Diffusion og cellestørrelse | Rapport

Side 1

Indledning

Biologi

Biologirapport

Diffusion og cellestørrelse.

Side 2

Biologirapport – Diffusion og cellestørrelse.

2

Indledning

For at forstå forsøget, er man nødt til at vide lidt om celler og diffusion.

Diffusion er en passiv transportform af molekyler fra et sted til et andet, betinget af forskelle på koncentrationen de to steder. Dvs. diffusion går fra en højere koncentration til en lavere koncentration – cellen vil indstille ligevægt. Som et eksempel kan man sige, at hvis et menneske har drukket alt for meget vand, og saltkoncentrationen derfor er for lav ude omkring cellen, vil den forsøge at optage vandet i cellen, så koncentrationen af salt derved bliver lige stor inden og udenfor cellen. Diffusion kræver ikke energi og fungerer kun effektiv over kortere afstande i væsker.

Diffusionshastigheden afhænger af tre faktorer:

- Temperaturen

- Koncentrationen

- Samt størrelsen på molekylet

En celle er den mindste levende enhed i alle levende organismer, og er fælles for alt liv. Nogle organismer, fx bakterier, er encellede, hvorimod andre organismer består af flere milliarder celler der arbejder sammen. En celle er i stand til at optage næringsstoffer og omdanne disse til energi.

Celler deler sig ved celledeling, og celledeling tjener flere formål – nemlig vækst, vedligeholdelse og formering. Der findes to forskellige slags celler, de prokaryote og de eukaryote. Prokaryote har ingen cellekerne, ingen organeller og er meget simple. Hvorimod de eukaryote har cellekerne, organeller og er mere komplicerede. De eukaryote kan både være encellede og flercellede. Cellens små organer kaldes organeller, som hver har en funktion i cellen. I en celle findes en cellemembran, som afgrænser cellen og bestemmer hvad der kan passerer ind og ud. Der er også en mitokondrie, som danner energi til cellen og ribosomer der består af RNA og proteiner.

En celle er nødt til at være lille for at kunne overleve, og det har hovedsagligt noget med cellens næringsoptagelse at gøre – fordi rækkevidden for transport af næringsstoffer ved diffusion i en celle er meget begrænset og fordi en celles overflade skal være stor i forhold til cellens rumfang.

Dette kan nemt forklares: jo større en celle er, des mindre er forholdet mellem overflade og cellens rumfang. Det er overfladen der optager næringen og rumfanget der skal bruge den. Hvis du fx har to celler (terninger) hvor celle1 har en sidelængde der er dobbelt så lang som celle2. Så vil overfladearealet på celle1 være fire gange så stor som på celle2, mens rumfanget vil være otte gange så stort. Derfor vil celle1 kunne optage fire gange så meget næring som celle2, men da dens

Side 3

Biologirapport – Diffusion og cellestørrelse.

3 rumfang er otte gange så stort, vil den kun få halvt så meget næring pr. rumfangsenhed som celle2.

Derfor kan celler kun overleve hvis de er meget små.

Forsøgets formål

Forsøgets formål er at finde sammenhængen mellem diffusionshastighed og cellestørrelse, og det er bl.a. interessant fordi man kan finde ud af hvorfor celler skal være små for at kunne overleve.

Hypoteser

Jeg havde to hypotser omkring forsøget. Den første var omkring diffusionens hastighed og den anden er omkring cellens størrelse.

1. Jeg troede, at hastigheden på diffusionen ville være den samme på alle tre agar-terninger, fordi de tre afhængende faktorer der bestemmer hastigheden (temperaturen, koncentrationen, og størrelsen på molekylet) ikke ville ændre sig igennem forsøget.

2. Jeg troede at procentdelen af hvor langt diffusionen er nået i de tre celler, ville være forskellig fra hinanden – eftersom hastigheden diffusionen ville være lige stor ved alle tre celler, og cellerne havde forskellige størrelser.

Materiale

3% Agar farvet med en spatelspids phenolrødt (skifter farve ved pH-ændring)

Kniv

Bægerglas

Eddike

Lineal

Ske

Fremgangsmåde

Først hældte vi eddike i et bægerglas og skar omhyggeligt tre agarterninger ud. De havde målene

1x1, 2x2 og 3x3 cm. Derefter puttede vi de tre kunstige celler ned i bægerglasset med eddiken og der lå de i præcis 4 minutter. Efter de 4 minutter tog vi alle tre agarterninger op og skar dem over.

Side 4

Biologirapport – Diffusion og cellestørrelse.

4

Derefter målte vi hvor langt der var diffunderet ind, ved at se hvor mange millimeter af agarterningen der havde skiftet farve. Derefter satte vi resultaterne ind i et skema.

Resultater

Vores resultater var som følger:

Agarterning Diffusionslængde Diffusionshastighed Overfladeareal Volumen

(kunstig celle) i mm. I mm/min I cm^{2} (rumfang) i cm^{3}
1x1x1 cm^{3} 4 1,125 6 1
2x2x2 cm^{3} 4 1,125 24 8
3x3x3 cm^{3} 3 1,5 54 27

FORTSAT Overflade/volumen Volumen uændret Volumen ændret % ændret

-forhold (den del af (den del af (den %-del der er terningen der ikke terningen der er blevet affarvet) er blevet affarvet) blevet affarvet)

1x1x1 cm^{3} 6 0,008 0,992 99,2 %
2x2x2 cm^{3} 3 1,7 6,3 78,75 %
3x3x3 cm^{3} 2 13,8 13,2 49 %

Diskussion

Vores resultater fra forsøget viste, at diffusionen var lige hurtig på alle tre celler, men at procentdelen der var affarvet var meget forskellig. Det var fordi de tre celler havde tre forskellige størrelser og derfor fyldte de 3-4 mm. der var blevet diffunderet jo langt mere på den lille celle

(1x1x1 cm^{3}) end de gjorde på fx den største celle (3x3x3 cm^{3}) Derudover viste resultaterne også at
jo større et overflade/volumen forhold – desto større diffusion.

Vores resultater stemmer helt overens med teorien og mine hypoteser.

Teorien sagde bl.a. at en celle skulle være lille for at overleve, pga. overflade/volumen forholdet,

hvilket vi har bevidst ved vores forsøg, da det ville tage meget længere tid for en stor celle at diffundere helt ind til kernen, og fordi den ikke kan optage nok næring gennem overfladen, da dens rumfang er for stort.

Side 5

Biologirapport – Diffusion og cellestørrelse.

5

Hypoteserne sagde bl.a. at diffusionshastigheden ville være ville være den samme hos alle tre celler.

Hvilket vi også bevidste, da vi målte agarterningerne efter forsøget, de var nemlig diffunderet stort set lige meget ind. Det var fordi vi ikke havde ændret på de tre afgørende faktorer omkring diffusionshastigheden (temperatur, koncentration, størrelse på molekylet)

Der var ingen fejlkilder i vores forsøg – men fejlkilder kunne bl.a. have været:

- Hvis agarterningerne ikke lå lige lang tid i eddiken, så en af dem havde haft længere tid til at diffundere.

- Hvis vi ikke havde skåret omhyggeligt ud, så terningerne ikke var så store/små som vi regnede

med.

- Hvis vi ikke havde målt ordentligt, så resultaterne af diffusionen egentlig var anderledes.

Konklusion

Ud fra forsøget og mine resultater kan jeg konkludere, at diffusionshastigheden og cellestørrelsen ikke har nogen sammenhæng. Diffusionen gik nemlig lige hurtigt på alle tre celler, selvom det havde forskellig størrelse, dette kan ses i vores skema under ’resultater’.

Kilder

- ”Biologiens FG” af Thomas Skadhede, Kirsten Selchau og Kirsten Abildgaard.

- ”Genetik Grundbog” af Annette B. Sørensen m.fl. (de kopier du har udleveret)

- ”Biologibogen” af Niels Søren Hansen m.fl. (de kopier du har udleveret)

- http://www.denstoredanske.dk/Krop,_psyke_og_sundhed/Sundhedsvidenskab/Cellebiologi_og_alme
n_histologi/celle (hentet d. 10/10-10)
- http://www.fi.au.dk/~sl/BASIS/diffusion.htm (hentet d.10/10-10)