Спроби осмосу
Експеримент з осмометром
На спробі осмосу ми вже знайомі на останній сторінці:
Завдання, яке часто задають на іспитах
Усередині осмометра концентрація води нижча, ніж зовні, тому молекули води дифузуються через сечовий міхур свині ззовні всередину; вони квазі "намагаються" збалансувати концентрацію, що, звичайно, не вдається, оскільки частинки солі або цукру в осмометрі не можуть просто "зникнути". Однак прониклі молекули води повільно накопичують гідростатичний тиск у розчині солі, що протидіє надходженню молекул води. Через певний час цей гідростатичний тиск настільки великий, що врешті-решт більше молекул води не може проникнути в розчин солі. Встановлено динамічну рівновагу.
Плазмоліз
Явище
Плазмоліз рослинної клітини
виконання
Ви нарізаєте цибулю на невеликі шматочки і тонкою пінцетом стягуєте тонку шкірку з однієї з цибульних шкірок. Ножицями виріжте з цієї мембрани невеликий квадрат і огляньте його під мікроскопом. Однак крихітну цибулину шкірку ви не кладете в краплю водопровідної води, а в краплю 10% сольового розчину. Цей експеримент стає особливо зрозумілим, якщо клітини заздалегідь були пофарбовані (або якщо ви відразу використовуєте червону цибулю, де ви особливо добре бачите протопласти).
Спостереження
Тепер ви можете помітити, що протопласт дуже швидко стискається; він стає значно меншим за кілька хвилин.
інтерпретація
Пояснення цього спостереження досить просте, адже ми дізналися про осмос та осмометри.
10% сольовий розчин є гіпертонічним для протопласту цибульної клітини. Іншими словами: концентрація води в протопласті більша, ніж концентрація води в сольовому розчині. Тож вода «хоче» дифундувати зсередини назовні. Клітинна мембрана цибульної клітини також проникна для молекул води. Тож є така дифузія.
Іони солі "хочуть" дифундувати в цибулинні клітини через градієнт концентрації, але не можуть, оскільки мембрана не пропускає їх. Мембрана не проникна для іонів натрію та хлоридів.
Врешті-решт, клітина втрачає воду до зовнішнього середовища, не отримуючи частинок назад. У мікроскопі ви можете бачити, як протопласти стають все меншими і менше і, нарешті, стискаються у сферичну форму.
Подальші запитання
Коли цей процес зупиняється? Протопласти з часом повністю зникають?
У міру витікання молекул води концентрація частинок усередині протопласту збільшується. Подумайте про визначення поняття "концентрація": кількість речовини на об'єм. Оскільки об'єм протопластів стає все меншим і меншим, концентрація різних розчинених речовин у протопласті збільшується.
У якийсь момент загальна концентрація частинок, розчинених у протопласті, точно така ж велика, як концентрація солі у зовнішньому середовищі. Отже, зараз існує своєрідний баланс концентрацій, і дифузія молекул води назовні приходить до очевидного зупинення; встановлено динамічну рівновагу.
Порівняння з тестом осмометра
Під час випробування на осмометрі стан рівноваги було встановлено тим, що гідростатичний тиск у розчині солі збільшувався, а саме через поглинання молекул води, які дифузували із зовнішнього середовища.
Під час плазмолізу динамічна рівновага встановлюється тим фактом, що концентрація речовини в протопласті збільшується, поки остаточно не досягне значення зовнішнього середовища.
Деплазмоліз
Процес деплазмолізу можна пояснити ще краще за допомогою експерименту на осмометрі. Якщо пінцетом схопити цибульну мембрану за зморщені протопласти і помістити їх у краплю водопровідної води, можна спостерігати зворотний процес: протопласти знову збільшуються в об’ємі, поки не встановиться початковий природний стан.
Пояснення цього деплазмолізу зараз досить просте: у протопласті концентрація речовин більша, ніж у водопровідній воді - або інакше кажучи: у водопровідній воді більша концентрація води, ніж у протопласті, тому вода дифундує із зовнішнього середовища в протопласти.
Деплазмоліз стає цікавим, якщо проводити його не з водопровідної води, а з дистильованою водою. Тепер протопласти стають ще більшими, клітини стають справді «пухкими». Однак збільшення обсягу обмежується жорсткою клітинною стінкою. Тепер ви можете порівняти цей експеримент з експериментом на осмометрі: поглинаючи воду із зовнішнього середовища, в клітині накопичується гідростатичний тиск, який збільшується з кожною поглиненою молекулою води. Цей гідростатичний тиск протиставляється припливу води. Оскільки в протопласті багато розчинених речовин, але в дистильованій воді їх немає, ніколи не існує повного балансу концентрації. Клітина поглинала все більше і більше води, а протопласт ставав все більшим і більшим - якби не клітинна стінка, яка обмежує збільшення обсягу протопласту.
Якщо експеримент проводити з клітинами тварин, наприклад, з клітинами слизової оболонки порожнини рота, можна реально спостерігати, як клітини лопаються, коли їх поміщають у дистильовану воду. Це також причина, чому ніколи не слід пити дистильовану воду.
Спроба картопляного циліндра
Цей експеримент часто проводиться на уроці, а також був предметом різних іспитів.
виконання
З картоплі вирізають прямокутний скибочку, який потім розрізають на шість «картоплі фрі» однакової довжини, ширини та довжини. Відзначається довжина картопляних балонів.
Шість колб Ерленмейєра або мензурки готують з розчинами цукру наступної концентрації: 0 моль/л, 0,2 моль/л, 0,4 моль/л, 0,6 моль/л, 0,8 моль/л та 1,0 моль/л.
Потім один із картопляних балонів поміщають у кожну скляну посудину. Через добу балони виймають і вимірюють довжину.
Потім довжина циліндрів будується на основі концентрації розчину цукру в системі координат.
Спостереження
Результати картопляного експерименту
Тут ви можете побачити результати картопляного експерименту. Я користуюся цією можливістю раз і показую вам, як може виглядати опис результатів іспиту.
Негативний приклад - вам точно не слід робити це таким чином:
- При концентрації цукру 0 моль/л картопляні балони мають довжину 4,7 см.
- При концентрації цукру 0,2 моль/л картопляні балони мають довжину 4,4 см.
- При концентрації цукру 0,4 моль/л картопляні балони мають довжину 4,2 см.
- При концентрації цукру 0,6 моль/л картопляні балони мають довжину 4,0 см.
- При концентрації цукру 0,8 моль/л картопляні балони мають довжину 3,7 см.
- При концентрації цукру 1,0 моль/л картопляні балони мають довжину 3,4 см.
Що поганого в цьому описі, чи правильно вказані всі факти? Тут немає жодних слідів розуміння, цифри просто зчитуються і впорядковуються.
Позитивний приклад - ви повинні зробити щось подібне:
- Чітко видно, що довжина картопляних балонів залежить від концентрації цукру в зовнішньому середовищі. Чим вище концентрація цукру, тим коротші балони. Значення коливаються між 4,7 см у дистильованій воді та 3,4 см у 1 мольному розчині цукру. Цікаво також, що при концентрації 0,6 моль/л довжина картопляного циліндра зовсім не змінилася.
Що краще в цьому описі? Вчитель одразу розуміє, що ви розумієте взаємозв'язок між концентрацією цукру та довжиною балонів. І ви, очевидно, вже визнали, що 0,6 молярний розчин цукру є ізотонічним для клітин картоплі, оскільки довжина циліндрів не змінилася при цій концентрації.
інтерпретація
При концентрації 0,6 моль/л розчин цукру є гіпертонічним для клітин картоплі, тому вода дифундує з клітин картоплі в цукровий розчин. Клітини картоплі стають меншими (знову ж обмежені жорсткою клітинною стінкою), а картопляні циліндри стискаються.
Концентрація 0,6 моль/л є ізотонічною для клітин картоплі, тому вона містить рівно стільки розчинених частинок на одиницю об’єму, скільки протоплазма, а тому концентрація води також однакова. Відсутня видима дифузія води, балони не змінюють свою довжину.