Respiratorisk kvotient: hvad forbrænder spirende frø?
Når celler ånder, bruger de ilt og danner CO2. Forholdet mellem den CO2, der dannes, og den ilt, der bruges, kaldes den respiratoriske kvotient (RQ), og den afslører, om cellerne forbrænder kulhydrat eller fedt. Eleverne måler ilt og CO2 samtidig over spirende ærter og spirende solsikkefrø og sammenligner de to.
Forbrænder spirende ærter og spirende solsikkefrø det samme brændstof?
Det skal I bruge
| Vare | Varenr. | Antal og formål |
|---|---|---|
| Iltsensor til luft, trådløs (PASCO PS-3217) | PS-3217 | 1 pr. gruppe |
| CO2-sensor, trådløs (PASCO PS-3208) | PS-3208 | 1 pr. gruppe |
| Temperatursensor, trådløs (PASCO PS-3201) | PS-3201 | 1 pr. gruppe, til at kontrollere temperaturen |
| SPARKvue 5 (gratis download) | 900902 | Gratis app til tablet eller computer |
Andet udstyr: hele, tørrede ærter (ikke flækkede); rå, uristede og usaltede solsikkekerner med skal, fx fuglefrø. Brug aldrig bejdsede (farvede) såfrø; fugtigt køkkenrulle og en bakke til spiring; en tæt plastbeholder på ca. 1 liter med to huller i låget, der passer til sensorerne, og modellervoks til at tætne; glasperler eller kogte ærter som kontrol; køkkenvægt; tablet eller computer med SPARKvue.
Sikkerhed
Spis ikke frøene under eller efter forsøget, og vask hænder bagefter. Kassér frø, der lugter eller mugner. Brug aldrig bejdsede såfrø fra et frøfirma, fordi de er behandlet med svampemiddel.
Sådan gør I
- Læg ærter og solsikkefrø i blød i hver sin skål i et døgn, og lad dem spire et til to døgn på fugtigt køkkenrulle.
- Vej ca. 20 g spirende ærter, og læg dem i plastbeholderen.
- Sæt ilt- og CO2-sensoren i hullerne i låget, tætn med modellervoks, og dæk beholderen til, så der er mørkt.
- Log ilt (%) og CO2 (ppm) i 15 minutter.
- Luft beholderen ud, og gentag med samme masse spirende solsikkefrø og til sidst med kontrollen.
- Find ændringen i ilt og CO2 over de sidste 10 minutter, og omregn til samme enhed: 1 % svarer til 10.000 ppm.
- Beregn RQ = (stigning i CO2) / (fald i ilt) for hver frøtype.
Med PASCO-sensor
Den trådløse iltsensor til luft (PS-3217) og CO2-sensoren (PS-3208) logger samtidig i samme beholder, så eleverne får to kurver, der kan sammenlignes direkte. Hældningerne aflæses med en lineær tilpasning i SPARKvue, og RQ kan beregnes i en beregnet kolonne.
Hvad sker der?
Ved forbrænding af kulhydrat (glukose) bruges seks O₂-molekyler, og der dannes seks CO₂-molekyler, så RQ er 1,0. Fedt indeholder mindre ilt i forhold til kulstof og brint, så der bruges mere ilt udefra pr. dannet CO2, og RQ ligger omkring 0,7.
Ærter gemmer især stivelse, mens solsikkefrø gemmer meget fedt. De spirende frø bør derfor give forskellige RQ-værdier. Spirende fedtrige frø kan endda give RQ under 0,7, fordi en del af fedtet omdannes til sukker, og det bruger ekstra ilt.
Målingerne rammer sjældent teoriværdierne præcist, fordi frøene kan bruge en blanding af brændstoffer, og fordi de to sensorer har hver sin usikkerhed.
Spørgsmål til eftertanke
- Hvilken RQ fik I for de to frøtyper, og hvad tyder det på?
- Hvorfor bruges der en kontrol uden levende frø?
- Hvordan ville en højere temperatur påvirke kurverne og RQ?
- Hvilke fejlkilder har størst betydning for jeres RQ?
- Hvilken RQ ville I forvente for et menneske, der faster?
Til læreren
Start spiringen to dage før. Frøene skal være fugtige, men ikke drivvåde, og beholderen skal være tæt, ellers bliver RQ upræcis. CO2-sensoren reagerer lidt langsommere end iltsensoren, så brug ændringen i de sidste 10 minutter.
Eleverne glemmer ofte at omregne til samme enhed. Lad dem skrive mellemregningen, så I kan se, hvor det går galt.
RQ kan kobles til fysiologi, fx indirekte kalorimetri, hvor man på samme måde måler ilt og CO2 i udåndingsluften.
Vejledningen er udarbejdet af LabDidakt. Læreren skal altid selv vurdere sikkerheden ved forsøget i sin klasse og følge skolens retningslinjer og sikkerhedsdatabladene for de kemikalier, der bruges.
