Oppgave: Forsøk

Immobilisering (binding) av gjærceller i alginat

Publisert: 03.11.2010, Oppdatert: 04.03.2017
  • Innbygg
  • Enkel visning
  • Lytt til tekst
  • Skriv ut

Alginat dryppes ned i et begerglass med kalsiumklorid og danner porøse kuler. Foto.Alginatene stivner (polymeriseres) og danner porøse kuler når de dryppes ned i kalsiumklorid.
Opphavsmann: Kristin Bøhle
  

 

Tegning av to siksak-kjederAlginater: Lange ugreinede kjeder av to monosakkarider (M og G), bundet sammen om kalsiumioner, danner den porøse strukturen.
Opphavsmann: Kristin Bøhle

 

Utstyr og kjemikalier

  • 1–2 % alginatløsning
  • 0,05 M CaCl2–løsning
  • 5 % sukkerløsning (sukrose eller glukose)
  • gjær (gjerne fersk)
  • magnetrører
  • vekt
  • byrette
  • stativ
  • trakt
  • 3 begerglass
  • pipette
  • fargestoff hvis ønskelig (blå dextran)

 

Ungdom som tømmer fra begerglass.Alginatkuler helles ned i byretten.
Fotograf: Kristin Bøhle

 

Jente heller væske fra begerglass ned i byretten.Sukkervann fylles på alginatkulene.
Fotograf: Kristin Bøhle

Hensikt

  • få erfaring med hvordan den porøse strukturen i alginatkuler kan brukes til å binde celler
  • forstå hvordan teknikken kan utnyttes i bioteknologi (både i medisin og industri)
  • lære om celleånding

Bakgrunnsteori

Alginat er et polysakkarid som dannes i brunalger (tang og tare) som vokser langs hele norskekysten. Når algen høstes og alginater ekstraheres, dannes det et hvitt pulver som har enorm evne til å trekke til seg og holde på vann. Alginatene kan fortykke, stabilisere og danne geleer og anvendes derfor i mange hundre produkter og prosesser, både til næringsmidler, medisiner og industriprodukter. Tang, tare og alginat – en ressurs for framtiden.

Porøs kule med blåfargede gjærcellerModell av slginatkule med gjærceller. En porøs struktur som er tett nok til å holde fast cellene.Alginater kan brukes til å holde fast (immobilisere) levende celler fordi polysakkaridene danner en geléaktig, porøs struktur straks de kommer i kontakt med kalsiumklorid. Dette skjer også ved temperaturer som levende celler tåler.

Metoden benyttes blant annet til å behandle diabetespasienter. Insulinproduserende celler fra en donor kapsles inn i alginat og implanteres i bukhulen på pasienten. Dette går veldig bra fordi alginatene ikke vekker immunreaksjoner, men strukturen må være så tett at pasientens antistoffer ikke kommer inn, og porøs nok til at næring og avfall kan passere til og fra cellene.

Metode/framgangsmåte:

  1. To begerglass.Alginat og kalsiumklorid.
    Fotograf: Kristin Bøhle
    Lag en 1–2 % alginatløsning.
    (For at alginatkulene skal bli mer synlige, kan man bruke fargestoffet blå dextran: et meget stort molekyl (2 mill. kilodalton) som blir bundet fast i alginatstrukturen slik at det ikke vaskes ut.)
    1. Bruk 0,5–1,0 g alginat i 50 ml destillert vann.
    2. Fargestoff tilsettes kun for at kulene skal vises bedre, og er unødvendig for selve prosessen. Bruk mindre enn 0,1 g blå dextran.
  2. Rør godt. Løsningen kan med fordel stå på magnetrører/ristebord i 12 timer.
  3. Løs opp gjærceller i denne løsningen ved hjelp av magnetrøreren like før du skal gjennomføre forsøket. Bruk ca. 1/2 – 1 teskje gjær.
  4. Lag en 0,05 M CaCl2-løsning (kalsiumklorid).
    Oppskrift

    Det finnes to typer kalsiumklorid.

    Finn ut hvilken type du har før du velger oppskrift. Utregningen står her for de som vil vite hvordan man regner seg fram til en bestemt konsentrasjon. Du trenger ikke å lese den.

    CaCl2+2H2O

    Ca har molekylvekt 40 u
    Cl2 har molekylvekt 35,5 x 2
    CaCl2 har molekylvekt 111 u
    H2 har molekylvekt 2 x 1u = 2 u
    O har molekylvekt 16 u
    2 H2O har molekylvekt 2x18 u = 36 u
    CaCl2+ 2H2O har molekylvekt 147 u

    147 g CaCl2+2H2O i 1 liter vann – 1 M løsning
    14,7 g CaCl2 +2H2O i 1 liter vann – 0,1 M løsning
    7,35 g CaCl2 + 2H2O i 1 liter vann – 0,05 M løsning
     

    3,7 g CaCl2 + 2H2O i 0,5 liter vann – 0,05 M løsning

    CaCl2

    Ca har molekylvekt 40 u
    Cl2 har molekylvekt 35,5 x 2
    CaCl2 har molekylvekt 111 u

    111 g CaCl2 i 1 liter vann – 1 M løsning
    11 g CaCl2 i 1 liter vann – 0,1 M løsning
    5,5 g CaCl2 i 1 liter vann – 0,05 M løsning

    2,75 g CaCl2 i 0,5 liter vann – 0,05 M løsning

    skjul

     

  5. Drypp løsningen med alginat og gjærceller over i et begerglass med CaCl2-løsning.
  6. Overfør alginatkulene via en trakt til en byrette som er festet i et stativ. Det kan være lurt å legge for eksempel et nøste av tynn ståltråd nederst i byretten slik at alginatkulene ikke får anledning til å stenge for tappekranen.
  7. Tapp av CaCl2-løsningen.
  8. Hell på sukkerløsning (50 g sukrose eller glukose per liter vann) slik at det blir en jevn strøm av sukkerløsning gjennom alginatkulene der gjærcellene er bundet.
  9. Tapp produktet sakte ut.

     

  10. Tilleggsøvelse
    Når forsøket er over, kan du helle alginatkulene og sukkerløsningen over i en stor kolbe og la den stå. Hvis du er heldig, kan alginatkulene begynne å bevege seg i vertikale sirkler. Kan du forklare hvorfor alginatkulene beveger seg?

 

Spørsmål til rapporten:

  • Hva er det som kommer ut? Lukt, smak, farge, grums?
  • Tolk resultatet, og forklar den kjemiske prosessen som har foregått (bruk også formler).
  • Drøft flere faktorer i prosessen som kan justeres for å få størst mulig utbytte.
  • Har du forslag til anvendelsesområder for teknikken?