fotosynthese practica voorbereiding 0.doelstelling, organisatie en planning uitvoering...

fotosynthese practicafotosynthese practica

Voorbereiding0. Doelstelling, Organisatie en Planning

Uitvoering1. Energiebindende eigenschappen van

fotosynthetische pigmenten

2. Fotosynthese optimalisatie bij de algChlorella sorokiniana

3. Lemnaceae in gesloten/openkas

0. Doelstelling, Organisatie en Planning0. Doelstelling, Organisatie en Planning

0. Doornemen van de praktische opdrachten. Doelen vaststellen.

Algemeen:1. Aantal deelnemende leerlingen vaststellen.2. Wie begeleidt en ondersteunt de module (docent(en) en TOA).3. Fasering van de moduleonderdelen plannen en4. Individuele leerlingplanning maken, rekening houdend met (jaar)rooster.

Praktisch:5. Diepgang van praktische uitvoering.6. Benodigde materialen vaststellen, Investering?7. Locatie voor de vaste opstellingen.8. Bestellingen plegen.9. Opstellingen bouwen en testen.10.Voorkweek Chlorella en Lemna inzetten.

0.0 Doornemen van de praktische opdrachten. Doelen vaststellen.0.0 Doornemen van de praktische opdrachten. Doelen vaststellen.

Schoolafhankelijk.

Algemeen:1. Aantal deelnemende leerlingen vaststellen.2. Wie begeleid en ondersteund de module (docent(en) en TOA).

Afhankelijk van de mogelijkheden binnen school worden doelen (voorde leerlingen en docenten vastgesteld. Deze bepalen de praktischehaalbaarheid en invulling van de module.

0.3a Fasering0.3a Fasering

Aantal contact uren: Onderwerp: Onderwerp: Aantal contacturen:Inleiding in de vliegtuigreis context

(Vliegtuig en CO2 uitstoot)Fysisch/chemische inleiding

(straling/fotonen/lichtabsorptie etc)Fotosynthese theorie Inleiding Algenreactor

(chloroplasten, stroma/lumen, (Uitleg opbouw reactor, steady state flow)thylakoïden, LHC, FSII, FSI, Z-schema, Chromatografie experiment

ATP/NADPH productie, CO2 fixatie) (scheiding van pigmenten mbv aceton)Diagnostische toets Meet en regelteschniek IPCoach

(toetsing kennis van fotosynthese) (uitleg van IPCoach)Modelleren groei Algen groei experiment

(groeimodellen, S-curve, exp groei) (bestudeer groei van algen oivverschillende variabelen) (roulatie systeem)

Inleiding in de energie context(compenseren voor CO2 uitstoot, kas draait op gas, plantengroei = voedsel)

Ontwerpen efficiënte kas(zelf nadenken wat is belangrijk in energie besparing en dit koppelen aan ontwerp)

Fysica van warmte en stroming(warmte, warmtewisseling, soortelijke Testen/demonstreren zelfbouwkas

warmte, stroming) (bepaling effieciëntie van de zelfbouwkas,Diagnostische toets testen invloed verschillende variabelen op

(toetsing kennis van benodigde fysica) groei eendekroos)

3 Totaal 26 contacturen

Afsluiting module(Dit kan dmv een casus waarin zowel fotosynthese als

energie-efficiëntie gecombineerd worden)

Praktisch

Theoretisch

0.3b Fasering0.3b Fasering

• ‘Chlorella’ opdracht in tweetallen(de volgende groep kijkt mee op dag 2 met de uitvoerende groep)

• ‘Lemna’ opdracht in groep of klassikaal verband

0.5a Diepgang0.5a Diepgang

Afhankelijk van:

- Faciliteiten (apparatuur / materiaal / ruimte voor vaste opstellingen)- Vaardigheden en kennis OP / OOP- Ambitie

Onderzoeksopstelling met groeipotentie:

- Start met een eenvoudige hypothese en bijbehorende opstelling(docenten / TOA’s moeten kunnen groeien in de uitvoering van de module)

- Excelleer door met de opgedane ervaring (met nieuwe groepen)door de praktische mogelijkheden te vergroten(investeren in IPCoach faciliteiten)

- Uitwisseling van meetgegevens met andere NLT scholen(via een NLT fotosynthese platform)

0.5b Diepgang0.5b Diepgang

Organisme

Nutriënten

Licht (W/m2)

pH / CO2

Geleidbaarheid (µS/cm)

Temperatuur (°C)

Onderzoeksopstelling gefaseerd bouwen, testen en introduceren bij leerlingen

0.6a Materialen0.6a Materialen

In de schriftelijke handleiding behorend bij deze module is eenmaterialen- en chemicaliënlijst ter ondersteuning opgenomen.

0.6b Chemicaliën kweekmedium ‘0.6b Chemicaliën kweekmedium ‘Lemna Lemna && Chlorella Chlorella’’

0.8 Bestellingen0.8 Bestellingen

Minimaal 5 weken voor aanvang van de practica.

Nadat de uit te voeren practica zijn vastgesteld en de diepgang van deonderzoeken is bepaald dienen bestellingen van benodigde materialenplaats te vinden.

0.9 Opstelling(en) bouwen en testen0.9 Opstelling(en) bouwen en testen

Uitvoering is afhankelijk van:

- Gewenste diepgang

- Aanwezige faciliteiten en materialen

Bestel de benodigde materialen minimaal vijf weken voor aanvang van de leerlingenpraktijk.

Bouw de opstelling(en) drie weken voor aanvang om te kunnen testen.Zie voor beschrijvingen de opdrachtonderdelen 2 en 3.

Foto: Chlorella sorokiniana chemostaat-opstellingDoe

0.10 Voorkweek0.10 Voorkweek

erlenmeyer(met vette wattenprop)

alg of eendekroos

kweekmedium(200 ml, volgens protocol)

demonstratie’s in de klas

2. Fotosynthese (optimalisatie) bij de alg 2. Fotosynthese (optimalisatie) bij de alg Chlorella sorokinianaChlorella sorokiniana(effecten van o.a. lichtenergie en CO2 op fotosynthese)

1. Hypothese, Model

2. Chlorella batch- en/ofchemostaat cultuur

3. Doseersysteem

4. IP Coach

5. Lichtenergie

6. Analyse

2.1 2.1 Hypothese Hypothese (algemeen)(algemeen)

De factor* (benoem) heeft onder de gegeven De factor* (benoem) heeft onder de gegeven omstandigheden** een positieve/negatieve invloed op de omstandigheden** een positieve/negatieve invloed op de fotosynthese (vorming van biomassa).fotosynthese (vorming van biomassa).

*factor: variabele welke (mogelijk) van invloed is op groei (biomassatoename van bladgroenhoudende organismen)

**gegeven omstandigheden: al dan wel of niet gecontroleerde variabele kweekomstandigheden zoals pH, temperatuur gecontroleerde, kweekomstandigheden zoals pH, opgeloste nutriënten, CO2, licht, etc.

2.2a2.2a batch cultuur batch cultuur

Kweekfles

Opening voor electroden,sensoren, medium engassen in/afvoer

kweekmedium

het te analyseren verschilis het effect van één verschil in

kweekomstandigheden

kweek-fles, -vat of –kas

medium

organisme

2.2a2.2a batch cultuur batch cultuur

kweek-fles, -vat of –kas

medium

organisme

2.2b2.2b ChemostaatChemostaat

Kweekmedium(gecontroleerde invoer, ml/minuut)

Opening voor electroden,sensoren, gassen enmedium invoer

medium- & gasafvoer(kweekflesvolume afhankelijk: 200, 300 of 400 ml enz.)

kweekfles

Limonadefles wordt op gewenste kweekvolume enkele keren ingezaagd zodat een overloop ontstaat. Het teveel aan medium met cellen loopt langs de buitenwand van de fles naar een trechter onder de opstelling alwaar het afgevoerde vocht wordt opgevangen en verzameld in een fles (met voldoende volume om lekkage te voorkomen)

2.2c2.2c Chemostaat, opstellingChemostaat, opstelling

medium voorraad (1L) met druppelaar

aquariumpomp (met flowmeter)

kweekfles met ledbelichting

computer (software IP Coach5)(niet afgebeeld)

Interface (CoachlabII)gekoppelde sensoren/electrodengekoppelde actuatoren(niet afgebeeld)

CO2 gasfles/reduceerventiel, electrische gasklep en flowmeter(niet afgebeeld)

medium afvalfles (2L) (niet afgebeeld)

↑medium voorraadvat

druppelaar:volume per minuut afstellen(25 tot 50 µl / druppel)

siliconenslang

slangklem

↓kweekfles medium invoer

2.3a Doseersysteem, druppelaar2.3a Doseersysteem, druppelaar

2.3b Doseersysteem, D(illution) – waarde berekening2.3b Doseersysteem, D(illution) – waarde berekening

CO2 invoer met spargerpH electrode

medium invoertemperatuur sensor

lucht invoerkweekmedium

kweekfles

300---200---100---

2.3c 2.3c ChemostaatChemostaat

De limonadefles kan niet met dopgesloten te worden.Het betreft een open chemostaat(Het is géén steriele kweek)

2.4a IP Coach2.4a IP Coach

IPCoachmeet en regeltechniek‘sturen’

software

interface

2.4b Meet en regeltechniek, 2.4b Meet en regeltechniek, ‘regellus(sen)’

Benodigdheden:(naast kweekfles, -vat of kas)

1. sensor of een electrode (: functie)

2. actuatoren: parameter(s) ofwel variabele(n)

3. meet- en regelapparatuur

temperatuursensor

verwarming- en/of koelsysteem

interface en eencomputer met interface-software

2.4c pH ‘CO2.4c pH ‘CO22 gereguleerd’ gereguleerd’

pH >7 is dodelijk voor de algpH >7 is dodelijk voor de alg

Benodigdheden:(naast CO2 gasfles, reduceer- en magneetventiel)

Zodra de alg start met groeien dan zal de pH stijgen (alkaliseren) door het verbruik van het vrije CO2↑ enconsumptie door de alg (HCO3‾ → CO2↑ + OH‾ ). Dezealkalisering wordt geneutraliseerd door de Na2HCO3 enonvoldoende neutralisatie door de aparte injectie vanmicro-gasbellen CO2↑ in het medium.

Door de CO2↑ toevoer aan de pH regulatie te hangen meteen magneetventiel kan de pH regulatie vollediggeautomatiseerd verlopen via IPCoach/CoachlabII

Gasverdeling door het medium m.b.v. aquariumluchtsteenof (uitkookbare) rvs sparger

2.4d pH ‘IPCoach sturing’ 2.4d pH ‘IPCoach sturing’

Programmeren in IPCoach: (pH controle)

HerhaalAls Meetwaarde (1 pH sensor) > 7 DanZet Aan (A1 relais/magneetventiel CO2)EindAlsAls Meetwaarde (1 pH sensor) < 7 DanZet Uit (A1 relais/magneetventiel CO2)EindAlsTotdat <ESC>

http://www.science.uva.nl/institutes/cma/indexNL.html

2.5 Lichtenergie2.5 Lichtenergie

- 4 x diode verlichting- 7000 lux (gemeten)-8 W/m2 (gemeten)

2.6 2.6 AnalyseAnalyseOptische Dichtheid (OD) als afgeleide van fotosynthese (biomassa toename)

Chlorella sorokoniana per ml bij E470

-0,10 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60

Extinctie 470

telkamerraster

3.3. Lemnaceae Lemnaceae in gesloten of open kas in gesloten of open kas(effecten van o.a. lichtenergie en temperatuur op de fotosynthese)

1. Hypothese

2. Kas (open / gesloten)

3. Warmtewisselaar

4. IP Coach

5. Analyse

3.1 3.1 Hypothese Hypothese (algemeen)(algemeen)

De factor* (benoem) heeft onder de gegeven De factor* (benoem) heeft onder de gegeven omstandigheden** een positieve/negatieve invloed op de omstandigheden** een positieve/negatieve invloed op de fotosynthese (vorming van biomassa).fotosynthese (vorming van biomassa).

*factor: variabele welke (mogelijk) van invloed is op groei (biomassatoename van bladgroenhoudende organismen)

**gegeven omstandigheden: al dan wel of niet gecontroleerde variabele kweekomstandigheden zoals pH, temperatuur gecontroleerde, kweekomstandigheden zoals pH, opgeloste nutriënten, CO2, licht, etc.

3.2 Kas (open / gesloten)3.2 Kas (open / gesloten)Lichtenergie (kWh IN)Lamp? met als variabelen:- kleurfilters- Afstand tot de kas- Lichtsensor (IPcoach)

temperatuur sensor(2x: binnen en buiten de kas,IP coach)

fankoeling (kWh UIT)Koel(slang)spiraal op bodem,pomp met warmtewisselaar

Kas (open / gesloten met Lemna)Kas (open / gesloten met Lemna)

opties:- ventilatie?- lucht / CO2 afvoer / invoer?- geleidbaarheid?IPcoach

pH elektrode(IP coach) kweekmedium

kweekmedium Samenstelling?

TemperatuurcontroleTemperatuursensor (1) in de kas(IPcoach)

Watt (KwH) meter

Bij te hoge T↑ (dagritme):koeling; IPcoach-relais gestuurd

Bij te lage T↓ (nachtritme):verwarming; IPcoach-relais gestuurd

← relais →

← Koeling

Verwarming →

LichtenergieLichtsensor in de kas(IPcoach)

Watt (KwH) meter

Tijdschakelaar-dag/nachtritme

Lamp? met als variabelen:- kleurfilters- afstand tot de kas

Lichtsensor- registratie ΔJ- registratie dag/nachtritme

3.3a Temperatuur regeling3.3a Temperatuur regeling

IP Coach sturingHet programma Coach en deCoachlabII interface meten re regelende temperatuur in de kweekkas.(de temperatuur sensor registreert de temperatuur op een representatieve plaats in de kweekkas)

Koelingkaswarmte wordt afgegeven aan een inhet water gelijkmatig verspreid gelegensiliconenslang. Deze slag is gekoppeldaan een koelunit (zoiets als eenpc-cooler, met radiator / fan en pomp).Het systeem wordt IPCoach gestuurd.

Verwarming(een geïsoleerde verwarmingskabel wordt m.b.v. een relaisschakelingaan of uit gezet gestuurd )

3.4b Meet en regeltechniek, 3.4b Meet en regeltechniek, ‘regellus(sen)’

Benodigdheden:(naast kweekfles, -vat of kas)

1. sensor of een electrode (: functie)

2. actuatoren (: parameter(s) ofwel variabelen)

3. meet- en regelapparatuur

temperatuursensor

verwarming- en/of koelsysteem

interface en eencomputer met interface-software

3.4a IP Coach3.4a IP Coach

IPCoachmeet en regeltechniek‘sturen’

software

interface

Programmeren in IPCoach: (Koeling)

http://www.science.uva.nl/institutes/cma/indexNL.html

temperatuur buiten de kas temperatuur binnen de kas

lichtmetingen buiten de kas lichtmeting binnen de kas

relais koelsysteem

relais verwarmingssysteem

3.5 Analyse fotosynthese aktiviteit (toename biomassa)3.5 Analyse fotosynthese aktiviteit (toename biomassa)digitale (pixel) bladoppervlakteanalyse (kweekzones kas)

Bsurface.exe

4. Links4. Links

fotosynthese practica voorbereiding 0.doelstelling, organisatie en planning uitvoering...

Documents

1.2 fotosynthese und zellatmung - asset.klett.de · 1...

gb eigenschappen beton 2012 deel 1

bildungsplan 2004 sek i fotosynthese bildungsplan 2004 sek i...

eigenschappen van minerale i n - natuurtijdschriften

fotosynthese practica

advanced features and functions geavanceerde eigenschappen

fotosynthese und zellatmung praktikum: fotosynthese ·...

10 fotosynthese 2

stofwisseling fotosynthese en verbranding

eigenschappen drytreat

invloed van licht op planten. fotosynthese.. behandelpunten....

fotosynthese experimenten

b2 fysische en mechanische eigenschappen

materiaal eigenschappen

brederocollege havo 5 · bij fotosynthese wordt...

zentralabitur biologie 2006 fotosynthese, stoffwechsel...

chemo- en fotosynthese

materiaal eigenschappen en

nwa tag 2007 fotosynthese grundlagen

cre aid eigenschappen da vinci