Øvelsesvejledning: Fotosyntese, ånding og C-kredsløbet

EGÅ GYMNASIUM
Fotosyntese, ånding og kulstofkredsløb
BIOLOGI FORSØG
Planter - på land og i vand - behøver lysenergi. I mørke dør de. Lysenergien bruger de i bladenes
grønkorn til at lave sukker (glucose = C 6 H 12 O 6 ) ved hjælp af kuldioxid (CO 2 ) og vand (H 2 O). Er
der tale om en vandplante, udnytter den CO 2 , der er opløst i vandet. Lysenergien bruger planten til
at spalte vand i protoner H + og elektroner e ÷ og oxygen (O 2 ). Protonerne og de energirige elektroner
overføres som hydrogen (H) til CO 2 , så der dannes sukker, der således bliver rig på energi.
O 2 frigøres som et spildprodukt, der opløses i vandet. Vandet bliver således ilt -rigt under fotosyntesen,
der kan sammenfattes i følgende formel:
6 CO 2 + 6 H 2 O + plante + lysenergi → C 6 H 12 O 6 + 6 O 2
Når en grøn plante behøver energi til sinestofskifteprocesser, er den nød til at skaffe sig den nødvendige
energi ved respiration (celleånding). Under respirationen, der foregår i plantecellens mitochondrier,
sker der en oxidation af sukker, der spaltes til vand og kuldioxid under frigørelse af
den kemiske energi i sukkeret. Energien bruger planten til at danne den energirige phosphatforbindelse
ATP, som kan bruges til de energikrævende stofskifteprocesser. En del af den frigjorte
energi går tabt som varme. Er der tale om en vandplante bliver vandet altså fattigere på oxygen, når
vandplanterne respirerer (ånder). Samtidig udskilles der kuldioxid og vand. Det bevirker at der
dannes kulsyre i vandet. Vandet bliver mere surt, dvs. pH-værdien falder. Respirationen kan sammenfattes
i følgende ligning, der gælder for alle aerobe celler:
C 6 H 12 O 6 + 6 O 2
→ 6 CO 2 + 6 H 2 O + ATP + varme
Lidt baggrundsviden om CO 2
Kuldioxid kan påvises på en indirekte måde. Vand og kuldioxid kan reagere med hinanden og danne
kulsyre ("danskvand"). På grænsen mellem luft ogvand vil der indstille sig en ligevægt mellem
kuldioxid i luften og i vandet efter følgende reaktionsskema:
CO 2 i atmosfærisk luft
-----↑↓----------------------------------------------------------------------------------Vandoverflade
CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3 ↔ H + + HCO ÷ 3 ↔ 2H + ÷
+ CO 3
kulsyre
Tilføres der ekstra kuldioxid til vandet, vil ligevægten forskydes mod højre (der dannes mere kulsyre
H 2 CO 3 ) og pH-værdien falder. Fjernes der kuldioxid - som under fotosyntesen, hvor planten optager
den for at danne glucose - vil ligevægten forskydes mod venstre og pH-værdien vil stige.
Disse ændringer i pH kan måles med et pH-meter, men kan også påvises med en indikator. En indikator
er en forbindelse, hvis farve afhænger af pH-værdien. Der findes flere forskellige indikatorer,
der ændrer farve ved forskellige pH-værdien. En af dem er bromthymolblåt (BTB), som kan indtage
følgende farver:
gul gulgrøn grøn blågrøn blå
6,0 ------------- pH -------------7,6

EGÅ GYMNASIUM
BIOLOGI FORSØG
Forsøgets formål:
Formålet med dette forsøg er, ved hjælp af ovenstående viden om fotosynteseligningen,
respirationsligningen, kuldioxid og BTB, at besvare følgende tre spørgsmål:
1. Forbruger en grønplante (fotoautotrof) kuldioxid (CO 2 ), når den udsættes for lysenergi?
2. Behøver en grøn plante lys for at kunne lave fotosyntese?
3. Optager eller udskiller en grøn plante CO 2 , når den ikke er i lys?
Materialer:
8 reagensglas i et stativ
plastfolie til at lukke reagensglassene med
Bromthymolblåt-opløsning (BTB)
Vandpest (Elodea canadensis)
Danskvand
Sugerør
Staniol (eller mørkeskab)
Metode:
1. Hæld ca. 2 ml postevand i et reagensglas og tilsæt et pardråber bromthymolblåt (BTB). Stik
sugerøret ned i væsken og pust. I din udåndingsludt (respirationsluft) er der kuldioxid, der
får væsken til at blive mere kulsyreholdig. Den skifter frave fra blå til gul.
2. Gentag forsøget. Istedet for at puste ned i glasset med BTB tilsætter du et par dråber
Danskvand. Husk boblerne i en danskvand er kuldioxid der frigøres.
3. Påvises kuldioxid eller mangel på kuldioxid med BTB?
4. Fyld de 8 reagensglas helt med postevand (der må ikke stå luft over vandoverfladen) og tilsæt
et pardråber BTB.
5. Tilsæt vandpestplanter og danskvand som det fremgår af skemaet på næste side
6. Opstil hypoteser som besvarer de tre indledende spørgsmål.
Hvilke farver forventes som "slutfarve" i de enkelte glas?
7. Lav et skema som det viste til jeres iagttagelser. Efter et par dage iagttages farven og noteres
i skemaet under "slutfarve".
8. Diskuter de opnåede resultater i forhold til de opstillede hypoteser.

EGÅ GYMNASIUM
BIOLOGI FORSØG
Kan eksperimentet benyttes til at eksemplificerer nedenstående kulstofkredsløb?