Kuchařka biologických pokusů Jan Smyčka Anita Brožková Obsah Cytoskelet.........................................................................................1 Izolace DNA.....................................................................................4 Let mouchy.......................................................................................8 Rostlinné hormony..........................................................................11 Výroba jogurtu...............................................................................15 Předmluva Vážený pedagogu, dostal se Vám do rukou soubor návodů pro tvorbu laboratorních cvičení z  biologie pro střední a základní školy. Jeho cílem je především oživit výuku biologie ve školách.  Vesměs jde o pokusy převzaté z laboratorních cvičení vysokých škol nebo různých biologických  soustředění, upravené tak, aby byly použitelné pro střední nebo základní školu. Všechna témata se  dotýkají v současné době využívaných biotechnologií, laboratorních postupů a nebo alespoň témat  potenciálně atraktivních pro studenty. Důraz byl kladen mimo jiné na snadnou proveditelnost a  dobrou dostupnost materiálů. Prakticky všechny používané pomůcky lze sehnat v obchodě s  potravinami nebo drogerii, jediným „laboratorním“ vybavením je mikroskop. Všechny pokusy jsou  mnohokrát ozkoušené a obvykle vycházejí i při výraznějším pozměnění metodiky. Doporučujeme  však všechny pokusy dopředu otestovat před prezentací studentům. Každé z  pěti témat souboru obsahuje kromě návodu na provádění pokusů a seznamu pomůcek i  kapitolu „A co se vlastně děje?“, což je jakýsi širší rozbor problematiky a vysvětlení dějů  probíhajících v pokusech. Tato kapitola je podána formou srozumitelnou pro středoškolského  studenta, v případě provádění pokusů  s mladšími studenty je čistě na uvážení pedagoga, zda mají  studenti dostatečné schopnosti text pochopit a nebo je nutné jim jej převyprávět. Soubor dále  obsahuje i časový údaj o délce přípravy  a prezentace pokusů, který je však čistě orientační.  Poslední kapitolou je „Užitečné odkazy a literatura“. Tato kapitola slouží spíše jako pomůcka při  rozšiřování tématu nad námi uvedený rámec. Většinou se jedná o různé volně dostupné počítačové  animace a jiné materiály, na které jsme při tvorbě pokusu narazili. Celý soubor je volně šiřitelný  a upravovatelný za účelem výuky. Proto je také v elektronické  podobě krom formátu .pdf šířen i ve formátu .odt, který umožňuje úpravy pomocí textových editorů  jako OpenOffice (volně stažitelný program). Grafický materiál z tohoto souboru není možné šířit  mimo kontext díla. Přejeme mnoho úspěchů při výuce. Cytoskelet Cytoskelet je velice důležitou, ale i opomíjenou buněčnou strukturou. Jedná se nejen o jakousi  kostru a výztuhu buňky, jak říká název, ale zároveň o soustavu, pomocí které se buňka jednak  pohybuje navenek, ale také přemisťuje své organely. Cytoskelet není viditelný běžným  mikroskopem, některé jeho projevy, jako například pohyby organel, však ano. 1 Časová náročnost: 30 ­ 45 minut Potřebný materiál:  mikroskop  vodní mor kanadský (rostlina běžně sehnatelná v  akvaristických potřebách nebo eutrofnějším rybníce),  případně mech měřík  stolní lampičku s klasickou žárovkou, či jiný silný zdroj  světla (netřeba, pokud je součástí mikroskopu)  laboratorní potřeby pro zhotovení vodného preparátu Postup pokusu:  zhotovíme vodný preparát lístku vodního moru  vložíme do mikroskopu a vystavíme zdroji silného světla  po cca deseti minutách pozorujeme, že se plastidy v rámci buňky začnou pohybovat dokola,  tento jev nazýváme cyklóza cytosolu, plastidy se pohybují pomocí cytoskeletárních struktur   když zdroj světla odstavíme, můžeme pozorovat, že se plastidy opět přestávají pohybovat Poznámka: Pokud se plastidy nebudou hýbat, pouze se přesunou ke straně, znamená to, že zdroj  světla je příliš intenzivní.  Poměrně často se stává, že je cykloza pozorovatelná jen v některých buňkách, nebo vůbec. To může  souviset s konkrétními parametry světla, ročním obdobím a spoustou dalších faktorů. Pokus je tedy  vhodné vyzkoušet dopředu. A co se vlastně děje? Cytoskelet buňky je struktura zodpovědná za  spoustu jevů nezbytných pro existenci buňky.  Zajišťuje pohyb organel a váčků (lyzozomy,  trávící vakuoly) buňky, pohyb samotných  buňek, jejich mechanické vlastnosti (hlavně u  živočichů, rostliny k tomu mají buněčnou stěnu)  a v neposlední řadě také buněčné dělení. U  rostlinných buněk se skládá ze tří základních  struktur, mikrotubulů, mikrofialment a  intermediálních filament.  Mikrotubuly jsou z těchto struktur větší a  také méně dynamické. Jedná se o dutá vlákna  skládající se z proteinu tubulinu. Jsou  zodpovědné například za vytvoření dělícího  vřeténka při dělení buňky.  Mikrofilamenta jsou podstatně tenčí. Skládají se z proteinu aktinu a nejsou dutá. Zodpovědná  2 List mechu měříku (Rhizomnium), zvětšení 400x Plastidy se  cyklicky pohybují  po okrajích buňky Vodní mor kanadský (Elodea  canadensis) jsou například za pohyby panožek u měňavkovitých buněk.  Intermediální filamenta se vyskytují pouze u živočichů. Jedná se o struktury složené z více  možných proteinů (ale např. keratinu). Jejich funkcí není pohyb, ale především udržení tvaru  živočišné buňky, která nemá buněčnou stěnu. A jak se vlastně cytoskelet pohybuje? Jednak pomocí toho, že se jeho vlákna mohou na koncích  neustále dostavovat a nebo naopak zkracovat. Dalším mechanismem jsou takzvané „molekulové  motory“. Jde o proteiny schopné pohybovat se po cytoskeletu  za spotřebovávání energie1  a mít na  sebe případně navěšený nějaký náklad2  (organelu, váček, jiný kus cytoskeletu). Tyto molekuly se  nazývají kyneziny a dyneiny (ty se pohybují po mikrotubulech), a myosin (ten se pohybuje po  aktinovych mikrofilamentech)3 .  A nyní již k jevu probíhajícímu pod naším mikroskopem. Chloroplasty zde pohybuje cytoskelet,  v tomto případě mikrofilamenta. A proč to dělají? Když na vzorek posvítíme, zvýší se  fotosyntetická aktivita chloroplastů. Produkují tedy víc kyslíku a glukózy a zároveň potřebují víc  oxidu uhličitého. Kdyby zůstaly na jednom místě, brzy by se tam vytvořila obrovská koncentrace  glukózy a zároveň by tam téměř chyběl oxid uhličitý. Způsobem jak tomu zabránit je právě nechat  putovat chloroplast po celé buňce a rozprostřít tak rovnoměrně jeho produkci a spotřebu4 . Užitečné odkazy a literatura: http://multimedia.mcb.harvard.edu/ Video Inner life of the cell. Zajímavá animace s poutavou hudbou, demonstrující základní buněčné  pochody na příkaldu makrofága prostupujícího stěnou cévy. http://www.dailymotion.com/video/x492em_cellules­de­chlorophile_tech Video zobrazující cyklozu. 1 Jako lokomotiva 2 Jako vagonek 3 Možná víte, že z aktinu a myozinu se skládají svaly. Svalová vlákna jsou vlastně soubuní (syncytia), která jsou  doslova plná mikrofilament a jejich molekulového motoru, myozinu. Svalový stah je způsoben pohybem myozinů po  aktinovách vláknech. 4 Ostatně je to stejný princip, jako když se o rovnoměrné „rozmístění“ cukru v čaji snažíte tím, je ho zamícháte. 3 Izolace DNA DNA (deoxyribonukleová kyselina) je molekula  v dnešní době  nejen velice známá, ale i  nesmírně důležitá pro jakýkoli život. Ostatně krom některých virů ji obsahují všechny živé  organismy. Jedná se o jakousi „knihovnu“, ve které je uložen „návod“ na tvorbu molekul, které řídí  a spravují buňku, ale i „vyrábějí“ jiné sloučeniny potřebné pro správný chod buňky ­ proteiny. DNA  je odpovědná například i za to, že děti jsou podobné svým rodičům, tedy jev zvaný genetická  dědičnost. Pomocí tohoto postupu si lze DNA izolovat z buněk banánu.  4 Časová náročnost:  30 ­ 60 minut Potřebný materiál:  šampon obsahující EDTA (ethylene diamine tetraacetic acid)  kuchyňská sůl  destilovaná voda (možno i z kohoutku, pokud není příliš tvrdá)  banán   papírový kapesník  podchlazený líh (možno denaturovaný)  odměrný válec a váhy (není třeba přesně odměřovat uvedená složek množství, ale je možné,  že se tím výrazně sníží viditelnost výsledku)  kádinky, zkumavky a libovolné nástroje na rozmělnění banánu a manipulaci s roztoky Postup pokusu:   1 g banánu rozmělníme na kašovitou hmotu.  Přilijeme 30 ml vody s rozpuštěnými 0.1 g soli a 5­10 ml šamponu.   Vzniklou směs promícháme a necháme 5­10 minut odstát.   Následně přefiltrujeme přes papírový kapesník.  Filtrát rozlijeme do zkumavek (či jiných nádob) tak, aby výška ode dna činila asi 1 cm  (cca 1 ml v případě zkumavky).  Do zkumavek nalijeme čtyřnásobek lihu podchlazeného na teplotu okolo 0°C (možno  odhadem).  Bílá vláknitá sraženina stoupající z dolní „zamlžené“ fáze (filtrát) do horní průhledné fáze  (líh) je DNA (obsahující některé jaderné proteiny, případně jiné molekuly podobnými  chemickými vlastnostmi jako DNA). A co se vlastně děje?  DNA je molekula zodpovědná za chod buňky. A jak to vlastně dělá? Funguje jako jakási  knihovna, pomocí které vznikají molekuly aktivně ovlivňující buňku, proteiny. Celý proces  funguje tak, že v DNA, což je dlouhá řetězcovitá molekula, je uložena informace pomocí kódu  obsahujícího čtyři různé znaky (báze), označované písmeny A, G, C, T. Vlastně jde o čtyři různé  molekuly, znaky jsou prvními písmeny jejich názvu (adenin, guanin, cytosin, thymin). Aby vznikla  5 Dolní fáze  (filtrát) DNA DNA vyprecipitovaná lihem Vláknitá hmota (DNA) po čase vyplave  na hladinu známá dvojšroubovice, je však nutné, aby k sobě přisedly dva takovéto řetězce. Některé báze k  sobě totiž přiléhají díky tzv. vodíkovým můstkům. Funguje to tak, že se k sobě můstky váží vždy G  s C a T s A. Tato struktura je vhodná proto, že když se jeden z řetězců poškodí, lze jej pomocí báze  v druhém řetězci opravit. Tato informace se z DNA přepisuje (procesem zvaným transkripce) do  RNA, což je molekula velice podobná, jen obvykle jednořetězcová a kódující obvykle již jen jeden  gen. Ta putuje ven z jádra buňky, kde probíhá její překlad (translace) do proteinu. Překlad probíhá  na struktuře zvané ribosom a jde o to, že vždycky tři báze RNA kodují nějakou aminokyselinu,  stavební jednotku proteinu. Aminokyseliny se tedy lepí (kovalentní vazbou) za sebe v pořadí, které  určují tyto trojbáze (triplety), až vznikne protein.  Při izolaci DNA vycházíme z jejího umístění v buňce a jejích chemických vlastností. Co tedy  vlastně o DNA víme?  DNA je umístěna v jádře buňky, tedy je od okolního prostředí oddělena několika  fosfolipidovými membránami. Zde je na ni navázáno množství proteinů. Jedná se o strukturní  proteiny (molekuly zodpovědné za to, aby se dlouhá DNA do jádra nějak „rozumně“ poskládala),  dále o transkripční faktory (molekuly ovlivňující, jestli se příslušný úsek DNA bude přepisovat,  nebo ne) nebo polymerázy a jejich pomocné proteiny (molekuly aktivně přepisují řetězce DNA, ať  již do jiné DNA, nebo RNA). Po chemické stránce je DNA lineární5  makromolekula, jejíž dva komplementární řetězce jsou k  sobě připoutané vodíkovými můstky. Molekula DNA nese náboj (resp. je to kyselina), takže je  rozpustná ve vodě, nicméně může být z vodného roztoku vysrážena (precipitována) ethanolem. Vlastností DNA by bylo možno samozřejmě vyjmenovat mnohem víc, nicméně právě výše  uvedené využijeme k izolaci. Když do rozmačkaného banánu nalijeme roztok šamponu s EDTA, vodou a solí, sledujeme tím  vlastně několik kroků. Detergenty obsažené v šamponu proděraví a vysráží buněčnou membránu  banánu a také některé proteiny. EDTA inhibuje proteiny obsahující kovy, z nichž jsou některé  schopné poškodit DNA. Sůl se přidává kvůli zachování osmotického tlaku roztoku. Voda je  reakčním prostředím a mimo jiné látkou, ve které je DNA rozpustná. Není rozpustná jako třeba sůl,  ale ve vodném roztoku je schopná projít filtrem6 . Následnou filtrací se tedy odstraní všechny látky, které jsou nerozpustné ve vodě. Do filtrátu  projde kromě DNA i řada dalších látek z původní buňky, ale i sůl a některé složky šamponu.   Podchlazený líh se přilévá, protože se za nižší teploty příliš nemísí s vodou. DNA se vysráží  (precipituje) a vyplave do horní, lihové fáze. V lihu je nerozpustná. Kdybychom ji převedli z lihu  opět do vody, znovu se rozpustí (i když její chemická struktura nebude úplně stejná, jako předtím).  Nutno dodat, že kromě DNA se mohou podobně chovat i některé jiné složky buňky a že se tímto  způsobem nezbavíme většiny proteinů vázaných na DNA (např. histonů). Námi získaná hmota tedy obsahuje především DNA7 , nicméně ta by byla pro další použití v  biochemii příliš znečištěná a pravděpodobně i poškozená. V laboratorních podmínkách by bylo  možno ji dokázat např. pomocí barvení ethydium bromidem nebo DAPI (což jsou však látky  jednak nedostupná a druhak karcinogenní). 5 U všech organismů krom bakterií 6 Mechanismus průchodu filtrem není úplně stejný jako u malých anorganických látek. Ty jsou víceméně kulaté, takže  mechanismus filtrace je tak trochu jako prosívání písku sítem. Molekula DNA je však „dlouhá a úzká“, takže její  filtrace by se dala přirovnat spíše k tomu, že na  hrubé síto vylejete  čerstvě uvařené špagety, z nichž část projde. 7 Že se skutečně jedná o DNA není v běžných podmínkách stoprocentně průkazné, je to však vysoce pravděpodobné.  Lze například ještě zjistit, že se jedná o látku s kyselou reakcí pomocí barvení hematoxylinem. 6 Užitečné odkazy a literatura:  http://www.lf2.cuni.cz/Projekty/prusa­DNA/newlook/defa2.htm Popis obvyklých laboratorních postupů na izolaci DNA pro další laboratorní využití. 7 Let mouchy Hmyz je  velice složitou a zajímavou skupinou organismů. V mnoha znacích je podobný nám,  obratlovcům. Stejně jako my má oči, končetiny typu „nožiček“, jasně rozpoznatelnou hlavu s  nervovým centrem. Když se však na dané znaky podíváme podrobněji, zjistíme, že jde o podobnosti  poněkud povrchní. Vnitřní systém fungování „nám podobných mechanismů“ je často naprosto  odlišný. Tento jev se nazývá konvergence8 . Mezi znaky konvergentní k ptákům, netopýrům a ostatně  i letadlům patří  schopnost letu a orientace ve vzduchu 8 Ke konvergenci nedochází jen mezi živými organismy. V šedesátých letech soupeřila západní Evropa se Sovětským  svazem o to, kdo dříve vytvoří nadzvukové dopravní letadlo. Tvrdí se, že nezávisle na sobě vznikly plány Concordu a  Topolevu 114 (později nazvaného Concordski), přičemž šlo o letadla, která se tvarově prakticky nelišila. Nutno však  dodat, že Concorde se nakonec prosadil mnohem více, díky lepší obchodní taktice západu a vyšší spolehlivosti. 8 Časová náročnost: 60 ­ 90 minut Potřebný materiál:  dvě živé mouchy domácí (v případě, že se rozhodnete provádět pokus tak, že každý student  bude mít svoji mouchu, je třeba upozornit, že živé mouchy se poměrně špatně chytají  a  uchovávají)  nádoby na skladování much (například zkumavky s kouskem vaty jako zátkou) 1. Pokus s receptory na tykadlech:  lak na nehty 2. Pokus s kyvadélky:  pinzeta, nůžky, žiletka, či jiný vhodný nástroj na odtržení kyvadélek Postup pokusu: 1. Pokus s receptory na tykadlech ● Mouše zakapeme tykadla lakem na nehty.   Počkáme, až lak zaschne.   Necháme mouchu odletět zároveň s jinou bez zakapaných tykadel, moucha se zakapanými  tykadly by měla letět podstatně rychleji. 2. Pokus s kyvadélky  Mouše odtrhneme pomocí pinzety kyvadélka (haltery) a pokusíme se při tom nepoškodit  křídla.   Je vhodné se řádně ujistit, zda odtrháváme skutečně kyvadélka a ne nějakou jinou strukturu.   Mouchu necháme odletět (kdyby nechtěla, tak ji vyhodíme do vzduchu). Buďto nebude  schopna letu, anebo poletí velice nekoordinovaně a nakonec pravděpodobně spadne. A co se vlastně děje? 1. Pokus s receptory na tykadlech Moucha odhaduje rychlost svého letu  podle toho, jak moc má sklopená  tykadla působením odporu vzduchu.  Když mouše zafixujeme tykadla v  klidové poloze (když neletí) a následně ji  necháme odletět, tykadla zůstanou v  klidové poloze. Moucha si tedy bude  myslet, že letí pomalu a bude neustále  zrychlovat. 2. Pokus s kyvadélky Kyvadélka jsou strukturou specifickou  pro dvoukřídlý hmyz (Diptera). Jedná se  vlastně o přeměněný druhý pár křídel.  Neslouží již bezprostředně k letu, ale k  udržování rovnováhy tím, že se  9 Moucha Haltery  (kyvadélka) pohybuje a posouvá těžiště těla při pohybech křídly. Díky nim mohou mouchy a komáři (a jiní  zástupci dvoukřídlých) provádět takové kousky, jako je zastavení se ve vzduchu, anebo dosednutí  potenciálnímu hostiteli přesně na to místo, kam si nedosáhne. Tento hmyz je však na kyvadélcích  závislý i při „standardních“ letových úkonech. Pokud je odstraníme, sice poletí9 , ale není schopen  manévrovat a ovládat takové zásadní parametry letu, jako je směr. Užitečné odkazy a literatura: ŽĎÁREK J. , Neobvyklá setkání, Praha: Panorama, 1981 9 Pokud nepoletí, pravděpodobně jsme mouše nechtě pochroumali křídla. 10 Rostlinné hormony  Život a růst rostlin musí být, stejně jako u živočichů, nějakým způsobem řízen. Rostliny nemají  nervovou soustavu, ale o to důležitější místo zde zastávají různé signální molekuly – hormony.  Ethylen je jeden z mála rostlinných hormonů, který je plynem. Signalizuje stres rostliny, případně  stárnutí. Komerčně se využívají ethylenové komory ke zrání ovoce. 11 Časová náročnost:  1. Auxin příprava pokusu:  15 – 20 minut doba růstu: cca 30 dní 2. Ethylen  příprava pokusu: 5 minut doba zrání: 4 dny Potřebný materiál: 1. Auxin  několik fazolí (případně čočku, nebo semena jiných dvouděložných rostlin)  nádobku vyplněnou vatou nebo papírovými kapesníčky  nůžky 2. Ethylen  tři nezralé (nazelenalé) banány  jablko  dva igelitové sáčky Postup: 1. Auxin ● položíme fazole na vatu v nádobce a zalijeme vodou ● udržujeme vatu stále vlhkou (fazole mohou být jednorázově pod vodou, ale neměly by ta být  celou dobu) ● necháme rostlinky fazolí vyrůst tak, aby  měly první pravé (nikoli děložní) listy ● nad těmito listy ustřihneme vzrostný  vrchol ● pozorujeme jeden z pupenů v paždí  listů, jak roste, a tím nahrazuje původní  vzrostný vrchol   2. Ethylen  zabalíme jeden z banánů do igelitového  sáčku a zavážeme  druhý do igelitového sáčku společně s  jablkem a zavážeme  třetí necháme nezabalený  všechny tři banány umístíme do stínu,  ale nikoli do tmy   po nějaké době (záleží hlavně na teplotě a množství světla) pozorujeme, že zabalené banán  dozrávají podstatně rychleji, než ten nezabalený 12 Pupeny v  paždí listů Pupeny A co se vlastně děje? Rostliny jsou, stejně jako živočichové, nějak řízeny. Nemají sice mozek, dokonce ani nervovou  soustavu, ale jeden způsob ovládání mají podobný živočichům. Stejně jako živočichové produkují  signální molekuly, hormony. Rostlinné hormony ovlivňují především růst, stárnutí,  kvetení rostlin.  Patří mezi ně auxin, gibereliny, cytokininy, kyselina abscisová a ethylen. Auxin je nejdéle známým rostlinným hormonem. Produkuje se ve vrcholových pletivech stonku,  odkud je rozváděn do celé rostliny. Mezi jeho hlavní funkce patří potlačování růstu stonkových  pupenů, takže nepřerostou hlavní vzrostný vrchol stonku (udržování apikální dominance). Dále se  podílí na iniciaci větvení kořenů. Ale i na udržování směru růstu rostliny (vrchol roste za světlem,  kdežto kořen proti gravitaci). Auxin se v praxi používá například pro zakořeňování řízků. Gibereliny iniciují kvetení rostliny. Při umělé aplikaci způsobují abnormálně vysoký vzrůst  rostliny a nasazení květu často i mimo normální dobu kvetení. Cytokininy vznikají především v kořenech rostlin. Obecně stimulují dělení buněk. Potlačují  stárnutí rostliny, ale i její kvetení. Působí proti apikální dominanci auxinu. Rostliny, jimž byly do  média přidány cytokininy, mají obvykle vyvinuté i větve z pupenů v paždí listů. Kyselina abscicová, narozdíl výše uvedených, není hormonem stimulačním. Zabraňuje totiž  rostlině klíčit a růst. Velká koncentrace kys. abscicové je například v semenech. Zabraňuje zde  semenům vyklíčit už na podzim. Na jaře rostliny vyklíčí díky tomu, že tento hormon se rozkládá  mrazem. Pro mnoho rostlin je tedy důležité, aby jim v zimě přemrzla semena. Ethylen je jako jediný rostlinný hormon plynem. To výrazně ovlivňuje jeho šíření. Ethylen  mimo rostlinu rychle difunduje (rozplyne se) a k signalizaci již potom neslouží. Ethylen signalizuje  rostlině stárnutí, opad listů, zrání plodů.  13 Cytokininy oddalují stárnutí a  kvetení rostliny, podporují  vegetativní růst Auxin řídí  větvení  kořenů, směr  růstu rostliny,  omezuje  větvení  stonku  Ethylen  signalizuje  stárnutí,  podílí se na  zrání plodů Gibereliny iniciují kvetení  rostliny, urychlují stárnutí Rostlinné hormony Kyselina abscisová blokuje  klícění semen Když rostlině odstřihneme vzrostný  vrchol, odstraníme tím místo, kde se  produkuje auxin. Růst stonkových pupenů  teď nic nepotlačuje, začnou tedy pučet a  dávají základ novým vzrostným vrcholům.  Ty opět produkují auxin, takže jeden z nich  obvykle potlačí ty ostatní a stane se  jediným vzrostným vrcholem. Banán produkuje ethylen, který iniciuje  jeho zrání. Velké množství ethylenu však  uniká z plodu, a tím se snižuje koncentrace  „aktivního“ ethylenu uvnitř banánu. Tím,  že banán obalíme igelitovým sáčkem,  zabráníme úniku ethylenu. Jeho  koncentrace v banánu bude vyšší než u  neobaleného, a banán tedy bude zrát  rychleji. Jablka při zrání produkují výrazně  větší množství ethylenu než banán.  Necháme­li tedy spolu s banánem zrát  jablko, urychlí to proces ještě více než  samotné zabalení banánu do igeliťáku. 14 Ethylen. Nahoře tři nerzalé banány a jablko. Dole banány  po čtyřech dnech. Levý zrál igelitovém pytlíku spolu s  jablkem, prostřední zrál  v igelitovém pytlíku a pravý byl  ponechán bez ošetření.  Výroba jogurtu Jogurt je pokrm, který pravděpodobně vznikl ve střední Asii. Tam se vyrábí od nepaměti, ale za  posledních sto let se rozšířil do celého světa. Stejně jako ostatní kysané mléčné výrobky vzniká díky  činnosti bakterií (případně kvasinek a jiných organismů, záleží na typu jogurtu). Tyto  mikroorganismy jsou dnes do jogurtů přidávány jako speciální, člověkem vyšlechtěné, čisté kultury.   Bakterie mléčného kvašení v mléce rozkládají sacharidy za vzniku kyseliny mléčné, případně  jiných produktů. Tímto způsobem získávají energii potřebnou ke svému životu. Výsledkem jejich  působení je tedy produkt, který je na chuť zjevně kyselý, právě díky kyselině vznikající činností  mikroorganismů.   V následujícím pokusu srovnáme činnost mikroorganismů speciální jogurtové kultury za  různých teplot, a těch, které se vyskytují volně v přírodě. 15 Časová náročnost:   příprava vzorků:  30 ­ 45 minut doba kultivace:  4 ­ 6 dní   Potřebný materiál:   čerstvé mléko (tedy nikoli trvanlivé krabicové, ale lahvové nebo z sáčku)  hrnec   bílý jogurt (500 g)  sklenice nebo kádinky, menší skleničky se šroubovacími víčky  elektrický nebo plynový vařič či ploténka  termotaška nebo termoska  naběračka, lžíce, vařečka  teploměr (např. na zavařování) Postup pokusu: ● mléko rozdělíme na tři stejně velké vzorky vzorek I.  1/3 čerstvého mléka zahřejeme v hrnci na ploténce nebo vařiči na teplotu cca 50°C.  Poté odstavíme a přidáme bílý jogurt (zhruba 1­2 polévkové lžíce na půl litru mléka) a  nalijeme buď do termosky, nebo nalijeme jednotlivě do skleniček, zavíčkujeme, dáme do  termotašky, uzavřeme a necháme fermentovat. vzorek II.  K další 1/3 mléka přidáme jogurt opět ve stejném poměru jako ke vzorku I.  Nalijeme směs do sklenic a necháme bez přikrytí stát při pokojové teplotě cca 20­25°C. vzorek III. ● Zbylou třetinu mléka dáme do sklenice, nebo kádinky a necháme opět volně stát při  pokojové teplotě 20­25°C. výsledky  Všechny vzorky necháme za stálých podmínek, po 7­12 hodinách můžeme sledovat změny  na vzorku I., mléko je zjevně zkvašené, má kyselejší chuť a vzorek má hustší, jogurtovou  konzistenci.   Třetí nebo čtvrtý den pozorujeme změny u vzorku II. V závislosti na podmínkách a typu  mléka lze pozorovat výrazně menší změny, než u vzorku I. Mléko je slabě kyselé,  fermentace probíhá jen nepatrně. Po šesti dnech lze pozorovat známky zahuštění a je  znatelná i fermentace.   Čtvrtý až šestý den můžeme pozorovat změny na vzorku III. Pozorujeme fermentaci,  „zkysnutí“ mléka. Uvolní se syrovátka z mléka se stává „divoký kefír“.  A co se vlastně děje? V jogurtu obsažené bakterie mléčného kvašení dokáží  štěpit cukry.  Mléčný cukr se nazývá  laktóza. Bakterie jej štěpí v procesu, kterému se říká anaerobní glykolýza. Tak vzniká energie  16 (poměrně malé množství ve srovnání aerobním dýcháním), kterou tyto mikroorganismy využívají.  Principem glykolýzy je rozklad cukru (laktózy) na kyselinu pyrohroznovou, která je poté  enzymaticky přeměněna na kyselinu mléčnou. Ta dodává mléčným výrobkům charakteristickou  chuť, nicméně důležité jsou i jiné produkty mikroorganismů, například některé vitaminy.  Bakterie mléčného kvašení přítomné v jogurtu jsou aktivní při vyšších teplotách (40­50°C).  Tuto skutečnost lze dobře pozorovat při porovnání jednotlivých vzorků. Po sedmi hodinách lze u  prvního vzorku zjevně pozorovat známky fermentace způsobené činností bakterií. Bakterie se při  vyšší teplotě intenzivně množí. Naproti tomu u dalších dvou vzorků, po tak krátké době téměř  nezpozorujeme viditelné změny.  Přidáme­li do mléka čistou jogurtovou kulturu, ale nezahřejeme ho na ideální teplotu pro růst  kultury, proces se viditelně zpomalí. Po delší době lze i u nezahřívané kultury pozorovat činnost  bakterií, která je ale podstatně méně intenzivní, než u zahřívané kultury.  I okolní prostředí obsahuje mikroorganismy podobné těm z jogurtových kultur, které po delší  době samovolně způsobí zkysnutí mléka. Zkysnutím se mléko modifikuje, uvolní se z něj syrovátka  a vytvoří se malé hrudky, ve kterých právě přežívají mikroorganismy. Jogurt i jiné mléčné výrobky vznikly v oblasti střední Asie z toho důvodu, že tamní obyvatelstvo  nemá vyvinutý enzym pro rozklad laktózy10 . Čerstvé mléko jim tak způsobuje zažívací potíže,  které téměř vylučují, aby ho konzumovali. Původní účel kvašení mléka tedy souvisí s tím, že  mikroorganismy zmetabolizují laktózu a učiní tak mléko poživatelným11 . V současné době se však  zjišťuje, že bakterie mléčného kvašení obsažené v kysaných mléčných výrobcích jsou prospěšné  pro lidský organismus. Lze je použít jako doplněk stravy při některých zdravotních obtížích  (průjmy, zácpa). Jejich prospěšnost spočívá mimo jiné v tom, že osidlují trávicí trakt a zamezují tak  množení patogenních (pro tělo nebezpečných) mikroorganismů. 10 Přesněji řečeno má, ale pouze v dětském věku, na rozdíl od obyvatel např. Evropy, kde přetrvává i do dospělosti. 11 Množství laktózy v námi vytvořeném jogurtu a mléku by bylo možno dokázat například Fehlingovým roztokem. Po  přidání Fehlingova roztoku do vzorku obsahujícího laktózu totiž vzniká hnědá sraženina, oxid měďný. 17