盐浓度对马铃薯细胞渗透的影响

介绍

细胞膜包围着细胞，并负责调节细胞内的物质。物质通过膜的过程有很多，其中之一就是渗透作用。

渗透是一种被动运输(不需要能量)的形式，是液体物质中的一种扩散。它是水分子从低溶质浓度到高溶质浓度的区域通过膜的半渗透部分的运输(图一)。渗透作用有助于在植物细胞中维持和提供支持。

此外，渗透作用保证了液面平衡，这样细胞就不会破裂或萎缩。水被细胞内的盐吸引，并被输送到有更多盐的地方以平衡水平。因此，环境的三种状态(高渗、低渗和等渗)决定了水在膜上的运动［1］．

例如，如果细胞内的水与细胞外环境相比是低渗的，那么水就会通过渗透进入细胞。当细胞内的水比细胞外环境高渗时，水就会通过渗透作用向外流动。如果两个区域都是等渗的，那么两个解决方案将继续保持平衡。

图1

目的

测定盐浓度对渗透速率的影响。

假设

如果盐溶液浓度增加，由于渗透作用的发生，马铃薯的质量下降幅度会更大。

变量

改变的自变量为3种NaCL溶液(5%、10%、15%)和蒸馏水(含0%盐)。

因变量是通过平均质量变化百分比测量的渗透速率。

控制变量	为什么	如何
马铃薯在盐溶液中的持续时间。	如果时间不一致，那么由于错误的结果，结果将变得不可靠和不可比较。如果一些土豆在溶液中停留的时间更长，则会发生更多的渗透作用，而如果土豆停留的时间更短，则会发生更少的渗透作用。	土豆在盐溶液中的时间可以与使用秒表保持一致，将土豆块留在盐溶液中仅20分钟。
大小	所有土豆的尺寸和质量必须一致，否则SA:Vol比率会不同，导致渗透速度更快，提供不准确的数据。	尺寸和质量保持一致，用尺子调整土豆块的尺寸，并称重，以确保质量相似。
体积的解决方案	如果四个烧杯中盐溶液的体积不同，那么就会有更多/更少的水通过渗透输送。然后土豆会增加/减少质量，产生一个随机错误，并导致数据与真实答案不同。	盐溶液的体积可以通过使用量筒来控制，以保持准确的结果。溶液应在稳定、平坦的工作台上测量。
类型的土豆	如果土豆是不同种类的，那么土豆里的盐也会有所不同。如果盐的水平不同，那么它将影响渗透率，在数据中产生一个随机错误。	在所有的测试中，应该使用相同品种的土豆，以保持相同的含盐量，以保持数据的一致性。

设备

• 2个土豆
• 刀
• 削皮器
• 统治者
• 4个250毫升烧杯
• 量筒
• 电子天平
• 纸巾
• 勺子
• 50毫升蒸馏水
• 50毫升5%，10%，15% NaCl溶液

方法

1. 削土豆。
2. 准确切4块大小为2 × 2 × 2厘米的土豆块。
3. 将所有马铃薯块分别称重并记录数据。
4. 将50毫升蒸馏水放入烧杯中。
5. 将两个土豆块放入蒸馏水中。
6. 静置20分钟。
7. 用勺子小心地从烧杯中取出两个土豆块，并将它们放在一张纸巾上，以去除多余的水分。
8. 在你的表格中记录任何视觉观察。
9. 称量立方体并记录。
10. 计算质量的变化。
11. 计算质量损益百分比，并记录在表格中。
12. 将土豆块放入容器中，待处理。
13. 重复步骤3到步骤12，分别为5%、10%、15%的盐溶液，每次溶液之间的间隔为5分钟。

安全审计

危害	预防措施
刀,削皮器	使用刀具和削皮器时应小心谨慎。应充分注意处理尖锐的物体，并应面对远离使用者。搬运尖锐物品时，应由使用者侧持，刀面朝下，以防发生意外。
盐溶液	如果盐溶液洒了，可能会使人摔倒。由于盐溶液瓶的重量，用户应确保将其倒在一个稳定的工作台上，并保持对容器的良好抓地力。如果有任何物质溢出，用户应提醒周围的人，并在继续使用前清理溢出物。
玻璃器皿(烧杯)	为防止玻璃破碎和锋利，用户在运输玻璃器皿时应谨慎。玻璃应放在稳定的工作台上，以防止它掉下来。

实际的“盐浓度对马铃薯细胞渗透的影响”的预测风险水平很低。

结果

马铃薯块变化记录:

盐溶液浓度(%)	多维数据集。	初始质量(g)	最终质量(g)	质量变化(g)	变化(%)	平均(%)
0	1	10．5	10.6	．1	．1	0。
2	9．2	9．2	0	0
5	3.	8．9	8．1	——。8	9	-8.5
4	8．5	7．8	.7	8
10	5	9.4	8．5	——。9	-10年	-9.5
6	8．5	7.7	——。8	9
15	7	10.6	9.6	－1	9	9
8	10.6	9.6	－1	9

图2

观察:渗透作用发生后，马铃薯的质地变松。水变得有点浑浊，淀粉含量增加。

讨论

总体趋势显示，浓度越高的盐溶液渗透速率越大，除个别图的末端外，其质量下降幅度也越大，这表明发生了随机误差。两组数据都表明，与马铃薯细胞相比，浓度更高的溶液具有高渗性，这意味着水会进入溶液，因为溶液中含有更多的盐。

显然，在含盐较少的溶液中，渗透速率较小，因为马铃薯细胞的水分被吸引的程度较低。与含有大约2%盐分的马铃薯细胞相比，蒸馏水是低渗的。因此，个体和群体的数据都表明马铃薯质量有所提高。

这些结果在图中以负线性趋势表示(图三)。在渗透实际中，马铃薯细胞和溶液没有处于等渗状态，但可以预测不会发生整体净移动，马铃薯质量将保持不变。

评价

重要的是保持所有盐溶液的所有控制变量相同，以产生准确的数据。如果解决方案之间的变量不同，那么结果就会受到影响，产生不准确的数据。在实际操作中可能会遇到各种错误，这些错误会影响结果，使结果与真实答案不同。

具体遇到的错误不能由图表确定，但是从最佳拟合线的数据的分散和/或转换可以确定存在错误。有10组数据都是相似的，将个体数据与类数据的最佳拟合线进行比较(图5)可以显示出随机错误可能发生的地方。

如果要移动整个数据集，但在最佳拟合线中有一个相似的形状，那么就可以确定发生了系统性错误。在散点图中可以看到随机误差的存在(图5)，来自5%解决方案的数据变化很大，有一个离群值。

一个随机误差是马铃薯块大小的微小差异。一个人不可能精确地切割所有的土豆块，让所有的土豆块都有相同的重量和尺寸。虽然从8.5克到10.6克的立方体只有轻微的差异，但由于它们更大的SA:Vol比，更小的立方体有更有效的渗透速率，它们的质量会有更大的下降。通过使用可以精确切割所有立方体的技术，这一点可以得到改善。

一个人在土豆被淹没的确切时间启动秒表的准确性是不可靠的，因为它们的反应时间很长。时间的不准确性会导致一些立方体在溶液中浸泡的时间更长，从而使更多的渗透发生，这意味着质量将无效。

为了精确计时，技术可以用来精确地开始和结束立方体被淹没和取出的时间。存在的另一个随机误差是渗透发生后多余的水被除去。用纸巾干燥方块的方法不可能对所有方块都是一样的，而且每个方块的水分流失量也不同。

这就会改变质量，因为吸收的水少的立方体，质量就会更重。

实际中遇到的系统误差包括在秒表已经工作的假设下对设备进行校准，导致数据无效。

假设也可能成为系统错误的原因，例如假设溶液中的盐浓度在实际操作前没有测试过，可能会导致持续的高/低结果。环境影响，如实验室温度，马铃薯细胞浓度和马铃薯年龄是系统误差，可以出现在实际中。

结论

通过在不同浓度的盐溶液中测试马铃薯块，发现随着盐溶液浓度的增加，由于渗透作用的发生，马铃薯的质量下降幅度更大。

假设由个体数据支持(图2)，在错误发生的地方，真正的值由类数据支持。实验存在一些局限性，如设备和技术的限制，本可以提高精度，导致数据不准确，无法重复实验，降低了获得的数据的有效性和可靠性。

参考书目

渗透-概述|直接科学主题(2020)。网址:https://www.sciencedirect.com/topics/neuroscience/osmosis(访问日期:2020年3月18日)

扩散和渗透-差异和比较| Diffen(2020)。访问日期:2020年3月23日。

张力:高渗、等渗和低渗溶液(文章)|可汗学院(2020年)。访问日期:2020年3月23日。

(2020) Colby.edu。网址:http://www.colby.edu/chemistry/CH142/lab/ErrorAnalysisExample.pdf(访问日期:2020年3月27日)

附录

集团	1	2	4	5	6	7	8	9	10	平均
盐浓度%
0	1.44	2.32	1	0	1．3	1．64	3．1	0	0．05	1.205556
5	-5.55	-5.63	8	-4.02	-5.9	-4.33	3．9	-5.5	-8.5	-4.83667
10	-6.96	-7.25	－7	-9.7	-7.1	-5.99	-6.2	-8.3	-9.5	-7.55556
15	-10.83	-9.23	-8.5	-6.58	-8.4	-7.15	-6.6	-8.85	9	-8.34889

图5，类数据(去掉组3，不准确数据)

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[1] Tonicity:高渗、等渗和低渗溶液(文章)| Khan Academy(2020)。访问日期:2020年3月23日。