Forsøk: Diffusjon og størrelse

Organismer må dekke cellenes behov ved å utveksle stoffer gjennom kroppsoverflaten. Formen og størrelsen til organismen spiller derfor en helt avgjørende rolle for å opprettholde livsfunksjonene.

I dette forsøket skal du utforske hvordan størrelsen til en organisme påvirker opptaket av stoffer ved diffusjon.

Bruk briller og hansker gjennom hele forsøket.

Agarblokker med indikator

Agarblokkene kan lages på forhånd av læreren.

1. Tilsett 10–15 g agarpulver i 250 ml destillert vann. (Sjekk riktig blandingsforhold i bruksanvisningen for den agaren du bruker.)

2. Varm opp løsningen i vannbad under omrøring, og la løsningen koke i 10 minutter. Ta løsningen ut av vannbadet, og la den avkjøles litt.

3. Tilsett noen dråper pH-indikator i løsningen.

4. Tilsett 0,1 M NaOH med dråpetelleren inntil løsningen har fått ønsket farge. Dersom du bruker BTB, skal løsningen være blå. Dersom du bruker fenolftalein, skal løsningen være rosa.

5. Når løsningen er håndvarm, heller du den over i en form for å lage agarblokker. Den stivner raskt og er klar til bruk i løpet av en times tid.

Hvordan kan vi bruke en pH-indikator til å observere diffusjon?

Undersøk hvordan pH-indikatoren oppfører seg, før du setter i gang forsøket.

1. Tilsett noen dråper indikator i et begerglass med vann.

2. Tilsett noen dråper NaOH inntil løsningen får en rosa (fenolftalein) eller blå (BTB) farge.

3. Tilsett deretter HCl dråpevis, og observer fargeforandringene.

Tenk gjennom: Hva vil skje når du legger en agarblokk med indikator i en løsning med lav pH?

Når du bader agarblokken i en sur løsning, vil hydrogenioner diffundere fra løsningen og inn i blokken på grunn av konsentrasjonsforskjellen.

Når konsentrasjonen av hydrogenioner øker i terningen (pH avtar), vil indikatoren skifte farge.

Dette gjør det mulig å måle hvor lang tid terningen "bruker" på å ta opp hydrogenioner gjennom diffusjon.

1. Skjær ut terninger med ulike størrelser. Du kan for eksempel ha én terning med sidekant 2 cm, én med sidekant 1 cm og én med sidekant 0,5 cm.

2. Regn ut overflaten, volumet og forholdet mellom overflaten og volumet for hver av terningene. Skriv inn verdiene i en tabell som denne:

1. Bruk tabellen til å sammenlikne de tre terningene.

   1. Hva skjer med overflatearealet når sidekanten dobles?

   2. Hva skjer med volumet når sidekanten dobles?

   3. Hva skjer med forholdet mellom overflate og volum (overflate/volum) når sidekanten dobles?

2. Diskuter: Dersom det tar 10 minutter å endre fargen på den minste terningen, hvor lang tid tar det å endre fargen på de to største terningene?

3. Legg terningene i et begerglass eller ei skål.

4. Hell 0,1M HCl i begerglasset, slik at det dekker terningene.

5. La terningene stå i begerglasset i 5 minutter.

6. Bruk ei klype eller skje til å ta opp terningene, og legg dem på et tørkepapir. Husk å bruke hansker!

7. Gjør de nødvendige målingene, og regn ut hvor stor prosentandel av hver av terningene som har endret farge.

8. Legg terningene tilbake i HCl-løsningen.

9. Gjenta punkt 7–10 til alle terningene helt har skiftet farge. Merk deg hvor lang tid dette tar for hver terning.

1. Tegn kurver som viser prosentandelen av terningen som har endret farge som funksjon av tida.

2. Hva er sammenhengen mellom volumet av terningen og tida det tar å endre fargen?

   1. En dobling av volumet fører til at tida dobles.

   2. En dobling av volumet fører til at tida mer enn dobles.

   3. En dobling av volumet fører til at tida øker, men med mindre enn det dobbelte.

3. Mengden stoff som kan tas opp gjennom en overflate, avhenger av overflatearealet. Antall celler i en organisme øker med volumet. Hva øker mest når en organisme blir større: overflaten eller volumet?

4. Bruk resultatene dine til å forklare hvorfor store organismer må ha egne organsystemer som hjelper til med å forsyne cellene i organismen med oksygen og næring.

5. Spesialiserte gassutvekslingsoverflater som lunger og gjeller har mange innbuktninger og folder. Kan du forklare hvorfor, i lys av resultatene dine?

6. Finnes det en øvre grense for størrelsen til celler, tror du?

7. Forholdet mellom kroppsoverflaten og -volumet til jevnvarme arter varierer med temperaturen i miljøet som arten er tilpasset. Hvorfor og på hvilken måte?

8. Små pattedyr må bruke mer energi per gram kroppsvekt på å opprettholde kroppstemperaturen enn store pattedyr. Bruk betraktninger om volum og overflate til å forklare hvorfor.