PRACTIUM
AARDAPPELSTAAFJES
Anouk Gunsch Biologie 4a 16-11-2017
Inhoud Inhoud ........................................................................................................................................ 2 Inleiding ...................................................................................................................................... 3 Methode ..................................................................................................................................... 4 Benodigdheden....................................................................................................................... 4 Werkwijze ............................................................................................................................... 4 Resultaten .................................................................................................................................. 5 Discussie en conclusie ................................................................................................................ 7
2
Inleiding Als cellen in contact komen met het milieu buiten de celmembraan, treedt er onder andere uitwisseling van watermoleculen op. Deze osmose is afhankelijk van de concentratie opgeloste stoffen in het water en in de cel. Normaal gesproken bestaat een plantencel voor een groot deel uit water dat een druk naar buiten uitoefent. Deze druk heet turgor en geeft de cellen stevigheid. Wanneer een plantencel een hogere zoutconcentratie heeft dan de omgeving zal de cel water op gaan nemen en uitzetten. Deze stroom van water door concentratie heet osmose. Dit is te zien in figuur 1. Wanneer een plantencel een lagere zoutconcentratie heeft dan de omgeving zal de cel water af gaan geven en krimpen. Bij veranderende hoeveelheden water in de cel zal deze dus steviger of slapper worden, afhankelijk van of er meer of minder water in de cel komt. Als de concentratie binnen en buiten de cel in evenwicht is, is de oplossing isotoon. Er zal dan niets veranderen aan de stevigheid of hoeveelheid water in de cel. Wanneer de cellen te veel krimpen, kan de celwand op een gegeven moment niet meer verder meekrimpen. De cel zal dan loslaten van de celwand en afsterven, dit heet plasmolyse. Het punt waar de cellen net niet loslaten heet grensplasmolyse. In dit experiment wordt osmose bij de aardappel (Solanum tuberosum) onderzocht met behulp van aardappelstaafjes. Aardappelstaafjes zijn opgebouwd uit een heleboel aardappelcellen achter en naast elkaar. Daardoor kun je veranderingen aan deze staafjes terugvoeren tot veranderingen in de cellen. De onderzoeksvraag is: “Hoe reageren aardappelstaafjes op zoutoplossingen met verschillende zoutconcentraties en is met behulp van deze gegevens de osmotische waarde van een aardappelcel te bepalen?� De hypothese is dat wanneer de zoutconcentratie in de zoutoplossing hoger is dan in het aardappelstaafje, het aardappelstaafje zal krimpen. Wanneer de zoutconcentratie lager is in de zoutoplossing dan is het aardappelstaafje, zal het aardappelstaafje uitzetten. Wanneer de zoutconcentratie in de zoutoplossing gelijk is met die van het aardappelstaafje zal er niks gebeuren. Bij deze concentratie kunnen we dus weten wat de concentratie in de cel is.
Figuur 1 – Turgor en plasmolyse bij plantencellen.
3
Methode Benodigdheden
7 reageerbuizen (diameter 18 mm) in een reageerbuisrek NaCl-oplossingen van 0,5%, 1%, 1,5%, 2%, 3%, 6% Gedestilleerd water Verse aardappelstaafjes Een schilmes Een snijplankje Een schuifmaat Een stift
Werkwijze Een aardappel is geschild en daarna in staafjes gesneden. Vervolgens zijn er zeven staafjes met behulp van een mal 40 mm lang gemaakt en daarna precies met een schuifmaat nagemeten. Zes reageerbuizen zijn gevuld met de verschillende zoutoplossingen: 0,5%, 1%, 1,5%, 2%, 3%, 6% en de zevende buis is gevuld met gedestilleerd water (0% zoutoplossing). In elke reageerbuis is een aardappelstaafje gedaan. De reageerbuisjes zijn in een reageerbuisrek gedaan. De volgende dag zijn de aardappelstaafjes weer opgemeten met een schuifmaat. De stevigheid van de aardappelstaafjes is beoordeeld op een schaal van 1 tot 10 waarbij 10 het sterkst is. De resultaten worden verwerkt in een grafiek waar de zoutoplossing tegen de lengteverandering wordt uitgezet. Omdat de aardappelstaafjes aan het begin niet allemaal even lang zullen zijn, wordt er ook een grafiek met de relatieve lengteverandering gemaakt. Uit deze grafieken is de normale osmotische waarde van de aardappelcellen uit te lezen.
4
Resultaten Hieronder staan de resultaten verwerkt in tabel 1 en tabel 2. Deze gegevens zijn verwerkt in grafieken, figuur 2 en figuur 3.
Tabel 1- Lengteverandering en stevigheidsverandering bij verschillende NaCl-concentraties
Concentratie NaCloplossing (%) 0 0,5 1 1,5 2 3 6
Beginlengte Eindlengte Lengteverandering Stevigheidsverandering aardappelstaafje aardappelstaafje aardappelstaafje aardappelstaafje (mm) (mm) (mm) 38,3 39,2 39,1 38,8 36,8 36,6 36,0
42,8 39,9 37,5 34,6 32,8 32,7 32,9
4,5 0,7 -1,6 -4,2 -4,0 -3,9 -3,1
Stevig (10) Stevig (7) Vergelijkbaar (5) Slap (4) Slap (2) Slap (2) Slap (1)
Lengteverandering aardappelstaafje 5 4
Lengteverandering (mm)
3 2 1 0 0
1
2
3
4
5
-1 -2 -3 -4 -5
Concentratie NaCl (%)
Figuur 2 – Een grafiek om de lengteverandering van aardappelstaafjes in verschillende NaCloplossingen aan te geven.
5
6
Tabel 2 – Relatieve lengteverandering in verschillende NaCl-concentraties.
Concentratie NaCloplossing (%) 0 0,5 1 1,5 2 3 6
Relatieve lengteverandering (%) 11,7 1,8 4,1 -10,8 -10,9 -10,7 -8,6
Relatieve lengteverandering 15,0%
Relatieve lengteverandering (%)
10,0%
5,0%
0,0% 0
1
2
3
4
5
6
-5,0%
-10,0%
-15,0%
Concentratie NaCl (%)
Figuur 3– Een grafiek om de relatieve lengteverandering van aardappelstaafjes in verschillende NaCloplossing aan te geven.
6
Discussie en conclusie In dit onderzoek is gekeken naar hoe de lengte van aardappelstaafjes reageert op verschillende zoutoplossingen. Uit de meetresultaten blijkt dat bij een lage zoutoplossing de lengte toeneemt. Bij de 0% zoutoplossing zijn de aardappelstaafjes het meest in lengte toegenomen. Dit is omdat de cellen in de aardappelstaafjes een hogere zoutconcentratie hebben dan de omringende oplossing. Het water van deze oplossing gaat door osmose de cel in waardoor de turgor toeneemt en de cel groeit. Daarbij worden de cellen steviger doordat het water een druk naar buiten uitoefent. Als de zoutoplossing een bepaalde waarde heeft, wordt het aardappelstaafje niet meer groter, maar ook niet kleiner. Het punt waar het aardappelstaafje niet in lengte verandert, is de zoutoplossing isotoon. De concentratie van zouten in en buiten de cel is dan hetzelfde. Uit de grafiek blijkt dat dit bij een concentratie van 0,7% is. De osmotische waarde van de aardappelcel is dus 0,7%. Als de concentratie van de zoutoplossing verder toeneemt krimpen de aardappelstaafjes. Dit is omdat de aardappelstaafjes een lagere zoutconcentratie hebben dan de omringde oplossing. Water beweegt door osmose uit de cel naar de oplossing. De turgor neemt af en de cel wordt dus kleiner. De cellen worden ook slapper, omdat het water minder druk naar buiten uitoefent. Als de concentratie van 1,5% is bereikt, kunnen de aardappelstaafjes niet verder krimpen en wordt de grafiek een (bijna) horizontale lijn. Bij dit punt is de inwaartse kracht van de celwand gelijk aan nul. Hier is sprake van grensplasmolyse. De aardappelcel blijft nog net vastzitten aan de celwand. Als de concentratie van de zoutoplossing nog verder toeneemt, kan de aardappelcel nog verder krimpen, maar de celwand niet. De cellen laten los van de celwand en zullen sterven. Dit heet plasmolyse. Als je naar de grafiek van de relatieve lengteverandering kijkt, zie je hetzelfde patroon. Hierin ligt de isotone oplossing ook bij 0,7%. De horizontale lijn is hier beter te zien. Het was echter in dit geval niet nodig om deze grafiek erbij toe te voegen omdat het patroon hier hetzelfde is als bij de andere grafiek. Op het einde, bij een concentratie van 6%, lijkt de cel minder gekrompen te zijn dan bij de concentraties hiervoor. Dit kan liggen aan een meetfout. De hypothese is dus bevestigd. Ook is er antwoord gekregen op de vraag wat de concentratie in de aardappelcellen is, namelijk 0,7%.
7