مقدمه:
تخممرغ بدون پوسته را در مایعات مختلف قرار دهید و ببینید که چگونه بزرگ و کوچک میشود!
آیا تا به حال به تخممرغ به عنوان یک سلول بزرگ اندیشیدهاید؟ قطعاً تخممرغ از سلولهای حقیقی بسیاری تشکیل شده است، اما شما میتوانید این فرض را در نظر بگیرید تا دریابید که چگونه مایعات مختلف از غشا وارد تخممرغ میشوند. این فرآیند هم اکنون در مقیاس بسیار کوچکتر در بدن شما در حال اجرا است. ما برای دیدن چنین پدیدهای با چشم غیرمسلح میتوانیم فعالیت امروز را انجام دهیم. میتوانیم فرض کنیم که تخممرغ بدون پوسته یک سلول بزرگ است که جدارهی سلولی، سیتوپلاسم و هسته دارد.
پیشزمینه:
هر سلول از بدن ما در یک غشای پلاسما دربر گرفته شده است. غشای پلاسما یک مرز پیچیده است که لایههای متعددی دارد. این لایه محتویات سلول را از دنیای پیرامون آن جدا میکند. غشای پلاسما معمولاً مایع است. این غشا نقش بسیار مهمی در تعادل سلول ایفا میکند و این کار را از طریق کنترل موادی که از آن عبور میکنند انجام میدهد. یکی از ویژگیهای مهم غشای پلاسما انتخابگر بودن است، یعنی مواد عبوری را انتخاب میکند. به بعضی از مواد اجازهی عبور آزادانه میدهد در حالی که مواد دیگر را محدود میکند. چنین خصلتی میتواند موادی را که وارد سلول شده یا از آن خارج میشوند بازرسی کند. ببینید که چگونه تخممرغ هم در مقیاس بزرگ همین کار را انجام میدهد!
مواد و وسایل مورد نیاز:
یک عدد تخممرغ
چند فنجان یا شیشه که به اندازهی کافی بزرگ باشند و یک تخممرغ و مایع در آن جا شود
سرکهی سفید به میزانی که یک تخممرغ در آن غوطهور شود
قاشق بزرگ
آب به میزانی که یک تخممرغ در آن غوطهور شود
شربت ذرت میزانی که یک تخممرغ در آن غوطهور شود
آمادهسازی:
- تخممرغ را در شیشه یا فنجان قرار دهید و روی آن سرکهی سفید بریزید تا جایی که به طور کامل تخممرغ را بپوشاند. تخممرغ را مشاهده کنید. آیا حبابهای ریزی را که روی پوستهی تخممرغ تشکیل میشوند میبینید؟
- تخممرغ را برای 24 ساعت در همین شرایط نگه دارید.
روش کار:
- در روز بعد تخممرغ را با قاشق بزرگ از سرکه خارج کنید. آیا پوسته تغییر کرده است؟ تغییر آن چگونه است؟
- سرکهی قدیمی را خالی کنید و تخممرغ جدید نرم شده را در سرکهی تازه قرار دهید.
- تخممرغ را برای 24 ساعت دیگر در همین شرایط نگه دارید.
- تخممرغ را بردارید و دوباره با دقت مشاهده کنید. آیا دوباره تغییر کرده است؟
- در روز سوم تخممرغ را با قاشق بزرگ از سرکه خارج کرده و درون سینک ظرفشویی به آرامی آبکشی کنید. مراقب باشید: زیرا پوستهی تخم مرخ حل شده و از بین رفته و تنها غشای نازک اطراف سفیدهی تخممرغ است که محتویات آن را کنار هم نگه داشته است. دوام این لایهی نازک کمتر از پوستهی تخممرغ است. حالا ظاهر تخممرغ چگونه دیده میشود؟
- به آرامی تخممرغ را در شربت ذرت قرار دهید و هشت ساعت آن را در همین حالت نگه دارید. اکنون ظاهر تخممرغ چه تغییری کرده است؟ چگونه؟
مشاهده و نتیجهگیری:
هنگامی که شما برای بار اول تخممرغ را در سرکه قرار میدهید، اسید سرکه با کلسیم موجود در پوستهی تخممرغ واکنش شیمیایی نشان میدهد و گاز کربن دی اکسید آزاد میشود. همینطور که تخممرغ در سرکه میماند، پوستهی آن در سرکه حل میشود و یک تخممرغ بدون پوسته به دست میآید. در روز سوم میبایست کل پوسته از بین رفته باشد و فقط سفیده و زردهی تخممرغ در یک جدارهی بسیار نازک دیده شوند.
تخممرغهای بدون پوسته مثال خوبی از سلولهای بدن انسان هستند. پس از اینکه پوستهی تخممرغ از بین رفت، یک غشای بسیار نازک باقی میماند. در حقیقت چیزی که ما میبینیم از دو غشا تشکیل شده است، اما چون این دو لایه به هم چسبیدهاند، ما آنها را یک غشا میبینیم. این غشا هم مانند غشای پلاسمای سلولهای بدن ما، قابلیت نفوذپذیری انتخابی دارد. میتوان کل تخممرغ را به عنوان مدلی از یک سلول در نظر گرفت.
موادی که میتوانند از غشای سلول عبور کنند، از اصل پخششدگی پیروی میکنند، یعنی هنگامی که وارد مایع سلولی میشوند از جاهایی که غلظت کمتری دارند به سمت جاهایی که غلظت بیشتری دارند جابهجا میشوند. این جابهجایی آنقدر ادامه مییابد تا غلظت مواد ورودی در همهجای غشا یکسان شود.
آب میتواند به راحتی از غشا عبور کند. حرکت آب در غشا، پدیدهای است که پخششدگی ویژهی خود را دارد. نام اسمز به این پدیده اطلاق میشود. اگر تخممرغ در محلولی قرار بگیرد که آب آن بیشتر از آب درون تخممرغ باشد، آب موجود در محلول از غشا رد شده و وارد تخممرغ میشود. در نتیجه حجم تخممرغ افزایش پیدا میکند. به همین دلیل اگر تخممرغ را در آب قرار دهیم بزرگتر میشود.
برعکس اگر تخممرغ را در محلولی قرار دهیم که آب کمتری نسبت به داخل تخممرغ دارد، آب از میان غشا رد شده و از تخممرغ به محلول منتقل میشود. در این حالت تخممرغ بخشی از جرم و حجم خود را از دست میدهد و مانند یک بادکنک دیده میشود که باد آن تخلیه شده باشد. این همان چیزی است که دربارهی تخممرغ غوطهور در شربت ذرت اتفاق افتاد.
پدیدههای پیچیدهای که در سلولهای بدن ما اتفاق میافتند، بسیار شبیه به فعالیت علمی امروز هستند. غشای پلاسمایی سلولهای ما آب، اکسیژن و مواد مغذی را از خود عبود داده و وارد سلولهای ما میکنند. همچنین آنها مواد دفعی سلول را از سلول خارج میکنند. اکسیژن در ریههای ما وارد گلبولهای قرمز خون شده و سپس از آنها خارج شده و به بافتهای ما میرسند. در این مرحله گاز اکسیژن از گلبولهای خون خارج شده و وارد سلولهای بافتهای بدن میشوند. آب موجود در معده و روده هم از طریق اسمز وارد جریان خون میشوند. تمامی این نقل و انتقالات به طور دائمی از لحظهی تولد در بدن انسان برقرار هستند. در واقع این اعمال حیاتی هستند و اگر مختل شوند میتوانند به سرعت بدن را با مشکل مواجه کنند.
منبع:
Scientific American
