Informazioni su questo esperimento
Metti un cilindro di patata idealizzato in un grande bagno di soluzione zuccherina e osserva come cambia la sua massa. L’acqua risponde alla differenza tra il potenziale idrico esterno e quello interno. Il modello conserva i soluti interni e la sostanza secca, mentre la pressione della parete cellulare si oppone al rigonfiamento. Mostra le tendenze dell’osmosi anziché prevedere misurazioni per una particolare varietà di patata.
Obiettivi di apprendimento
- Prevedere l’ingresso o la perdita di acqua in base alle differenze di potenziale idrico
- Mettere in relazione la concentrazione del bagno con la direzione e la percentuale della variazione di massa
- Distinguere gli effetti sulla velocità di variazione da quelli sulla massa di equilibrio
- Pianifica il classico esperimento con cilindri di patata e trova il punto isotonico da un grafico della variazione percentuale della massa.
Come si usa
- 1Inizia con un bagno a 0,10 mol/L e gioca per i primi minuti. Confronta il potenziale idrico interno ed esterno.
- 2Scegli l'impostazione isotonica a 0,30 mol/L. Spiega perché la curva della massa è piatta.
- 3Prova un bagno a 0,60 mol/L e confronta la direzione del movimento dell'acqua e la variazione di massa.
- 4A una concentrazione del bagno fissata, modifica la conduttanza idraulica e confronta il tempo necessario per avvicinarsi alla stessa massa di equilibrio prevista.
- 5Registra la variazione di massa dopo 60 minuti in soluzioni da 0, 0,1, 0,2, 0,3, 0,4 e 0,6 mol/L. Rappresenta la variazione percentuale in funzione della concentrazione e trova il punto in cui la linea attraversa lo zero.
Il modello
Ipotesi
- Il bagno è abbastanza grande da mantenere una concentrazione costante. Il soluto non attraversa la membrana; solo l'acqua modifica la massa del campione.
- La concentrazione iniziale della linfa cellulare è di 0,30 mol/L, la temperatura è di 298 K e il rapporto iniziale del volume d'acqua r è 1.
- La pressione della parete aumenta linearmente al di sopra del volume iniziale d’acqua ed è nulla al di sotto. Non si considerano i danni ai tessuti, il metabolismo, la geometria dettagliata delle cellule e il trasporto attivo.
- Il modello utilizza RK4 con un passo di integrazione di 0,05 minuti. La conduttanza idraulica è relativa e non si includono gli effetti dell’area superficiale dovuti alle dimensioni del campione.
- I parametri sono a scopo illustrativo. Le curve reali della concentrazione isotonica e della variazione di massa devono essere misurate sul tessuto effettivo.
Provalo in classe
- Q1Perché l’acqua entra in un campione anche quando la soluzione circostante contiene zucchero?
- Q2Perché modificare la conduttanza influisce sulla velocità di avvicinamento, ma non sulla condizione di equilibrio?
- Q3Perché la pressione elastica della parete può arrestare il rigonfiamento prima che le concentrazioni di soluti all’interno e all’esterno diventino uguali?
- Q4Perché negli esperimenti scolastici si registra la variazione percentuale della massa anziché la variazione in grammi?
- Q5Perché una foglia di lattuga appassisce in un condimento salato ma resta croccante in acqua fredda?
Domande frequenti
0,30 mol/L è la concentrazione isotonica di tutte le patate?
No. È la concentrazione iniziale scelta per questo modello idealizzato. Le patate reali variano in base alla varietà, alle condizioni di crescita e alla conservazione, quindi è necessario condurre un esperimento reale.
Perché raddoppiare la massa iniziale lascia invariata la variazione percentuale?
Questo modello utilizza la stessa conduttanza idraulica relativa e la stessa frazione d’acqua per ogni campione. Omette intenzionalmente l’effetto della superficie reale e delle dimensioni del cilindro sul trasporto dell’acqua.
Perché i cilindri di patata devono essere tamponati per asciugarli prima di pesarli?
L’acqua che aderisce alla superficie aumenterebbe la massa senza essere mai penetrata nei tessuti. Tamponando ogni campione nello stesso modo, la variazione misurata riflette l’acqua che si è effettivamente spostata per osmosi.