Alles beweegt

Begrippen

Diffusie

De netto verplaatsing van deeltjes van een plek met een hoge naar een plek met een lage concentratie, door hun willekeurige beweging.

Concentratie­verschil

Het verschil in concentratie tussen twee plekken (vwo: concentratiegradiënt). Hoe groter het verschil, hoe groter de netto verplaatsing.

Dynamisch evenwicht

De deeltjes zijn gelijk verdeeld. Ze blijven bewegen, maar er gaan evenveel heen als terug.

Passief transport

Transport waarvoor de cel geen energie hoeft te leveren, zoals diffusie en osmose.

Semipermeabel membraan

Een vlies dat alleen water doorlaat, zoals het membraan in de U-buis.

Selectief permeabel

Een membraan dat alleen bepaalde stoffen doorlaat, via speciale eiwitkanaaltjes, zoals het celmembraan met zijn aquaporines.

Osmose

De netto verplaatsing van water door een membraan naar de oplossing met de hoogste osmotische waarde, zolang niets terugduwt.

Osmotische waarde

Het aantal opgeloste deeltjes per liter. Keukenzout telt dubbel: NaCl valt in water uiteen in twee ionen.

Osmotische druk

De tegendruk die nodig is om de netto stroom van water te stoppen, zoals het gewicht van de kolom in de U-buis.

Iso-, hypo-, hypertonisch

Een oplossing met een gelijke, lagere of hogere osmotische waarde dan de cel. Sommige methodes schrijven isotoon, hypotoon, hypertoon.

Turgor · plasmolyse

Turgor is de druk van de celinhoud tegen de celwand. Bij plasmolyse krimpt de vacuole en laat het celmembraan los van de celwand.

Voor de docent

Hoe de film osmose uitlegt

Film en boek voorspellen altijd dezelfde richting. Het boek geeft de regel: water gaat naar de oplossing met de hoogste osmotische waarde. De film laat het mechanisme zien. Opgeloste deeltjes kunnen het membraan niet passeren en duwen ertegen, net als gasdeeltjes (Van 't Hoff: π = c·R·T). Het membraan duwt ze terug, de druk in het water vlak bij het membraan daalt, en water wordt erdoorheen geperst. 'Aanzuigen' en 'waterconcentratie' beschrijven wat er gebeurt, maar verklaren niet waarom de grootte van de deeltjes niet uitmaakt. Laat leerlingen op toetsen redeneren met osmotische waarde.

Misvattingen die de film aanpakt

• "Deeltjes gaan naar de lege plek." Elk deeltje springt willekeurig. De richting komt alleen uit het tellen (hoofdstuk 4).
• "Alle deeltjes gaan van hoog naar laag." Er springen er ook terug; de voorspelvraag in hoofdstuk 4 zet dit op scherp.
• "Mengen is een kracht, of een streven naar evenwicht." Het is statistiek: gemengde verdelingen zijn onvoorstelbaar veel talrijker (hoofdstuk 5).
• "Suiker trekt water aan." De opgeloste deeltjes duwen tegen het membraan; het water wordt geduwd, niet getrokken (hoofdstuk 9).
• "Water gaat altijd naar de hoogste osmotische waarde." Alleen zolang niets terugduwt: denk aan de kolom in de U-buis en de celwand bij turgor.
• "Deeltjes hebben de kleur van de stof." De film kleurt ze paars om ze te kunnen volgen, en zegt dat ook.

Pauzemomenten

• Ch 4Springen er ook deeltjes terug, van weinig naar veel? De film geeft vier seconden bedenktijd.
• Ch 8De U-buis: gebeurt er iets, en zo ja, wat? Laat leerlingen eerst op papier voorspellen.
• Ch 12Twee toepassingsvragen met bedenktijd: zuurstof in de longen en suiker op aardbeien.

De getallen achter de film

• Diffusietijd t ≈ x²/2D. Voor zuurstof in water (D ≈ 2·10⁻⁹ m²/s): 10 µm ≈ 0,03 s, 1 mm ≈ 4 minuten, 1 m ≈ 8 jaar.
• Een glas van 6,5 cm mengt door diffusie alleen pas na 2 à 3 weken. In de praktijk gaat het sneller door stroming; toon zuivere diffusie in agar of gelatine.
• Bij 60 °C bewegen de moleculen maar ± 9% sneller dan bij 5 °C, maar is D ± 4× zo groot (lagere viscositeit, Stokes–Einstein).
• Osmotische druk van lichaamsvocht (± 290 mOsm/L, 37 °C): π = cRT ≈ 7,5 bar. Turgor: 3 à 10 bar. NaCl telt in werkelijkheid ×1,86, niet precies ×2.
• In de moleculaire beelden is 1 seconde film ongeveer 0,1 nanoseconde echt. De dichtheid van de watermoleculen en het aantal kleurstofdeeltjes zijn vereenvoudigd.
• Zuurstof in de longen: het gaat om vrije zuurstof. In het bloed zit de meeste zuurstof gebonden aan hemoglobine, en die telt niet mee. Precies gezegd bepaalt het verschil in partiële druk de richting.
• Een aquaporine laat bij evenwicht honderden miljoenen watermoleculen per seconde heen en weer gaan. Het vaak genoemde getal van een paar miljard per seconde is de osmotische doorlaatbaarheid, anders omgerekend.

Practica

Plasmolyse bij het vliesje van een rode ui: leg het in zout water onder de microscoop en zie de paarse vacuole krimpen. Aardappelstaafjes in sucrose-oplossingen van 0 tot 1,0 mol/L: weeg ze voor en na 24 uur; waar de lijn nul snijdt, ligt een schatting van de osmotische waarde van de cellen.

In beeld genoemd

Robert Brown (1827) · Albert Einstein (1905) en Jean Perrin (1908) · Jacobus van 't Hoff, Rotterdammer, eerste Nobelprijs voor scheikunde (1901) · Hugo de Vries, Amsterdam, mat met plasmolyse de osmotische waarde van cellen (1884).

Toetsen: Spatie afspelen of pauzeren · ←→ 5 s spoelen · C ondertitels · M stem · F volledig scherm