OSMOSE. Formålet med disse øvelser er altså at forstå: Hvad er osmose og hvorfor er det en meget vigtig biologisk proces.

Transkript

1 OSMOSE I de følgende tre øvelser og efterfølgende opsamlingsspørgsmål skal I arbejde med princippet osmose, altså transport af vand mellem to forskellige koncentrationer af vand, som beskrevet i artikel 2 Membrantransport - ligand og spændingstyrede membrankanaler. Vand vil altid bevæge sig gennem en semipermeabel membran, indtil der er opnået ligevægt således at koncentrationen af vand på de to sider af membranen er ens. Som I husker er en semipermeabel membran kun gennemtrængelig for vand, hvorimod den vil bremser andre stoffer såsom salt og sukker. I de følgende øvelser er denne membran illustreret af i øv. 1) en kartoffel og i øv. 2 og 3) af den cellemembran der findes om et æg. Formålet med disse øvelser er altså at forstå: Hvad er osmose og hvorfor er det en meget vigtig biologisk proces.

2 Øvelse 1: Osmose gennem en kartoffel Dette skal du bruge: En stor bagekartoffel Kartoffelskræller Kniv Ske 2 dybe tallerkener eller skåle Sukker Sådan gør du: Skræl kartoflen og skær den derefter over på langs, så du får to både. Herefter skal du udhule kartoffelbådene, brug skeen og kartoffelskrælleren. Læg nu de to udhulede kartoffelbåde i hver deres dybe tallerken og fyld ca. 1 cm vand i tallerkenerne, fyld derefter begge huller i kartoffelbådene med vand. Vandet skal stå lige højt i begge kartoffelbåde så du kan sammenlige dem senere. Kom en halv teskefuld sukker ned i vandet i den ene kartoffel. Dæk nu det hele til - fx med en plastikpose og stil det til side til næste dag. Resultater: Hvad er der sket med mængden af væske i kartoflerne næste dag? Kan du forklare hvorfor væskemængden i den ene kartoffel er steget ift. den anden?

3 Øvelse 2: Osmose over en æggemembran I denne og den følgende øvelse udnytter vi at der rundt om et æg, lige under æggeskallen, sidder en tynd hinde. Du kan se og mærke hinden, når du har fjernet æggeskallen med eddike. Som regel kan du også trække hinden af på et kogt æg. Hinden består af celler og fungerer som et finmasket net, en semipermeabelmembran, som tillader vand at trænge igennem. Vandet kan trænge ind i ægget og ud af ægget. Men andre stoffer, som indeholder salt og sukker, kan ikke trænge gennem membranen. Dette skal du bruge: Et æg Et bægerglas Et tulipanglas Elastisk Saltsyre Stativ og klemme til at fastgøre tulipanglasset med. Sukker (mættet sukkeropløsning) Sådan gør du: Skær først toppen af ægget og tøm indholdet ud af skallen. Læg derefter skallen i saltsyre i et kvarters tid. Dette vil oplæse kalken i skallen. Du skal nu skylde den tilbageværende hinde flere gange i vand. PAS PÅ med at få saltsyre på krop og tøj!! Den vaskede hinde udspændes over tulipanglasset (brug en elastisk eller lignende). Efter du har fastgjort hinden, fylder du tulipanglasset halvt op med en mættet sukkeropløsning. Hæld ferskvand op i et bægerglas. Fastgør tulipanglasset til et stativ med en klemme, og placer tulipanglasset så den flydte hinde er nedsænket i ferskvandet og observer hvad der sker. Resultater: Hvad forventer du vil ske med opstillingen? Begrund hvorfor. Hvad observerer du? Forklar.

4 Øvelse 3: Det voksende æg Vand kan både trænge ind i et skalløst æg (ægget tager på i vægt) og ud af ægget (æggets vægt bliver mindre). Husk at æggets membran er semipermeabel, dvs. ingen andre stoffer end vand kan trænge gennem den. Hypotese: Hvad tror du der sker med vægten (stiger, falder, er uændret) af et skalløst æg, som ligger i en opløsning med en højere vandkoncentration end ægget? Eller i en opløsning der næsten ikke indeholder vand, altså har ægget en højere vandkoncentration end den omkringliggende væske? Dette skal du bruge: Et æg Et glas med eddike Et glas med sirup (helst lyst) En vægt Sådan gør du: Vej ægget og skriv vægten ned. Læg ægget i et glas og hæld eddike over, til ægget er dækket helt. Du vil se, at der dannes bobler i glasset. Det er fordi, eddiken indeholder eddikesyre, som opløser kalken i skallen. Kalken omdannes til bl.a. gasarten kuldioxid, som bobler op. Det skalløse æg er nu kun omgivet af den tynde hinde, der fungerer som en membran, hvor igennem vand og kun vand kan diffundere. Lad ægget stå i eddiken i to døgn. Herefter tages det op, tørres meget forsigtigt med køkkenrulle og vejes. Skriv tallet ned (i gram). Læg nu ægget ned i et nyt glas og hæld sirup over, til ægget er helt dækket. Vent igen ca. to døgn. Tag ægget op, skyl forsigtigt siruppen af, tør det meget forsigtigt med køkkenrulle og vej det igen. Skriv tallet ned (i gram).

5 Resultater: Hvad sker der med ægget når det har ligget i eddike i ca. 2 døgn? Er det vokset eller skrumpet? Hvad har den største vandkoncentration, eddiken eller ægget? Hvorfor forklarer det hvad der sker med ægget? Hvad er det sket med ægget når det efterfølgende har ligget ca. 2 døgn i siruppen (sukkeropløsning)? Er det vokset eller skrumpet? Hvad har den største vandkoncentration, siruppen eller ægget? Forklar hvorfor denne koncentration forskel påvirker ægget. Stemmer dine resultaterne overens med din hypotese? Hvilke fejlkilder kan forklare evt. afvigelser? Hvad tror du, der vil ske, hvis vi placerer sirup-ægget i rent vand i to døgn?

6 Hvorfor osmose er en vigtig biologisk proces. Her følger et par eksempler på den biologiske betydning af osmose, et af disse er Diarre eller tynd mave som du også kan læse mere om i artikel 6 Defekt membrantransport resulterer i sygdomme. De fleste af os har prøvet at have tynd mave - dvs. meget vandholdig afføring fremkaldt af giftstoffer fra bakterier. Det er ubehageligt, men vi overlever. Desværre er der mange, mange mennesker som dør af diarre, især i Ulandene. I 1990 døde tre millioner børn om året af forskellige diarré-sygdomme i verden. Det tal blev halveret således at der i 2000 "kun" døde omkring 1,5 millioner børn af diarré. En af de største årsager til, at færre børn dør af diarré end tidligere, er, at mange flere mennesker verden over - takket være bl.a. UNICEFs store vandprojekter - har fået adgang til rent vand og ordentlige toiletforhold. Normalt pumpes Na + -ioner (natriumioner) under energiforbrug fra tynd- og tyktarmens hulhed via tarmcellerne ind i blodet. Samtidig følger druesukker (glucose) og Cl - - ioner (chlorid-ioner) med fra tarmen og ind i blodet. Pga. osmose følger vandmolekyler med natrium- & chlorid-ionerne med over i blodet det betyder at vores afføring får en normalt og fast konsistens. Ved forskellige bakterieinfektioner (Salmonella m.fl.) irriteres tarmvæggen og den omtalte pumpemekanisme sættes ud af funktion. Derfor udskilles større mængder vand og salt (natrium- & chloridioner) via tarmen afføringen bliver derfor tynd. Man siger at personen har diarre. Hvis den tabte væske ikke erstattes, bliver personen dehydreret. Dette påvirker alle organer i kroppen. I værste tilfælde kan man dø af det! Det er som regel ældre personer eller personer svækkede af anden sygdom, som dør af infektionen. Hvad skal man give personer med diarre at drikke? 1. Rent vand? 2. Vand med salt? 3. Vand med salt og glucose? Begrund dit svar!

7 Flere forskellige termer er vigtige når man snakker om osmose over en selektiv cellemembran. En opløsning er således hypertonisk hvis koncentrationen af opløste molekyler er højere uden for cellen end inden, dvs. vandkoncentrationen er højst indeni cellen. Når en celle placeres i en hypertonisk væske, vil vand så flyde ind eller ud af cellen? En opløsning er derimod hypotonisk hvis koncentrationen af opløste molekyler er mindre end I væsken indeni cellen. Er vandkoncentrationen størst i en hypotonisk opløsning eller indeni cellen? Når en celle placeres i en hypotonisk væske, vil vand så flyde ind eller ud af cellen? En isotonisk opløsning har den same koncentration af opløst molekyler både inden- og udenfor cellen og nettobevægelsen af vand over cellemembranen er nul. I figuren nedenunder, hvilken opløsning uden for cellen er hypertonisk, isotonisk og hypotonisk?