Oberfläche-Volumen-Verhältnis – Diffusion in Agarwürfel
BiologieZellbiologieAlter 15–16
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Zum Starten anmeldenVirtuelles Labor: Legen Sie rosa Agarblöcke (mit verdünnter Natronlauge und Phenolphthalein hergestellt), Würfel mit 0,5–3 cm Kantenlänge oder flache und lange Quader, in Salzsäure und beobachten Sie, wie die Farbe von außen nach innen verschwindet, während die Säure eindiffundiert. Messen Sie, wie lange jeder Block bis zur völligen Entfärbung braucht, lesen Sie ab, welchen Anteil des Volumens die Säure nach einer festen Zeit erreicht hat, und berechnen Sie Oberfläche, Volumen, O/V-Verhältnis und Abstand zur Mitte. Die Diagramme zeigen, warum Zellen klein bleiben und große Organismen Austauschflächen und Transportsysteme brauchen.
Lektion: Oberfläche-Volumen-Verhältnis, Zellgröße und Diffusion (Versuch mit Agarwürfeln)
Was sie zeigt
Zellen tauschen Stoffe durch Diffusion über ihre Oberfläche aus, verbrauchen sie aber im ganzen Volumen. In diesem klassischen Versuch wird mit Lauge und Phenolphthalein rosa gefärbter Agar in Blöcke geschnitten und in Salzsäure gelegt. Die Säure dringt von allen Seiten ein, und die rosa Farbe verschwindet von außen nach innen. Kleine Würfel haben ein großes Oberfläche-Volumen-Verhältnis und entfärben sich schnell; die Mitte eines großen Würfels liegt weit von der Oberfläche entfernt und entfärbt sich viel später. Der Vergleich von Würfeln, Platten und langen Blöcken gleichen Volumens verknüpft die Ergebnisse mit Zellgröße, Darmzotten und Lungenbläschen.
So funktioniert es
Wählen Sie den Satz Agarblöcke und die Konzentration der Salzsäure und klicken Sie auf Säure zugeben und starten. Beobachten Sie, wie die rosa Kerne schrumpfen, und lesen Sie die Tabelle: Zeit bis zur Entfärbung und erreichter Volumenanteil zur Festen Zeit. Aktivieren Sie Blöcke halbieren, um hineinzusehen. Stellen Sie das Diagramm um, um O/V und Zeit gegen die Kante oder den erreichten Anteil gegen O/V zu vergleichen. Unter Eigene Blöcke schneiden wählen Sie Form und Maße und klicken auf Block schneiden.
Einstellbare Parameter
- Agarblöcke Würfel 0,5; 1; 2; 3 cm, Gleiches Volumen (8 cm³), andere Formen, Eigene Blöcke schneiden
- Konzentration der Salzsäure 0,1 mol/L, 0,5 mol/L, 1 mol/L
- Würfelkante (Eigene Blöcke schneiden) 0,5–3 cm
- Feste Zeit für den Anteil 1–30 min
- Diagramm Erreichter Anteil gegen Zeit, O/V und Zeit gegen Kante, Erreichter Anteil gegen O/V
Fragen zum Erkunden
- Warum braucht ein Würfel mit doppelter Kantenlänge etwa viermal so lange, bis er völlig farblos ist?
- Die flache Platte und der 2-cm-Würfel haben dasselbe Volumen. Welcher Block hat das größere O/V, und was ändert das?
- Wie lösen Darmzotten im Dünndarm und Lungenbläschen das Problem, das der große Agarwürfel zeigt?
