Il movimento delle sostanze attraverso una membrana semipermeabile

Questa settimana, nelle mie seconde, ho cominciato ad affrontare il trasporto delle sostanze attraverso la membrana cellulare. Devo essere sincera e dirvi che il mio percorso mi soddisfa ancora:

• ENGAGE – presentazione di uno scenario: bere troppa acqua può uccidere? 
• EXPLORE – esplorazione sperimentale della diffusione di sostanze attraverso una membrana semipermeabile: Come si può fare a determinare se l’amido diffonde attraverso la membrana di plastica?
• EXPLORE – esplorazione sperimentale dell’osmosi nelle cellule vegetali: Qual è l’effetto di una soluzione salina sulle cellule di cipolla?
• EXPLORE/EXPLAIN – attività POGIL su diffusione, osmosi e spiegazione di diffusione facilitata, trasporto attivo, endocitosi ed esocitosi.
• ELABORATE – caso di studio “Agonia ed Ecstasy”
• EVALUATE: verifica finale

Non posso aggiungere molto altro, non solo perché mi sono resa conto che questo percorso funziona ma anche perché the show must go on o il tempo è tiranno, come preferite.

Visto che, però, stare ferma per me è proprio impossibile, quest’anno aggiungerò una cosetta piccola piccola e la assegnerò come compito per casa in modo da non alterare lo spazio-tempo della mia programmazione.

Proporrò, quindi, un nuovo laboratorio virtuale (NB purtroppo non più attivo!) da fare come compito a casa dopo le attività sperimentali e prima della spiegazione in classe.

Si tratta di un’attività semplice che parte da una domanda che gli studenti investigheranno:

In quali condizioni le cellule acquistano o perdono acqua?

Cominciamo ad apprendere il lessico specifico

Quando si apre la schermata principale, sulla sinistra del laboratorio, c’è una parte introduttiva con cui i ragazzi cominceranno a scoprire il lessico specifico di ciò che hanno già sperimentato in classe basandosi, invece, solo sulle loro idee pregresse.

I ragazzi scopriranno così che la membrana cellulare permette ad alcune sostanze di attraversarla mentre impedisce ad altre di passare. Una membrana di questo tipo è detta selettivamente permeabile. In condizioni normali, l’acqua attraversa costantemente la membrana in entrambe le direzioni (dall’esterno all’interno e viceversa). La diffusione dell’acqua attraverso una membrana selettivamente permeabile è chiamata osmosi. Come altre sostanze, l’acqua diffonde secondo il proprio gradiente di concentrazione, ossia da una regione in cui è più concentrata a quella in cui è meno concentrata. Quando il trasferimento delle molecole d’acqua verso l’interno e verso l’esterno della cellula avviene alla stessa velocità, si è raggiunto uno stato di equilibrio. Se la concentrazione delle molecole d’acqua è maggiore all’esterno della cellula, allora questa soluzione per la cellula è ipotonica e l’acqua si muoverà velocemente verso l’interno della cellula per osmosi e la pressione contro l’interno della membrana cellulare aumenterà velocemente. Se la pressione diventa sufficientemente elevata, la membrana cellulare potrebbe anche scoppiare. Una soluzione è isotonica per la cellula quando c’è la stessa concentrazione di molecole d’acqua sia all’interno che all’esterno della membrana cellulare. Per mantenere l’equilibrio, le molecole d’acqua si muovono verso l’interno e verso l’esterno alla stessa velocità.

Immagina che una cellula venga posta in una soluzione che ha una concentrazione di sale maggiore rispetto a quello che la cellula stessa contiene. Tale soluzione viene detta ipertonica perché ci sono molti più ioni del sale e meno molecole d’acqua per unità di volume all’esterno della cellula rispetto all’interno. L’acqua si muoverà dalla regione a maggiore concentrazione di molecole d’acqua (interno della cellula) alla regione a minore concentrazione (esterno della cellula). La membrana selettivamente permeabile non permette agli ioni del sale di attraversarla ed entrare nella cellula. La cellula avvizzisce man mano che perde acqua.

In questo laboratorio virtuale metterai un globulo rosso, una cellula di Elodea e un Paramecio in una soluzione ipotonica, isotonica e ipertonica. Esaminerai come e perché queste cellule acquistano o perdono acqua nelle diverse soluzioni.

Procedimento:

• Seleziona una delle tre cellule raffigurate nella parte alta dello schermo e trascinala in uno dei becher.
• Osserva il processo dell’osmosi. Determina se l’acqua, rappresentata dalle frecce animate, si muove verso l’interno, rimane in equilibrio o si muove verso l’esterno della cellula.
• Clicca sul pulsante Table/Graph e registra le osservazioni fatte nella tabella.
• Sposta la cellula in un altro becher o scegli un’altra cellula. Osserva ancora il processo dell’osmosi e registra le osservazioni nella tabella.
• Ripeti l’attività con tutte e tre le cellule e tutte e tre le soluzioni. Clicca sul pulsante Journal e rispondi alle sette domande proposte.

1. Quando la cellula è circondata da una soluzione ipotonica, l’acqua si muove verso l’interno o verso l’esterno della cellula?
2. Quando la cellula è circondata da una soluzione ipertonica, in che direzione si muove l’acqua mentre attraversa la membrana semipermeabile?
3. Confronta cosa accade alla cellula animale, a quella vegetale e al Paramecio quando sono immerse in soluzioni ipotoniche, isotoniche o ipertoniche.
4. Un’Elodea o un Paramecio che vivono nell’acqua dolce di un lago sopravvivrebbero se fossero spostate nell’oceano? Motiva la tua risposta.
5. Se tu grigliassi una bistecca, sarebbe meglio mettere il sale prima o dopo averla cucinata? Spiega perché in termini di osmosi.
6. Perché l’insalata diventa molle e avvizzita quando è stata condita già da un po’? Spiega perché in termini di osmosi.
7. Un modo efficace per uccidere le erbacce infestanti è quello di versare acqua salata sul terreno intorno alle piante. Spiega perché le erbacce muoiono usando i principi scoperti in questo laboratorio virtuale.

Per concludere: clicca sul pulsante Print, stampa e incolla domande e risposte sul quaderno per la correzione in classe.

Altre idee? Raccontatele qui!