Le cellule sono tutte uguali?

Proseguo il mio tentativo di affrontare lo studio della cellula con un approccio inquiry-based nonostante l’argomento si presti con difficoltà all’esplorazione sperimentale.

Se ricordate quanto vi ho raccontato la settimana scorsa, per i miei ragazzi è arrivato il momento di esplorare la cellula eucariotica. Questa volta si va in laboratorio!

Le cellule sono tutte uguali? Stamattina imparerete a preparare dei vetrini per osservare al microscopio le cellule di una foglia di Elodea e le cellule della mucosa buccale prelevate dalla vostra guancia.

Lo so, niente di più classico, poco originale ma ci sono due aspetti da non sottovalutare:

1. i ragazzi non hanno mai usato un microscopio e in qualunque caso sarà un successo (almeno a livello motivazionale);
2. questa non è un’esperienza confermativa svolta al termine dell’unità, ma è un’attività di inquiry strutturato in cui l’insegnante fornisce la domanda da investigare e la procedura, ma saranno gli studenti a formulare una spiegazione supportata dalle evidenze che hanno raccolto.

Vediamo cosa succederà…

Come dicevo, l’investigazione è tra le più tradizionali, ma ho modificato la scheda di lavoro in modo che i ragazzi possano compiere le loro osservazioni pur non sapendo cosa aspettarsi, basandosi solo sulle loro preconoscenze.

Materiali:

Foglie di Elodea; cellule della mucosa delle guance, microscopio ottico, bastoncino da caffè, blu di metilene (soluzione acquosa all’1%); vetrino portaoggetti; vetrino coprioggetti; pipetta o contagocce; fialetta con soluzione fisiologica; becher con acqua del rubinetto; bacchetta di vetro; carta assorbente.

Il blu di metilene è un colorante basico che colora in blu il nucleo e il reticolo endoplasmatico ruvido delle cellule. È di facile reperibilità, si può comprare anche in farmacia.

Conoscete l’Elodea?

L’Elodea (Elodea canadensis) è una pianta acquatica, appartenente alla famiglia delle idrocaritacee, che vive nell’acqua dolce completamente sommersa ad eccezione dei piccoli fiori che germogliano sulla superficie in alcuni periodi dell’anno, in laghi e fiumi tranquilli; spesso infatti viene erroneamente scambiata per un’alga. La pianta è caratterizzata da fusti lunghi e carnosi di colore verde, che sono flessibili ed hanno numerose foglie sessili (senza picciolo). In natura tali fusti possono arrivare fino a 3-4 metri. L’Elodea è anche chiamata “erbaccia acquatica” perché infesta corsi d’acqua canadesi e americani, la sua crescita e proliferazione è particolarmente incentivata da acque ricche di nutrienti. Riesce a svilupparsi sia in acque basse che in acque profonde, tuttavia è in grado di vivere anche se non radicata, fluttuando sulla superficie dell’acqua. L’Elodea è spesso utilizzata come ornamento per fondali di acquari ma, per sopravvivere, deve essere collocata in un luogo piuttosto luminoso, infatti non ama le grandi profondità. L’Elodea vive anche in acque non temperate poiché è originaria dei corsi d’acqua del Nord America. Questa “erbaccia acquatica” è un anello fondamentale dell’ecosistema dei laghi; costituisce l’habitat per numerosi invertebrati (facilmente osservabili anche nell’acqua in cui si tiene l’Elodea a scuola) ed alcune specie di pesci vi trovano riparo quando ancora non hanno raggiunto l’età adulta.

Procedimento

Vetrino n.1: foglia di Elodea

1. Mettete una goccia d’acqua al centro di un vetrino portaoggetti pulito e posatevi sopra una fogliolina di Elodea.
2. Appoggiate un lato del coprioggetti al margine della goccia e abbassatelo delicatamente in modo che l’acqua in cui si trova la fogliolina si spanda uniformemente sotto al coprioggetti. Cercate di non formare bolle d’aria sotto o attorno al campione, ma in ogni caso non premete sul vetrino coprioggetti, perché potrebbe spezzarsi. Se ci fosse troppa acqua, togliete l’eccesso toccando un margine del coprioggetti con la carta assorbente.
3. Ora ripetete le operazioni e preparate un altro vetrino con una nuova foglia di Elodea mettendo al posto dell’acqua una goccia di blu di metilene (attenzione a non macchiarvi!).

 

Vetrino n.2: cellule della guancia

1. Mettete una goccia di soluzione fisiologica (l’acqua che di solito si usa per fare l’aerosol) su un vetrino pulito. Aprite la confezione del bastoncino per mescolare il caffè e delicatamente passatelo nella parte interna della guancia e poi usate questa parte del bastoncino per “mescolare” l’acqua sul vetrino. Non appena finito, gettatelo subito nel cestino senza appoggiarlo da nessuna parte (evitiamo di passarci eventuali mal di gola o raffreddori!).
2. Aggiungete una goccia di blu di metilene sul vetrino e coprite con un coprioggetto.

 

Adesso osservate i vetrini a due diversi ingrandimenti e disegnate ciò che vedete. Esaminate ciascun vetrino e sul foglio di lavoro progettate una tabella per la raccolta dei dati nella quale registrerete che cosa avete osservato mettendo in evidenza somiglianze e differenze. Assicuratevi che sia in un formato facile da utilizzare e che possa essere condiviso con altri.

Usate, quindi, le vostre osservazioni per rispondere alla seguente domanda: quali sono le somiglianze e le differenze tra le cellule animali e vegetali?

Scrivete sul foglio per la raccolta dei dati anche eventuali altre domande che vi sono venute in mente durante l’attività.

In questa investigazione i dati che vengono raccolti sono le immagini al microscopio dei due tipi di cellula. Queste immagini portano gli studenti a osservare le differenze tra le cellule animali e vegetali che permettono di rispondere alla domanda di ricerca.

Alcune risposte dei ragazzi

Le cellule di Elodea hanno una forma abbastanza rettangolare e mostrano uno strato esterno più spesso di quelle della guancia. Le cellule di Elodea contengono strutture verdi che non sono presenti in quelle della guancia. Sulla base delle mie preconoscenze penso si tratti dei cloroplasti.

Sulla base delle osservazioni fatte, possiamo concludere che ci sono due differenze principali tra le cellule animali e vegetali: le cellule vegetali contengono un rivestimento esterno più spesso e delle parti tondeggianti, forse i cloroplasti, che le cellule animali non hanno. Entrambi i tipi di cellule hanno una struttura che viene colorata, più evidente nella cellula animale che in quella vegetale e disposta in posizioni differenti (più centrale nella cellula animale, più verso il margine esterno in quella vegetale). Sulla base delle mie preconoscenze penso si tratti del nucleo delle cellule.

Ma le riflessioni non sono finite. In tutti i vetrini delle cellule della mucosa buccale i ragazzi notano dei puntini blu e mi chiedono di che si tratta.

Qualcuno ipotizza si tratti di frammenti di cellule che si sono rotte durante la preparazione del vetrino o durante il prelievo, altri di polvere presente sul vetrino sporco. Qualcuno però ipotizza anche che visto che si tratta di cellule della bocca potrebbero essere residui di cibo o addirittura batteri.

In effetti i puntini blu sono batteri che provengono dai denti e dalla bocca e questo mi offre un collegamento perfetto con le lezioni precedenti.

Quei puntini blu sono proprio batteri! Quali differenze potete notare tra le cellule dei batteri e le cellule animali e vegetali che avete appena osservato?

Naturalmente tutti notano che le dimensioni sono decisamente diverse e che proprio a causa delle piccole dimensioni, con questo tipo di microscopio non è possibile osservare la presenza di nessuna struttura tra quelle studiate. I nostri microscopi, poi, non ci permettono nemmeno di capire se si tratti di cocchi o bacilli.

La lezione successiva inizio con la discussione (10 minuti) di quanto osservato in laboratorio.

Cosa avete notato osservando le cellule della foglia di Elodea e delle cellule della guancia? Quali sono le differenze tra le cellule vegetali e quelle animali? Che cosa era, invece, presente in entrambe le cellule?

A questo punto consegno una scheda con due immagini al microscopio elettronico a trasmissione di una cellula vegetale e animale in cui sono indicati i nomi delle varie strutture presenti ( si possono usare anche le immagini del libro di testo) e chiedo di elencare almeno tre differenze strutturali (oltre alla forma) tra la cellula animale e vegetale dando un nome a queste strutture.

Osservate attentamente le microfotografie. Dove si trova il DNA in ciascuna cellula?

Entrambe le cellule hanno un nucleo?

Come si chiamano le strutture che formano il confine tra l’interno e l’esterno di ciascuna cellula?

Qual è la differenza tra il confine più esterno della cellula vegetale e quello animale?

Quali cellule sono più complesse, quelle dei batteri o le cellule che avete osservato in laboratorio? Indicate almeno tre ragioni a supporto della vostra risposta.

Una volta terminata la discussione delle risposte degli studenti introduco anche il termine eucariotico e lo mettiamo a confronto con il termine procariotico.

Alla lavagna scrivo:

Basandovi su quanto ho scritto alla lavagna, secondo voi cosa significa la parola procariote ed eucariote?

Sulla base di quanto abbiamo appena detto, le cellule osservate al microscopio sono eucariote o procariote? E le cellule dei batteri che tipo di cellula sono? Perché?

Facendo riferimento alle attività fatte, sul quaderno create una tabella che indichi somiglianze e differenze tra cellule batteriche, animali e vegetali e scrivete, con le vostre parole, una definizione di cellula procariote ed eucariote.

Infine, partendo dalla discussione delle risposte faccio sintesi delle somiglianze e differenze tra le cellule procariotiche ed eucariotiche utilizzando il lessico specifico. Sottolineo il fatto che le cellule sono l’unità di base di tutti gli esseri viventi e che per poter “vivere” gli organismi fanno affidamento sulle proprie cellule per svolgere tutte le funzioni necessarie. Alcune di queste funzioni si svolgono proprio all’interno delle particolari strutture cellulari osservate. Queste strutture vengono chiamate organuli.

Abbiamo quindi analizzato in dettaglio la struttura degli organuli e l’abbiamo associata alle funzioni svolte nei vari tipi di cellule (Fase di Explain).

La prossima volta affronteremo la fase di Elaborate… A presto allora!