Rapport surface/volume – diffusion dans des cubes de gélose

BiologieBiologie cellulaire15–16 ans

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Laboratoire virtuel : plongez des blocs de gélose (agar) roses, préparés avec de l’hydroxyde de sodium dilué et de la phénolphtaléine, cubes de 0,5 à 3 cm d’arête ou pavés plats et allongés, dans de l’acide chlorhydrique et regardez la couleur disparaître de l’extérieur vers l’intérieur à mesure que l’acide diffuse. Mesurez le temps nécessaire pour que chaque bloc devienne incolore, relevez le pourcentage du volume atteint par l’acide après une durée fixée et calculez la surface, le volume, le rapport S/V et la distance au centre. Les graphiques montrent pourquoi les cellules restent petites et pourquoi les grands organismes ont besoin de surfaces d’échange et de systèmes de transport.

Leçon : Rapport surface/volume, taille des cellules et diffusion (TP des cubes de gélose)

Ce qu’elle montre

Les cellules échangent des substances par diffusion à travers leur surface, mais elles les utilisent dans tout leur volume. Dans ce TP classique, une gélose colorée en rose par une base et de la phénolphtaléine est découpée en blocs plongés dans de l’acide chlorhydrique. L’acide pénètre par toutes les faces et la couleur rose disparaît de l’extérieur vers l’intérieur. Les petits cubes ont un grand rapport surface/volume et se décolorent vite ; le centre d’un gros cube est loin de la surface et se décolore bien plus tard. Comparer cubes, plaques et blocs allongés de même volume relie les résultats à la taille des cellules, aux villosités et aux alvéoles.

Mode d’emploi

Choisissez le jeu de Blocs de gélose et la concentration d’Acide chlorhydrique, puis appuyez sur Ajouter l’acide et démarrer. Observez les cœurs roses rétrécir et lisez le tableau : temps de décoloration complète et % du volume atteint à la Durée fixée. Cochez Couper les blocs en deux pour voir l’intérieur. Changez le Graphique pour comparer S/V et temps selon l’arête, ou % atteint selon S/V. Avec Découpez vos blocs, réglez la Forme et les dimensions, puis appuyez sur Couper, ajouter.

Paramètres modifiables

Blocs de gélose Cubes de 0,5 ; 1 ; 2 ; 3 cm, Même volume (8 cm³), formes différentes, Découpez vos blocs
Concentration de l’acide chlorhydrique 0,1 mol/L, 0,5 mol/L, 1 mol/L
Arête du cube (Découpez vos blocs) 0,5–3 cm
Durée fixée pour lire le % 1–30 min
Graphique % atteint en fonction du temps, S/V et temps selon l’arête, % atteint selon S/V

Questions à explorer

Pourquoi un cube dont l’arête est doublée met-il environ quatre fois plus de temps à devenir complètement incolore ?
La plaque plate et le cube de 2 cm ont le même volume : lequel a le plus grand S/V, et avec quel effet ?
Comment les villosités de l’intestin grêle et les alvéoles pulmonaires résolvent-elles le problème montré par le gros cube de gélose ?

Idées pour la classe

Tous les guides

TP virtuel sur les cubes de gélose : rapport surface/volumeTP virtuel sur les cubes de gélose : chronométrez leur décoloration à l'acide, calculez S/V et voyez pourquoi les grands organismes ont des surfaces d'échange.