Activitat. Moltes cèl·lules o cèl·lules més grosses?
Introducció
La supervivència de les cèl·lules
depèn de la seva capacitat per intercanviar, de forma contínua, tot tipus de
molècules amb el seu entorn: gasos, ions, nutrients, residus,etc. Aquests
intercanvis tenen lloc a la superfície de les cèl·lules. Perquè aquests
intercanvis s‘efectuïn d‘una manera eficient ha d‘existir una relació concreta
entre el volum de la cèlfllula i la seva superfície.
-
Quina de les següents figures creus que seria més
eficaç alhora d‘intercanviar molècules amb el seu entorn? Per què?
A mesura que una cèl·lula augmenta de volum
també ho fa la superfície, però la relació S/V es fa més petita. Si la cèl·lula
continua creixent, ben aviat l‘intercanvi es fa ineficient i la cèl·lula pot
arribar a morir.
Observeu les següents figures:
![]() |
-
Si,
és una molècula que vol travessar la cèl·lula i la distància de difusió
. Què passa a mesura que augmenta el volum de la cèl·lula?
En aquesta activitat, volem investigar si la relació
superfície/volum de les cèl·lules, influeix en la seva taxa d‘intercanvi. Com ho fareu? Utilitzareu cubs
fets amb agar, amb un alt contingut en ions Cl-i Na+, com si fossin
cèl·lules i aigua destil·lada per simular el medi extracel·lular. L‘agar és un polisacàrid que
s‘obté de les algues del gènere Gelidium. És comercialitza en format pols. Quan es fa una
dissolució d‘agar en aigua i s‘escalfa es forma una mena de gel que en refredar-se, solidifica
formant gelatina. Aquesta gelatina és porosa.
- Què creieu que passarà quan submergim un cub d‘agar salat en un got amb aigua destil·lada? Expliqueu-ho ajudant-vos d‘un dibuix que mostri el procés.
Per fer l‘experiment utilitzarem
un sensor de conductivitat, que mesura el corrent elèctric d‘una dissolució
degut als ions lliures que conté.
- Per què creieu que s‘utilitza aquest sensor per a fer l‘experiment?
- Creieu que hi pot haver alguna relació entre el que volem investigar i la conductivitat? Per què?
Material i mètodes
- Ordinador amb el programa Multilab
- Consola
- Sensor de conductivitat
- Agitador magnètic
- Iman d‘agitació
- Vasos de precipitats de 400 ml
- Peu i pinces-nous
- Un regle o paper mil·limetrat
- Cubs d‘agar
- Aigua destil·lada.
Feina
prèvia
A partir del bloc d‘agar que us donarà el professor:
-
Feu tres cubs d‘agar idèntics.
Aproximadament de 2 cm de costat; l1=2 cm
-
Deixeu un cub tal com està. Un
dels altres, el talleu en 8 cubs idèntics; l2=___. I el cub restant, el dividiu en 64 cubs iguals; l3=__
Utilitzant el regle, determineu la superfície i el
volum total de cada un dels cubs. (Si el cub està tallat en cubs més petits, la
superfície total serà la suma de la superfície de cada un dels cubs i, de la mateixa manera, el volum total
serà la suma del volum de cada un dels cubs petits. (Fixeu-se que el volum és
el mateix en els tres casos). Anoteu
els resultats a la taula 1.
- Feu servir els resultats
obtinguts per calcular la relació superfície-volum S/V. Anoteu els resultats a la taula 1.
Peces del cub
Superfície cm2
Volum cm3
Superfície/Volum m-1
1
8
64
Experimentació
- Connecteu el sensor de
conductivitat a la consola i aquesta a
l‘ordinador. (Pregunteu al professor si cal
calibrar el sensor. En cas que sigui necessari seguiu les indicacions que us
diguin). Si ja està calibrat, submergiu la
part sensible del sensor en un vas de precipitat amb 200 ml d‘aigua destil·lada. Utilitzeu el peu i
les pinces nous per fer el muntatge. El vas
de precipitats ha d‘estar al damunt
de l‘agitador magnètic, per tal que
durant tot el temps que duri la pressa
de dades l‘aigua estigui en agitació.
-
Obriu el programa multilab i configureu el sistema com feu
sempre, prenent 1 mostra cada segon, durant uns 14 minuts
aproximadament. (Tota la configuració està en un
annex).
-
En el vas de precipitats amb 200
ml d‘aigua destil·lada hi afegiu un iman i poseu en marxa l‘agitador magnètic.
Aneu en compte que no xoqui amb el sensor. Inicieu la captació de dades clicant
a la icona
.
-
Quan la conductivitat sigui
estable, afegiu al vas de precipitats el cub gran. Passats 3 minuts,atureu la
captació de dades clicant la icona
.
-
Guardeu les dades i el gràfic.
-
Buideu el vas de precipitats i
netegeu-lo bé. Netegeu també el sensor (demaneu-li
al professor com cal netejar-lo).
Ompliu, de nou, el vas de precipitats amb 200 ml d‘aigua destil·lada.
-
Repetiu els passos des del punt 3 fins el 6, amb el
cub tallat en 8 cubs, i seguidament feu el mateix amb el cub tallat en 64 cubs.
Obriu els tres experiments en una
mateixa finestra de gràfics.
- De les següents afirmacions quina o quines creieu que responen a aquests resultats:
a) En tots els experiments, la quantitat de sal inicial a l‘agar és la mateix
b) A mesura que passa el tems augmenta la conductivitat
c) L‘augment de conductivitat és més significatiu a l‘inici de l‘experiment
d) En un temps determinat, per exemple als 150 segons, la conductivitat del primer experiment és la més baixa
e) En un temps determinat, per exemple als 150 segons,el cub gran ha deixat anar menys sal que els 8 cubs o els 64 cubs petits
f) Totes les anteriors són certes
Anàlisi de
les dades
A partir d‘aquestes corbes calcularem la taxa d‘intercanvi.
1. Obriu l‘experiment 1.
2. Amb les einesi
de la barra d‘eines inferior, seleccioneu la part del gràfic que va des del moment que hi hem posat el cub fins el final de la captació de dades.
3. Cliqueu a F (eina funcions) i seleccioneu la regressió lineal. Recordeu d‘activar: mostrar equació.
El coeficient de la X, en l‘equació representa el pendent de la recta i s‘expressa com m.
![]() |
4. Anoteu el valor de m en la taula 2.
Peces del cub Superfície cm2 Volum cm3 Superfície/Volum m-1 Taxa (m)
µs/cm·sg1 8
64
- A la vista dels resultats de la taula 2, diríeu que hi ha una relació entre la taxa d‘intercanvi i la relació superfície/volum? Justifiqueu-ho.
Quan els investigadors necessiten autentificar si realment existeix una relació entre dues variables, el que fan és una anàlisi de regressió.
Els dos objectius fonamentals d‘aquesta anàlisi seran:
A: Determinar si aquestes variables estan relacionades i en quin sentit es dóna aquesta relació (és a dir, si els valors d‘una de les variables tendeixen a augmentar - o disminuir - en augmentar els valors de l‘altra).
B: Estudiar si els valors d‘una variable poden ser utilitzats per a predir el valor de l‘altra.
Si voleu fer aquesta anàlisi seguiu aquestes indicacions:
- Obriu programa Microsoft Excel.
- En una columna i poseu les dades obtingudes per a la relació S/V.
- A la columna del costat, poseu-hi les dades obtingudes per a la taxa d‘intercanvi (Es tracta d‘un conjunt da dades aparellades).
- A la barra d‘eines, cliqueu l‘assistent per gràfics.
- A la finestra que s‘obre, escolliu l‘opció: XY(dispersió).
- Ara teniu un gràfic on hi ha d‘aparèixer una recta. Amb les eines d‘edició, podeu donar-li l‘aspecte que més us agradi.
- Un cop editat, amb el ratolí, seleccioneu la recta i cliqueu amb el botó dret. S‘obrirà una finestra, de la qual heu d‘escollir: afegir línees de tendència. A la següent finestra, en tipus escolliu la recta i en opcions activeu: presentar equació al gràfic i presentar el valor de R2 al gràfic.
Interpretació
Si el valor de R2 és molt proper a 1, significa que existeix una relació entre les dues variables. Si el valor és inferior a 0‘9, heu de considerar que la relació és molt feble i no podem tenir-la en compte.
- En el vostre experiment, quin és el valor de R2? Què significa aquest valor?
Preguntes d‘aplicació:
-
Per què és important per a una
cèl·lula tenir una relació superfície-volum elevada?
-
Algunes cèl·lules del cos
estan adaptades a una funció d‘absorció o d‘excreció de grans quantitats de
materials. Per exemple les cèl·lules de l‘epiteli intestinal. De quina forma
aquestes cèl·lules afavoreixen aquest intercanvi?
- Com afecta el procés de creixement d‘una cèl·lula a la seva relació superfície-volum?
Per concloure...
Quina
és la resposta al títol: MOLTES CÈL·LULES O CÈL·LULES MÉS GROSSES?
|
ANNEX |
![]() |