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
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.
