Allmän översikt

Kommentar: ”Vatten glider bara genom membranet tillsammans med andra små, polära molekyler som etanol och urea. Större eller laddade vattenlösliga ämnen kräver en proteinbärare. Fettacylresterna stöter inte bort vatten, men de drar inte heller till sig det. Det är sant att eftersom vattnet är polärt dras det mer till andra vattenmolekyler på samma sida av membranet än till de kolvätekedjor som finns i bilaget. När vattenmolekylerna ”surrar” omkring glider en del av dem bara igenom. Proteinporer och bärare är inte inblandade och i själva verket kommer vatten att diffundera genom ett artificiellt lipiddubbelskikt, som inte ens har proteiner. Det kommer inte att diffundera lika snabbt som om lipiddubbelskiktet inte fanns där, men det kommer att diffundera ganska lätt. Nu nämner ni vattenlösliga ämnen, vilket skulle innebära polära och laddade molekyler. Vissa vattenlösliga ämnen kräver proteinkanaler eller till och med transportörer (som kallas pumpar om de kräver metabolisk energi). Större polära molekyler har svårare att ta sig igenom och laddade molekyler har ännu svårare att ta sig igenom, även om de är små (dvs. joner). Anledningen till att jonerna har svårt att ta sig igenom har att göra med att de blir hydrerade (omgivna av vattenmolekyler vars motsatt laddade ändar knyter an till den laddade jonen). Man kan alltså inte titta på jonen i sig själv (som kan verka liten), utan på hela hydreringssfären som sannolikt är stor. Ioner kräver i allmänhet membranproteiner för att komma igenom, liksom större polära molekyler.”
-Bob Goodman, Hunter College High School, New York City. 11/3/99

Modifieringar av utrustning och förnödenheter

Tip: ”För dialysslangar har jag använt de billigaste smörgåspåsarna i plast. De fungerar ganska bra.”
-Jo Ann Burman, Andress High School, El Paso, Texas. 9/9/99

Tips: ”Två tips som jag skulle vilja ge vidare. Jag är en (ganska) ny lärare och dessa två senaste upptäckter har gjort saker och ting lite lättare. För det första köper jag spraystärkelse, som man använder när man stryker. Det är slut med att värma stärkelse för att lösa upp den. Fortsätt bara att spraya stärkelse i en kolv med vatten tills du tycker att det räcker. Jag mäter aldrig och det fungerar utmärkt! För det andra, för ett snabbt Benedict-testresultat, stoppa in den i mikrovågsugnen i ungefär två till fem sekunder; även här är resultaten fantastiska. Mycket bättre än testremsor. Jag hoppas att jag har sparat minst 10 minuter av din tid för laboratorieförberedelser. Varje minut räknas!”
-Sara Sagmeister, Park Ridge, Illinois. 10/6/99

Tip: ”Prova att använda lila lök till labbet – det fungerar – se bara till att de har några pigmenterade celler. Skillnaderna med dH20 och saltlösningen är stora. Om du inte vill blanda saltlösningen och har ett saltvattenakvarium kan du bara ta en liten bägare med vatten från akvariet. Det fungerar bra.”
-Bobbie Hinson, Providence Day School, Charlotte, North Carolina. 10/14/99

Tip: ”Jag använder en växt som heter Rhoeo discolor istället för lök för att göra den sista delen av laborationen. Dess blad är lila på undersidan och det lila epidermalskiktet lossnar lätt från resten av bladet. Den är mycket lätt att odla (verkar trivas med skicklig försummelse!) i en kruka på en fönsterbräda. Den borde finnas tillgänglig i ett trädgårdscenter. Det är en mycket vanlig växt som används som marktäckare runt om i norra Texas – jag önskar att jag kunde säga det vanliga namnet; den påminner mig om vandrande jude, men med större, mindre håriga blad.”
-Marcia Sloan, Cleburne High School, Cleburne, Texas. 15/10/99

Fråga: ”Jag gick till apoteket igår för att köpa glukostestremsor, och det fanns många möjligheter. Jag hittade inget av de märken som anges i lärarhandledningen. Spelar märket någon roll? Köper du uringlukostestremsorna eller blodglukostestremsorna? De är väldigt dyra, och jag ville inte köpa fel sorts.”

Svar 1: ”Be din apotekare att spara föråldrade urintestremsor åt dig. Ofta ger de dig ett rabatterat pris om du berättar att du är lärare och att testremsorna har gått ut.”
-Franklin M. Bell, St Mary’s Hall, San Antonio, Texas. 11/3/99

Svar 2: ”Jag köper alltid mina glukostestremsor från Frey Scientific. De fungerar utmärkt för dialystester och visar inte falskt positivt i närvaro av jod. Jag använder dem också för simulerad urinanalys och får mycket bättre resultat än de farmaceutiska pinnarna.”
-Joni Driscoll, NW Cabarrus High, Concord, North Carolina. 10/10/99

Tip: ”Gör en anteckning till nästa år: använd Benedictuslösning i stället för teststickor för att testa förekomsten av sockerarter utanför påsen. Tillsätt bara lite av vätskan i bägaren till ett provrör som har en lika stor mängd Benedictuslösning. Blanda och värm försiktigt i ett vattenbad i 5-10 minuter. Du bör få ett positivt test – blå Benedict’s blir rostig (orange/röd) om det finns glukos. Jag gjorde laborationen förra veckan och fick bra resultat genom att använda Benedict’s.”
-Carmen Austin, Wharton High School, Tampa, Florida. 10/5/99

Förberedelser inför labbet

Förändringar i förfarandet

Fråga: ”

Svar 1: ”Istället för att använda en korkborr för att göra cylindrar av potatis kan du prova att använda en fritösskärare för att göra många likformiga bitar av rå potatis på en gång. En av mina elever kom på det!”
-Marcia Fischer, Desert Mountain High School, Scottsdale, Arizona. 10/24/00

Svar 2: ”… Om du inte har en pommes fritesmaskin kan du bara skära dem själv. Jag gav upp korkborren för flera år sedan och tar helt enkelt en bra kökskniv och skär potatisen i ungefär likformiga ”pinnar” av den ungefärliga storlek som efterfrågas. Detta fungerar, och jag anser att detta är ett av de mer pålitliga laboratorierna. Det stärker också min slutsats (som jag alltid säger till barnen) att lära sig laga mat är en bra träning för labbet – många av färdigheterna överförs!”
-Leslie Haines, Walter Williams High School, Burlington, North Carolina. 10/28/00

Svar 3: ”Jag har funnit att det är mycket svårt att göra den här laborationen som den är skriven. Jag använder tunna skivor av potatis i stället för kärnor och försöker sluta med ungefär 20 g potatis. När jag väl började göra det på det här sättet fungerar det som en dröm. Jag tror att det beror på två orsaker: (1) Du har en mycket större massa potatis och därför har du en mycket mindre procentuell andel fel i massan. (2) Du har inte så många små potatisbitar som faller av och minskar massan.”
-Ed McDaniels, Grandville High School, Grandville, Michigan. 10/19/00

Tip: ”Jag använde en fransk mandolin för att skära potatisstavar till 1C-labbet och fick bra resultat (R i kvadrat = 0,996). För ett av mina lag använde jag tekniken ’våffelsnitt’ och producerade ’våffelchips’, som jag sedan ’stansade’ med en liten skål för att producera ’våffelskivor’ av enhetlig storlek. Resultatet blev att skivorna i de hypotona lösningarna expanderade och att skivorna i de hypertoniska lösningarna krympte på ett överdrivet sätt, vilket bara bekräftades av data. Det verkar som om den ökade ytan var orsaken.”
-Harry Padden, Washington Twp High School, Sewell, New Jersey. 11/17/00

Problemlösning och sanering

Tip: ”När jag körde osmos/diffusionslaboratoriet idag gjorde mina elever en intressant upptäckt. Jodlösningen reagerade med glukostestremsorna (Carolina Biological osmosis lab replacement kit) och fick en färg som visade på en positiv glukosreaktion. Eleverna ville veta hur de skulle kunna avgöra om glukos diffunderade ut ur dialyspåsen eftersom jodet i bägarlösningen redan gav dem ett positivt test. På samma sätt ville de i slutet av försöket, när jodet hade spridits in i dialyspåsen, veta hur de skulle kunna upptäcka att glukos hade lämnat den (vilket indikeras av en minskad färgreaktion med glukostestremsorna). Det slutade med att vi använde en dialyspåse utan jod så att vi kunde upptäcka glukosen av sig själv, men om du följer laborationen som den är skriven kan du behöva tänka på detta problem.”
-Jeff Smith, Indiana Academy, Muncie, Indiana. 10/5/99

Uppförande av labb med hjälp av sonder och datorer/räknare

Fråga: ”Är det någon som har en ”enklare” eller modifierad osmoselabbsprocedur? En som kan göras på en enda dag?”

Svar 1: ”Använd en stor korkborr och en stor (lång) potatis. Använd en vridande rörelse och för in korkborren hela vägen in i potatisen på längden. Eftersom du måste göra detta på flera potatisar är tanken att använda samma storlek på borren på varje potatis. Du får inte gå hela vägen genom (eller ens nära att gå igenom) potatisen. Om du drar ut borren kommer den cylindriska potatisbiten att sitta kvar på potatisen. Men om du placerar en skalpell i potatisborrens bakre ände och vrider både borren och skalpellen tillsammans, kommer potatiscylindern att vrida sig och slutligen knäcka. Dra ut borrmaskinen och precis som att öppna en champagneflaska kommer potatiscylindern att komma ut. Du har nu ett hål i potatisen, och om du upprepar detta med flera potatisar kommer du att få hål av UNIFORM storlek i potatisen. Skölj varje potatis med kranvatten för att få ut de överflödiga stärkelsekornen, som frigjorts från denna grova procedur, ur hålen. Potatisen är nu klar. Fyll varje potatis med olika koncentrationer av sackaros: 0, 0,2, 0,4, 0,6, 0,8 och 1,0. Använd en propp nr 2 med en omvänd pipett och vrid försiktigt in korken i potatisen. Tvinga den inte för hårt, annars kommer potatisen att rivas sönder (och därmed bli oanvändbar). Du bör få en lufttät anslutning. Jag brukar sätta dem i en 600 mL bägare och tejpa fast korken ordentligt. Fäst en Vernier gas- och trycksensor (CBL eller datorbaserad) på pipetten och mät tryckförändringen under en period på 20-30 minuter. Lutningen (tryckförändring över tid) är ett mått på osmosens hastighet. Genom att grafera koncentrationen mot lutningen kan du bestämma den koncentration vid vilken lutningen är 0 (dvs. där potatiscellernas vattenpotential är lika med vattenpotentialen i sackaroslösningen). Jag har inte provat detta utan sonder, men du kan också koppla in den med mycket smala pipetter med graderade pipetter. Förfarandet har några problem som jag fortfarande försöker lösa. Jag kan inte säga att det fungerar rent hela tiden, men det tar inte 24 timmar. Jag har några idéer för att förbättra det.”
-Bob Goodman, Hunter College High School, New York City. 10/23/00

Alternativa labbidéer

Eggosmoselabb

Fråga: ”Jag har hört talas om lärare som använder ägg för att demonstrera osmotiska principer. Är det någon som har några laborationer eller demonstrationer som handlar om detta?”

Svar 1: ”Jag har en underbar referens till denna laboration från Journal of College Science Teaching, Nov. 1985. Jag tror att detta är en publikation från NSTA? Den heter ’Osmosis and the Marvelous Membrane’ och handlar om att använda avkalkade ägg för att demonstrera osmos. Jag låter mina barn avkalka ägg i ättika i 48 timmar och ger dem sedan fyra okända lösningar (destillerad, 0,5 M sackaros, 1 M sackaros och 2 M sackaros). De mäter sina ägg, lägger dem i lösningarna och mäter dem igen var 10:e eller 15:e minut i 1,5 timme. Laborationen fungerar utmärkt! Det fungerar också på en 45-minutersperiod om barnen kommer tillbaka på lunchen eller senare för att massera dem efter lektionen. Därefter plottar de den procentuella förändringen av massan i förhållande till tiden. De måste också beräkna äggets molaritet; det brukar bli ungefär 0,8 M.

I artikeln som jag hänvisade till ovan rekommenderas att man använder glukoslösningar, men jag har funnit att sackaros fungerar lika bra och är mycket billigare. I artikeln står det också att NaCl-lösningar ger märkliga resultat, möjligen på grund av att saltjonerna ändrar membranet på något sätt.

Se bara till att ha extra ägg till hands, eftersom det alltid finns en elev som slutar med ägg på handen. Jag placerade tre dussin ägg i en gallon vinäger över natten och bytte ut vinägern nästa dag. Äggen var klara dag tre.”
-Franklin Bell, St Mary’s Hall, San Antonio, Texas. 10/20/99

Svar 2: ”En annan sidotur med äggen – när du har avslutat salt- eller sockerbehandlingen – är att lägga dem i olika typer av färgämnen över natten:

• metylenblått
• Ritfärgningsmedel
• livsmedelsfärgningsmedel

Varje har olika diffusionshastighet (diffunderar till olika djup i ägget)- koka och skär dem på mitten för att se skillnaderna. Rekommenderas dock inte att äta!”
– Pam Tidswell, Rancocas Valley Regional High School, Mt. Holly, New Jersey. 10/19/99

Svar 3: ”I 30 år har jag använt ägglabbet som en superdemonstration eller som en individuell aktivitet. Det driver hem verkan av våra egna celler med en bekant djurcell som eleverna kan se. Riktigt förenklade anvisningar följer. Man lägger till kemi, tryck osv. Blötlägg/sänk ner ett rått hönsägg i vit vinäger (den billigaste butikssorten fungerar bäst) i 24-48 timmar för att avlägsna skalet av kalciumkarbonat. Skalet kommer omedelbart att visa tecken på korrosion med många små bubblor som bildas runt ytan – detta ger tid för en bra diskussion om grundläggande kemi och verkan av syror och metallföreningar. Membranet kan vara täckt av lösliga kalciumsalter i slutet av denna tid – tvätta försiktigt för att avlägsna dem, vilket gör att du kan se ett genomskinligt membran. Vid det här laget kanske du inser behovet av att förbereda några reservägg! Klappa torrt och massera. Du kanske vill göra några andra mätningar, t.ex. omkrets, volym genom vattenförskjutning osv. Placera ägget i en känd volym destillerat vatten (150 ml) i en ren 250 ml bägare. Samla återigen in de uppgifter som du tycker är lämpliga eller låt eleverna utforma sitt eget labb (en möjlighet till konstruktivism och 3P:s). Vänta 24 timmar – över natten. Ta försiktigt bort ägget, klappa det torrt och massanökning är vatten. Jämför med den volym som förloras i bägaren. Osmos genom selektivt genomsläppliga membran. Du kan låta eleverna bryta ägget i en petriskål och utvärdera konsistensen hos vitan. Ett alternativt eller kompletterande försök är att ta ett andra ägg. Ta bort skalet och massera det. Lägg det i 100 procent vit Karo-sirap (flytande fruktos). Låt det sitta över natten. Ta ut ägget, tvätta det snabbt, torka det och massera det. Jämför den nya volymen i bägaren och den förlorade massan. Om eleverna är försiktiga bör man märka en viss skiktning på grund av densitetsskillnader. Resultaten här är ganska dramatiska och kan vändas om genom att lägga ägget i destillerat vatten. Du och dina elever kan göra den här laborationen så komplicerad eller enkel som ni vill. Det är också ett bra tillfälle att gå igenom fosteräggets struktur.”
-Donna M. Gilbertson, Beloit Memorial High School, Beloit Wisconsin. 10/18/99