Диффузия и осмос

КонцепцииПодготовка преподавателяПротокол студента
0 просмотров03:31 мин
Print Procedure Steps
Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Диффузия в агаре <кнопка class="expand">Expand
    • ПРИМЕЧАНИЕ: В этом упражнении вам дадут агар, содержащий индикаторное химическое вещество под названием фенолфталеин. Когда фенолфталеин подвергается воздействию нормальных щелочных условий в агаре, он будет выглядеть розовым. Но когда он подвергается воздействию нейтральных или кислых условий, он меняет цвет с розового на прозрачный. Вы создадите агаровые кубы разных размеров и форм в качестве модели для клеток, чтобы изучить влияние размера и формы клеток на скорость диффузии.
    • Чтобы сделать первый набор ячеек, отмерьте и вырежьте небольшой кубик агара, где каждая сторона имеет размер по одному сантиметру.
    • Далее измерьте и вырежьте куб средней ячейки со сторонами 2 см и большую ячейку по 3 см с каждой стороны.
    • Зная длину сторон ваших ячеек куба, рассчитайте их площадь поверхности с помощью этого уравнения, где строчная буква a представляет длину сторон: Surface Area = 6a^2
    • Запишите эти значения в соответствующую колонку в таблице 1. Нажмите здесь, чтобы скачать таблицу 1
    • Затем используйте то же значение длины и уравнение ниже, чтобы рассчитать объем каждого куба, и добавьте их в таблицу: Объем = a^3 ГИПОТЕЗЫ: Экспериментальная гипотеза может заключаться в том, что кислота будет полностью диффундировать к центру маленькой клетки быстрее, чем средние и большие клетки. Нулевая гипотеза может заключаться в том, что кислота будет диффундировать к центру маленького и двух больших кубов примерно в одно и то же время.
    • Добавьте 100 мл 0,1 M HCl в каждый из трех стаканов объемом 400 мл, чтобы сделать диффузионные ванны.
    • Работая в команде, пусть один экспериментатор будет готов с таймером, а второй и третий экспериментаторы будут готовы бросить каждый кубик в один из стаканов.
    • Когда первый экспериментатор говорит "идти", одновременно бросьте все три кубика в их соответствующие стаканы и запустите таймер.
    • Внимательно наблюдайте, пока один из кубиков не станет полностью чистым или не пройдет 10 минут.
    • Остановите таймер, выньте кубики агара из стаканов и поместите кубики в чашку Петри.
    • Запишите, какая из трех ячеек стала чистой или имела наименьшую оставшуюся розовую область. Затем также отметьте, в какой ячейке осталось больше всего розового агара.
    • Далее, в таблице 1, рассчитайте отношение площади поверхности к объему для каждой ячейки. Площадь поверхности: Отношение объема = (площадь поверхности)/объем
    • При увеличении размера ячейки обратите внимание, увеличивается или уменьшается отношение площади поверхности к объему. Также подумайте, коррелирует ли это с вашими наблюдениями за глубиной диффузии в агаровые клетки. Если клетки полагаются на диффузию для доставки необходимых питательных веществ и молекул во всю клетку, обсудите со своей группой, будет ли лучше иметь меньшую или большую площадь поверхности для объема.
    • Теперь с помощью оставшегося агара вырежьте три прямоугольных блока разных размеров и запишите их длину, ширину и высоту. Это позволит проверить, что происходит, когда формы клеток различаются.
    • Рассчитайте площадь поверхности ваших прямоугольных ячеек, используя формулу ниже, где длина равна l, ширина равна w, а высота равна h. Площадь поверхности = 2lw + 2lh + 2wh
    • Затем рассчитайте объем ваших прямоугольников по следующей формуле: Volume = l * w * h
    • Повторите эксперимент, опустив новые формы в раствор соляной кислоты на 10 минут или пока один куб не станет полностью прозрачным.
    • Удалите формы клеток из растворов и посмотрите, на какую глубину соляная кислота проникла в каждую из этих клеток, и какие формы имеют самые маленькие и самые большие оставшиеся розовые области, не достигнутые растворенным веществом.
    • Используя данные о площади поверхности и объеме, которые вы записали для своих прямоугольных форм, рассчитайте отношение площади поверхности к объему этих ячеек. Площадь поверхности: Отношение объема = (площадь поверхности)/объем
    • Рассмотрите, коррелируют ли эти значения с тем, какие клетки имели наибольшую и наименьшую полную диффузию. Кроме того, обсудите с группой, демонстрируют ли эти прямоугольные ячейки схожий или иной характер диффузии, чем тот, который наблюдается с клетками в форме куба, и что это может означать.
  2. Движение молекул через полупроницаемую мембрану <кнопка class="expand">Expand
    • Перед началом эксперимента добавьте 250 мл дистиллированной воды в каждый из четырех стаканов объемом 1 л.
    • Затем пометьте стаканы от 1 до 4 и добавьте 0,5 мл йода в первый стакан. Гипотезы: В этом эксперименте экспериментальная гипотеза заключается в том, что некоторые растворенные вещества смогут пройти через мембрану диализной трубки, а другие — нет. Нулевая гипотеза заключается в том, что не будет никакой разницы в способности диффундировать через мембрану диализной трубки между растворенными веществами.
    • Чтобы подготовить диализную трубку, вынимайте ее по одному из водяной бани и завяжите тугой узел на одном конце каждой трубки. Эти трубки, когда они будут заполнены, будут действовать как модельные клетки, а диализная трубка будет действовать как полупроницаемая мембрана.
    • Добавьте 10 мл раствора крахмала в первую пробирку и завяжите открытый конец, обязательно оставив место на случай, если трубка расширится во время эксперимента.
    • Затем добавьте 10 мл растворов NaCl и декстрозы во вторую и третью части трубки соответственно и завяжите обе трубки, опять же, оставив место на случай расширения.
    • Добавив 10 мл дистиллированной воды и завязав четвертую пробирку, взвесьте каждую из ячеек вашей модели.
    • Запишите начальные значения веса в граммах и цвета исходного раствора в каждой пробирке в соответствующих столбцах таблицы 2. Нажмите здесь, чтобы скачать таблицу 2
    • После быстрого промывки снаружи водой из-под крана, поместите каждый кусок трубки в соответствующий стакан на 1 час при комнатной температуре. ПРИМЕЧАНИЕ: Например, пробирку с раствором крахмала следует поместить в стакан, содержащий йод.
    • В конце периода диффузии снова взвесьте пробирки.
    • Затем внимательно наблюдайте за трубками, отмечая любые изменения цвета.
    • Запишите все эти данные в таблицу 2.
    • Далее, чтобы провести тест с реагентом Бенедикта на простые сахара, сделайте водяную баню, добавив 250 мл воды в стакан объемом 600 мл и положив его на горячую плиту.
    • Установите тарелку на высокий уровень, чтобы вскипятить воду.
    • Пометьте две новые стеклянные пробирки как H2O и декстрозу соответственно.
    • Используйте градуированный цилиндр, чтобы перелить 1 мл раствора из стаканов воды и декстрозы в соответствующие пробирки.
    • Затем добавьте 2 мл реагента Бенедикта в каждую пробирку.
    • Как только вода закипит, поместите каждую пробирку на водяную баню на 3-5 минут.
    • По истечении этого времени обратите внимание на цвет раствора в каждой пробирке.
    • Затем используйте этот ключ, чтобы оценить, является ли тест положительным или отрицательным, и запишите эти данные в соответствующую колонку в таблице 2. Нажмите здесь, чтобы скачать рисунок 1
  3. Результаты
    • Во-первых, посмотрите на массу ваших четырех ячеек диализной трубки в начале и в конце эксперимента. Рассчитайте изменение массы для каждой из четырех ячеек и отобразите его на линейчатой диаграмме.
    • Обратите внимание, какие ячейки показали наибольшие изменения, и заметно ли какие-либо из ячеек отличались по размеру.
    • Для эксперимента с индикатором крахмала и йода обратите внимание, произошло ли изменение цвета жидкости в искусственной клетке. Также рассмотрим, произошло ли изменение цвета воды в стакане, и что оба эти наблюдения говорят о свойствах мембраны диализной трубки.
    • Наконец, в тесте реагента Бенедикта на декстрозу обратите внимание, смог ли этот простой сахар пройти через полупроницаемую мембрану "клетки" в воду в стакане. Обсудите с классом, какие из молекул, по вашему мнению, могут и не могут пройти через полупроницаемую мембрану.