Штучна “клітина” Траубе – МАНЛаб


Штучна “клітина” Траубе

Автор Білик Жанна
Кандидат біологічних наук, науковий співробітник НЦ «Мала академія наук України». Сфера наукових інтересів: біохімія та фізіологія рослин, сучасні методики викладання біології та хімії, робота з обдарованими учнями. Автор близько 50 праць. Нагороджена подякою МОН.
Рівень складності Середній
Рівень небезпеки Безпечно, але під наглядом керівника
Доступність використовуваних матеріалів На рівні шкільного обладнання
Орієнтовний час на виконання роботи До 1 години

Блок 1. Резюме

Проект дає змогу зробити модель клітини; побачити відмінності між живими клітинами та їх імітаціями; дослідити роль явищ концентраційного градієнту, осмосу в життєдіяльності клітин.

Мета роботи: експериментально створити штучну “клітину” Траубе. З’ясувати відмінності між живою клітиною та її моделлю.

Завдання роботи:

  1. Ознайомитися з теоретичною частиною роботи.
  2. Навчитися виготовляти штучну “клітину” Траубе, вивчити на цій моделі напівпроникність цитоплазматичної мембрани та осмотичні явища в клітині.

Блок 2. Попередня інформація

Рослинна клітина нагадує цитоплазматичний мішечок, всередині якого розташована центральна вакуоля, оточена тонопластом. Вакуоля – своєрідний резервуар, наповнений клітинним соком. Водорозчинні сполуки, які зумовлюють осмотичний потенціал клітинного соку, вибіркова напівпроникність поверхневих мембран цитоплазми, еластичність клітинної оболонки дають змогу розглядати клітину як своєрідний природний осмометр. Вивчення осмотичних явищ у клітині найчастіше починають з таких простих моделей, як виготовлення штучної “клітини” Траубе.

Штучну “клітину” краще виготовляти під мікроскопом. Для цього на предметне скло наносять краплину жовтої кров’яної солі і вносять у неї кристал мідного купоросу. Препарат швидко розглядають під мікроскопом при малому збільшенні. У полі зору добре видно, як навколо кристалика мідного купоросу утворюється міхурець рожевого кольору, який весь час збільшується в об’ємі. Ця штучна “клітина” збільшується нерівномірно доти, доки не розчиниться кристалик і не вирівняється концентрація.

На поверхні краплі розчину жовтої кров’яної солі при потраплянні в неї кристалу мідного купоросу утворюється напівпроникна плівка купрум(ІІ) гексаціаноферату (ІІ). Реакція відбувається за таким рівнянням:

2CuSO4 + K4[Fe(CN)6] ® Cu2[Fe(CN)6]+2K2SO.

При цьому утворюється замкнений міхурець, який дістав назву штучної “клітини”. Плівка міхурця проникна для води і непроникна для солей. Оскільки концентрація розчину K4[Fe(CN)6] у цій клітині більша, ніж концентрація  CuSO4, що оточує її, то вода з розчину надходитиме всередину штучної “клітини”. При цьому клітина збільшуватиметься в об’ємі доти, доки концентрація всередині міхурця і біля нього не зрівняються. Під час збільшення об’єму штучної “клітини” плівка часто не витримує тиску і розривається. На місці розриву міхурця при стиканні з CuSO4 знову утворюється перегородка, і вода надходитиме в міхурець до нового розриву.

Блок 3. Обладнання

мікроскопи, предметні скельця, CuSO4х5Н20,  0,5 Н розчин K4[Fe(CN)6], піпетки, пінцети.

Блок 4. Експериментальна процедура

  1. На предметне скло за допомогою піпетки нанесіть краплину 0,5 Н розчину K4[Fe(CN)6].
  2. Підготуйте мікроскоп до роботи.
  3. Спостерігаючи в екран ПК або окуляр мікроскопа (окуляр 10х, об’єктив 4х), за допомогою пінцета внесіть кристалик мідного купоросу (CuSO4х5Н20).
  4. Спостерігайте утворення міхурців рожевого кольору.
  5. Внесіть краплину води, спостерігайте руйнування міхурців.

Рис. 1. Штучна “клітина” Траубе

Блок 5. Аналіз отриманих даних

  1. Замалюйте штучну “клітину” Траубе. Позначте концентрації речовин поза “клітиною” і всередині неї, а також напрямок руху води.

Блок 6. Напрями розвитку

Доберіть інші речовини, які можна використати для виготовлення штучних моделей клітини.