PWS Plus 2018

De PWS Plus-dagen zijn een mooie gelegenheid voor leerlingen van Connectiescholen om (een deel van) hun PWS onderzoek aan de universiteit uit te voeren. Leerlingen nemen deel in groepjes van -maximaal- 3 leerlingen. In juni volgen zij een programma van een halve dag, vervolgens zijn er 2 meetdagen aan de universiteit.

Startbijeenkomst: 12 juni

Tijdens de startbijeenkomst wordt over de gekozen onderwerpen een uitleg gegeven door docenten van U-Talent. De meetopstellingen worden uitgelegd en samen met de groep worden mogelijke onderzoeken aan deze methoden gekoppeld. Daarnaast wordt uitgelegd hoe het zoeken naar bronnen kan gebeuren en hoe je een wetenschappelijk artikel moet lezen.

Voor de onderwerpen waarbij tijdens de meetdagen veel meetgegevens worden verzameld (bijen en hart/vaten), is het gebruik van statistische methodes bijzonder handig. Daarover zal een college worden gegeven.

Meetdagen 

De meetdagen van het onderwerp “Biologie-gedragsonderzoek bijen” vinden plaats op 18 en 19 juni. De meetdagen van alle andere onderwerpen zijn op 24 en 25 september of 27 en 28 september. Bij weinig aanmeldingen stelt U-Talent de meetdagen vast.

Onderwerpen

[collapsibles]
[collapse title=”Biologie” active=”false”]

Bij biologie kan je kiezen uit twee onderwerpen:

• Gedragsonderzoek bij bijen
• Hart en vaten

Hieronder lees je de beschrijvingen van beide onderwerpen.

Dichtbij bijen 

Wil jij een bijzonder PWS-onderwerp en werken op één van de mooiste onderzoeksplekken van de UU? Kies dan voor bijenonderzoek in de Botanische Tuinen in Utrecht. In deze mooie zonnige tuin staan bijenkasten waar de bijen ladingen nectar naar toe vliegen en daar honing van maken. Dit hele proces zit ingenieus in elkaar; bijen hebben binnen hun volk verschillende rollen die onderling ook kunnen wisselen. De ene week blijft een bij thuis in de bijenkast om honing te maken en op te ruimen, het volgende moment vliegt ie af en aan naar de bloemen van de botanische tuinen, om daar nectar uit te halen. En dan is er natuurlijk nog de koningin, met haar speciale rol binnen het volk.

Als je kiest voor dit onderwerp, zijn je meetdagen al in juni in plaats van september. Samen met je groepje ga je tijdens de voorbereidingsdag op 12 juni 2018 naar de kasten toe en bedenk je samen met je groepje en een bijen-expert een geschikt onderzoeksonderwerp. Het praktische onderzoek doe je bij dit onderwerp reeds voor de zomervakantie. Onderzoek bijvoorbeeld op welke bloemen de bijen vliegen of hoe ze weten welke kast van hen is. Je krijgt een speciaal pak aan waarmee je veilig dichtbij de bijen kan komen en je onderzoek goed uit kan voeren.

Kortom: een bijzonder PWS-onderwerp op een mooie plek, waarmee je veel verschillende kanten op kan. Wees er bij!

Hart en vaten 

Je hart is een van de belangrijkste organen van de mens en helpt samen met je vatenstelsel om onder andere zuurstof te transporteren door je lichaam. Deze goed geoliede “motor” van je lichaam draait continu zonder te stoppen. Als er iets mankeert aan dit systeem kan het goed mis gaan. Denk maar aan een te hoge bloeddruk, bloedpropjes die infarcten kunnen veroorzaken en hartritmestoornissen. Veel factoren van buitenaf kunnen hier invloed op hebben, maar je kan er ook van jongs af aan al last van hebben. Wetenschappers zijn druk bezig met onderzoek naar oorzaken, behandelmethodes en medicijnen. Het is hard nodig, want hart- en vaatziekten zijn doodsoorzaak nummer één wereldwijd.

Tijdens de PWS Plus dagen kan je zelf meer te weten komen over de verschillende factoren die invloed hebben op de functie van je hart en vaatstelsel. Momenteel zijn wij druk bezig met het bedenken van een geschikt en interessant practicum. Wellicht ga jij zelf verschillende aderen bekijken of de hart-meetgegevens van jouw en je groepsgenoten analyseren. En misschien kan jij het antwoord geven op de vragen waar cardiovasculaire wetenschappers druk mee bezig zijn.[/collapse]
[collapsibles]
[collapse title=”Scheikunde” active=”false”]

Bij scheikunde kan je je voorkeur aangeven voor een van de volgende onderwerpen:

Vetzuuranalyse aan vetten

Vetten en oliën, zijn ze nou wel gezond of juist niet?

Vetten en oliën zijn triglyceriden. Dat zijn esters gevormd uit glycerol en drie vetzuurgroepen. Deze vetzuren kunnen dubbele bindingen bevatten (dan zijn ze onverzadigd) of geen dubbele bindingen (verzadigd). De vloeibare oliën bevatten veelal onverzadigde vetzuren in tegenstelling tot de vaste vetten, die verzadigde vetzuren bevatten.

Wanneer je eet volgens de Schijf van Vijf (een voedingswijzer voor een gezond en fit lichaam), geeft het voedingscentrum de tip om producten met veel verzadigd vet te vervangen door producten met veel onverzadigd vet. Je hebt dan minder kans op hart- en vaatziekten.

Tijdens de PWS+ dagen kun je de vetzuursamenstelling van oliën en vetten bepalen met een gaschromatograaf waaraan een massaspectrometer (GC-MS) is gekoppeld. Door olie/ vet eerst te splitsen tot methylesters en glycerol, kun je met de GC-MS analyse  bepalen hoeveel en welke vetzuren aanwezig zijn in een bepaald olie of vet.

IJzergehalte bepalen in voedsel

Belangrijk is het dat we voldoende ijzer tot ons nemen. Het voedingscentrum spreekt van ongeveer 10 mg per dag. IJzer is belangrijk voor de vorming van hemoglobine, dat nodig is voor het zuurstoftransport in het bloed en de stofwisseling.

Welke voedingsmiddelen bevatten veel ijzer en hoeveel moeten we dan dagelijks tot ons nemen?

Tijdens de PWS+ dagen kun je ijzer extraheren uit verscheidene voedingsmiddelen, waarna het gehalte bepaald kan worden met de techniek Atomaire Absorptie Spectrometrie (AAS). Hoe nauwkeurig is de bepaling eigenlijk en vinden we dezelfde waarden met bijvoorbeeld een colorimetrische bepaling (die je op school zou kunnen doen)?

Isolatie en zuivering van lipoxygenase uit sojabonen  

Lipoxygenase is een verzamelnaam voor een groep enzymen die de dioxygenering (inbouwen van zuurstofatomen) katalyseert van meervoudige onverzadigde vetzuren. Producten die hierbij gevormd worden zijn ondermeer hydroperoxyden (onder aerobe omstandigheden) en oxodieenzuren (onder anaerobe omstandigheden). Ze komen veel voor in planten, waar ze betrokken zijn in complexe metabolismen die de groei reguleren, een rol spelen bij de resistentie tegen plantenziekten en een aandeel hebben in verouderingsprocessen. In mensen spelen ze onder andere een rol bij de synthese van signaalmoleculen die op hun beurt de remming van ontstekingen, allergie, koorts en andere immuunreacties reguleren.

Tijdens de PWS+ dagen  ga je de aanwezigheid van lipoxygenase in sojabonen aantonen. Hiertoe voer je eerst enkele zuiveringsstappen uit zoals aceton-extractie, ammoniumprecipitatie en dialyse, waarbij eiwitten worden gescheiden uit het sojaboonextract. Aanwezigheid van lipoxygenase in het eiwitextract kan gemeten worden na incubatie met linolzuur, een meervoudig onverzadigd vetzuur. De reactieproducten die ontstaan onder aerobe en niet aerobe omstandigheden kunnen daarna aangetoond worden met behulp van dunnelaag chromatografie (TLC) en door het maken van een UV spectrum.

Bepaling van het molecuulgewicht van polymeren

Polymeren zijn grote moleculen die bestaan uit een lange ketting van repeterende eenheden (monomeren). Hoe langer de polymeerketens, hoe hoger de (gemiddelde) molecuulmassa en hoe stroperiger (hoe viskeuzer) een polymeeroplossing wordt. Met viscositeitsbepalingen kan het gemiddelde molecuulgewicht van het polymeer vast gesteld worden.

Polymeren worden onder andere toegepast als dragermateriaal voor medicijnen. Het gemiddeld molecuulgewicht van het polymeer heeft invloed op de afgiftesnelheid van het medicijn. De ketenlengte van een polymeer kan nogal eens variëren. Daarom wordt van elke batch het gemiddelde molecuulgewicht van het polymeer gemeten.

Hoe nauwkeurig is deze bepaling eigenlijk? En wat is de invloed van de pH en het zoutgehalte op de bepaling?  En is deze afhankelijkheid geldig bij elk polymeer?

Tijdens de PWS+ dagen ga je het gemiddelde molecuulgewicht van polymeren bepalen door viscositeitsproeven met een ubbelohde. Je meet hierbij de uitstroomtijd van water en oplossingen van polymeren bij diverse concentraties.[/collapse]

[collapsibles]
[collapse title=”Natuurkunde” active=”false”]

Camera Tracking in de Natuurkunde: volg de dynamica van fysische systemen met snelle camera’s 

Zoals je misschien wel hebt gemerkt tijdens experimenten op school beperken het menselijk oog en de reactiesnelheid bij het indrukken van een stopwatch al snel de meetnauwkeurigheid in natuurkundige dynamische experimenten. In experimenten met veel objecten, hele kleine deeltjes of deeltjes met extreem hoge snelheden is het handmatig volgen en timen (tracken) al helemaal onmogelijk. In het nanolab van de universiteit onderzoekt men daarom bijvoorbeeld nanodeeltjes in een optische fiber of in vloeistoffen met behulp van hoge-snelheid camera tracking. Het volgen van bewegingen door middel van trackers wordt ook veel toegepast in bijvoorbeeld de bewegingswetenschappen, waarbij onderzoek naar gecompliceerde bewegingen van meerdere punten tegelijk, zoals gewrichten, plaatsvindt.

In dit project ga je zelf met behulp van een speciale camera en tracker-stickers bewegingen van objecten onderzoeken in mechanica-experimenten. Tijdens de eerste bijeenkomst in juni kun je een heel aantal opstellingen zelf uitproberen. Je stelt zelf met hulp een onderzoeksvraag op bij het bijbehorende experiment. Op de meetdagen plaats je de trackers en camera en maakt opnames. Vervolgens leer je hoe je deze beelden kunt omzetten naar individuele frames en hoe je de getrackte punten kunt verwerken in Coach. De meetresultaten die hieruit volgen kun je dan bijvoorbeeld toetsen aan een (theoretisch) model en zo verder verwerken in je profielwerkstuk.

Er zal een aantal mechanische experimenten zijn waaruit je kunt kiezen. Deze zijn waarschijnlijk niet allemaal op jouw school aanwezig en de bijbehorende theorie gaat ook verder dan die je op het vwo aangeboden krijgt. Voorbeelden van mogelijke experimenten zijn de Gauss gun (waarmee je met een magnetisch kogeltje stalen kogels versneld kunt afschieten), testen van impuls- en impulsmomentbehoud op een air table (waarop je wrijvingsloos objecten kunt laten glijden en roteren), versnelde valbewegingen van een pingpongbal of van een object aan een ketting, beweging van slingers, of rolbewegingen op een helling of kogelbaan. Al deze experimenten zijn op verschillende manieren te verwerken in een grotere onderzoeksvraag. Je kunt hierdoor zelf de richting van het onderzoek bepalen! Als je zelf een idee hebt over een andere opstelling waarmee snelle beweging kunt tracken, dan staan wij ervoor open te bespreken of dat ook mogelijk is.

Tijdens de eerste bijeenkomst in juni krijg je meer informatie over de mogelijke experimenten en kun je in groepjes kiezen voor een opstelling. Vervolgens stel je, onder begeleiding, een onderzoeksvraag op voor deze opstelling en kijk je hoe je het experiment kunt opnemen in een breder onderwerp voor je profielwerkstuk.[/collapse]

Inschrijven

U-Talent coordinatoren van onze Connectie-scholen kunnen groepjes leerlingen aanmelden via het inschrijfformulier. Lees de uitleg en spelregels op het formulier goed door!

Deadline opgeven: 10 mei