De Iosif Data postării

unui

Studenților la biologie le este greu să înțeleagă conceptul de tonicitate și osmolaritate într-o situație în timp real. În această investigație, au fost utilizate mai multe concentrații de zaharoză pentru a determina osmolaritatea unui cartof. S-a constatat că concentrația zaharozei a fost aproape de 3,6 în cartoful folosit, arătând că este izotonică. Orice lucru de mai sus a determinat creșterea în greutate a cartofului, arătând că este o soluție hipotonică și orice altceva de mai jos a făcut ca cartoful să slăbească, arătând că este o soluție hipertonică.

Profesorii pot folosi acest experiment pentru a-i preda pe elevi conceptul de osmolaritate și tonicitate într-o situație în timp real.

Zaharoza este un carbohidrat care este folosit pentru energie. Cartofii conțin 1% fructoză, glucoză și zaharoză în greutate [1]. Aceasta este o cantitate foarte mică la cât de multă greutate conține. Moleculele se mișcă constant și tind să se deplaseze dintr-o regiune de concentrație mai mare într-o regiune de concentrație mai mică. Difuzia este mișcarea netă a moleculelor în josul gradientului lor de concentrație.

Difuzia poate apărea în gaze, în lichide sau prin solide. Osmoza este procesul apei care se deplasează peste membrană dintr-o zonă de concentrație mare la concentrație scăzută. Osmoza este un caz special de difuzie în care acum apa se mișcă peste membrană. [3] T

procesul său continuă până când ambele părți ale membranei se află într-o stare de echilibru dinamic. O soluție hipertonică este o soluție care conține mai multe substanțe dizolvate la exterior decât interiorul celulei, ceea ce face ca apa să treacă de la o concentrație ridicată la o zonă de concentrație scăzută. Dacă acest lucru se întâmplă în cartof, atunci cartoful va pierde în greutate, deoarece apa va fi părăsit celulele sale. Dacă ar exista o celulă de cartof într-o soluție hipotonică, aceasta s-ar fi îngrășat, deoarece ar câștiga apă.

Apa se deplasează din exteriorul celulei în interiorul celulei din cauza concentrației scăzute de apă din celulă. Are o concentrație scăzută de apă în interiorul celulei de cartof din cauza numeroaselor substanțe dizolvate pe care le conține. Dacă o soluție izotonică interacționează cu o celulă, atunci aceasta înseamnă că concentrația de apă în afara și în interiorul celulei este egală. Dacă celula de cartof se află în această soluție, atunci nu va pierde în greutate sau nu va crește în greutate, deoarece celulele sale nu se extind sau nu se micșorează de la concentrația de apă, deoarece este egală pe ambele părți ale membranei celulare [2] Arătat mai jos este un grafic al rezultatele unui alt experiment similar cu acesta (Fig. 1).

Figura 1. Efectul diferitelor molarități asupra masei de cartofi de către alți studenți [4].

Materiale și metode

Variabila independentă pentru acest experiment a fost concentrația zaharozei măsurată prin molaritatea acesteia. Variabila dependentă a fost masa cuboizilor din cartof, măsurată în grame. Condițiile care au rămas constante au fost presiunea și temperatura aerului. A fost utilizat același tip de soluție care a fost zaharoza, iar raportul suprafață/volum a fost același la toți cuboizii de cartof. Am extras cuboizii dintr-un cartof auriu din Yukon și aceiași cuboizi au fost folosiți în tratamente.

Procesul a inclus tăierea unui cartof în douăzeci și cinci de cuboizi de 2 cm și gruparea acestor cuboizi în 5. Un tăietor de prăjit a fost folosit pentru tăierea acestor cartofi în fâșii și plasate în apă. Între timp, fiecare pahar a fost umplut cu 40 ml de soluții de zaharoză. Fiecare pahar a fost marcat cu diferite molarități care au inclus 0,2, 0,4, 0,6, 0,8 și 1,0. Odată ce paharele au fost etichetate și umplute cu soluție, cartofii au fost scoși din apă și așezați pe banca de laborator. Folosind o riglă, lungimea a fost măsurată la 2cm și s-a tăiat aceeași lungime folosind un bisturiu. Masa respectivă a cuboizilor din cartofi a fost măsurată în grupuri de 5, apoi a fost plasat aceiași 5 cuboizi grupați în 5 pahare diferite umplute cu diferite soluții de zaharoză. Fiecare molaritate diferită a reprezentat tratamentele diferite. Măsurarea finală a greutății a fost înregistrată după 48 de ore. Au existat 12 repetări ale fiecărui tratament.

Cuboizii de cartofi introduși în soluția de zaharoză de 0,2 și 0,4 arată o schimbare medie pozitivă a masei, indicând că s-au îngrășat. Acest lucru arată că soluția a fost hipotonică. Pe de altă parte, cuboizii de cartof plasați în soluțiile de zaharoză de 0,6, 0,8 și 1,0 prezintă o modificare negativă medie a procentului de masă indicând faptul că au pierdut în greutate. Acest lucru arată că se aflau într-o soluție hipertonică. Între molaritățile de 0,2 și 0,4, modificarea procentuală a masei a fost zero, indicând că soluția în acel moment a fost izotonică. Intercepția x a graficului este 0,36, care este punctul în care soluția a fost izotonică (Fig. 2).

Figura 2. Efectul diferitelor molarități ale soluțiilor de zaharoză asupra masei unui cartof.

Cuboizii de cartofi așezați în soluția de zaharoză cu molaritățile de 0,2 și 0,4 au câștigat în greutate, arătând că aceasta este o soluție hipotonică, deoarece o soluție hipotonică este o soluție care conține mai multe substanțe dizolvate la exterior decât interiorul, ceea ce face ca apa să se deplaseze din exterior celulă în interiorul celulei datorită concentrației scăzute de apă din celulă. Prin urmare, cartoful s-a îngrășat deoarece câștiga apă. Cuboizii de cartof plasați în soluția de zaharoză cu molaritățile de 0,6, 0,8 și 1,0 au pierdut în greutate, arătând că aceasta este o soluție hipertonică, deoarece are o concentrație ridicată de apă în interiorul celulei de cartof, datorită numeroaselor substanțe dizolvate pe care le conține.

Acest lucru face ca apa să treacă de la o concentrație ridicată la o zonă de concentrație scăzută. Acest lucru s-a întâmplat în cartof, deoarece apa și-a părăsit celulele, provocând pierderea în greutate. Când masa procentuală medie este 0, concentrația este de 0,36, arătând că aceasta este izotonică, deoarece o soluție izotonică este atunci când celula interacționează, ceea ce înseamnă că concentrația apei în afara și în interiorul celulei este egală. Acest lucru arată că cartoful din această soluție nu va pierde în greutate sau nu va crește în greutate, deoarece celulele sale nu se extind sau se micșorează de la concentrația de apă, deoarece este egal pe ambele părți ale membranei celulare. Prin urmare, atunci când procentul de schimbare a masei este la valoarea 0, atunci celula nu a câștigat sau a slăbit.

Rezultatele anchetei sunt în concordanță cu rezultatele prezentate în contextul general. De exemplu, ambele date câștigă în greutate de la molaritatea de 0,2 la 0,3 și ambele pierd în greutate între 0,4 și 0,6. Concentrația când ambii cartofi sunt izotoni sunt diferite, dar la distanță mică. Ancheta arată că cartoful este izotonic la 0,36, în timp ce cealaltă investigație arată că cartoful este izotonic la 0,29. Concentrația la care cartofii par a fi izotonici se situează între 0,3 și 0,4, analizând datele din ambele descoperiri. Concentrația la care cartofii sunt hipotonici se situează între 0,2 și 0,3, iar concentrația la care cartofii sunt hipertonici se situează între 0,4 și 0,6, analizând datele din ambele constatări [4].

O slăbiciune în proiectare a fost în modul în care datele au fost colectate. Punctul slab a fost că mai multe persoane au colectat datele, prin urmare, doar procesul la care lucra persoana respectivă a știut despre ce s-a întâmplat și dacă au apărut probleme care au afectat datele. Când datele au fost combinate între grupul 1 și grupul 2, a existat o schimbare drastică a valorilor, care este inexplicabilă, deoarece grupul 1 și grupul 2 au colectat date separat. Chiar și în grupuri datele au fost colectate separat.

Cercetările ulterioare ar putea include cercetarea altor plante sau chiar a altor tipuri de eucariote în ceea ce privește osmolaritatea lor. Diferite plante sau eucariote pot avea osmolaritate diferită, dar va fi interesant să arătăm modelul în alte situații în timp real.

Ipoteza a fost susținută de rezultate. Când cartoful era într-o soluție hipotonică, acesta s-a îngrășat, în timp ce era într-o soluție hipertonică, a pierdut în greutate pentru a echilibra concentrația solutului. În ceea ce privește când a fost izotonică, nu s-a îngrășat. Cercetări suplimentare referitoare la alte plante și alte eucariote pot fi utilizate pentru ca modelul să continue în timp real. Acest lucru este util pentru înțelegerea relației dintre tonicitate și osmolaritate.

Referințe
1-Bruso, Jessica. „Concentrația naturală de zahăr din cartofi”. SFGate. Hearst Communications, n.d. Web. 23 oct. 2014.
. 2-Kosinski, Robert. „Osmoza și potențialul apei din țesutul cartofului”. Oct. 2014. MS. 3-Holtzclaw, Theresa Knapp. „Difuzie și osmoză”. Locul Biologie. Pearson, n.d. Web. 19 oct. 2014. .

4-Educație, Clayton. „Efectul osmozei asupra cartofilor”. 19 septembrie 2011. Date brute.