Difuzija in osmoza Univerza v Ljubljani Biotehnika fakulteta
Difuzija in osmoza Univerza v Ljubljani Biotehniška fakulteta Oddelek za biologijo http: //znanost-gre-v-solo. biologija. org september 2007 Gradivo za učitelje je bilo pripravljeno v okviru projekta "Znanost gre v šolo", ki sta ga sofinancirala Evropski socialni sklad Evropske unije in Ministrstvo za šolstvo in šport RS.
Slike: Barbara Vilhar
30 sekund 3 minute Vir animacije: http: //www. phys. virginia. edu/classes/109 N/more_stuff/Applets/brownian/applet. html Slovenska verzija: http: //znanost-gre-v-solo. biologija. org/gradiva-ucitelji/brown-gibanje/brownovo-gibanje. htm
1 3 10 m ~ 0, 2 s 100 m ~ 20 s 2 1 cm ~ 56 h 10 cm ~ 33 tednov 4 1 mm ~ 2000 s = 33 min 1 m ~ 63 let Slike: Barbara Vilhar
Razdalja Čas 1 m 0, 002 s 5 m 0, 05 s 10 m 0, 2 s 15 m 0, 5 s 20 m 0, 8 s 50 m 5, 0 s 100 m 20 s 1 mm 2 000 s = 33 min 1 cm 200 000 s = 56 h 10 cm 20· 106 s = 33 tednov 1 m 2· 109 s = 64 let Povprečni čas potovanja majhne organske molekule Omejitev za velikost celice: hitrost difuzije !!! večji organizmi: transportni sistem difuzija znotraj celice
Pojav Hitrost Približen čas za 1 m dolgo potovanje krvi po človeškem telesu: arterija 30 cm/s nekaj sekund potovanje krvi po človeškem telesu: kapilara 0, 5 cm/s nekaj minut potovanje vode in raztopljenih snovi po ksilemu drevesa 10 m/h (od 1 do 45 m/h) odvisno od velikosti trahej in hitrosti transpiracije nekaj minut potovanje sladkorjev po floemu 1 m/h (od 30 do 150 cm/h) 1 ura difuzija majhne organske molekule (npr. sladkorja) po vodni raztopini zveza med časom in potjo ni linearna več deset let
voda + nizka koncentracija topljenca voda Koncentracija (število molekul v prikazani “prostornini”) voda: 60 topljenec: 0 molekula vode voda: 55 molekula topljenec: 5 topljenca voda + srednja koncentracija topljenca voda + visoka koncentracija topljenca voda: 50 topljenec: 10 voda: 40 topljenec: 20 Slike: Barbara Vilhar
Hidratacijski ovoj Slike: Barbara Vilhar
koncentracija vode v celici višja kot v okolju èvoda prodira iz celice koncentracija vode v celici nižja kot v okolju èvoda prodira v celico Slike: Barbara Vilhar
koncentracija vode v celici enaka kot v okolju è koncentracija vode v celici se ne spreminja Slike: Barbara Vilhar
Rastlinska celica Močno hipotonična Rahlo hipotonična raztopina vakuolna raztopina membrana vakuolni (tonoplast) sok Izotonična raztopina Rahlo hipertonična raztopina Močno hipertonična raztopina jedro celična membrana citoplazma običajno stanje v organizmu Rahlo hipotonična raztopina Živalska celica Močno hipotonična raztopina citoplazma jedro celična membrana običajno stanje v organizmu Slike: Barbara Vilhar
Rastlinska celica Močno hipotonična Rahlo hipotonična raztopina vakuolna raztopina membrana vakuolni (tonoplast) sok Izotonična raztopina Rahlo hipertonična raztopina Močno hipertonična raztopina jedro celična membrana citoplazma Rastlinska celica brez stene običajno stanje v organizmu Močno hipotonična raztopina Rahlo hipotonična raztopina vakuolna membrana (tonoplast) vakuolni sok citoplazma jedro celična membrana običajno stanje v organizmu Slike: Barbara Vilhar
Robert Brown Albert Einstein (1773 -1858) (1879 -1955) razlaga termičnega gibanja (1905) opis termičnega gibanja (1827) Shema: Barbara Vilhar Fotografije: internet
gibanje delca v celici Slike: Barbara Vilhar
1 končno stanje začetno stanje 2 topilo (15 molekul) Hipoteza topljenec (5 molekul) 3 končno stanje začetno stanje 4 Igra vlog topilo (razoglavci) topljenec (kapičarji) Slike: Barbara Vilhar
1 končno stanje začetno stanje 2 topilo (15 molekul) Hipoteza topljenec (5 molekul) 3 končno stanje začetno stanje 4 Igra vlog topilo (razoglavci) topljenec (kapičarji) Slike: Barbara Vilhar
1 končno stanje začetno stanje 2 Hipoteza molekula topila (vode) molekula topljenca 6 Igra vlog 3 6 0 14 končno stanje začetno stanje 4 molekule topila (razoglavci) molekule topljenca (kapičarji) Slike: Barbara Vilhar
1 končno stanje začetno stanje 2 Hipoteza molekula topila (vode) molekula topljenca 6 1 6 0 14 končno stanje začetno stanje 2 Hipoteza molekula topila (vode) molekula topljenca 6 6 0 14 6 10 0 10 Slike: Barbara Vilhar
T vode = 20ºC T vode = 80ºC Fotografija: Simona Strgulc Krajšek
Robert Brown (1773 -1858) britanski botanik raziskuje razmnoževanje rastlin opazovanje peloda v kapljici vode pod mikroskopom: pelod vsebuje drobne delci v pelodu se gibajo sem in tja vprašanji: vrsta Clarkia pulchella (svetlinovke) vprašanje: Ali ti delci sodelujejo pri oploditvi? Ali je to le značilnost delcev v pelodu? Ali je to značilno tudi za delce v drugih rastlinskih celicah? sistematična raziskava gibanja delcev Fotografije: internet
Takšna gibanja delcev lahko opazujemo tudi v povrhnjici čebule gibanje delca v celici Vprašanje: Ali gre za gibanje živih delcev? Gibajo se tudi neživi delci, če so le dovolj majhni
24 tiskanih strani !!! Brownov prispevek k napredku znanosti: sistematična raziskava in natančen opis pojava, ki ga danes imenujemo tudi Brownovo gibanje. Brown zapiše, da gibanja delcev ne zna razložiti. matematični model: Albert Einstein 1905 Faksimile Brownovega članka: http: //sciweb. nybg. org/ science 2/pdfs/dws/Brownian. pdf Brown leta 1827 distribuira kot pamflet dve leti kasneje objava (z dopolnitvami) Fotografije: internet
- Slides: 22