Biologi B: Cellmembraners selektiva permiabilitet - Laboration

Cellmembraners selektiva permiabilitet

Laboration

TEORI

Neutralrött är en pH-indikator som fungerar mellan pH-värdena 6,8 och 8,0.

Lågt pH visar röd/rosa färg och att lösningen är positivt laddad samt en smula sur.

Högt pH visar en gulorange färg och visar att lösningen är oladdad samt basisk.

REAKTIONSFORMEL:

R-NH₃⁺ ↔ R-NH₂ + H⁺

R-NH₃⁺: syraformen av neutralrött (röd/rosa)

R-NH₂:  basformen av neutralrött (gulorange)

H⁺: vätejon

Diffusion är en spridningsprocess som äger rum med gaser eller vätskor där dessa sprids , blandas och jämnas ut.

FRÅGESTÄLLNING

·      Hur permeabla är jästcellerna för joner och oladdade molekyler?

·      Kan neutralrött tränga sig igenom jästcellens cellmembran?

HYPOTES

Jag är inte alls säker på vad som kommer att hända. Jag vet om att jästcellens cellmembran är semi-permeabelt. Alkohol är desinfekterande och dödar alltså bakterier så jästcellerna kanske dör vid dess närvaro. 

METOD & UTFÖRANDE

Se först till att du har all material du behöver, vilket är:

Mer än 6 ml färdig jästlösning (1 % Na2CO3-lösning med tillsats av 0,1% neutralrött-lösning)

5 eppendorfrör

1 ställ

0,1 ml NaOH

0,1 M NH₃

0,5 ml etanol

3 Engångspipetter

Nu när du sett till att du har alla material redo kan du börja igång.  Numrera först provrören med en markeringspenna, 1 till 5. Ställ sedan upp alla provrör i ditt ställ och häll i 1,5 ml jästlösning i rör 1 & 4 samt 1,0 ml jästlösning i resterande rör.  Häll nu i 0,5 ml, NaOH-lösning i rör nummer 2, 0,5 ml ammoniak-lösning i rör nummer 3 och 0,5 ml etanol i rör nummer 5.

Skaka om alla rör och skriv ned deras färg samt ta kort på rören om du har möjlighet till det. Värm upp rör nummer 4 i ett 60 grader varmt vattenbad (under iakttagande av eventuellt färgförändring) i cirka 8 minuter. När du har värmt klart röret skriv ned färgen (eventuellt ta kort) och centrifugera alla rör tillsammans under cirka 1 minut med högsta hastighet. När du är klar med detta anteckna rörens färg och undersök.

RESULTAT

Provrör innan centrifugering:

Provrör efter centrifugering: 

 

Centrifugeringen gjorde så att det bildades två olika skikt; ett med jästcellerna i botten och ett med själva lösningen ovanpå. Lösningens färg indikerar vilket pH-värde lösningen har, surt eller basiskt, eftersom jästlösningen innehöll indikatorn neutralrött-lösning. Genom centrifugeringen fick vi reda på att den röda färgen som lösningen hade innan.

Som vi kan se finns det inga sura lösningar utan det är jästcellerna som dragit åt sig neutralrött-molekylerna. Provrör 1 innehåller den minst basiska lösningen och lösningarna blir stegvis mer basiska, rör efter rör, vilket betyder att rör nummer 5 innehåller den lösning som är mest basisk.

SLUTSATS

Jästens cellmembran är semi-permeabelt, även kallat selektivt permeabelt. Det är därför den släpper in basiska ämnen i cellen. En levande cell får röd färg på grund av neutralrött-lösningen.

Genom centrifugeringen fick vi reda på att den röda färgen som lösningen hade innan centrifugeringen berodde på att den röda färgen satt i jästcellerna. Detta betyder alltså att neutralrött-molekylen har diffunderat in i jästcellen.

Neutralrött-molekylen är oladdad i sin basiska form och det är då den kan diffundera in i jästcellen. I cellerna råder det en sur miljö och därför använder sig neutralrött av sin röda syraform väl inne i cellen som också är positivt laddad. Därför är lösningens färg röd. Neutralrött kan inte heller passera genom cellmembranet för att ta sig ut eftersom den nu istället är positivt laddad.

RÖR #1: (förklaring ovan)

RÖR #2: Basen natriumhydroxiden kan inte passera jästcellens cellmembran eftersom den är löst i vatten och består av laddade joner. Därför ändrar inte jästcellerna färg utan behåller sin röda/rosa färg. Den svaga gula färgen beror på att natriumhydroxid är en bas.

RÖR #3: Ammoniakmolekylerna kan diffundera genom jästens cellmembran och är oladdade. Ammoniak är en svag bas.

RÖR#4: När man hettar upp lösningen i 60  blir den istället gul vilket beror på att proteinerna i jästcellernas cellmembran denatureras. Detta leder till att neutralrött kommer tillbaka ut i lösningen som då blir basisk.

RÖR #5: Trots att jästcellen kan tillverka alkohol från socker är alkoholen fortfarande vara skadlig för jästen. Med jäsning kan man som mest producera en alkoholkoncentration på 15 % i en lösning. Detta beror på att en större koncentration är skadlig för jästen och stoppar jästningen. Man kan säga att etanolen ”giftig” för jästen och tillsätter man för stor mängd etanol i en jästlösning (>15%) kommer jästcellerna sakta att börja dö.

Etanolen stör jästens cellmembran och ett sänkt pH-värde runt jästens omgivning denaturerar jästens enzymer.

När det finns tillräckligt hög etanolkoncentration rubbar den polariserade hydroxidmolekylen på etanolmolekylen jästens fosfolipida lager, som utgör jästens cellmembran. Detta leder till att det gör det nästintill omöjligt för jästen att överleva eftersom de inte längre kan transportera saker ordentligt in och ut ur cellen. De har inte längre någon slags spärr som ser till att saker som ska stanna kvar i cellen (bl.a. cytoplasma) stannar i cellen och att onödiga saker hålls utanför cellen (t.ex. avfallsprodukter från cellandningen).

Som sagt: ju mer etanol som är närvarande ökar, desto lägre blir pH-värdet i miljön. Som följd till detta börjar jästens enzymer byta form samtidigt som de band som håller dem ihop ändras eller bryts. Detta ändrar formen på enzymens aktiva sida och gör den värdelös. Det substrat (i detta fall glukosmolekylen) som enzymen modifierar passar perfekt in i enzymens aktiva sida som har en särskild form som gör att endast glukosmolekylen passar in där. Därför betyder det att om enzymet byter form det minsta kan inte längre glukosmolekylen passa in i enzymet, vilket leder till att enzymet inte kan fungera. Således blir enzymet verkningslöst. Om en jästcell inte har några enzymer kan den inte andas och kommer alltså att dö.  Lösningens reaktionshastighet kommer till en början att avta för att sedan stanna när alla enzymer har ändrats. Att jästcellerna har dött kan vi också se på bilden då jästcellerna har en matt grå färg istället för en röd/rosa.

Vad vi har lärt oss av denna labben är att oladdade molekyler kan passera genom jästcellers cellmembran medan joner inte kan det.

FELKÄLLOR

Den mänskliga faktorn är alltid en stor felkälla. Trots att man försöker göra allt rätt och så bra som möjligt blir det lätt fel ibland och man märker det ofta inte själv. Att mäta upp exakta mått är jobbigt och det är självklart att man inte kan få ett exakt mått.

Ibland är det även fel på de materiel man använder. Det kan vara allt från vanliga pipetter som mäter fel till mer elektroniska föremål så som centrifugen som kanske krånglar.

Något vi vet med säkerhet som gick fel är att ammoniaken hann avdunsta innan vi skulle använda den.