この実験について
理想化したジャガイモの円柱を、大量の糖溶液に浸し、質量の変化を観察します。水は、外部と内部の水ポテンシャルの差に応じて移動します。このモデルでは、細胞壁の圧力が膨張に抵抗する一方、内部の溶質と乾物は保たれます。特定の品種のジャガイモの測定値を予測するのではなく、浸透の傾向を示します。
学習目標
- 水ポテンシャルの差から、水が流入するか流出するかを予測する
- 浴液の濃度と、質量変化の方向および割合を関連付ける
- 変化の速度に対する影響と、平衡質量に対する影響を区別する
- ジャガイモの円柱を使った定番の実験を計画し、質量変化率のグラフから等張点を求めましょう。
使い方
- 10.10 mol/Lの溶液から始め、最初の数分間を観察しましょう。内側と外側の水ポテンシャルを比較してください。
- 20.30 mol/Lの等張プリセットを選びましょう。質量曲線が平坦になる理由を説明してください。
- 30.60 mol/Lの溶液を試し、水の移動方向と質量変化を比較しましょう。
- 4溶液濃度を一定に保ったまま水力コンダクタンスを変え、同じ予測平衡質量に近づくまでの時間を比較しましょう。
- 5濃度が0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.6 mol/Lの溶液に60分間浸した後の質量変化を記録します。濃度に対する質量変化率をプロットし、グラフがゼロと交わる点を求めましょう。
モデル
前提条件
- 溶液量は十分に大きく、濃度は一定に保たれます。溶質は膜を通過せず、水だけが移動して試料の質量を変化させます。
- 初期の細胞液濃度は0.30 mol/L、温度は298 K、初期の水体積比 r は1です。
- 細胞壁圧は初期の水量を超えると線形に増加し、それを下回るとゼロです。組織の損傷、代謝、細胞の詳細な形状、能動輸送は考慮していません。
- このモデルでは、積分ステップを0.05分としてRK4を使用しています。水力コンダクタンスは相対値であり、サンプルの大きさによる表面積の影響は含まれていません。
- パラメーターは例示用です。実際の等張濃度と質量変化の曲線は、対象となる組織について測定する必要があります。
授業で試してみましょう
- Q1周囲の溶液に糖が含まれているのに、なぜ水はサンプルに入るのでしょうか？
- Q2コンダクタンスを変えると平衡条件ではなく、平衡に近づく速度が変わるのはなぜですか？
- Q3細胞内外の溶質濃度が等しくなる前に、弾性的な細胞壁圧によって膨張が止まることがあるのはなぜですか？
- Q4学校の実験では、質量の変化をグラムで記録するのではなく、質量の変化率を記録するのはなぜですか？
- Q5レタスの葉が塩味のドレッシングではしんなりするのに、冷水ではシャキッとするのはなぜですか？
よくある質問
0.30 mol/Lは、どのジャガイモにも当てはまる等張濃度ですか？
いいえ。これは、この理想化モデルで選んだ初期濃度です。実際のジャガイモは品種、生育条件、保存状態によって異なるため、実験で確かめる必要があります。
初期質量を2倍にしても、なぜ変化率は変わらないのですか？
このモデルでは、すべてのサンプルに同じ相対水力コンダクタンスと水分率を使用します。実際の表面積や円柱の寸法が水輸送に与える影響は意図的に考慮していません。
重さを量る前に、なぜジャガイモの円柱を拭いて乾かす必要があるのですか？
表面に付着した水は、組織に入っていないのに質量を増やしてしまいます。各サンプルを同じ方法で拭き取ることで、測定された変化が浸透によって実際に移動した水を反映するようになります。