l’amido
1 Taglia una patata a metà e gratta un po’ di polpa.
2 Fai sciogliere la polpa in una tazzina d’acqua.
3 Preleva una goccia di quest’acqua e depositala su un
vetrino.
4 Copri con il vetrino copri-oggetti.
5 Osserva il preparato al microscopio. Vedrai che è formato da tantissimi granuli. Sono i granuli dell’amido
contenuto nella patata.
Granuli microscopici di amido di patata.
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Seconda osservazione: gli stomi delle foglie
1 Procurati una foglia non pelosa. Per esempio, va bene
quella del ciclamino.
2 Usando il cutter e le pinzette, stacca un pezzo di epidermide dalla pagina inferiore della foglia (è la pellicina sottile e trasparente che ricopre le foglie).
3 Incolla l’epidermide a un vetrino con una goccia d’acqua.
4 Copri con il vetrino copri-oggetti.
5 Osserva il preparato al microscopio. Sposta il vetrino
lentamente finché non trovi una tipica apertura delimitata da due cellule a forma di mezzaluna. È uno
stoma della foglia.
8
Stoma di foglia.
Esecuzione
Terza osservazione: il polline
1 Procurati un fiore aperto e preleva uno stame.
2 Deposita una goccia d’acqua su un vetrino.
3 Usando le pinzette, strofina lo stame sulla goccia
d’acqua. Devi riuscire a trasferire alcuni granuli di
polline dallo stame al vetrino.
4 Copri con il vetrino copri-oggetti.
5 Osserva il preparato al microscopio. Vedrai numerosi granuli di polline. La forma dei granuli è diversa
a seconda della specie di pianta a cui appartiene il
fiore scelto.
Granuli di polline (giacinto).
Qualcosa in più
L’amido è un carboidrato prodotto dalle piante, immagazzinato nei frutti, nei semi e nei tuberi come riserva alimentare. Le
fonti principali di amido per l’alimentazione umana sono i cereali, le patate e i legumi.
Gli stomi sono piccole aperture attraverso le quali la foglia può scambiare gas con l’esterno. Attraverso gli stomi, infatti,
entra l’anidride carbonica mentre esce l’ossigeno prodotto dalla fotosintesi.
Il polline contiene le cellule riproduttive maschili delle piante. Si presenta sotto forma di una polverina formata da mi-
croscopici granuli.
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Curiosità
Ogni granulo di polline contiene tutte le sostanze nutritive necessarie alla vita: proteine, vitamine, amminoacidi,
grassi, carboidrati, enzimi e sali minerali. Per questo motivo il polline è venduto come integratore alimentare e
persino utilizzato nella medicina alternativa.
Tuttavia, i suoi presunti effetti terapeutici sul corpo
umano non sono stati ancora dimostrati scientificamente.
Vari tipi di polline ingranditi al microscopio elettronico.
Alcuni sono pieni di rilievi come i ricci di mare.
9
3
La vita in una goccia d’acqua
COSTO
DURATA
DIFFICOLTÀ
ORGANIZZAZIONE
MICRORGANISMI
BIOLOGIA
Minimo
Alcuni giorni
Media
Con adulto
In una sola goccia d’acqua prelevata da
uno stagno puoi trovare decine di microscopici
esseri viventi appartenenti ai cinque regni:
monere, protisti, funghi, piante, animali.
VIDEO
PAROLE CHIAVE: BIOLOGIA
acqua
alga
microscopica
fiume
lago
microscopio
protozoo
stagno
Materiale e attrezzatura
Un barattolo di vetro (o di plastica) con
coperchio.
Un cucchiaio.
Un microscopio.
Un contagocce.
Vetrini.
Esecuzione
Prima fase: la raccolta del campione d’acqua
1 Cerca, vicino a casa tua, un posto dove ci sia acqua
stagnante (cioè ferma).
2 Riempi un barattolo con l’acqua e aggiungi foglie e
rametti in decomposizione o un sasso ricoperto di
alghe.
3 Chiudi il barattolo e portalo a casa.
I seguenti luoghi sono ideali:
– uno stagno;
– un’ansa di un fiume, dove l’acqua è ferma;
– un lago.
In alternativa, puoi prelevare l’acqua da:
– una fontana con piante acquatiche in un parco;
– una pozzanghera dopo alcuni giorni di pioggia;
– un sottovaso con acqua stagnante.
Seconda fase: la coltura a casa
1 Togli il coperchio al barattolo.
2 Metti il barattolo in un luogo esposto alla luce ma
non ai raggi diretti del sole.
3 Ogni giorno, preleva qualche goccia d’acqua e osservala al microscopio.
Terza fase: l’osservazione al microscopio
1 Prendi un vetrino pulito e appoggialo su una superficie pulita.
2 Con il contagocce preleva un po’ d’acqua dal barattolo e deposita una goccia sul vetrino.
3 Copri la goccia d’acqua con il vetrino copri-oggetti,
delicatamente, senza schiacciarla.
4 Osserva il preparato al microscopio.
© Pearson Italia spa
Attenzione: non raccogliere mai campioni vicino
ad acque profonde perché è molto pericoloso! In
questa fase, fatti aiutare da un adulto!
10
Osservazioni
Muovendo lentamente il vetrino, incontrerai una grande varietà di microscopici
esseri viventi che si muovono nella goccia d’acqua.
Per aiutarti a riconoscerli, riportiamo qui di seguito alcune immagini.
Il paramecio è uno dei protozoi più comuni. È facile individuarlo perché è molto
grande (è lungo circa 0,1 mm), ha la tipica forma di una suola di scarpa e nuota
velocissimo.
Osservazioni
L’ameba sembra una goccia di gelatina trasparente che scivola su un
vetro. Per muoversi e catturare le sue
prede cambia continuamente forma.
I rotiferi sono veri e propri animali
microscopici, quindi non si tratta di
semplici protozoi come i parameci.
La loro lunghezza varia da 0,1 a 0,5
mm, quindi sono visibili anche a occhio nudo. Si chiamano rotiferi perché
intorno alla bocca hanno una corona
di ciglia che sembra una ruota in movimento. Le ciglia creano una corrente d’acqua che spinge le particelle
di cibo all’interno della bocca.
L’euglena è un’alga microscopica capace di nuotare nell’acqua per mezzo
di un lungo flagello.
Qualcosa in più
I parameci sono protisti appartenenti alla classe dei
ciliati. Il loro corpo è ricoperto da circa 4000 ciglia che
usano come remi per nuotare nell’acqua.
Le ciglia si intravedono appena al microscopio ottico,
mentre si distinguono molto bene al microscopio elettronico.
L’aspetto di un paramecio appare completamente diverso quando è visto con i due strumenti.
© Pearson Italia spa
Scansione al microscopio elettronico di un paramecio.
L’ingrandimento è di circa 300 volte.
Fotografia al
microscopio ottico
di un paramecio.
Curiosità
Il paramecio è lungo circa un decimo di millimetro e nuota a
una velocità di circa un millimetro al secondo. In altre parole
percorre 10 volte la propria lunghezza ogni secondo.
Per fare un paragone pensa che un campione olimpionico di
nuoto percorre soltanto 1 volta la lunghezza del proprio corpo
ogni secondo, quindi, in proporzione, è 10 volte più lento del
paramecio.
11
4
Le capsule di Petri
COSTO
DURATA
DIFFICOLTÀ
ORGANIZZAZIONE
MICRORGANISMI
Circa 4 €
Circa un giorno
Impegnativo
Le capsule di Petri sono ciotole piene
di gelatina usate dai biologi
e dai medici per allevare e studiare
i microrganismi. In quest’attività
imparerai a preparare un tipo molto
semplice di capsula di Petri.
Esecuzione
1 Lava accuratamente tutta l’attrezzatura: pentola, cucchiaio, mestolo, capsule di Petri ecc.
Come capsule di Petri puoi utilizzare, per esempio, dei piccoli portacandele o dei bicchierini
larghi e bassi.
Le nostre capsule di Petri (portacandele di vetro)
accuratamente lavate e disposte con la base in
alto per evitare contaminazioni.
2 Prendi 6 fogli di gelatina e immergili per 10 minuti in una tazza
di acqua fredda.
© Pearson Italia spa
3 Nel frattempo versa mezzo litro d’acqua in un pentolino e mettilo su un fornello acceso (fallo con l’assistenza di un adulto).
12
4 Trascorsi i 10 minuti, prendi i fogli di gelatina, strizzali e mettili
nell’acqua bollente. Mescola fino a quando i fogli si sono sciolti
completamente (fallo con l’assistenza di un adulto).
Con adulto
PAROLE CHIAVE: CHIMICA • BIOLOGIA
agar
alghe rosse
capsule di Petri
colla di pesce
gelatina
Materiale e attrezzatura
Un pentolino con il
relativo coperchio.
Un cucchiaio.
Un fornello (elettrico
o a gas).
Cinque capsule di Petri
(recipienti di vetro,
o plastica, piccoli e
bassi).
Pellicola trasparente
per alimenti.
Un piccolo mestolo.
Una vaschetta di
plastica con coperchio
per frigorifero.
Acqua.
Un recipiente graduato
per liquidi o una
bottiglia da mezzo
litro.
Gelatina in fogli
chiamata “colla di
pesce” (si trova nei
negozi o reparti di
prodotti alimentari).
Esecuzione
5 Spegni il fornello, metti il coperchio al pentolino e
aspetta fino a quando la soluzione è diventata tiepida.
6 Con il mestolo, versa il liquido nelle capsule di Petri,
coprile con la pellicola trasparente e mettile in frigorifero (non nel freezer) per 24 ore.
7 Il giorno dopo la gelatina sarà solidificata.
Nota bene: questa gelatina si
può conservare in frigorifero
per non più di 5 giorni.
© Pearson Italia spa
Qualcosa in più
La gelatina in fogli chiamata “colla di pesce” è insolubile in acqua
fredda, ma i filamenti di collagene si sciolgono quando la temperatura
supera i 35 °C.
Le “vere” capsule di Petri usate in biologia sono a base di agar, una
sostanza estratta da varie specie di alghe rosse. Per la precisione, l’agar
è un polisaccaride, cioè un polimero dello zucchero. La gelatina di
agar, a differenza della colla di pesce, resiste alle alte temperature,
fondendo solo a 85-90 °C.
Una capsula di Petri con gel a base di agar
e una coltura di Stafilococco aureo.
13
5
Colture di batteri e di muffe
COSTO
DURATA
DIFFICOLTÀ
ORGANIZZAZIONE
PAROLE CHIAVE: BIOLOGIA
MICRORGANISMI
Minimo
Circa 2 giorni
In quest’attività utilizzerai
le capsule di Petri per coltivare
e osservare microrganismi
come muffe e batteri.
Media
Da solo
batteri
capsule di Petri
formaggio brie
muffe
Penicillium
spora
sporangio
Materiale e attrezzatura
Capsule di Petri (preparate
nell’attività precedente).
Alcuni cotton fioc.
Una mela, una pesca,
buccia di salame, crosta di
formaggio.
Bicchieri di plastica.
Esecuzione
Per prima cosa devi depositare vari tipi di microrganismi sulle capsule di Petri. All’inizio essi sono invisibili, ma subito
iniziano a moltiplicarsi nutrendosi della gelatina e nel giro di alcuni giorni formano delle colonie visibili a occhio nudo.
1 Su una capsula di Petri appoggia un frutto (per esempio, una
pesca o una mela).
2 Su un’altra capsula strofina un cotton fioc sporco di muco prelevato dal tuo naso.
3 Su una terza capsula strofina una pelle di salame o una crosta di
formaggio sulle quali si trovano delle muffe, anche se non le vedi.
4 Copri le capsule con bicchieri di plastica e mettile in un luogo dove
possano stare per alcuni giorni.
5 Ogni giorno solleva i bicchieri e osserva lo sviluppo dei microrganismi.
© Pearson Italia spa
6 Lascia una quarta capsula esposta all’aria, senza copertura, per almeno
due settimane.
14
