9789147153657

frank blå Naturkunskap 1a1

Gunnar Björndahl

Johan Castenfors

Elin

frank blå Naturkunskap nivå 1a1

Gunnar Björndahl

Johan Castenfors

Elin Johansson

Liber

Förord

Välkommen till Frank Blå Naturkunskap nivå 1a1!

I den fjärde upplagan av Frank Blå Naturkunskap nivå 1a1 möter du det centrala innehållet i Gy25 med uppdaterat innehåll och nya kapitel.

Frank Blå är indelad i tre block baserade på huvudområdena i ämnesplanen:

• Vetenskapligt arbete och vetenskapshistoria

• Hållbar utveckling och ekologi

• Människokroppen och hälsa

Varje kapitel består av avsnitt med en enhetlig struktur för att underlätta lärandet:

• Inledning: Varje kapitel börjar med en kort introduktion följt av kunskapskraven och centrala begrepp, markerade i fetstil där de först tas upp i kapitlen.

• Avsnitt med kunskapskontroll: Varje avsnitt avslutas med en “Testa dina kunskaper”-sektion som erbjuder träning på begreppen och frågor på en grundläggande nivå.

• Mera om-rutor: Dessa korta fördjupningar finns i varje kapitel för den som vill läsa mer och utforska ämnet ytterligare.

Dessutom innehåller de flesta kapitel Perspektiv-avsnitt som fördjupar och breddar ämnesområdena med syfte att stimulera diskussion och personlig reflektion. Här får du också träna på att använda naturvetenskap i din kommunikation.

Varje kapitel avslutas med en sammanfattning i både text och en tankekarta som hjälper dig att koppla ihop begrepp och metoder. Sist i kapitlet finns uppgifter som hjälper dig att befästa kunskaperna.

Vi önskar dig en god läsning och lycka till med naturkunskapen!

Författarna Gunnar Björndahl, Johan Castenfors och Elin Johansson 2025

Innehåll

Block 1

Vetenskapligt arbete och vetenskapshistoria

1 Den föränderliga naturvetenskapen . .

1.1 Naturvetenskapen bygger på upptäcker

1.2 Nya teorier kan förkasta gamla teorier

1.3 Modeller utvecklas tillsammans med teorier.

1.4 När upptäckter blir till en tävling

1.5 Upptäckter kan rädda liv

.8

.9

.13

.15

.17

2 Naturvetenskapens

karaktär .

2.1 Att arbeta naturvetenskapligt

2.2 Naturvetenskapens hjälpmedel .

2.3 Det är viktigt att ha ett kritiskt förhållningssätt

2.4 Naturvetenskap och etik

.24

.25

.28

.33 perspektiv: Flygskam, köttskam och plastskam.

Sammanfattning

.36

.19 perspektiv: Covid-19-vaccinet.

Sammanfattning

Uppgifter.

.21

.22

.23

Uppgifter.

3 Naturvetenskapen

omkring oss

3.1 Naturvetenskapliga upptäckter påverkar oss alla

3.2 Naturvetenskap i arbetslivet. .

Sammanfattning

Uppgifter.

.38

.39

.41

.45

.46

Block 2

Hållbar utveckling och ekologi

4 Jorden i ett energiflöde

4.1 Energi .

4.2 Hydrosfären

perspektiv: Den ojämlika tillgången på vatten. .

4.3 Atmosfären. .

4.4 Jordens klimat

Sammanfattning

Uppgifter.

5 Biosfären

5.1 Ekosystemens organismer.

5.2 Ämnen cirkulerar i kretslopp

5.3 Energi flödar igenom ekosystemen

5.4 Människan i biosfären

7

.49

.52

.54

.55

.57

Hållbar produktion och konsumtion

7.1 Konsumtionssamhället

7.2 Hållbar produktion

7.3 Hållbar konsumtion

perspektiv: Klädkonsumtion

7.4 Cirkulär ekonomi.

.63

70

Ett hållbart samhälle

8.1 Vi delar på samma jordklot

8.2 Miljötoppmöten.

perspektiv: Skolstrejk för klimatet.

.128

.72 perspektiv: Pollinering

Sammanfattning

Uppgifter.

6 Samhällets behov av energiråvaror.

6.1 Energianvändningens utveckling .

6.2 Energi från icke-förnybar energråvara.

.75

.76

.77

.78

.79

8.3 Politik för ett hållbart samhälle

8.4 Samhällsanpassningar inför framtiden

Sammanfattning

Uppgifter.

.82 perspektiv: Råoljeutsläpp.

6.3 Energi från förnybara energikällor.

6.4 Framtidens energibehov

Sammanfattning

Uppgifter .

.89

90

.96

.102

.103

Block 3

Människokroppen och hälsa

9 Våra matvanor .

9.1 Förändrade matvanor. .

9.2 Maten ger byggmaterial och energi. .

9.3 Matspjälkningssystemet och näringsupptag.

perspektiv: Diabetes

Sammanfattning .

Uppgifter.

10 Träning och cirkulation

10.1 Skelett och muskler

perspektiv: Nya möjligheter att få muskler.

10.2 Gasutbyte – andning.

10.3 Cirkulationssystemet

Sammanfattning

Uppgifter.

. .138

. .139

.142

.147

151

.152

153

.154

155

161

.162

.166

.170

171

11 Du kan påverka din hälsa . . . . . . .172

11.1 Vår allmänna hälsa

11.2 Stress. .

11.3 Sömnens betydelse

11.4 Droger och skadligt bruk

perspektiv: Drogliberalism.

Sammanfattning

Uppgifter. .

12 Sexualitet och sexuell hälsa .

12.1 På väg mot vuxenlivet.

12.2 Vem är jag?

12.3 Sex på egna villkor.

12.4 Sex med ansvar

perspektiv: Sexuell och Reproduktiv Hälsa och Rättigheter (SRHR)

Sammanfattning

Uppgifter.

Register.

Bildförteckning

.173

.176

.178

.180

.189

.190

.192

.193

204

208

.213

.214

.215

Block 1

Vetenskapligt arbete och vetenskapshistoria

Det här blocket handlar om naturvetenskap, vad det är, hur den förändras och på vilket sätt den används för att beskriva vår omvärld. I blocket kommer du först att läsa om hur olika upptäckter stegvis tagits fram och på vilket sätt en sådan upptäckt kan förändra vår syn på naturen. Nya upptäckter sker sällan av en slump. Bakom dem finns ett systematiskt naturvetenskapligt arbete med arbetsmetoder som inleds med en frågeställning. Det, och hur etiska frågeställningar kan förknippas med naturvetenskap, kommer kapitel 2 behandla. Sist i blocket beskrivs hur naturvetenskap ständigt finns närvarande i din vardag, i tekniken du omger dig med och i ditt kommande yrkesliv.

Mikroskopbilden visar hur en lus griper tag i ett hårstrå.

CENTRALT INNEHÅLL I BLOCK 1

• Naturvetenskap bakom historiska och aktuella händelser i omvärlden samt naturvetenskapens betydelse för individ och samhälle.

• Etiska frågor med koppling till det naturvetenskapliga innehållet.

• Naturvetenskap som tillämpas inom arbetslivet.

• Granskning av information och argumentation som rör naturvetenskap. Skillnaden mellan vetenskapliga och icke-vetenskapliga påståenden.

1 Den föränderliga naturvetenskapen

Naturvetenskap är läran om den fysiska världen – alltså vår omgivning. Den delas ofta upp i olika vetenskapliga inriktningar som fysik, kemi, biologi, geovetenskap, miljövetenskap, astronomi och medicin.

När du har läst kapitlet ska du ha kunskap om …

• hur naturvetenskapliga upptäckter bygger på varandra

Kunskaper i och om naturvetenskap utvecklas och förändras eftersom vi lär oss mer och mer om vår omvärld. I det här kapitlet ska vi kika på några olika naturvetenskapliga upptäckter och hur naturvetenskaplig kunskap kan förändras över tid.

• att nya upptäckter kan göra att gamla måste förkastas

• hur modeller kan användas för att beskriva en upptäckt och att modeller förändras i takt med att kunskapen ökar

• hur olika forskare kan konkurrera med varandra om samma upptäckt

• upptäckter som kan lösa stora samhällsproblem.

Centrala begrepp

• antibiotika

• art

• empirisk forskning

• evolutionsteorin

• geocentrisk världsbild

• gravitationskraft

• grundforskning

• heliocentrisk världsbild

• hypotes

• materia

• modell

• naturligt urval

• naturvetenskaplig teori

• pseudovetenskap

• tillämpad forskning

• vaccination Vilka begrepp känner du igen?

1.1 Naturvetenskapen bygger på upptäcker

Från Ptolemaios till Newton

“If I have seen further, it is by standing on the shoulders of giants” är ett mycket känt citat från Sir Isaac Newton. Han lär ha sagt detta då hans teori om gravitationskraften kunde förklara hur olika himlakroppar, som planeterna i vårt solsystem, kunde stanna kvar i sina banor i rymden. Newton var en brittisk fysiker som levde mellan åren 1643 och 1727. För att förstå hans citat måste vi backa ända till åren 126–141 efter vår tideräknings början. Då arbetade den grekiska astronomen Ptolemaios i Egypten.

Den geocentriska världsbilden

Före Ptolemaios tittade troligtvis många astronomer och filosofer upp på himlen och funderade över olika stjärnor och planeter. Ptolemaios studerade himlen noggrant och upptäckte att solen, månen och planeterna rörde sig på ett regelbundet sätt. Eftersom deras rörelser följde ett mönster gick det att räkna ut när en planet eller himlakropp skulle synas. Ptolemaios trodde att jorden stod stilla och att planeterna rörde sig runt den. Hans bild av universum kallas den geocentriska världsbilden, vilket betyder att jorden är i centrum för allt i rymden.

Ptolemaios trodde också att planeternas och stjärnornas position på himlen kunde bestämma människors öde. Det kallas i dag för astrologi. Ptolemaios grundade därför både naturvetenskapen astronomi och pseudovetenskapen astrologi. Pseudovetenskap betyder falsk vetenskap. Med det menas att någon använder vetenskapliga begrepp, som stjärnor och planeter, för att förklara något fenomen utan att ha vetenskapliga bevis.

Den geocentriska världsbilden utgick från att de då kända himlakropparna kretsade kring jorden.

I den heliocentriska världsbilden kretsade de då kända himlakropparna runt solen.

Astrologin står still, astronomin utvecklas

Sedan Ptolemaios tid har det inte hänt så mycket med astrologin. Den beskriver fortfarande hur människors öde kan bestämmas av himlakropparnas positioner. Astronomin har däremot utvecklats. På 1500-talet beskrev Nicolaus Copernicus den heliocentriska världsbilden, där helios betyder solen. Copernicus studerade planeternas rörelser och tyckte inte att den geocentriska världsbilden stämde. Planeter kunde inte cirkulera runt jorden. I stället föreslog han att solen var universums mittpunkt och visade med sin världsbild att planeterna och jorden kretsar runt solen. I dag är det självklart att planeterna i vårt solsystem rör sig runt solen, men på 1500-talet var det en revolutionerande och en extremt modig tanke. I Copernicus världsbild var inte jorden längre i universums mitt. Det var tvärtemot vad de trodde på den tiden i Europa. Dessutom förminskade världsbilden människans position, eftersom människan inte längre var i universums mittpunkt.

Brahe och Kepler

Olika hjälpmedel, till exempel tekniska instrument, behövs för att naturvetenskapen ska utvecklas. Den danska astronomen Tycho Brahe konstruerade under slutet av 1500-talet flera olika instrument. Med hjälp av instrumenten kunde han, med en noggrannhet som inte tidigare funnits, studera och beskriva de olika himlakropparnas rörelser och positioner. Brahe utförde empirisk forskning. Det betyder att omgivningen observeras med hjälp av instrument och därefter drar man slutsatser. Brahes elev, Johannes Kepler, tog över sin lärares forskning och lyckades med olika matematiska beräkningar bestämma planeternas exakta banor runt solen.

Den moderna naturvetenskapens födelse

År 1610 konstruerade den italienska matteläraren Galileo Galilei världens första stjärnkikare, eller teleskop som det också kallas. Med den upptäckte han många nya himlakroppar. Ibland kallas Galilei för världens första vetenskapsman eftersom hans forskning inte påverkades av politik eller religion. Han menade att observationer ska göras med ett öppet sinne och med modet att tänka nytt. Galilei levde dock i ett mycket religiöst samhälle där kyrkans lag gällde, så mycket av Galileis forskning ansågs farlig och brändes upp.

Galileis teleskop kunde förstora ett objekt 33 gånger. Med det såg Galilei mer i än någon tidigare sett av rymden.

Newton och gravitationskraften

De tidiga astronomerna förstod inte hur planeterna kunde hålla sig kvar i sina banor runt solen, eller hur månen kunde röra sig runt jorden. Newton använde forskningsresultaten från Copernicus, Brahe, Kepler och Galilei, de han kallade jättarna. Med deras kunskap som bakgrund gjorde han egna observationer. Utifrån dem formulerade han en hypotes – en trolig förklaring till fenomenet. Hans hypotes var att stora objekt utövar någon form av kraft på varandra som

Både jorden och månen utövar gravitationskraft på varandra, men eftersom jorden är större än månen är också dess gravitationskraft större.

gör att de dras mot varandra. Newton såg att denna dragningskraft blev större ju större objekten var, och ju närmare varandra de befann sig. Han kallade kraften för gravitationskraft, och med hjälp av den kunde Newton förklara hur planeterna hölls kvar i banor runt solen och varför föremål som vi tappar, ramlar ned mot jordytan.

Gravitationskraften är en naturvetenskaplig teori

En naturvetenskaplig teori innebär den bästa beskrivningen och förklaringen som finns för att visst fenomen. Gravitationskraften är en sådan naturvetenskaplig teori, och kan därför kallas gravitationsteorin. Med ny kunskap kan teorin ändras, både helt och delvis. Forskningen kring universum tog såklart inte slut med Newton, den pågår fortfarande och nya upptäckter görs hela tiden.

1.1 Testa dina kunskaper

FÖRKLARA BEGREPPEN

• geocentrisk världsbild

• pseudovetenskap

• heliocentrisk världsbild

• empirisk forskning

• hypotes

• gravitationskraft

• naturvetenskaplig teori

SVARA PÅ FRÅGORNA

1 Hur skiljer sig astrologi från astronomi?

2 Vilken är den största skillnaden mellan den geocentriska och den heliocentriska världsbilden?

3 Varför kallas Galileo Galilei för världens första vetenskapsman?

1.2 Nya teorier kan förkasta gamla teorier

Teorier kan överges

Naturvetenskapliga teorier utvecklas med ny kunskap. Ibland kan ny kunskap inom ett ämne vara så omvälvande att gamla teorier visar sig vara helt fel och behöver skrivas om. Det hände exempelvis med evolutionsteorierna, alltså de teorier som handlar om hur arter förändras och utvecklas under årtusenden.

Evolution betyder just utveckling. Däremot finns det flera definitioner på vad ordet art betyder. Individer tillhör samma art om de kan föröka sig med varandra och avkomman dessutom blir fertil, det vill säga kan skaffa egen avkomma.

Individer anses även tillhöra samma art om de har gemensamma förfäder och därmed specifika egenskaper som andra arter saknar.

Under första halvan av 1800-talet fanns det flera biologer och forskare som hade börjat undersöka mångfalden av arter utifrån perspektivet att arter utvecklas. Det fanns en bred naturvetenskaplig trend i Europa, samtidigt som det stred mot den religiösa tron att gud skapat allt som finns på jorden just nu. En av personerna som undersökte arternas utveckling var den brittiska biologen Charles Darwin. Hans teori visade på en trolig förklaring till arternas utveckling, något som gjorde att de tidigare evolutionsteorierna övergavs.

Darwins evolutionsteori

Under 1830-talet deltog Darwin i en fem år lång världsomsegling och expeditionsresa. Darwins huvudsakliga uppdrag var att utföra olika geologiska undersökningar, framför allt i Sydamerika. Darwin fascinerades över spridningen av djur och växter och alla fossiler av utdöda djur som han såg under sin resa. Under de kommande 20 åren arbetade han med sin teori att arter utvecklas med tiden. Enligt katolska kyrkan var jorden 6 000 år, men om alla arter skulle ha hunnit utvecklats och spridit sig beräknade

Darwin att jorden var minst 300 miljoner år. I dag vet vi att jorden är 4 600 miljoner år.

Darwin skrev och publicerade flera böcker och den mest kända är kanske Om arternas uppkomst. I boken presenterade han sin teori om detnaturliga urvalet, en teori som innebär att arter förändras över tid eftersom vissa egenskaper får en fördel.

Darwin var vid publiceringen redan en framstående forskare, och med denna bok vände han sig till allmänheten.

Karikatyr av Charles Darwin. I boken Om arternas uppkomst finns inga direkta påståenden om att vi härstammar från aporna, men många drog ändå den slutsatsen.

Darwins illustration av livets träd. I bilden visar han att det finns en möjlighet att alla arter på jorden har samma ursprung, och att denna organism antagligen redan är utdöd.

Darwin utgick från husdjursavel där vissa egenskaper ofta förstärks genom att man parar utvalda individer. Hans hypotes var att det kanske fungerade så även ute i naturen.

Darwin beskrev att det finns en kamp om resurser i naturen. Resurserna kan vara mat, boplats, solljus eller partners. I det naturliga urvalet är det de individer som är bäst anpassade till sin miljö som kommer att vinna kampen. De har större chans att överleva och därmed också möjlighet att föröka sig. På så sätt kommer deras egenskaper att föras vidare till avkomman, som får liknande egenskaper och kanske även bättre förutsättningar för att överleva. Vi får en utveckling av arterna mot en bättre anpassning i den miljön de lever i. Eftersom miljön ständigt förändras har evolutionen inget mål.

1.2 Testa dina kunskaper

FÖRKLARA BEGREPPEN

• evolutionsteori

• art

• det naturliga urvalet

SVARA PÅ FRÅGORNA

1 Vad menas med att arter för en kamp om resurser?

2 Hur fungerar utvecklingen av egenskaper enligt Darwins teori?

1.3 Modeller utvecklas tillsammans med teorier

Modeller beskriver teorier

Det är inte bara teorier som bygger på varandra utan det gör även de modeller som används för att beskriva olika vetenskapliga teorier. En vetenskaplig modell är en enklare förklaring av ett fenomen. Orienteringskartan är ett exempel på en modell över en skog. Den visar olika stigar som streck, stenar som prickar och kullar med höjdkurvor.

Inom naturvetenskapen är modeller ett vanligt verktyg eftersom många naturvetenskapliga teorier beskriver saker som vi faktiskt inte kan se med blotta ögat, som Big bang, en mänsklig cell eller atomer.

Atommodellen utvecklas

Allt som har en vikt och en volym består av materia. Alltså allt från människor till luft. Materia byggs upp av atomer, som är den minsta byggstenen i ett grundämne. Vi kan inte se atomer utan mycket speciella mikroskop. Därför behöver vi kunna göra en modell av atomen där modellen kan förklara ungefär hur en atom är uppbyggd. Modellen av atomen har förändrats och utvecklats samtidigt med att teorierna om atomens uppbyggnad har utvecklats. Den grekiske filosofen Demokritos var cirka 400 år före vår tideräkning en av de första att lägga fram en teori om att alla ämnen består av atomer. Det var först i början av 1800-talet som den brittiske kemisten John Dalton formulerade en

Kartan är ju ingen exakt efterlikning av verkligheten, den är mycket mindre, i papper och den förenklar naturen med olika symboler.

Thomsons modell

Daltons modell

Modellen av atomen har utvecklats när nya upptäckter om atomen gjorts.

Rutherfords modell

Bohrs modell kvantmekanisk modell

modern atomteori. Dalton såg atomerna som små klot, utan några mindre delar. Mot slutet av 1800-talet förstod de att det går att frigöra negativt laddade partiklar från atomerna. De här partiklarna fick namnet elektroner

Den engelske fysikern Joseph John Thomson skapade 1904 sin så kallade russinkakemodell av atomen. Thomson tänkte sig att de små, negativt laddade elektronerna var spridda i en större massa av positivt laddad materia, ungefär som russin i en kaka.

Den nyzeeländske fysikern Ernest Rutherford kom strax efter Thomsons teori fram till att det mesta i en atom är tomrum, samt att det finns något mitt inne i atomerna, en kärna, som är större än elektronerna. Partiklarna i kärnan är positivt laddade och kom senare att kallas för protoner

Den danske fysikern Niels Bohr lyckades 1913 förbättra atommodellen. Enligt den modellen kan varje elektron bara befinna sig på ett bestämt avstånd från atomkärnan.

På 1920-talet övergavs uppfattningen om att veta exakt var elektronerna befinner sig. I stället sa de var det är mest sannolikt att elektronerna befinner sig i förhållande till kärnan. Vi fick då den kvantmekaniska modellen av atomen.

1.3

Testa dina kunskaper

FÖRKLARA BEGREPPEN

• modell

• materia

• atom

• elektron

• proton

SVARA PÅ FRÅGORNA

1 Varför används modeller för att beskriva naturvetenskapliga teorier?

2 Vad kom Rutherford fram till vad gäller atomens struktur?

3 Hur ser Bohrs modell av atomen ut?

1.4 När upptäckter blir till en tävling

Konkurrensen om DNA-molekylen

I början av 1950-talet hade forskare sedan länge förstått att egenskaper ärvs från föräldrar till barn. Även Darwin utgick från den kunskapen i sin evolutionsteori. De förstod att det måste finnas någon form av molekyl som styr egenskaperna som ärvs. Den molekylen förs över från föräldrar till barn när könscellerna, ägg och spermier, möts i en befruktning. Vilken typ av molekyl det var, och hur överföringen från molekyl till egenskaper fungerade, visste man ännu inte.

Minst tre forskargrupper försökte samtidigt att lösa gåtan om arvets molekyl, den som senare skulle kallas DNA (Deoxiribonukleinsyra). Det var en amerikansk grupp med biokemisten Linus Pauling och två brittiska grupper, med fysikerna Maurice Wilkins och Rosalind Franklin samt molekylärbiologerna Francis Crick och James Watson. Samtliga forskargrupper ville vara först med att lösa gåtan – men samtliga var också i behov av varandras forskningsresultat för att komma vidare.

Pauling bidrog med kemin

Pauling publicerade flera år innan de brittiska forskargrupperna en artikel med en möjlig bild av DNA-molekylen. Molekylens struktur liknade den struktur vi i dag känner till av DNA. Modellen förkastades dock, och ansågs felaktig, men han lyckades ändå beskriva en del av kemin bakom DNA-molekylen. Bland annat förklarade Pauling hur atomerna var bundna till varandra och han klassade molekylen som en nukleinsyra.

Franklin bidrog med en bild

Franklin var en av dåtidens främsta experter inom så kallad röntgenkristallografi. Metoden gick ut på att bestämma större molekylers tredimensionella struktur. Molekylen bestrålades med röntgenstrålning, och stålningen böjdes av på olika sätt när den träffade atomerna som ingår i molekylen. Detta fångades upp på en fotografisk film och gjorde att de kunde beräkna molekylens form. Tekniken används fortfarande, men i dag finns datorprogram som kan räkna ut formen utifrån fotografier.

År 1952 tog Franklins doktorand, Raymond Gosling, ett foto som kallas photo 51. Det sägs vara den första bilden på DNA-molekylen. Franklin förstod att de var nära att lösa

Photo 51 visar det mönster som fångades upp då DNA-molekylen bestrålades med röntgenstrålning.

gåtan och att bilden verkligen var betydelsefull, men varken hon eller kollegan Wilkins kunde tolka bilden.

Franklin var inte speciellt intresserad av att inleda ett samarbete med Watson och Crick och sa nej till deras förslag om samarbete. Det sägs även att Wilkins och Franklin hade svårt att samarbeta. Wilkins och Watson ska däremot ha blivit vänner och delade forskningsresultat med varandra. Kanske hamnade Franklins bild hos Watson via Wilkins?

Crick och Watson publicerar upptäckten

De flesta tror att Crick och Watson fick en kopia av photo 51. De lyckades tolka fotografiet och byggde en fysisk modell av molekylen. År 1953 publicerade de en artikel som beskrev DNA-molekylens uppbyggnad och utseende.

År 1962 fick Crick och Watson dela Nobelpriset i fysiologi eller medicin med Wilkins. Rosalind Franklin hade då redan gått bort i cancer. Samma år tog Pauling emot Nobels Fredspris för sin kamp mot användningen av kärnvapen. För sitt arbete med kemiska strukturer hos komplicerade molekyler tog Pauling emot Nobelpris i kemi redan 1954.

1.4 Testa dina kunskaper

SVARA PÅ FRÅGORNA

1 På vilket sätt bidrog

a) Pauling

b) Franklin

c) Crick och Watson

… till upptäckten av DNA-molekylen?

2 Vilka mottog Nobelpriset för upptäckten av DNA-molekylen?

1.5 Upptäckter kan rädda liv

Tillämpad forskning ger botemedel

En del naturvetenskaplig forskning är så kallad grundforskning. Den forskningen hjälper oss att förstå exempelvis universum eller hur naturen fungerar. Sådan forskning sker ofta på en högskola eller ett universitet. Det finns också tillämpad forskning, som ofta sker i samarbete med något företag. Den typen av forskning har ett specifikt problem som ska lösas, något som direkt kan användas av företaget eller i samhället. Inom medicinforskning sker mycket tillämpad forskning, både på sjukhus och på läkemedelsföretag. Då utgår forskare från en sjukdom eller ett symtom, och försöker sedan hitta ett botemedel. Två exempel på tillämpad forskning som räddat miljontals med liv är upptäckterna av vaccinet och antibiotikan.

Jenner och det första vaccinet

Man tror att 60 miljoner människor dog i Europa under 1700-talet på grund av smittkoppor. Det var på den tiden den vanligaste virussjukdomen. Smittkoppor är extremt smittsamt och har en hög dödlighet om den inte behandlas. De få som överlevde blev ofta vanställda, blinda och döva för resten av sitt liv. Den brittiska läkaren Edward Jenner lär i slutet av 1700-talet hört en kvinna som mjölkade kor säga att hon inte kunde få smittkoppor, eftersom hon redan var smittad av kokoppor, en sjukdom som kor ofta bar på. Kokoppornas utslag liknande utslagen från smittkoppor, men gav inte alls lika allvarliga symtom.

Jenners första försök med vaccination ska ha involverat en 8-årig pojke. På dennes arm ympade, överförde, Jenners sekret från kokoppor.

Jenner formulerade en hypotes att de som smittats av kokoppor inte kunde bli smittade av smittkoppor. Han bestämde sig för att testa sin hypotes. Ett antal friska personer smittades avsiktligt med kokoppor och utvecklade symtomen för kokoppor. Efter några veckor smittades de även med smittkoppor. Ingen av de smittade blev dock sjuka i smittkoppor. Jenners slutsats var att kroppen hos de kokoppssmittade personerna hade utvecklat ett skydd mot smittkopporna. Det gick alltså att lära kroppen att skydda sig mot en sjukdom, om kroppen utsattes för en mildare variant. Fenomenet döpte Jenner till vaccination som kommer från latinets ord för ko, vacca. Jenners upptäckt har räddat miljontals liv och i dag är smittkoppor en helt utrotad virussjukdom. Efter Jenners upptäckt togs en mängd andra vacciner mot olika sjukdomar fram under andra halvan av 1800-talet.

Borrelia är en bakteriesjukdom som sprids via fästingar och kan behandlas med penicillin.

Upptäckt av en slump

Antibiotika är en sorts läkemedel som dödar bakterier som kan göra oss sjuka. Det sägs ha upptäckts av en slump då den brittiske forskaren

Alexander Fleming år 1929 såg att mögel hade dödat några av hans bakterieodlingar. Fleming forskade på bakterieinfektioner som spreds bland brittiska soldater i krig. Möglet, en sorts encellig svamp, verkade utsöndra ett ämne som gjorde att bakterierna inte kunde växa. Han kallade ämnet för penicillin och började testa det på olika bakterier som gjorde människor sjuka. Penicillin är en typ av antibiotika som finns naturligt i till exempel mögelsvampar. Andra forskare arbetade sedan vidare med penicillinet och lyckades till slut massproducera det. Antibiotika har effektivt minskat vissa typer av sjukdomar, som tuberkulos, och även möjliggjort exempelvis organtransplantationer. Antibiotika ges ofta i förebyggande syfte för att minska risken för bakteriella infektioner vid transplantationer.

1.5 Testa dina kunskaper

FÖRKLARA BEGREPPEN

• grundforskning

• tillämpad forskning

• vaccination

• antibiotika

• penicillin

SVARA PÅ FRÅGORNA

1 Hur testade Jenner sin hypotes?

2 Varför heter vaccin just vaccin?

3 Från vilken organism kommer ursprungligen penicillinet?

Covid-19- vaccinet

Smittkoppor, som utrotades till följd av Jenners upptäckt, räknas som en pandemi. En pandemi är en infektionssjukdom som har spridit sig över hela jordklotet. Den 11 mars 2020 meddelade Världshälsoorganisationen att virussjukdomen covid-19 officiellt också var en pandemi. Då fanns sjukdomen i 114 länder och mer än 120 000 människor var smittade. I augusti 2024 hade 7 miljoner människor avlidit till följd av covid-19. Det kan låta mycket, vilket det är, men vi ska inte glömma bort att 700 miljoner människor har testat positivt för viruset. Om vi jämför med tidigare pandemier som spanska sjukan eller digerdöden är antalet döda med covid-19 ganska lågt. Vaccinet mot covid-19 togs fram rekordsnabbt. Det berodde bland annat på att forskare världen över samarbetade, samt att virusets genetiska material snabbt kartlades.

Ett traditionellt vaccin innehåller en liten del av den bakterie eller det virus som orsakar sjukdomen. Det är så försvagat att det inte gör oss sjuka, däremot reagerar kroppens immunförsvar på vaccinet och börjar producera de antikroppar som behövs för att försvara kroppen mot sjukdomen. Antikroppar är små proteiner som känner igen det främmande ämnet, binder sig till det och signalerar till resten av kroppens immunförsvar att det finns främmande ämnen som bör förstöras. På så sätt har vi redan ett skydd när vi blir infekterade.

Det vanligaste vaccinet mot covid-19 är ett så kallat mRNA-vaccin. mRNA är en kopia av en liten bit DNA som i cellerna kan översättas till proteiner. Bildandet av mRNA sker i våra celler hela tiden.

Våra celler kan inte skilja på sitt eget mRNA och mRNA-vaccinet och börjar därför tillverka det protein som vaccinet kodar för. I detta fall protein från coronaviruset. När proteinet lämnar cellen identifierar immunförsvaret det som ett protein från ett virus och börjar producera antikroppar för att bekämpa det. Om kroppen senare infekteras av viruset, är immunförsvaret redo att försvara sig.

En dos av covid-19-vaccinet håller på att förberedas.

Forskningen kring mRNA-vacciner var ingen ny forskning 2020. Liknande vaccin hade testats tidigare men aldrig i så stor skala. En av nackdelarna var att mRNA är en molekyl som snabbt bryts ned. Vaccinet går därför inte att lagra någon längre tid, utan måste produceras och ges eftersom. Fördelarna med denna typ av vaccin var ändå att det var relativt billig att utveckla och gick snabbt att massproducera. Något som var livsviktigt för att rädda liv och hindra pandemins framfart.

DISKUSSIONSFRÅGOR

1 Vilka för- och nackdelar har ett mRNA-vaccin mot för att traditionellt vaccin?

2 Hur tror du det skulle sett ut i dag om inte massvaccineringen mot covid-19 hade kommit i gång så snabbt?

ISBN 978-91-47-15365-7

© 2025 Gunnar Björndahl, Johan Castenfors, Elin Johansson och Liber AB. Text- och datautvinning ej tillåten.

projektledare:  Louise Westin

förläggare: Per Granath Byrmo redaktör: Marcus Hylander och Eva Lundström

grafisk form och omslag:  Cecilia Frank/Frank Etc. AB

bildredaktör: Martina Mälarstedt/Sanna Bilder AB illustratör:  Cecilia Lorentzon, Jan-Olof Sandgren (s 9, 10) produktion: Helene Ågren

Fjärde upplagan

1

Repro: Repro 8 AB, Stockholm

Tryck: Livonia Print, Lettland 2025

KOPIERINGSFÖRBUD

Detta verk är skyddat av upphovsrättslagen. Kopiering, utöver lärares och elevers begränsade rätt att kopiera för undervisningsbruk enligt BONUS-avtal, är förbjuden. BONUS-avtal tecknas mellan upphovsrättsorganisationer och huvudman för utbildningsanordnare, t.ex. kommuner och universitet.

Intrång i upphovsrättshavarens rättigheter enligt upphovsrättslagen kan medföra straff (böter eller fängelse), skadestånd och beslag/förstöring av olovligt framställt material. Såväl analog som digital kopiering regleras i BONUS-avtalet. Läs mer på www.bonuscopyright.se.

Liber AB, 113 98 Stockholm www.liber.se/kundservice www.liber.se

Bildförteckning

Omslag: Shutterstock

4 Johan Wingborg/ Göteborgs universitet

5 Rania Rönntoft/Johnér

6 Maskot/Johnér

7 Science Photo Library/TT

8:2 NASA Goddard

8:3 Science Photo Library/TT

11:1 Photo Scala, Florence

11:2 Photo Fine Art Images/ Heritage Images/Scala, Florence

13 Gado/Getty Images

14 Mario Tama/Getty Images

15 plainpicture/Johnér

17 Raymond Gosling/King’s College London

18 Science Photo Library/TT

19 Science Photo Library/TT

21:1 Science Photo Library/TT

21:2 Science Photo Library/TT

24:1 Vertigo3d/Getty Images

24:2 Ted Horrowitz Photography/Getty Images

24:3 iStock/Getty Images

26:1 Johan Wingborg/ Göteborgs universitet

26:2 Chris Collingridge

26:3 Science Photo Library/TT

29 Alphafold 3

30 skynesher/Getty Images

33 Science Photo Library/TT

38:3 Emil Fagander/Johnér

39 Maskot/Getty Images

41 Plattform/Johnér

42 SDI Productions/Getty Images

43 Janerik Henriksson/TT

44 Susanna Svensson/ Mostphotos

47 Mikael Svensson/Johnér

54 Kepseu/XINHUA/TT

59:1 DEA/Getty Images

59:2 Hannes Grobe, AWI/ Wikipedia

65:1 Mårten Dalfors/Johnér

65:3 Ullstein Bild/Getty Images

69 TT/iStock/Getty Images

70 Jelena Safronova/iStock

73:1 Pascal Maitre/Panos Pictures

73:2 Monty Rakusen/Getty Images

73:3 Wildmedia/Mostphotos

74:1 Tero Niemi/Johnér

75:1 Heiko119/iStock/Getty Images

75:2 Moncherie/Getty Images

78:1 Bloomberg/Getty Images

78:2 Peter Schiazza/Getty Images

78:3 kampee patisena/Getty Images

80 Biletskiy_Evgeniy/iStock/ Getty Images

83 SKB

84 Matthew Horwood/Getty Images

85 Govan Schang/iStock/ Getty Images

88 Alberto Saiz/AP/TT

89:1 Johan Nilsson/TT

89:2 U.S. Coastguard/Getty Images

90 Alexander Farnsworth/TT

92 Trons/TT

93 Mikael Svensson/Johnér

94 Johnér/Getty Images

95 Science Photo Library/TT

96 Adam Ihse/TT

98 Jonas Ekströmer/TT

104:1 uk8691/iStock

104:2 tiero/iStock

104:3 Beeldbewerking/iStock

105 Björn Larsson Rosvall/TT

106 Moment/Getty Images

107:1 Science Photo Library/TT

107:2 Mikael Kårelind

108 Globala Målen/UNDP

110 Emil Nordin

111:1 Tomas Ohlsson/TT

113 Janerik Henriksson/TT

114 Oleh_Slobodeniuk/Getty Images

115:1 Nick Hannes/Panos Pictures

120:1 Rania Rönntoft/Johnér

120:3 Mahmoud Khaled/Polaris/ TT

123 Globala målen/UNDP

124 The Sustainable Development Report

126:1 Rick Bajornas/UN Photo

126:2 Mahmoud Khaled/Polaris/ TT

128:1 Hanna Franzén/TT

128:2 Omer Messinger/Getty Images

130:1 liuzishan/Getty Images

130:3 Karl Forsberg/Johnér

132 Hanna Brunlöf Windell/ TT

133:1 David Castor/Wikipedia

133:2 Petter Haldén

133:3 Martina Holmberg/TT

137 plainpicture/Johnér

138:1 Johan Willner/Johnér

138:2 fcafotodigital/Getty Images

138:3 Marco Bottigelli/Getty Images

139 Folke Hellberg/DN/TT

140:3 Mariam Butt/NTB/TT

142 Bit245/iStock/Getty Images

144 d3sign/Moment/Getty Images

145 Johnér/Getty Images

148 Du Cane Medical Imaging LTD/Science Photo Library/TT

150 Maren Winter/ imageBROKER/TT

151 Binnerstam/iStock/Getty Images

154:1 baona/iStock/Getty Images

154:2 A1 Limited Edition/iStock

155 Science Photo Library/TT

157 Joel Marklund/Bildbyrån

158 Maskot/Johnér

159 Lennart Månsson/ Bildbyrån

160 PeterHermesFurian/Getty Images

161:1 Joakim Ståhl/SvD/TT

161:2 David Parry/Pa Photos/TT

162 teve Gschmeissner/Science Photo Library/TT

163 Kriangkrai Thitimakorn/ Getty Images

164 Simon Fraser/Science Photo Library/TT

165 Jonas Ekströmer/TT

172:1 LB Studios/Getty Images

174 Halfpoint Images/Getty Images

175 Plattform/Johnér

176 Depiction AB/Johnér

177 Johan Willner/Johnér

179 Science Photo Library/TT

180 Universal History Archive/ Getty Images

181 Stina Stjerkvist/TT

182 Kyrre Lien/NTB/TT

183 F Boillot/Shutterstock/TT

184 Adam Dean/Panos Pictures

186:1 Science Photo Library/TT

186:2 Hussein El-alawi/ Sydsvenskan/TT

188 Plattform/Johnér

191 Plattform/Johnér

192 Connect Images/Raphye Alexius/Getty Images

198 XINHUA/TT

200 Kwamikagami/Wikipedia

201 Leif Mattsson/ Konstakademien

202 Alexander Farnsworth/TT

203 Tomas Gunnarsson/ Genusfotografen

204 plainpicture/Johnér

205 Sandra Qvist/TT

207:1 Amanda Falkman/Johnér

209 Plattform/Johnér

214 Haiyun Jiang/NYT/TT

Övriga fotografier: Shutterstock

frank blå Naturkunskap 1a1

Frank Blå Naturkunskap nivå 1a1 är framtagen till Gy25 och kan användas både på gymnasiet och i vuxenutbildningen.

Läromedlet är indelat i tre block:

1. Vetenskapligt arbete och vetenskapshistoria

2. Hållbar utveckling och ekologi

3. Människokroppen och hälsa

Blocken består av 12 kapitel och varje kapitel inleds med kunskapsmål och de mest centrala begreppen från kapitlet. Kapitlen delas in i avsnitt som checkar av elevens begreppsförståelse och läsförståelse.

I flertalet kapitel finns även ett perspektiv som blickar utåt och avslutas med diskussionsfrågor. I slutet av varje kapitel finns en sammanfattning, tankekarta och uppgifter som berör hela kapitlets innehåll.

I Frank-serien ingår även Frank Gul Naturkunskap nivå 1b och Frank Grön Naturkunskap nivå 2.