Dieses Experiment wurde durchgeführt, um die selektive Permeabilität von Dialyseschläuchen zu untersuchen. Getestet wurde die Durchlässigkeit der Schläuche für Glukose, Stärke und Jod (Kaliumjodid). Der Dialyseschlauch wurde zu einem Beutel verknotet, so dass Glukose und Stärke durch das andere Ende in den Beutel geleitet wurden, und wurde ebenfalls verknotet, um das Auslaufen der Lösung zu verhindern.
In ein 400 ml Becherglas wurde Wasser gegeben, dem einige Tropfen Jod zugesetzt wurden, bis es sichtbar gelb-bernsteinfarben war. Der Beutel wurde dann in das Becherglas gelegt und mit einem Magnetrührer gerührt. Er wurde dort 30 Minuten lang belassen. Es wurde festgestellt, dass sich die Farbe der Lösung im Beutel zu einer blauschwarzen Farbe veränderte, was zeigte, dass das Jod durch die Membran in den Beutel gelangen konnte.
Die Lösung im Becherglas wurde blassgelb-bernsteinfarben, was zeigte, dass die Stärke nicht durch die Membran in das Becherglas gelangte. Um das Vorhandensein von Glukose im Becherglas und auch im Beutel zu bestätigen, wurde ein Benedikt-Test auch mit den Lösungen einschließlich Leitungswasser (Kontrolle) durchgeführt.
Die Lösung im Becherglas färbte sich hellbraun, nachdem sie mit Benedict-Lösung versetzt und 10 Minuten lang im Wasserbad suspendiert wurde. Die Beutellösung färbte sich ebenfalls braun, während das Leitungswasser blau blieb. Dieses Experiment zeigte, dass Dialyseschläuche selektiv in ihrer Durchlässigkeit für Moleküle sind. Er war durchlässig für Glukose und Jod, aber nicht für Stärke.
EINFÜHRUNG:
ZWECK: Der Zweck des Experiments war es, die Durchlässigkeit von Dialyseschläuchen für Glukose, Stärke und Jod zu testen.
Lebensfähige Zellen müssen Nährstoffe aus ihrer Umgebung aufnehmen und Abfallstoffe an ihre Umgebung abgeben. Dieser Austausch von Stoffen zwischen der Zelle und ihrer Umgebung ist entscheidend für ihre Existenz. Zellen haben Membranen, die aus einer Phospholipid-Doppelschicht bestehen, in die Proteine eingebettet sind.
Diese Zellmembran kann zwischen verschiedenen Stoffen unterscheiden, indem sie die Bewegung anderer Stoffe verlangsamt oder behindert und andere leicht passieren lässt. Diese Eigenschaft der Zelle wird als selektive Permeabilität bezeichnet (Ramlingam, 2008).
Die selektive Permeabilität ist eine Eigenschaft einer Zellmembran, die es ihr ermöglicht, zu kontrollieren, welche Moleküle die Poren der Membran passieren können (in die Zelle hinein und aus ihr heraus). Selektiv durchlässige Membranen lassen nur kleine Moleküle wie Glukose und Aminosäuren passieren und hindern größere Moleküle wie Proteine und Stärke daran, sie zu passieren.
Der Dialyseschlauch ist ein halbdurchlässiger Membranschlauch, der bei Trennverfahren und zur Demonstration von Diffusion, Osmose und der Bewegung von Molekülen durch eine restriktive Membran verwendet wird (Todd, 2012). Er trennt gelöste Stoffe unterschiedlicher Molekülgröße in einer Lösung, wobei einige der Stoffe die Poren der Membran leicht passieren können, während andere ausgeschlossen werden. Der Dialyseschlauch besteht aus Zellulosefasern. Er ist zu einem flachen Schlauch geformt.
In diesem Versuch wird die selektive Durchlässigkeit von Dialyseschläuchen für Glucose, Stärke und Jod (Kaliumjodid) getestet. Dieser Versuch besteht aus zwei Tests: dem Test für Stärke und dem Test für reduzierende Zucker. Wenn Jod (Kaliumjodid) zu einer Lösung gegeben wird, in der Stärke vorhanden ist, färbt sich die Lösung blau-schwarz oder violett, ansonsten bleibt sie gelb-bernsteinfarben.
Wird eine Lösung mit reduzierendem Zucker mit Benedict-Reagenz versetzt und im Wasserbad erhitzt, färbt sich die Lösung grün, gelb, orange, rot und dann ziegelrot oder braun (bei hoher Zuckerkonzentration). Andernfalls bleibt die Lösung blau.
FRAGE:
Werden Glukose, Stärke und Jod (Kaliumjodid) leicht durch die Poren des Dialyseschlauchs gelangen?
HYPOTHESE:
Glukose, Stärke und Jod (Kaliumjodid) werden leicht durch die Membran des Dialyseschlauchs gelangen.
VORAUSSAGE:
Die Lösung im Beutel und im Becherglas färbt sich aufgrund des Vorhandenseins von Jod und Stärke blau-schwarz; das Vorhandensein von Glucose im Beutel und im Becherglas wird mit dem Benedict-Test untersucht.
MATERIALIEN:
- Becher
- Dialyseschläuche
- Teströhrchen
- Teströhrchenständer
- Clips
- Wasserbad
LÖSUNGEN:
- Benedict’s Reagenz
- Glucose
- Stärke
- Jod (Kaliumjodid)
VORGEHEN:
1) 250 ml Leitungswasser wurden in ein Becherglas gegeben. Dem Wasser wurden mehrere Tropfen Jodlösung (Kaliumjodid) zugesetzt, bis es sich sichtbar gelb-bernsteinfarben färbte. Die Farbe wurde dann aufgezeichnet.
2) Der Dialyseschlauch wurde einige Minuten lang in Wasser eingeweicht, bis er sich zu öffnen begann. Ein Ende des Beutels wurde gefaltet und verschlossen, um ihn zu sichern, so dass keine Lösung durchsickern konnte.
3) Das andere Ende des Schlauchs wurde geöffnet, so dass er einen Beutel bildet, und 4 ml Glukose und 3 ml Stärke wurden hineingegeben. Der Beutel wurde ebenfalls verschlossen und der Inhalt gemischt. Die Farbe der Lösung wurde dann aufgezeichnet.
4) Die Außenseite des Beutels wurde mit Leitungswasser gespült.
5) Der Magnetrührer und dann der Beutel wurden in das Becherglas gestellt. Das andere Ende des Beutels wurde über den Rand des Becherglases gehängt.
6) Der Beutel wurde etwa 30 Minuten lang im Becherglas belassen, während das Becherglas gerührt wurde.
7) Nach 30 Minuten wurde der Beutel vorsichtig herausgenommen und in einem trockenen Becherglas stehen gelassen. Die endgültige Farbe der Lösungen wurde aufgezeichnet.
8) Der Benedikt-Test wurde durchgeführt, um das Vorhandensein von reduzierendem Zucker in der Lösung im Beutel, im Becherglas und im Leitungswasser (dient als Kontrolle) zu prüfen.
- a) 3 Reagenzgläser wurden mit Kontrolle, Beutel und Becherglas beschriftet.
- b) 2 ml Wasser wurden in das Kontrollreagenzglas gegeben. 2 ml der Beutellösung wurden in das Reagenzglas mit dem Beutel und 2 ml der Becherlösung in das Reagenzglas mit dem Becher gegeben.
- c) 2 ml Benedict-Reagenz wurden in jedes Reagenzglas gegeben und für 10 Minuten in ein kochendes Wasserbad gestellt. Der Farbumschlag wurde aufgezeichnet.
ERGEBNISSE:
| Lösungsquelle | Originalinhalt | Originalfarbe | Endfarbe | Farbe nach Benedict’s Test |
| Beutel | Stärke und Glukose | Farblos | Blau-schwarz | Braun |
| Becher | Wasser und Jod | Gelb-bernstein | Blassgelb-Bernstein | Braun |
| Kontrolle | Wasser | Farblos | Blau | Blau |
Die Lösung im Beutel färbte sich blau-Die Lösung im Beutel färbte sich blau-schwarz, da die Jodmoleküle aus dem Becherglas in den Beutel, der die Stärke enthält, übergingen. Die Lösung im Becherglas wurde nach dem Benedict-Test braun.
Das deutet auf das Vorhandensein von Glukose im Becherglas hin. Das bedeutet, dass der Schlauch sowohl für Glukose als auch für Jod durchlässig war, nicht aber für Stärke. Es ist bekannt, dass die Stärke nicht durchgelassen wurde, weil sich die jodhaltige Lösung im Becherglas nicht blauschwarz verfärbte, sondern gelb-bernsteinfarben blieb.
DISKUSSION:
1) Wie können Sie Ihre Ergebnisse erklären?
Aus den oben tabellarisch dargestellten Ergebnissen des Experiments geht hervor, dass sich die vor der Durchführung des Experiments aufgestellte Hypothese als falsch erwies. Der Dialyseschlauch war nicht für alle drei Lösungen – Glucose, Stärke und Jod (Kaliumjodid) – durchlässig. Vielmehr war der Schlauch durchlässig für Glukose und Jod, aber nicht für Stärke.
Das konnte man an der Farbveränderung der Lösungen im Becherglas und im Beutel erkennen. Da der Schlauch für Jod durchlässig war, färbte sich der Inhalt des Beutels blau-schwarz, was auf das Vorhandensein von Stärke hinweist. Auch Glukose ging leicht durch die Poren der Membran.
Nach der Durchführung des Benedict-Tests mit den Lösungen färbten sich sowohl die Lösung im Beutel als auch die im Becherglas braun. Dies zeigt das Vorhandensein von reduzierendem Zucker in beiden Lösungen, was bedeutet, dass Glukose aus dem Beutel in das Becherglas übergegangen ist.
2) Sagen Sie anhand Ihrer Ergebnisse die Größe von Jod (Kaliumjodid) im Verhältnis zu Stärke voraus.
Aus den Ergebnissen dieses Experiments geht hervor, dass Glukose und Jod (Kaliumjodid) eine kleinere Molekülgröße haben als Stärke. Da die Stärke eine größere Molekülgröße hat, war der Dialyseschlauch für sie nicht durchlässig (er ließ sie nicht ohne weiteres durch die Poren seiner Membran).
3) Welche Farben würdest du erwarten, wenn das Experiment mit Glucose und Jod (Kaliumjodid) im Beutel und Stärke im Becherglas beginnen würde? Erkläre
* Die Lösung im Beutel wird am Ende des Experiments bernsteingelb sein.
* Die Lösung im Becherglas wird am Ende des Experiments blauschwarz sein.
* Nach der Durchführung des Benedikt-Tests werden beide Lösungen braun sein.
Die Lösung im Beutel blieb am Ende des Experiments gelb-bernsteinfarben, weil der Dialyseschlauch nicht durchlässig für Stärke ist und somit keine Stärke aus dem Becher in den Beutel gelangte.
Die Lösung im Becherglas färbte sich am Ende des Experiments blauschwarz, weil Jod durch die Membran aus dem Beutel in das Becherglas gelangte.
Nach der Durchführung des Benedict-Tests mit der Lösung im Beutel und im Becherglas färbten sich beide Lösungen braun, weil der Schlauch für Glukose durchlässig war, so dass Glukose leicht aus dem Beutel durch die Membran in das Becherglas gelangte.
VORSICHTSMASSNAHMEN:
- Es wurde sichergestellt, dass in jedem Teil des Experiments die richtige Menge an Lösungen verwendet wurde.
- Es wurde auch darauf geachtet, dass die für die erfolgreiche Durchführung des Experiments erforderliche Zeit eingehalten wurde.
- Es wurde darauf geachtet, dass alle verwendeten Geräte mit Vorsicht behandelt wurden.
- Außerdem wurde der Dialyseschlauch an beiden Enden gut verschlossen, um ihn so zu sichern, dass keine Lösung durchsickert.
ZUSAMMENFASSUNG:
Es wurde festgestellt, dass der Dialyseschlauch nicht alle Arten von Substanzen ohne weiteres durch die Poren seiner Membran hindurchlässt. Das bedeutet, dass er für bestimmte Substanzen selektiv durchlässig ist. Der Dialyseschlauch war durchlässig für Glukose und Jod, nicht aber für Stärke. Stärke wurde ausgeschlossen, weil sie eine größere Molekülgröße hat als Glukose und Jod.
Ramlingam, S. T. (2008). Modern Biology. Onitsha: African First Publishers.
Todd, I. S. (2012). Dialysis: History, Development and Promise. World Scientific Publishing Co Pte Ltd.
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