Hopp til innhald

  1. Home
  2. NaturfagChevronRight
  3. BioteknologiChevronRight
  4. Medisinsk bruk av bioteknologiChevronRight
  5. Forsøk: Binding av gjærceller i alginatChevronRight
TasksAndActivitiesOppgaver og aktiviteter

Oppgaver og aktiviteter

Forsøk: Binding av gjærceller i alginat

Alginat er eit polysakkarid som blir danna i brunalgar. Bli kjend med eigenskapane til alginat, og lær om korleis dette stoffet kan brukast i industrien.

Hensikt

  • få erfaring med korleis den porøse strukturen i alginatkuler kan brukast til å binde celler
  • forstå korleis teknikken kan utnyttast i bioteknologi (både i medisin og industri)
  • lære om celleanding

Bakgrunnsteori

Tegning av to siksak-kjeder
Alginat: Lange ugreina kjeder av to monosakkarid (M og G), bundne saman om kalsiumion, dannar den porøse strukturen.
Porøs kule med blåfargede gjærceller. Illustrasjon.
Modell av alginatkule med gjærceller. Ein porøs struktur som er tett nok til å halde fast cellene.

Alginat er eit polysakkarid som blir danna i brunalgar (tang og tare) som veks langs heile norskekysten. Når algen blir hausta og alginat ekstraherte, dannar det seg eit kvitt pulver som har enorm evne til å trekkje til seg og halde på vatn. Alginata kan fortjukke, stabilisere og danne gelear og blir derfor brukte i mange hundre produkt og prosessar, både til næringsmiddel, medisinar og industriprodukt. Tang, tare og alginat – ein ressurs for framtida.

Alginat kan brukast til å halde fast (immobilisere) levande celler fordi polysakkarida dannar ein geléaktig, porøs struktur straks dei kjem i kontakt med kalsiumklorid. Dette skjer òg ved temperaturar som levande celler toler.

Metoden blir mellom anna brukt til å behandle diabetespasientar. Insulinproduserande celler frå ein donor blir kapsla inn i alginat og implanterte i bukhola på pasienten. Dette går veldig bra fordi alginata ikkje vekkjer immunreaksjonar, men strukturen må vere så tett at antistoffa hos pasienten ikkje kjem inn, og porøs nok til at næring og avfall kan passere til og frå cellene.

Utstyr og kjemikalier

  • 1–2 % alginatløysning
  • 0,05 M CaCl2-løysning
  • 5 % sukkerløysning (sukrose eller glukose)
  • gjær (gjerne fersk)
  • magnetrørar
  • vekt
  • byrette
  • stativ
  • trakt
  • 3 begerglas
  • pipette
  • fargestoff viss ønskjeleg (blå dextran)

Metode/framgangsmåte:

  1. To begerglass.
    Alginat og kalsiumklorid.

    Lag en 1–2 % alginatløysning.
    (For at alginatkulene skal bli meir synlege, kan de bruke fargestoffet blå dextran: eit svært stort molekyl (2 mill. kilodalton) som blir bunde fast i alginatstrukturen slik at det ikkje blir vaska ut.)

    1. Bruk 0,5–1,0 g alginat i 50 ml destillert vatn.
    2. Fargestoff tilset vi berre for at kulene skal visast betre, og det er unødvendig for sjølve prosessen. Bruk mindre enn 0,1 g blå dextran.
  2. Rør godt. Løysningen kan med fordel stå på magnetrørar/ristebord i 12 timar.
  3. Løys opp gjærceller i denne løysningen ved hjelp av magnetrøraren like før du skal gjere forsøket. Bruk ca. 1/2 – 1 teskje gjær.
  4. Lag ein 0,05 M CaCl2-løysning (kalsiumklorid).

    Oppskrift

    Det finst to typar kalsiumklorid.

    Finn ut kva for type du har før du vel oppskrift. Utrekninga står her for dei som vil sjå korleis ein reknar seg fram til ein bestemt konsentrasjon. Du treng ikkje å lese ho.

    CaCl2+2H2O

    Ca har molekylvekt 40 u

    Cl2 har molekylvekt 35,5 x 2

    CaCl2har molekylvekt 111 u

    H2har molekylvekt 2 x 1u = 2 u

    O har molekylvekt 16 u

    2H2O har molekylvekt 2x18 u = 36 u

    CaCl2+2H2O har molekylvekt 147 u

    147 g CaCl2+2H2O i 1 liter vatn – 1 M løysning

    4,7 g CaCl2+2H2O i 1 liter vatn – 0,1 M løysning

    7,35 g CaCl2+2H2O i 1 liter vatn – 0,05 M løysning

    3,7 g CaCl2+2H2O i 0,5 liter vatn – 0,05 M løysning

    CaCl2

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

    111 g CaCl2 i 1 liter vatn – 1 M løysning
    11 g CaCl2i 1 liter vatn – 0,1 M løysning
    5,5 g CaCl2 i 1 liter vatn – 0,05 M løysning

    2,75 g CaCl2 i 0,5 liter vatn – 0,05 M løysning

  5. Begerglass med Alginat. Foto.
    Alginat

    Drøyp løysningen med alginat og gjærceller over i eit begerglas med CaCl2-løysning.

  6. Overfør alginatkulene via ei trakt til ein byrette som er fest i eit stativ. Det kan vere lurt å leggje for eksempel eit nyste av tynn ståltråd nedst i byretten slik at alginatkulene ikkje kan stengje for tappekranen.
  7. Tapp av CaCl2-løysningen.
  8. Hell på sukkerløysning (50 g sukrose eller glukose per liter vatn) slik at det blir ein jamn straum av sukkerløysning gjennom alginatkulene der gjærcellene er bundne.
  9. Tapp produktet sakte ut.
  10. Tilleggsøving
    Når forsøket er over, kan du helle alginatkulene og sukkerløysningen over i ein stor kolbe og la han stå.
    Kan du forklare kvifor alginatkulene beveger seg?

Spørsmål til rapporten:

  • Kva er det som kjem ut? Lukt, smak, farge, grums?
  • Tolk resultatet, og forklar den kjemiske prosessen som har gått føre seg (bruk formlar òg).
  • Drøft fleire faktorar i prosessen som kan justerast for å få størst mogleg utbytte.
  • Har du forslag til bruksområde for teknikken?

Læringsressursar

Medisinsk bruk av bioteknologi

Kva er kjernestoff og tilleggsstoff?
SubjectEmne

Fagstoff

  • SubjectMaterialFagstoff

    Genterapi

    Tilleggsstoff er fagstoff
    AdditionalTilleggstoff
  • SubjectMaterialFagstoff

    SNP – Gentestar

    Tilleggsstoff er fagstoff
    AdditionalTilleggstoff
  • SubjectMaterialFagstoff

    Syntetisk biologi

    Tilleggsstoff er fagstoff
    AdditionalTilleggstoff
  • SubjectMaterialFagstoff

    Tang, tare og alginat – ein ressurs for framtida

    Tilleggsstoff er fagstoff
    AdditionalTilleggstoff
SubjectEmne

Oppgaver og aktiviteter