Pokusy o osmózu

Experiment s osmometrom

Pokus o osmózu sme už poznali na poslednej stránke:

koncentrácii cukru

Často kladená úloha na skúškach

Vo vnútri osmometra je nižšia koncentrácia vody ako vonku, takže molekuly vody difundujú cez prasací močový mechúr zvonka dovnútra; kvázi sa „snažia“ vyvážiť koncentráciu, čo sa samozrejme nepodarí, pretože čiastočky soli alebo cukru v osmometri nemôžu jednoducho „zmiznúť“. Vďaka preniknutým molekulám vody sa však v soľnom roztoku pomaly vytvára hydrostatický tlak, ktorý pôsobí proti prítoku molekúl vody. Po určitej dobe je tento hydrostatický tlak taký vysoký, že nakoniec žiadne molekuly vody nemôžu preniknúť do soľného roztoku. Bola ustanovená dynamická rovnováha.

Plazmolýza

Fenomén

Plazmolýza rastlinnej bunky

exekúcia

Cibuľu nakrájate na malé kúsky a jemnou pinzetou stiahnete z jednej z cibuľových šupiek tenkú šupku. Nožnicami vyrežte z tejto membrány malý štvorček a preskúmajte ho pod mikroskopom. Maličkú šupku z cibule však nedávajte do kvapky vody z vodovodu, ale do kvapky 10% soľného roztoku. Tento experiment sa stáva obzvlášť zreteľným, ak boli bunky vopred zafarbené (alebo ak ihneď použijete červenú cibuľu, kde obzvlášť dobre vidíte protoplasty).

Postrehy

Teraz môžete pozorovať, že protoplast sa sťahuje veľmi rýchlo, behom niekoľkých minút sa výrazne zmenší.

tlmočenie

Vysvetlenie tohto pozorovania je celkom jednoduché, koniec koncov sme sa dozvedeli niečo o osmóze a osmometroch.

10% soľný roztok je hypertonický na protoplast cibuľovej bunky. Inými slovami: Koncentrácia vody v protoplaste je vyššia ako koncentrácia vody v soľnom roztoku. Voda teda „chce“ difundovať zvnútra von. Bunková membrána cibuľovej bunky je tiež priepustná pre molekuly vody. Existuje teda taká difúzia.

Iónové soli „chcú“ difundovať do cibuľovej bunky kvôli koncentračnému gradientu, ale nemôžu, pretože membrána ich neprepustí. Membrána nie je priepustná pre ióny sodíka a chloridu.

Na konci bunka stratí vodu do externého média bez toho, aby získala späť akékoľvek častice. V mikroskope môžete vidieť, ako sa protoplasty zmenšujú a zmenšujú a nakoniec sa sťahujú do sférického tvaru.

Ďalšie otázky

Kedy sa tento proces zastaví? Protoplasty nakoniec úplne zmiznú?

Pri úniku molekúl vody sa zvyšuje koncentrácia častíc vo vnútri protoplastu. Popremýšľajte nad definíciou pojmu „koncentrácia“: množstvo látky v objemovom vyjadrení. Ako je objem protoplastov stále menší a menší, zvyšuje sa koncentrácia rôznych rozpustených látok v protoplastoch.

V určitom okamihu je celková koncentrácia častíc rozpustených v protoplaste presne taká veľká ako koncentrácia solí vo vonkajšom prostredí. Takže teraz existuje druh koncentračnej rovnováhy a difúzia molekúl vody smerom von sa zjavne zastaví; nastala dynamická rovnováha.

Porovnanie s testom osmometra

V osmotometrickom teste bol stav rovnováhy stanovený skutočnosťou, že sa zvýšil hydrostatický tlak v soľnom roztoku, a to absorpciou molekúl vody, ktoré difundovali z vonkajšieho média.

Počas plazmolýzy sa dynamická rovnováha ustanovuje tým, že koncentrácia látky v protoplaste stúpa, až kým konečne nedosiahne hodnotu vonkajšieho média.

Deplazmolýza

Proces deplasmolýzy možno ešte lepšie vysvetliť experimentom s osmometrom. Ak pinzetou uchopíte cibuľovú membránu za zmenšené protoplasty a vložíte ich do kvapky vody z vodovodu, môžete pozorovať opačný postup: objem protoplastov opäť narastá, kým sa nedosiahne pôvodný prirodzený stav.

Vysvetlenie tejto deplasmolýzy je teraz celkom jednoduché: V protoplaste je vyššia koncentrácia látok ako vo vode z vodovodu - alebo inak povedané: vo vode z vodovodu je vyššia koncentrácia vody ako v protoplastoch, takže voda difunduje z vonkajšieho média do protoplastov.

Deplasmolýza sa stáva zaujímavou, ak sa neuskutočňuje pomocou vodovodnej vody, ale pomocou destilovanej vody. Teraz sa protoplasty ešte zväčšujú, bunky sa stávajú skutočne „kyprými“. Nárast objemu je však obmedzený tuhou bunkovou stenou. Teraz môžete porovnať tento experiment s experimentom s osmometrom: Absorpciou vody z externého média sa v bunke vytvorí hydrostatický tlak, ktorý sa zvyšuje s každou absorbovanou molekulou vody. Tento hydrostatický tlak bráni prítoku vody. Pretože v protoplaste je veľa rozpustených látok, ale v destilovanej vode vôbec žiadne, nikdy neexistuje úplná rovnováha koncentrácie. Bunka by absorbovala čoraz viac vody a protoplast by sa zväčšoval a zväčšoval - nebyť bunkovej steny, ktorá obmedzuje zväčšenie objemu protoplastu.

Ak sa experiment uskutočňuje so zvieracími bunkami, napríklad s bunkami sliznice ústnej dutiny, je možné skutočne pozorovať prasknutie buniek, ktoré sa nachádzajú v destilovanej vode. To je tiež dôvod, prečo by človek nikdy nemal piť destilovanú vodu.

Pokus o zemiakový valec

Tento experiment sa často vykonáva na hodinách a bol tiež predmetom rôznych skúšok.

exekúcia

Z zemiaka sa odreže obdĺžnikový plátok, ktorý sa potom rozreže na šesť „francúzskych zemiakov“ rovnakej dĺžky, rovnakej hrúbky, rovnakej šírky a rovnakej dĺžky. Zaznamenáva sa dĺžka zemiakových valcov.

Šesť Erlenmeyerových baniek alebo kadičiek sa pripraví s cukrovými roztokmi s nasledujúcou koncentráciou: 0 mol/l, 0,2 mol/l, 0,4 mol/l, 0,6 mol/l, 0,8 mol/l a 1,0 mol/l.

Jeden z valcov na zemiaky sa potom vloží do každej sklenenej nádoby. Po jednom dni sú valce odstránené a zmeraná dĺžka.

Dĺžka valcov sa potom vynesie do grafu proti koncentrácii cukrového roztoku v súradnicovom systéme.

Postrehy

Výsledky zemiakového experimentu

Tu môžete vidieť výsledky zemiakového experimentu. Využívam túto príležitosť raz a ukážem vám, ako by mohol vyzerať popis výsledkov skúšky.

Negatívny príklad - takto by ste to určite nemali robiť:
  • Pri koncentrácii cukru 0 mol/l sú zemiakové valce dlhé 4,7 cm.
  • Pri koncentrácii cukru 0,2 mol/l sú zemiakové valce dlhé 4,4 cm.
  • Pri koncentrácii cukru 0,4 mol/l sú zemiakové valce dlhé 4,2 cm.
  • Pri koncentrácii cukru 0,6 mol/l sú zemiakové valce dlhé 4,0 cm.
  • Pri koncentrácii cukru 0,8 mol/l sú zemiakové valce dlhé 3,7 cm.
  • Pri koncentrácii cukru 1,0 mol/l sú zemiakové valce dlhé 3,4 cm.

Čo je na tomto popise nesprávne, boli všetky skutočnosti uvedené správne? Tu niet ani stopy po pochopení, čísla sa jednoducho odčítajú a spíšu riadnym spôsobom.

Pozitívny príklad - mali by ste urobiť niečo podobné:
  • Je zrejmé, že dĺžka valcov na zemiaky závisí od koncentrácie cukru vo vonkajšom prostredí. Čím vyššia je koncentrácia cukru, tým kratšie sú valce. Hodnoty sa pohybujú medzi 4,7 cm v destilovanej vode a 3,4 cm v 1 molárnom roztoku cukru. Je tiež zaujímavé, že pri koncentrácii 0,6 mol/l sa dĺžka zemiakového valca vôbec nezmenila.

Čo je lepšie na tomto opise? Učiteľ si okamžite uvedomí, že rozumiete vzťahu medzi koncentráciou cukru a dĺžkou valcov. A samozrejme ste už rozpoznali, že 0,6 molárny roztok cukru je izotonický pre bunky zemiaka, pretože dĺžka valcov sa pri tejto koncentrácii nezmenila.

tlmočenie

Pri koncentrácii 0,6 mol/l je cukrový roztok hypertonický voči bunkám zemiakov, takže voda difunduje z buniek zemiakov do cukrového roztoku. Vo výsledku sa zemiakové bunky zmenšia (opäť obmedzené tuhou bunkovou stenou) a zemiakové valce sa zmenšia.

Koncentrácia 0,6 mol/l je pre bunky zemiaka izotonická, takže obsahuje presne toľko rozpustených častíc na jednotku objemu ako protoplazma, a preto je rovnaká aj koncentrácia vody. Nie je viditeľná žiadna difúzia vody, valce nemenia svoju dĺžku.