Generalități

Comentariu: „Apa alunecă pur și simplu prin membrană împreună cu alte molecule mici, polare, cum ar fi etanolul și ureea. Substanțele mai mari sau încărcate, solubile în apă, vor avea nevoie de un transportor proteic. Reziduurile de acili grași nu resping apa, dar nici nu o atrag. Este adevărat că, fiind polară, apa este atrasă mai mult de alte molecule de apă de pe aceeași parte a membranei decât de lanțurile hidrocarbonate care se află în bistrat. Atunci când moleculele de apă „bâzâie”, unele dintre ele pur și simplu alunecă prin ea. Porii și purtătorii de proteine nu sunt implicați și, de fapt, apa va difuza prin intermediul unui bistrat lipidic artificial, care nici măcar nu are proteine. Nu va difuza la fel de repede ca și cum nu ar exista bistratul lipidic, dar va difuza destul de ușor. Acum menționați substanțele solubile în apă, care s-ar referi la moleculele polare și încărcate. Unele substanțe solubile în apă au nevoie de canale proteice sau chiar de purtători (numite pompe dacă necesită energie metabolică). Moleculele polare mai mari trec mai greu, iar moleculele încărcate trec și mai greu, chiar dacă sunt mici (de exemplu, ionii). Motivul pentru care ionilor le este greu să treacă are legătură cu faptul că devin hidratați (înconjurați de molecule de apă ale căror capete cu sarcină opusă se leagă de ionul încărcat). Așadar, nu vă puteți uita la ionul în sine (care poate părea mic), ci la întreaga sferă de hidratare, care este probabil să fie mare. În general, ionii au nevoie de proteine de membrană pentru a trece, la fel ca și moleculele polare mai mari.”
-Bob Goodman, Hunter College High School, New York City. 11/3/99

Modificări ale echipamentului și aprovizionării

Tip: „Pentru tubulatura de dializă, am folosit cele mai ieftine pungi de plastic pentru sandvișuri. Funcționează destul de bine.”
-Jo Ann Burman, Andress High School, El Paso, Texas. 9/9/99

Tips: „Două sfaturi pe care aș vrea să le transmit. Sunt un profesor (destul de) nou și aceste ultime două descoperiri au făcut lucrurile mai ușoare. În primul rând, cumpăr amidon în spray, așa cum ați folosi pentru călcat. S-au dus zilele în care trebuia să încălzești amidonul pentru a-l dizolva. Pur și simplu continuați să pulverizați amidonul într-un balon cu apă până când considerați că este suficient. Eu nu măsor niciodată și funcționează foarte bine! În al doilea rând, pentru un rezultat rapid al testului Benedict, băgați-l în cuptorul cu microunde timp de aproximativ două până la cinci secunde; din nou, rezultatele sunt excelente. Mult mai bine decât benzile de testare. Sper că v-am economisit cel puțin 10 minute din timpul de pregătire a laboratorului. Fiecare minut contează!”
-Sara Sagmeister, Park Ridge, Illinois. 10/6/99

Sugestie: „Încercați să folosiți ceapă mov pentru laborator – funcționează – asigurați-vă doar că au câteva celule pigmentate. Diferențele cu dH20 și cu soluția de sare sunt mari. Dacă nu vreți să amestecați soluția de sare și aveți un acvariu cu apă sărată, luați doar un mic pahar cu apă din acvariu. Funcționează bine.”
-Bobbie Hinson, Providence Day School, Charlotte, Carolina de Nord. 10/14/99

Tip: „Eu folosesc o plantă numită Rhoeo discolor în loc de ceapă pentru a face ultima parte a laboratorului. Frunzele sale sunt purpurii pe partea inferioară, iar stratul epidermic purpuriu se desprinde ușor de restul frunzei. Este foarte ușor de cultivat (pare să prospere prin neglijență îndemânatică!) într-un ghiveci pe un pervaz. Ar trebui să fie disponibilă la un centru de grădinărit. Este o plantă foarte comună – folosită pentru acoperirea solului prin nordul Texasului – aș vrea să vă pot spune numele comun; îmi amintește de evreul rătăcitor, dar cu frunze mai mari și mai puțin păroase.”
-Marcia Sloan, Cleburne High School, Cleburne, Texas. 10/15/99

Întrebare: „Am fost ieri la farmacie să cumpăr benzi de testare a glucozei și existau multe posibilități. Nu am găsit nici una dintre mărcile enumerate în Ghidul profesorului. Are vreo importanță marca? Cumpărați benzile de testare a glucozei din urină sau benzile de testare a glucozei din sânge? Sunt foarte scumpe și nu am vrut să cumpăr un tip greșit.”

Răspunsul 1: „Cereți farmacistului dumneavoastră să vă păstreze benzile de testare a urinei expirate. De multe ori vă vor oferi o reducere de preț dacă le spuneți că sunteți profesor și dacă benzile de testare au expirat.”
-Franklin M. Bell, St. Mary’s Hall, San Antonio, Texas. 11/3/99

Răspunsul 2: „Întotdeauna îmi iau benzile de testare a glucozei de la Frey Scientific. Ele funcționează bine pentru testele de dializă și nu prezintă un fals pozitiv în prezența iodului. Le folosesc, de asemenea, pentru simularea analizei de urină și obțin rezultate mult mai bune decât mostrele farmaceutice.”
-Joni Driscoll, NW Cabarrus High, Concord, Carolina de Nord. 10/10/99

Tip: „Notați pentru anul viitor: folosiți soluția Benedict în loc de benzile de testare pentru a testa prezența zaharurilor în afara pungii. Adăugați doar o parte din lichidul din pahar într-o eprubetă care are o cantitate egală de soluție Benedict. Amestecați și încălziți ușor într-o baie de apă timp de 5 până la 10 minute. Ar trebui să obțineți un test pozitiv – Benedict’s albastru va deveni ruginit (portocaliu/roșu) dacă este prezentă glucoza. Am făcut laboratorul săptămâna trecută și am obținut rezultate foarte bune folosind Benedict’s.”
-Carmen Austin, Wharton High School, Tampa, Florida. 10/5/99

Pregătiri prelaborator

Modificări ale procedurii

Întrebare: „Există vreo alternativă pentru metoda de obținere a probelor de cartof prin găurire cu caroiaj?”

Răspunsul 1: „În loc să folosiți un burghiu de plută pentru a face cilindri de cartof, încercați să folosiți un tăietor de cartofi prăjiți pentru a face mai multe bucăți uniforme de cartof crud dintr-o dată. Unul dintre elevii mei s-a gândit la asta!”
-Marcia Fischer, Desert Mountain High School, Scottsdale, Arizona. 10/24/00

Răspunsul 2: „… Dacă nu aveți un aparat de făcut cartofi prăjiți, puteți să îi tăiați singuri. Eu am renunțat cu ani în urmă la bormașina de plută și pur și simplu iau un cuțit bun de bucătărie și tai cartofii în „bețe” aproximativ uniforme, de dimensiunea aproximativă cerută. Acest lucru funcționează și consider că este unul dintre cele mai fiabile laboratoare. De asemenea, îmi întărește concluzia (pe care le-o spun mereu copiilor) că a învăța să gătești este o pregătire excelentă pentru laborator – multe dintre abilități se transferă!”
-Leslie Haines, Walter Williams High School, Burlington, Carolina de Nord. 10/28/00

Răspunsul 3: „Am constatat că este foarte dificil să faci acest laborator așa cum este scris. Eu folosesc felii subțiri de cartof în loc de miezuri și încerc să termin cu aproximativ 20 g. de cartof. Odată ce am început să îl fac în acest fel, funcționează de minune. Cred că acest lucru se datorează din două motive: (1) ai o masă mult mai mare de cartof și astfel ai un procent mult mai mic de erori de masare; (2) nu ai atâtea bucățele de cartof care se desprind și reduc masa.”
-Ed McDaniels, Grandville High School, Grandville, Michigan. 10/19/00

Sugestie: „Am folosit o mandolină franceză pentru a tăia bastonașe de cartofi pentru laboratorul 1C și am obținut rezultate excelente (R pătrat = 0,996). Pentru una dintre echipele mele am folosit tehnica „tăierii de napolitane” și am produs „chipsuri de napolitane”, pe care apoi le-am „perforat” cu un vas mic pentru a produce „discuri de napolitane” de dimensiuni uniforme. Rezultatul a fost că discurile din soluțiile hipotone s-au extins, iar discurile din soluțiile hipertonice s-au contractat într-o manieră exagerată, fapt confirmat doar de date. Se pare că suprafața crescută a fost responsabilă.”
-Harry Padden, Washington Twp High School, Sewell, New Jersey. 11/17/00

Soluționarea problemelor și curățare

Sugestie: „În timp ce conduceam astăzi laboratorul de osmoză/difuzie, elevii mei au făcut o descoperire interesantă. Soluția de iod a reacționat cu benzile de testare a glucozei (kitul de înlocuire a laboratorului de osmoză Carolina Biological) și a căpătat o culoare care indică o reacție pozitivă la glucoză. Elevii au vrut să știe cum ar putea determina dacă glucoza a difuzat din sacul de dializă, deoarece iodul din soluția din paharul de laborator le-a dat deja un test pozitiv. De asemenea, la sfârșitul experimentului, când iodul a difuzat în punga de dializă, ei au vrut să știe cum pot detecta dacă glucoza a plecat (după cum indică o reacție mai puțin colorată cu benzile de testare a glucozei). Am sfârșit prin a rula o pungă de dializă fără iod, astfel încât să putem detecta glucoza de la sine, dar dacă urmați laboratorul așa cum este scris, s-ar putea să trebuiască să luați în considerare această problemă.”
-Jeff Smith, Indiana Academy, Muncie, Indiana. 10/5/99

Conducerea laboratorului folosind sonde și calculatoare/calculatoare

Întrebare: „Are cineva o procedură de laborator de osmoză mai „simplă” sau modificată? Una care poate fi realizată într-o singură zi?”

Răspuns 1: „Folosiți un burghiu mare, cu dop și un cartof mare (lung). Folosind o mișcare de răsucire, introduceți burghiul de plută până la capăt în cartof, pe lungime. Deoarece trebuie să faceți acest lucru la mai mulți cartofi, ideea este să folosiți burghiul de aceeași mărime pe fiecare cartof. Nu trebuie să treceți până la capăt prin cartof (sau chiar aproape de el). Dacă scoateți burghiul, bucata cilindrică de cartof va rămâne atașată de cartof. Cu toate acestea, dacă plasați un bisturiu în capătul din spate al burghiului și răsuciți atât burghiul, cât și bisturiul împreună, cilindrul de cartof se va răsuci și, în cele din urmă, se va rupe. Scoateți bormașina și, la fel ca și cum ați sparge o sticlă de șampanie, cilindrul de cartof va ieși. Acum aveți o gaură în cartof, iar dacă repetați acest lucru cu mai mulți cartofi, veți avea găuri de dimensiuni UNIFORME în cartofi. Clătiți-i pe fiecare cu apă de la robinet pentru a scoate din găuri boabele de amidon în exces, care au fost eliberate în urma acestei proceduri aproximative. Cartofii sunt acum gata. Umpleți-i pe fiecare cu o concentrație diferită de zaharoză: 0, 0,2, 0,4, 0,6, 0,8 și 1,0. Folosind un dop #2 cu o pipetă inversată, răsuciți ușor dopul în cartof. Nu-l forțați prea tare, altfel cartoful se va rupe (și astfel va fi inutil). Ar trebui să obțineți o conexiune ermetică. De obicei, eu îi pun într-un pahar de 600 ml și lipesc bine dopul cu bandă adezivă. Atașați un senzor de presiune de gaz Vernier (CBL sau computerizat) la pipetă și măsurați variația de presiune pe o perioadă de 20-30 de minute. Panta (variația presiunii în funcție de variația în timp) este o măsură a ratei de osmoză. Prin reprezentarea grafică a concentrației în funcție de pantă se poate determina concentrația la care panta este 0 (de exemplu, atunci când potențialul de apă al celulelor de cartof este egal cu potențialul de apă al soluției de zaharoză). Nu am încercat acest lucru fără sonde, dar îl puteți conecta și cu ajutorul unor pipete gradate cu alezaj foarte îngust. Procedura are câteva piedici pe care încă încerc să le rezolv. Nu pot spune că funcționează curat tot timpul, dar nu durează 24 de ore. Am câteva idei pentru a o curăța.”
-Bob Goodman, Hunter College High School, New York City. 10/23/00

Idei alternative de laborator

Laborator de osmoză a ouălor

Întrebare: „Am auzit de profesori care folosesc ouă pentru a demonstra principiile osmozei. Are cineva activități de laborator sau demonstrații care se ocupă de acest lucru?”

Răspunsul 1: „Am o referință minunată la acest laborator din Journal of College Science Teaching, Nov. 1985. Cred că este o publicație a NSTA? Se numește „Osmoza și membrana minunată” și se referă la utilizarea ouălor decalcifiate pentru a demonstra osmoza. Îi pun pe copiii mei să decalcifieze ouăle în oțet timp de 48 de ore, iar apoi le dau patru soluții necunoscute (distilate, 0,5 M de zaharoză, 1 M de zaharoză și 2 M de zaharoză). Ei masează ouăle, le pun în soluții și le masează din nou la fiecare 10 sau 15 minute timp de 1,5 ore. Laboratorul funcționează foarte bine! De asemenea, va funcționa într-o perioadă de 45 de minute dacă copiii se întorc la prânz sau mai târziu pentru a le masa după ore. Apoi, ei trasează modificarea procentuală a masei în funcție de timp. Ei trebuie, de asemenea, să calculeze molaritatea oului; de obicei iese aproximativ 0,8M.

Articolul la care am făcut referire mai sus recomandă folosirea soluțiilor de glucoză, dar am descoperit că zaharoza funcționează la fel de bine și este mult mai ieftină. Articolul spune, de asemenea, că soluțiile de NaCl dau rezultate ciudate, posibil din cauza faptului că ionii de sare modifică cumva membrana.

Asigură-te că ai la îndemână ouă în plus, deoarece există întotdeauna acel elev care se alege cu un ou pe mână. Am pus trei duzini de ouă într-un galon de oțet peste noapte și am înlocuit oțetul a doua zi. Ouăle au fost gata în a treia zi.”
-Franklin Bell, St Mary’s Hall, San Antonio, Texas. 10/20/99

Răspunsul 2: „O altă excursie secundară cu ouăle – odată ce ați terminat tratamentele cu sare sau zahăr – este să le puneți în diferite tipuri de vopsea peste noapte:

• albastru de metilen
• Tinctura Rit
• colorant alimentar

Care are o viteză de difuzie diferită (difuzează la diferite adâncimi în interiorul oului) – fierbeți și tăiați în două pentru a vedea diferențele. Totuși, nu este recomandat pentru a fi mâncat!”
– Pam Tidswell, Rancocas Valley Regional High School, Mt. Holly, New Jersey. 10/19/99

Răspunsul 3: „Timp de 30 de ani am folosit laboratorul de ouă ca o super demonstrație sau ca o activitate individuală. Conduce acasă acțiunea propriilor noastre celule cu o celulă animală familiară pe care elevii o pot vedea. Urmează instrucțiuni cu adevărat simpliste. Se adaugă chimia, presiunile, etc. Înmuiați/submergeți un ou de găină crud în oțet alb (cel mai ieftin soi din magazin funcționează cel mai bine) timp de 24 până la 48 de ore pentru a îndepărta coaja de carbonat de calciu. Coaja va evidenția imediat coroziunea, cu multe bule mici care se formează în jurul suprafeței – acest lucru oferă timp pentru o discuție bună despre chimia de bază și acțiunile acizilor și ale compușilor metalici. Membrana poate fi acoperită de săruri de calciu solubile la sfârșitul acestui timp – spălați ușor pentru a o îndepărta, ceea ce vă va permite să vedeți membrana translucidă. În acest moment s-ar putea să vă dați seama de necesitatea pregătirii unor ouă de rezervă! Uscați și masați. Este posibil să doriți să faceți și alte măsurători, cum ar fi circumferința, volumul prin deplasarea apei etc. Așezați oul într-un volum cunoscut de apă distilată (150 ml) într-un pahar de laborator curat de 250 ml. Colectați din nou orice date pe care le considerați adecvate sau cereți elevilor să își proiecteze propriul laborator (o oportunitate pentru constructivism și cei 3P). Așteptați 24 de ore – peste noapte. Scoateți cu grijă oul; tamponați-l și uscați-l, iar câștigul de masă este apa. Comparați cu volumul pierdut în pahar. Osmoză prin membrana permeabilă selectiv. Puteți cere elevilor să spargă oul într-un vas Petri; evaluați consistența albușului. O alternativă sau un laborator complementar este de a lua un al doilea ou. Îndepărtați coaja și masa. Puneți-l în sirop Karo 100 % alb (fructoză lichidă). Se lasă să stea peste noapte. Scoateți oul, spălați rapid, uscați și masați. Comparați noul volum din pahar și masa pierdută. Dacă elevii sunt atenți, ar trebui să observați unele stratificări datorate diferențelor de densitate. Rezultatele de aici sunt destul de dramatice și pot fi inversate prin plasarea oului în apă distilată. Dumneavoastră și elevii dumneavoastră puteți face acest laborator cât de implicat sau simplu doriți. Este, de asemenea, un loc bun pentru a revizui structura oului amniotic.”
-Donna M. Gilbertson, Beloit Memorial High School, Beloit Wisconsin. 10/18/99