Maklumat

Makmal pernafasan selular dengan alat pernafasan - mengapa kalium hidroksida (KOH) diperlukan?


Untuk konteksnya, jika anda tidak pasti apakah pertanyaan ini merujuk kepada anda, jangan ragu untuk melihat video ini oleh sains Bozeman dan teruskan mengenai tanda 2:00. Di makmal pernafasan selular, khususnya yang digariskan oleh Board College, respirometer dan beberapa kacang polong digunakan untuk mengukur kadar pernafasan. Apa yang membingungkan saya adalah mengapa KOH (kalium hidroksida) diperlukan supaya jumlah bahagian dalam alat pernafasan tidak berubah. Mengapa pepejal yang dibentuk oleh 2KOH bergabung dengan CO2 (K2CO3) tidak menyebabkan perubahan dalam jumlah, kerana ia menempati ruang di alat pernafasan seperti gas? Maaf jika ini seperti soalan bodoh, saya mempunyai pengetahuan latar belakang kimia yang sangat buruk.

Untuk animasi, sila lihat pautan ini dari Pearson.

Terima kasih!


Endapan pepejal tidak menyumbang sebanyak tekanan di dalam botol seperti gas. Secara intuitif, molekul gas menyumbang kepada tekanan oleh perlanggaran yang memberi kekuatan pada kapal (yang akan mendorong air keluar). Sebaliknya, endapan pepejal hanya menyumbang pada tekanan sejauh menurunkan volume kapal, yang dapat diabaikan dibandingkan dengan kehilangan tenaga kinetik per molekul gas.

Pada dasarnya, hanya kerana mereka berdua menempati ruang, tidak bermaksud mereka menempati jumlah ruang yang sama (atau lebih tepatnya, mereka tidak menyumbang sama tekanan pada botol). Gas cenderung menempati lebih banyak ruang daripada molekul fasa cair atau pepejal dengan ukuran yang sama, kerana tenaga gerakan kinetiknya dan kekuatan perlanggaran pada persekitarannya. KOH bertindak balas dengan CO2 untuk mengeluarkannya dari kumpulan molekul gas tenaga tinggi, mengubahnya menjadi molekul tenaga rendah dalam pepejal. Dengan bilangan molekul yang lebih rendah menyumbang kepada tekanan (undang-undang gas ideal), tekanan diturunkan dan daya air menjadi lebih besar daripada daya gas, dan air memasuki respirometer.


Laporan Makmal Respirasi Selular

Tujuan makmal ini adalah untuk mengukur perubahan suhu pernafasan bercambah dan tidak bercambah melalui alat pernafasan. Ini dilakukan dengan menggunakan jarum suntik untuk membuat alat pernafasan untuk biji benih, dan gelas berisi air yang dipanaskan, kemudian di dalam jarum suntik itu terdapat cairan Manometer dan Kalium Hidroksida yang digunakan untuk mengukur perubahan dan untuk mengambil oksigen dari biji tanaman . Hasil kajian kami dari makmal ini tidak betul dan sangat jelas dari kumpulan lain kerana meterai pada alat pernafasan diletakkan dengan buruk, menyebabkan eksperimen tidak dapat dilakukan dengan cara yang paling banyak dikumpulkan.

Di makmal ini, fokus kami adalah pada Respirasi Selular benih tanaman Berkecambah dan Tidak Berkecambah. Respirasi Sel adalah proses pengoksidaan molekul makanan, seperti glukosa, ke karbon dioksida dan air.

Cecair Monomer merah, 2 tetes

biji, kawalan, kacang hijau, 10

biji, percambahan, kacang hijau, 10

larutan kalium hidroksida, KOH, 15%, 1 m:

air, paip, suhu bilik, 1L

forceps atau klip kertas bengkok

Prosedur Pembinaan Respirometer-

1. Tolak pelocok ke jarum suntik

2. Lekatkan panas kacang hex di hujung pelocok untuk menambah berat badan

3. Masukkan tiub kapilari ke hujung jarum suntik sehingga kira-kira separuh berada di luar dan hald yang lain didorong masuk ke dalam

4. Tambahkan sedikit gam panas ke tiub kapilari untuk memastikan & # x27 kemantapannya

5. Tarik kembali pelocok perlahan-lahan setelah gam sejuk untuk memastikan tiub kapilari bergerak sendiri dengannya dan tidak tersekat

6. Ulangi langkah 1-6 untuk respirometer kedua

Prosedur untuk aktiviti asas-

1. Isi cawan dengan 16 oz air paip suhu bilik

2. Letakkan termometer di dalam air

3. Tarik sebilangan kecil monomer merah ke dalam tiub kapilari dan tarik ke sepanjang panjang tiub. Kemudian buatkan semuanya sehingga kot sabun tetap ada. Ini akan menjadikan bahan tidak melekat di dalam tiub.

4. Letakkan 1/2 bola kapas di setiap alat pernafasan

5. Gunakan batang pengaduk kaca untuk menolak bola kapas di sebelah tiub kapilari

6. Gunakan pipet bergradasi untuk memasukkan 0,5 mL kalium hidroksida 15% ke dalam bola kapas

7. Letakkan sebilangan isi serat yang tidak menyerap di setiap alat pernafasan

8. Gunakan batang pengaduk kaca untuk menolak gentian di sebelah bola kapas. Ini akan memastikan bahawa tidak ada spesimen yang akan dimakan oleh larutan alkali.

9. Ulangi langkah 3-8 untuk respirometer kedua

10. Masukkan 10 biji kacang hijau ke dalam satu alat pernafasan dan 10 biji kacang hijau yang dikawal ke dalam yang lain

11. Letakkan tiub kapilari menghadap ke bawah ke arah sink dan ganti pelocok hingga berada pada 4 mL

12. Masukkan kedua alat pernafasan ke dalam cawan air dengan tiub kapilari menghadap ke luar

14. Gunakan pipet untuk menambahkan cecair monomer merah di setiap hujung tiub kapilari

15. Jika cairan dikeluarkan, ini berarti ada kebocoran pada alat pernafasan, rekatkan semula jika perlu

16. Gunakan penanda kekal untuk menandakan perkembangan monomer merah selama 10 minit. Catat juga suhu.

17. Keluarkan alat pernafasan dari air dan keringkan

18. Gunakan pembaris untuk mengukur jarak antara setiap tanda

19. Hitung isipadu dengan menambahkan atau mengurangkan perbezaan antara tiub bercambah dan tiub terkawal

20. Bina graf untuk menunjukkan kadar pernafasan

Hasil akhir kami cacat kerana biji percambahan kami di tiub kapilari mengalami kesalahan. Meterai tidak dilekatkan dengan betul, mengakibatkan fotosintesis lebih kuat daripada pernafasan. Ini menjadikan monomer merah didorong keluar dan bukannya ditarik masuk. Tabung uji terkawal kami melakukan apa yang sepatutnya dan monomer merah itu diam.

Di makmal, CO2 yang dibuat semasa respirasi sel dikeluarkan oleh kalium hidroksida (KOH) dan mencipta kalium karbonat (K2CO3). Adalah mustahak agar karbon dioksida dikeluarkan sehingga perubahan dalam jumlah gas di alat pernafasan sebanding dengan jumlah oksigen yang dimakan. Dalam eksperimen tersebut, air dipindahkan ke arah daerah tekanan rendah. Semasa pernafasan, oksigen akan dimakan dan isipadunya akan berkurang menjadi pepejal. Hasilnya adalah penurunan volume gas di dalam tabung, dan penurunan tekanan dalam tabung yang berkaitan. Sekiranya kita mengatur alat pernafasan dengan manik-manik kaca, alat ini berfungsi sebagai alat kawalan, yang memungkinkan perubahan dalam volume disebabkan oleh perubahan tekanan atmosfera dan / atau suhu.

Makmal dan hasil yang diperoleh dari makmal ini menunjukkan banyak perkara penting yang berkaitan dengan pernafasan selular. Ini menunjukkan bahawa kadar pernafasan sel lebih besar pada kacang hijau yang bercambah daripada kacang hijau yang tidak bercambah. Ini juga menunjukkan bahawa suhu dan kadar pernafasan berkadar langsung seiring kenaikan suhu, kadar pernafasan juga meningkat. Kerana kenyataan ini, kacang hijau yang terkandung di dalam alat pernafasan diletakkan di dalam air pada suhu 10C membawa pernafasan sel pada kadar yang lebih rendah daripada kacang hijau di alat pernafasan yang diletakkan di dalam air suhu bilik. Kacang hijau yang tidak bercambah mengambil lebih sedikit oksigen daripada kacang hijau yang bercambah. Ini kerana walaupun kacang hijau yang tumbuh dan tidak bercambah masih hidup, kacang hijau yang bercambah memerlukan jumlah oksigen yang lebih banyak untuk dimakan sehingga benih akan terus tumbuh dan bertahan


Peringkat Pendidikan

Subjek

Pengenalan

Respirasi selular merujuk kepada proses menukar tenaga kimia molekul organik menjadi bentuk yang dapat digunakan oleh organisma. Glukosa dapat dioksidakan sepenuhnya jika oksigen mencukupi dan disimpulkan oleh tindak balas berikut:

Semua organisma, termasuk tumbuhan dan haiwan, mengoksidakan glukosa untuk tenaga. Selalunya, tenaga ini digunakan untuk menukar ADP dan fosfat menjadi ATP.

Untuk mengukur kadar respirasi sel, perubahan tekanan akibat penggunaan oksigen oleh kacang polong akan diukur dengan Sensor Tekanan Gas. Tidak mungkin mengukur perubahan tekanan secara langsung kerana oksigen, kerana Sensor Tekanan Gas mengukur perubahan tekanan total. Karbon dioksida dihasilkan semasa oksigen dimakan. Tekanan kerana CO2 mungkin membatalkan sebarang perubahan kerana penggunaan oksigen. Untuk menghilangkan masalah ini, bahan kimia akan ditambahkan yang akan menghilangkan CO secara selektif2. Kalium hidroksida, KOH, akan bertindak balas secara kimia dengan CO2 dengan persamaan berikut:

Ini akan membolehkan anda memantau perubahan tekanan secara eksklusif kerana penggunaan oksigen.

A alat pernafasan adalah sistem yang digunakan untuk mengukur pernafasan sel. Perubahan tekanan pada respirometer berkadar langsung dengan perubahan jumlah gas di respirometer, dengan syarat volume dan suhu respirometer tidak berubah. Sekiranya anda ingin membandingkan penggunaan oksigen dalam dua respirometer yang berbeza, seperti yang akan kita lakukan dalam eksperimen ini, anda mesti memastikan jumlah dan suhu udara sama di setiap respirometer.

Kedua-dua kacang polong bercambah dan tidak bercambah akan diuji. Selain itu, pernafasan sel kacang polong bercambah pada dua suhu berbeza akan diuji.

Objektif

Dalam eksperimen ini, anda akan melakukannya

  • Ukur pengeluaran gas.
  • Kaji kesan suhu pada pernafasan sel.
  • Tentukan sama ada kacang polong bercambah dan kacang polong tidak bercambah.
  • Bandingkan kadar pernafasan sel pada kacang polong yang bercambah dan tidak bercambah.

Sensor dan Peralatan

Eksperimen ini menampilkan sensor dan peralatan berikut. Peralatan tambahan mungkin diperlukan.

Pilihan 1

Pilihan 2

Tentang kita
Berhubung dengan Kami

Dapatkan eksperimen percuma, idea makmal inovatif, pengumuman produk, kemas kini perisian, acara akan datang, dan berikan sumber.

Gambaran Keseluruhan Privasi

Laman web ini menggunakan kuki untuk meningkatkan pengalaman anda semasa anda melayari laman web. Daripada kuki ini, kuki yang dikategorikan perlu disimpan di penyemak imbas anda kerana ia penting untuk berfungsi fungsi asas laman web. Kami juga menggunakan kuki pihak ketiga yang membantu kami menganalisis dan memahami bagaimana anda menggunakan laman web ini. Kuki ini akan disimpan di penyemak imbas anda hanya dengan persetujuan anda. Anda juga mempunyai pilihan untuk tidak memilih kuki ini. Tetapi memilih daripada memilih kuki ini mungkin memberi kesan kepada pengalaman menyemak imbas anda.

KukiJenisTempohPenerangan
Chatrapihak ketiga1 mingguDigunakan untuk widget sembang
CloudFlare (__cfduid)berterusan1 bulanDigunakan oleh perkhidmatan CloudFlare untuk mengehadkan kadar
Persetujuan Kuki: Perlusesi12 jamDigunakan untuk mengekalkan jawapan persetujuan kuki untuk kuki yang diperlukan
Persetujuan Kuki: Tidak Perlutahan lama1 tahunDigunakan untuk mengekalkan jawapan persetujuan kuki untuk kuki yang tidak diperlukan
Persetujuan Cookie: Dasar Cookie yang Dilihatberterusan1 tahunDulu ingat jika pengguna melihat dasar kuki
Pixel Facebookpihak ketiga3 bulanDigunakan untuk mengesan klik dan penghantaran yang datang melalui iklan Facebook dan Facebook.
Analitis Google (_ga)berterusan2 tahunDigunakan untuk membezakan pengguna untuk Google Analytics
Analitis Google (_gat)berterusan1 minitDigunakan untuk meningkatkan kadar permintaan Google Analytics
Analitis Google (_gid)berterusan24 jamDigunakan untuk membezakan pengguna untuk Google Analytics
Analisis HubSpotpihak ketigaBervariasiDigunakan untuk mengesan persetujuan dan tetapan privasi yang berkaitan dengan HubSpot.
Sesi PHPsesisesiDigunakan untuk menyimpan hasil API untuk prestasi yang lebih baik
WooCommerce: TroliSementarasesi Membantu WooCommerce menentukan kapan kandungan / data troli berubah.
WooCommerce: Item dalam Trolisesisesi Membantu WooCommerce menentukan bila kandungan / data troli berubah.
WooCommerce: Sesiberterusan2 hari Membantu WooCommerce dengan membuat kod unik untuk setiap pelanggan sehingga tahu di mana untuk mencari data troli dalam pangkalan data untuk setiap pelanggan.
WordPress: Sesi Masukberterusan, sesiSesi atau 2 minggu (jika klik pengguna ingat saya)Digunakan oleh WordPress untuk menunjukkan bahawa pengguna masuk ke laman web
WordPress: Perincian Akaun Selamatberterusan, sesiSesi atau 2 minggu jika pengguna memilih untuk mengingat log masukDigunakan oleh WordPress untuk menyimpan butiran akaun dengan selamat
WordPress: Uji KukisesiSesiDigunakan oleh WordPress untuk memeriksa sama ada penyemak imbas menerima kuki

Kuki yang diperlukan sangat penting agar laman web berfungsi dengan baik. Kategori ini hanya merangkumi kuki yang memastikan fungsi asas dan ciri keselamatan laman web. Kuki ini tidak menyimpan maklumat peribadi.

Mana-mana kuki yang mungkin tidak begitu diperlukan agar laman web berfungsi dan digunakan secara khusus untuk mengumpulkan data peribadi pengguna melalui analisis, iklan, kandungan lain yang disisipkan disebut sebagai kuki yang tidak diperlukan.


Respirasi Sel Lima Makmal

RESPIRASI LAB FIVE CELL
PENGENALAN
Respirasi sel aerobik adalah pembebasan tenaga dari sebatian organik dari sebatian organik oleh pengoksidaan kimia metabolik dalam mitokondria dalam setiap sel. Respirasi selular merangkumi rangkaian reaksi mediasi enzim. Persamaan di bawah menunjukkan pengoksidaan glukosa lengkap. Oksigen diperlukan untuk proses pembebasan tenaga ini berlaku. C6H12O6 + 6O2 - & gt 6CO2 + 6H2O + 686 kilokalori tenaga / mol glukosa teroksidasi TUJUAN Makmal ini menyediakan proses pernafasan sel dan bagaimana ia dipengaruhi oleh suhu pada kedua-dua biji kacang polong yang sedang tumbuh dan tidak aktif. Respirasi sel adalah proses katabolik penghasil ATP di mana penerima elektron adalah molekul bukan organik. Ia adalah pembebasan tenaga dari sebatian organik oleh pengoksidaan kimia dalam mitokondria dalam setiap sel. Karbohidrat, protein, dan lemak semuanya dapat dimetabolisme, tetapi pernafasan sel biasanya melibatkan glukosa: C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 686 Kcal tenaga / mol glukosa teroksidasi. Pernafasan sel melibatkan glikolisis, kitaran Krebs, dan rantai pengangkutan elektron. Glikolisis adalah jalan katabolik yang berlaku di sitosol dan sebahagiannya mengoksidakan glukosa menjadi dua piruvat (3-C). Kitaran Krebs berlaku di mitokondria dan memecah piruvat (Acetyl-CoA) menjadi karbon dioksida. Kedua-dua kitaran ini menghasilkan sejumlah kecil ATP dengan fosforilasi tahap substrat dan NADH dengan memindahkan elektron dari substrat ke NAD +. Kitaran Krebs juga menghasilkan FADH2 dengan memindahkan elektron ke FAD. Rantai pengangkutan elektron terletak di membran dalaman mitokondria dan menerima elektron bertenaga dari enzim yang dikumpulkan semasa glikolisis dan kitaran Krebs, dan memasangkan slaid elektron eksergonik ini ke sintesis ATP atau fosforilasi oksidatif. Proses ini menghasilkan sebahagian besar ATP. Pernafasan sel boleh diukur dengan dua cara: penggunaan O2 (berapa mol O2 yang digunakan dalam respirasi sel) dan pengeluaran CO2 (berapa mol CO2 dihasilkan dalam pernafasan selular). PV = nRT adalah formula untuk undang-undang gas lengai, di mana P adalah tekanan gas, V adalah isipadu gas, n adalah bilangan molekul gas, R adalah pemalar gas, dan T adalah suhu gas dalam darjah K. Undang-undang ini menunjukkan beberapa perkara penting mengenai gas. Sekiranya suhu dan tekanan tetap berterusan maka isipadu gas berkadar terus dengan bilangan molekul gas. Sekiranya suhu dan isipadu tetap berterusan, maka tekanan gas berubah dalam kadar langsung dengan bilangan molekul gas. Sekiranya bilangan molekul gas dan suhu tetap, maka tekanan berkadar songsang dengan isipadu. Sekiranya suhu berubah dan bilangan molekul gas tetap berterusan, maka tekanan atau isipadu atau kedua-duanya akan berubah mengikut kadar langsung. Bahan Bahan diperlukan untuk makmal: 2 termometer, 2 mandi cetek, air paip, ais, tuala kertas, pita pelekat, kacang polong, kacang polong (kering), manik kaca, silinder lulus 100 mL, 6 botol, 6 getah penyumbat, kapas penyerap dan tidak menyerap, KOH, pipet 5 mL, gam silikon, kertas, pensil, pemasa, dan 6 mesin basuh. Hipotesis Alat pernafasan dengan kacang polong hanya akan memakan jumlah oksigen terbesar dan akan menukar jumlah CO2 terbesar menjadi K2CO3 berbanding respirometer dengan manik dan kacang kering dan hanya dengan manik. Suhu mandi air secara langsung mempengaruhi kadar penggunaan oksigen oleh kandungan dalam respirometer (semakin tinggi suhu, semakin tinggi kadar penggunaannya). Temp (° C) | Masa (min) | Manik Sendiri | Kacang Kacang | Kekacang Kacang & Manik Sendiri | | | Membaca pada masa x | Perbezaan | Membaca pada Masa x | Perbezaan | Perbezaan yang Dibetulkan | Membaca pada masa x | Perbezaan | Perbezaan yang Dibetulkan | 21 ° C | 0 | .9mL | 0 | .9mL | 0 | 0 | .9 | 0 | 0 |

21 ° C | 5 | .9mL | 0 | .85mL | .05 | .05 | .87 | .02 | .02 | 21 ° C | 10 | .95mL | .05 | .82mL | .08 | .13 | .87 | .02 | .07 | 21 ° C | 15 | .95mL | .05 | .79mL | .11 | .16 | .86 | .03 | .08 | 21 ° C | 20 | .95mL | .05 | .74mL | .16 | .21 | .86 | .03 | .08 | 10 ° C | 0 | .95mL | 0 | .92mL | 0 | 0 | .91mL | 0 | 0 |

10 ° C | 5 | .94mL | .01 | .88mL | .04 | .03 | .90mL | .01 | 0 | 10 ° C | 10 | .92mL | .03 | .85mL | .07 | .04 | .87mL | .04 | .01 | 10 ° C | 15 | .93mL | .02 | .83mL | .09 | .07 | .86mL | .05 | .03 | 10 ° C | 20 | .93mL | .02 | .83mL | .12 | .10 | .85mL | .06 | .04 | Keputusan

1. Dalam aktiviti ini, anda menyiasat kedua-dua kesan percambahan berbanding suhu tidak percambahan dan suhu hangat berbanding suhu sejuk pada kadar pernafasan. Dua hipotesis. Kacang polong mesti memakan lebih banyak oksigen daripada kacang polong yang tidak bercambah. Kacang polong yang berkecambah pada suhu hangat harus mengambil lebih banyak oksigen daripada kacang polong yang bercambah pada suhu sejuk 2. Aktiviti ini menggunakan sebilangan kawalan. Apakah syarat yang mesti dikekalkan ?. Mandi air yang diadakan pada suhu tetap Isipadu KOH adalah sama dalam setiap tiub Masa penyamaan adalah sama untuk semua alat pernafasan. 3. Huraikan dan terangkan hubungan antara jumlah oksigen yang dimakan dan masa? Jumlah oksigen yang dikonsumsi adalah yang paling besar dalam percambahan kacang polong dalam air suam. Penggunaan oksigen meningkat dari masa ke masa dalam kacang polong yang bercambah. 4.

Keadaan | Tunjukkan Pengiraan | Nilai dalam mL O / minit |
Kacang polong pada suhu 10oC | 2.3-1.5 = .8 / 5 | .16mL O2 / minit | Kacang polong pada suhu bilik | 4.6-3.1 / 5 | .3mL O2 / minit | Kacang kering pada suhu 10oC | (.1) / 5 = | .02 mL O2 / minit |
Kacang kering pada suhu bilik | (.2-0) / 5 = | .04 mL O 2 / minit |


6. Mengapa perlu membetulkan bacaan dari kacang polong dengan bacaan dari manik? Manik-manik tidak melakukan pernafasan sel. Kacang polong begitu.Perubahan tekanan atmosfera dapat menyebabkan perubahan pada kadar pernafasan dan pembetulan pembacaan memberikan hasil yang paling tepat dalam keadaan yang diberikan. 7. Terangkan kesan percambahan berbanding tidak percambahan pada pernafasan biji kacang. Percambahan menyebabkan kadar pernafasan lebih tinggi daripada kacang polong yang tidak bercambah. 9. Apakah tujuan KOH dalam eksperimen ini? KOH menyingkirkan karbon dioksida yang terbentuk semasa pernafasan selular. 10. Mengapa botol mesti ditutup sepenuhnya di sekitar penyumbat. Penyumbat ditutup sepenuhnya untuk mengelakkan air memasuki alat pernafasan. 11. Sekiranya anda menggunakan reka bentuk eksperimen yang sama untuk membandingkan kadar pernafasan 25g. reptilia dan 25 g. mamalia pada suhu 10oC apa hasil yang anda harapkan? Terangkan alasan anda. Mamalia akan melakukan pernafasan sel yang lebih tinggi. Ini kerana mamalia mengekalkan suhu tetap yang lebih tinggi daripada suhu reptilia berdarah sejuk yang akan mempunyai suhu 10 C. 12. Sekiranya pernafasan pada mamalia kecil dikaji pada kedua-dua suhu bilik 21 o C dan 10oC apa hasilnya adakah anda akan meramalkan? Terangkan alasan anda. Kadar pernafasan sel akan lebih tinggi pada 21 darjah C kerana suhu 10 darjah C dapat menyebabkan suhu keseluruhan badan mamalia menurun paling banyak. 13. Terangkan mengapa air masuk ke dalam pipet respirometer. Air bergerak ke dalam pipet kerana oksigen dimakan dan membiarkan air bergerak hanya sebahagian ke dalam pipet. 14. Rancang eksperimen untuk memeriksa kadar pernafasan sel pada kacang polong yang telah bercambah selama 0, 24, 48, dan 72 jam. Hasil apa yang anda harapkan? Kenapa? Saya akan menggunakan format yang sama menggunakan respirometer untuk mengukur kadar pernafasan sel kacang polong. Kacang polong yang telah bercambah selama 72 jam akan mempunyai kadar pernafasan yang lebih tinggi kerana mereka mempunyai permintaan tenaga yang lebih tinggi.

Kesimpulan:
Makmal menunjukkan banyak perkara penting yang berkaitan dengan pernafasan sel. Ini menunjukkan bahawa kadar pernafasan sel lebih besar pada kacang polong daripada pada kacang polong yang tidak bercambah. Ini juga menunjukkan bahawa suhu dan kadar pernafasan berkadar langsung seiring kenaikan suhu, kadar pernafasan juga meningkat. Kerana kenyataan ini, respirometer yang diletakkan di dalam air pada suhu 10 oC menunjukkan kadar respirasi sel yang lebih rendah daripada respirometer yang diletakkan di dalam air suhu bilik. Kacang polong tidak banyak mendapat oksigen daripada kacang polong. Ini kerana, walaupun kacang polong bercambah dan tidak bercambah masih hidup, kacang polong memerlukan sebilangan besar oksigen untuk dimakan sehingga benih akan terus tumbuh dan bertahan. Di makmal, CO2 yang dibuat semasa respirasi sel dikeluarkan oleh kalium hidroksida (KOH) dan mencipta kalium karbonat (K2CO3). Adalah mustahak agar karbon dioksida dikeluarkan sehingga perubahan dalam jumlah gas di alat pernafasan sebanding dengan jumlah oksigen yang dimakan. Hasilnya adalah penurunan volume gas di dalam tabung, dan penurunan tekanan dalam tabung yang berkaitan. Alat pernafasan dengan hanya manik-manik kaca berfungsi sebagai kumpulan kawalan yang tidak mengalami pernafasan sel. Banyak kesalahan yang mungkin berlaku di seluruh makmal. Suhu mandi mungkin dibenarkan turun naik, yang akan mengubah suhu di dalam botol. Jumlah kacang polong, manik, KOH, dan kapas mungkin bervariasi dari botol ke botol. Udara mungkin dibiarkan merayap ke dalam botol melalui penyumbat yang bocor atau pipet yang ditutup rapat. Botol mungkin tidak seimbang, dan pelajar boleh membaca pipet terlalu cepat atau terlambat. Pelajar mungkin mempunyai kesalahan membaca pipet. KOH mungkin bersentuhan dengan sisi botol ketika dijatuhkan ke kapas. Ketidaktepatan matematik mungkin berlaku semasa melengkapkan jadual.


Makmal Eksperimen

1. Empat protein (a, b, c & d) sedang diuji. Homogenat sel disediakan dan dirawat dengan 0.1M KCl, 2M KCl, lipase, atau TX-100 dan kemudian disentrifugasi. Kehadiran protein dalam supernatan atau pelet kemudian ditentukan oleh imunoblot. Dari hasilnya dapat dilihat bahawa sebilangan protein pulih dalam pecahan pelet dalam keadaan tertentu. Apa yang menyebabkan mereka melakukan pelet? Apa yang dapat anda duga tentang setiap protein berdasarkan kelakuannya dalam keadaan yang berbeza?

2. Ramalkan sifat lapisan dua lipid yang akan berlaku sekiranya perkara berikut berlaku:
A. Fosfolipid hanya mempunyai satu rantai hidrokarbon dan bukan dua.
B. Rantai hidrokarbon lebih pendek daripada biasa, katakan kira-kira 10 atom karbon panjangnya.
C. Semua rantai hidrokarbon tidak tepu.
D. Semua rantai hidrokarbon tepu.
E. Lapisan dua mengandungi campuran dua jenis molekul lipid, satu dengan dua ekor hidrokarbon tepu dan yang lain dengan dua ekor hidrokarbon tak jenuh.
F. Setiap molekul lipid dilampirkan secara kovalen melalui atom karbon akhir dari salah satu rantai hidrokarbonnya ke molekul lipid dalam lapisan tunggal yang berlawanan.

3. Dadah sering tidak spesifik seperti yang kita harapkan. Contohnya adalah sitokolasin B. Walaupun sering digunakan sebagai penghambat pergerakan berdasarkan aktin, ia juga kuat menghalang penyerapan D-glukosa ke dalam sel. Apabila hantu sel merah diinkubasi dengan 3H-sitokolasin B dan kemudian disinari dengan sinar UV, sitokolasin B menjadi berpaut secara kovalen ke GLUT1. Sebaliknya, jika eksperimen dilakukan dengan adanya kelebihan D-glukosa maka sitokolasin B tidak dihubungkan silang dengan GLUT1. Walau bagaimanapun, penambahan L-glukosa tidak menyekat hubungan silang. Mengapa D-glukosa, tetapi bukan L-glukosa, menghalang penyambungan silang?
4. Sekarang katakan anda mahu menjadi mewah. Anda cuba menunjukkan kepada kelas Biologi Sel anda aspek penting dari fungsi GLUT1. Anda menyuntik mikro ke dalam sel utuh bentuk sitokolasin B yang tidak penting bagi PM. Ini mengisi sel. Apabila anda menyinari sel-sel ini dalam penyekat bebas glukosa, sitokolasin B tidak dihubungkan silang dengan GLUT1. Walau bagaimanapun, jika anda menambahkan jumlah glukosa yang normal ke bahagian luar sel sebelum penyinaran, sitokolasin menjadi silang ke GLUT1 seperti yang diperhatikan pada hantu. Prinsip apa yang anda tunjukkan dan bagaimana?

1. Bagaimana selektiviti dicapai dalam mekanisme gerbang pada liang nuklear? Terangkan mekanisme.

2. Untuk menunjukkan pemahaman anda mengenai & # 8220force & # 8221 yang bertanggungjawab untuk pengangkutan nuklear, idea anda ialah mencapai import kargo yang hanya mengandungi isyarat eksport (NES) dalam ujian. Untuk menembusi sel, anda menambah protein NES pendarfluor, reseptor eksportnya dan RanQ69L-GTP, versi yang kekurangan hidrolisis. Anda memerhatikan import bergantung kepada Ran! Tetapi tidak seperti pengumpulan 100% yang diamati untuk protein import konvensional dengan GTP, kepekatan maksimum nuklear yang dicapai tidak lebih tinggi daripada kepekatan sitoplasma. Kenapa? Dan apa yang menyumbang kepada pengumpulan 100% protein konvensional?

3. Apa yang akan terjadi jika Ran jenis liar dimutasi menjadi bentuk yang dapat mengikat GTP tetapi tidak dapat menghidrolisis GTP?

4. Apakah langkah eksperimen yang akan anda ambil untuk menentukan urutan dan kedudukan tepat isyarat import nuklear dalam protein nuklear yang anda dapati?


a. biarkan gas mengalir antara tetikus dan kapur soda

b. mengelakkan tikus terkena soda kapur

c. mengelakkan tikus daripada terkena najis / air kencing / kotoran

a. lebih banyak oksigen di udara yang dihirup daripada di udara yang dihembus
ATAU
tetikus menggunakan oksigen dalam pernafasan

b. karbon dioksida yang dihembuskan / dihasilkan oleh tikus diserap oleh kapur soda

Sumber / tetikus mesti disebutkan untuk menandakan titik b & ndash bukan hanya & ldquosoda-kapur menyerap C02& rdquo.

c. perbezaan isipadu adalah oksigen yang digunakan oleh tetikus
ATAU
isipadu / kepekatan / tekanan oksigen dalam balang jatuh

d. & laquothis & raquo menyedut cecair berwarna ke atas tiub

e. isipadu oksigen yang digunakan sama dengan peningkatan jumlah air berwarna di dalam tiub

a. oksigen yang dikeluarkan semasa fotosintesis

b. tumbuhan menggunakan karbon dioksida (dilepaskan oleh pernafasan)

c. sekiranya kepekatan karbon dioksida terlalu rendah maka fotosintesis akan dihapuskan / dikurangkan

d. menghasilkan ukuran oksigen yang tidak betul / rendah yang dimakan

e. melakukan eksperimen dalam gelap untuk mengelakkan fotosintesis
ATAU
tutup balang loceng untuk mengeluarkan cahaya untuk mengelakkan fotosintesis


Mari & rsquos melihat bagaimana faktor pernafasan bergantung pada bahan pernafasan yang berbeza.

Hasil pernafasan bergantung kepada jenis substrat pernafasan yang digunakan semasa pernafasan. Substrat pernafasan yang berbeza mempunyai bilangan atom karbon dan oksigen yang berbeza dalam molekulnya. Oleh itu, semasa pernafasan jumlah karbon dioksida berkembang dari setiap gram berat substrat juga berbeza. Karbohidrat mempunyai bilangan karbon dan oksigen yang sama dalam molekulnya. Apabila karbohidrat digunakan sebagai substrat, maka RQ akan menjadi 1, kerana jumlah karbon dioksida dan oksigen yang sama berkembang dan dimakan.

Lemak dan protein mengandungi sebilangan kecil atom oksigen daripada atom karbon dalam molekulnya. Apabila lemak digunakan sebagai substrat dalam pernafasan, RQ kurang dari 1 kerana jumlah oksigen yang digunakan selalu lebih tinggi daripada jumlah karbon dioksida yang dibebaskan.

Oleh itu, kita dapat mengkaji kadar pernafasan untuk substrat pernafasan yang berlainan dengan mengira jumlah karbon dioksida yang berkembang per gm berat substrat.


Makmal pernafasan selular dengan alat pernafasan - mengapa kalium hidroksida (KOH) diperlukan? - Biologi

Nota biologi sekolah: respirasi aerobik & anaerob pada tumbuhan & haiwan

RESPIRASI - respirasi aerobik dan respirasi anaerob pada tumbuhan, kulat dan haiwan - hutang oksigen dan penumpukan asid laktik

Nota semakan biologi sekolah Doc Brown: biologi GCSE, biologi IGCSE, biologi tahap O,

Kursus sains sekolah gred 8, 9 dan 10 AS atau setaraf untuk

Pelajar biologi 14-16 tahun

Pernafasan adalah proses melepaskan tenaga dari makanan yang dicerna - oleh itu pernafasan adalah proses eksotermik. Pernafasan memindahkan tenaga yang diperlukan sel untuk berfungsi sepenuhnya. 'Aerobik' bermaksud 'dengan oksigen' (biasanya merujuk kepada pernafasan). 'Anaerobik' bermaksud 'tanpa oksigen' (biasanya merujuk kepada pernafasan).

Ketahui dan fahami bahawa pernafasan dalam sel boleh berlaku secara aerobik atau anaerobik bergantung pada keadaan dan sama ada sel itu terdapat pada haiwan, tumbuhan, kulat atau bakteria. Ketahui dan fahami bahawa tenaga yang dikeluarkan dalam pernafasan digunakan dalam pelbagai cara. Ketahui bahawa tubuh manusia perlu bertindak balas terhadap peningkatan permintaan tenaga semasa bersenam. Anda harus dapat menggunakan kemahiran, pengetahuan dan pemahaman anda untuk mentafsirkan data yang berkaitan dengan kesan latihan pada tubuh manusia. Ketahui cara melakukan eksperimen kalorimetri sederhana untuk mengukur kandungan tenaga makanan.

Sub-indeks untuk halaman ini pada pernafasan

Pengenalan pernafasan dan kepentingannya

JANGAN fikir pernafasan bernafas masuk dan keluar.

Pernafasan adalah proses memindahkan tenaga kimia untuk menggerakkan kimia SEMUA sel dengan memecah gula seperti glukosa - aerobik dengan oksigen atau anaerob tanpa oksigen dan secara keseluruhan prosesnya adalah eksotermik - pembebasan tenaga.

Pernafasan anaerobik atau anaerobik kadang-kadang disebut sebagai pernafasan selular.

Pernafasan memberi kuasa kepada semua biokimia metabolik semua organisma hidup.

Kimia pernafasan sangat kompleks yang melibatkan banyak reaksi dan berlaku terutamanya di mitokondria.

Mitokondria dikenali sebagai pusat kuasa sel.

Mereka adalah organel yang bertindak seperti sistem pencernaan dalam arti mereka mengambil nutrien, memecahnya, dan menghasilkan molekul kaya tenaga untuk sel yang dapat bertindak balas dengan oksigen.

Pernafasan berlaku pada kedua-dua haiwan tumbuhan dan semestinya berlaku secara berterusan untuk memastikan organisma tetap hidup!

Glukosa, dalam keadaan yang betul, boleh sepenuhnya teroksida ke karbon dioksida dan air.

Ini serupa dengan pembakaran bahan bakar dalam reaksi pembakaran - tetapi jauh lebih perlahan dan tidak menyala!

Ini adalah tindak balas eksotermik dan membentuk H2O dan CO2 membebaskan jumlah maksimum tenaga kimia.

Organisma tidak dapat bertahan tanpa tenaga dari pernafasan dan proses ini mesti diteruskan secara berterusan di setiap sel di mana-mana organisma hidup.

Sel-sel organisma tidak dapat menggunakan tenaga secara langsung, tetapi molekul yang disebut ATP (adenosin trifosfat) dibuat dan berfungsi sebagai simpanan tenaga berpotensi kimia sekunder.

Molekul ATP kemudian dapat menggerakkan semua kimia penting seperti. memecah atau mensintesis molekul dalam organisma metabolisme (*), memudahkan pengangkutan aktif, fungsi organ termasuk kerja otot. (* Metabolisme adalah semua reaksi kimia dalam organisma)

Keseluruhan selular pernafasan mestilah eksotermik, jika tidak, tidak akan ada pembebasan tenaga bersih! Jadi, akhirnya, berlaku pemindahan tenaga ke persekitaran.

Orang biasa mungkin menghasilkan output kuasa lebih dari 50 J / s, hampir sama dengan bola lampu 50 W!

Semua kimia pernafasan dikatalisis oleh spesifik enzim dalam sel.

The kadar pernafasan dipengaruhi oleh persekitaran suhu, pH cecair sel dan sistem pengangkutan dan kepekatan cth. gula dan oksigen.

Perhatikan bahawa ini adalah tiga faktor yang mempengaruhi kecekapan reaksi terkawal enzim termasuk pernafasan.

The molekul substrat yang diperlukan untuk pernafasan biasanya gula seperti glukosa, tetapi produk pernafasan bergantung kepada keadaan seperti. persekitaran beroksigen atau kekurangan oksigen dan sama ada sel-selnya adalah haiwan, tumbuhan, kulat atau bakteria.

Selain glukosa, karbohidrat lain - gula, protein dan asid lemak dari lipid dapat dimakan dalam pernafasan.

Halaman ini membandingkan proses respirasi aerobik dan respirasi anaerob - pada tumbuhan / kulat dan haiwan dan mempertimbangkan keadaan, substrat, produk dan hasil relatif yang berbeza dari ATP untuk situasi pernafasan yang berbeza.

Anda harus memahami bahawa pernafasan dalam sel boleh berlaku sepanjang masa secara aerobik atau anaerobik.

Anda harus mengetahui dan memahami perkara itu tenaga yang dikeluarkan dalam pernafasan digunakan dalam pelbagai cara untuk mengekalkan kehidupan organisma cth.

- untuk membina molekul yang lebih besar daripada yang lebih kecil contohnya. protein dari asid amino (tumbuhan dan haiwan), pati dari glukosa (tumbuhan), selulosa dari glukosa (tumbuhan),

- tanaman menggunakan gula, nitrat dan nutrien lain untuk buat asid amino mereka sendiri kemudian dibina protein,

- haiwan tidak dapat melakukan ini, mis. kita perlu mengambil protein, memecahnya menjadi asid amino kecil dan membina semula protein yang kita perlukan dan semua proses ini memerlukan tenaga kimia,

- pada haiwan, protein berlebihan dipecah menjadi urea, produk sisa yang dikeluarkan dalam air kencing.

- lemak pada tumbuhan dan haiwan dibuat dari gliserol dan tiga molekul asid lemak rantai panjang - ini menjadi simpanan tenaga atau bahagian struktur tisu tertentu,

- organisma memerlukan tenaga dari pernafasan untuk pembahagian sel

- haiwan memerlukan tenaga untuk membolehkan otot untuk menguncup dan berehat misalnya untuk menggerakkan anggota badan dan bergerak - itulah sebabnya sel otot mempunyai banyak mitokondria,

- pada mamalia dan burung, ada lebihan tenaga haba sudah biasa untuk mengekalkan suhu badan yang panas dan stabil dalam persekitaran yang lebih sejuk (termoregulasi), kita perlahan-lahan berhenti berfungsi jika kita terlalu panas atau terlalu sejuk,

- juga menghargai bahawa tubuh manusia perlu bertindak balas terhadap permintaan tenaga yang meningkat seperti semasa senaman yang kuat - jadi lebih banyak glukosa akan dipecah dalam pernafasan,

- tenaga dari pernafasan diperlukan untuk membantu mengekalkan persekitaran yang berterusan dalam organisma mis. paras air (osmoregulasi), tahap oksigen, membuang produk buangan dan bukan hanya suhu,

- tenaga diperlukan untuk mengangkut bahan (nutrien atau produk buangan) di sekitar organisma tumbuhan atau haiwan multiselular - terutamanya dengan pengangkutan aktif di mana tenaga tambahan diperlukan untuk menggerakkan molekul melawan kecerunan penyebaran semula jadi,

- Tumbuhan perlu memindahkan nutrien seperti ion mineral dari soli ke akar dan ke sisa tanaman, mereka juga memerlukan tenaga untuk fungsi lain seperti membuka dan menutup stomata di daun.

Semua contoh ini adalah sebahagian daripada kimia metabolisme organisma.

Lihat Enzim - struktur dan fungsi nota untuk contoh kimia metabolik

Sumber molekul substrat untuk pernafasan

Tumbuhan adalah pengeluar dan membuat glukosa sendiri untuk pernafasan dari fotosintesis.

Haiwan adalah pengguna dan harus menghasilkan glukosa dengan memecah biomas organisma-makanan yang mereka makan mis. memecah karbohidrat seperti kanji.

Terdapat dua jenis pernafasan - aerobik (dengan banyak oksigen) dan anaerobik (dengan sedikit, jika ada, oksigen)

Pernafasan adalah proses berterusan dalam semua organisma untuk melepaskan tenaga kimia dari makanan - kedai tenaga kimia:

Pernafasan aerobik pada haiwan

Pernafasan aerobik keperluan yang gula dari mencerna karbohidrat dan oksigen melalui udara yang dihirup / diserap oleh organisma, dan dari paru-paru dibawa ke seluruh badan oleh sel darah merah khusus dalam banyak haiwan.

Pernafasan aerobik menggunakan oksigen berlaku di sel haiwan dan tumbuhan dan juga banyak mikroorganisma.

Anda memerlukan banyak oksigen untuk pernafasan aerobik - keadaan beroksigen dari gas oksigen terlarut bebas.

Sebilangan besar reaksi pernafasan aerobik di eukariota (tumbuhan atau haiwan) berlaku di dalam struktur sub-selular yang disebut mitokondria sel. Mitokondria mengandungi semua enzim yang diperlukan untuk pernafasan.

Dalam mikroorganisma seperti bakteria, sel prokariotik, kimia respirasi aerob berlaku di sitoplasma.

Molekul 'bahan bakar' permulaan untuk pernafasan sering kali disebut molekul jenis gula glukosa.

Glukosa dibuat dengan memecah makanan mis. karbohidrat seperti kanji dari atau dari kedai molekul glikogen pada haiwan. Tumbuhan boleh menggunakan glukosa secara langsung dari fotosintesis.

Keseluruhan biokimia pernafasan aerobik dapat diringkaskan sebagai:

glukosa + oksigen === & gt karbon dioksida + air + tenaga

C6H12O6 (aq) + 6O2 (g) === & gt 6CO2 (g) + 6H2O(l) + tenaga

Tenaga dibebaskan pada setiap peringkat proses pernafasan.

Langkah-langkah awal pernafasan berlaku di sitoplasma sel, tetapi sebahagian besar pemindahan tenaga kimia berlaku di mitokondria - organel 'kilang' kimia.

(Perhatikan bahawa pernafasan aerobik adalah bertentangan dengan fotosintesis)

Glukosa akhirnya teroksidasi sepenuhnya kepada produk buangan - karbon dioksida dan air - tetapi melalui banyak reaksi kimia yang rumit dan menghasilkan 32 molekul ATP setiap molekul glukosa!

Sebilangan besar masa, anda menggunakan pernafasan aerobik jenis ini dan eksperimen mudah (digambarkan di sebelah kanan) menunjukkan sederhana ujian air kapur untuk kehadiran karbon dioksida di udara yang anda hirup - kehadiran karbon dioksida ditunjukkan oleh kemunculan endapan putih ('milkyness').

Pembebasan tenaga sebenar berlaku melalui kitaran biokimia yang sangat kompleks yang melibatkan ADP (adenosin diphosphate) dan penukarannya menjadi ATP (adenosin trifosfat) yang merupakan molekul yang sebenarnya membekalkan tenaga kimia untuk menggerakkan sebahagian besar kimia mana-mana sel.

Semakin banyak ATP yang dibuat, semakin besar bekalan tenaga yang ada.

Pernafasan aerobik dapat menghasilkan lebih dari 32 molekul ATP setiap molekul glukosa.

Ketahui dan fahami tindak balas kimia di dalam sel dikawal oleh enzim.

Tubuh anda, oleh itu sistem enzim anda, akan memenuhi keperluannya, mis. semasa anda menggunakan otot dalam melakukan kerja fizikal atau bersenam.

Ketahui dan fahami semasa respirasi aerobik (respirasi yang menggunakan oksigen) reaksi kimia berlaku bahawa:

menghasilkan tenaga berguna dilepaskan untuk 'menggerakkan' kimia sel.

Ketahui dan fahami bahawa pernafasan aerobik berlaku secara berterusan di kedua-dua tumbuhan dan haiwan.

Ketahui dan fahami bahawa tenaga yang dilepaskan semasa pernafasan digunakan oleh organisma.

Ketahui bahawa tenaga boleh digunakan dalam sel:

untuk membina molekul yang lebih besar dari yang lebih kecil contohnya protein dari asid amino,

pada haiwan, untuk membolehkan otot menguncup dan berehat misalnya menggerakkan anggota badan dan bergerak,

pada mamalia dan burung, untuk mengekalkan suhu badan yang stabil di persekitaran yang lebih sejuk, kita perlahan-lahan berhenti berfungsi jika kita menjadi panas atau terlalu sejuk.

di tumbuh-tumbuhan, untuk membangun dari gula, nitrat dan nutrien lain, asid amino yang kemudiannya terbentuk menjadi protein - haiwan tidak dapat melakukan ini, kita perlu mengambil protein, memecahnya dan membina protein yang kita perlukan.

Ketahui dan fahami bahawa semasa bersenam sejumlah perubahan berlaku di dalam badan anda:

semakin banyak anda menggunakan otot anda, semakin banyak oksigen yang anda perlukan untuk pernafasan

degupan jantung meningkat, lebih-lebih lagi senaman yang lebih kuat, dan lebih banyak oksigen dan glukosa diperlukan

kadar dan kedalaman pernafasan meningkat, untuk meningkatkan pengambilan oksigen.

Ketahui dan fahami bahawa perubahan ini meningkatkan aliran darah ke otot dan seterusnya meningkatkan bekalan gula dan oksigen untuk tenaga dari pernafasan dan juga meningkatkan kadar penyingkiran karbon dioksida - produk sisa.

Ketahui dan fahami bahawa otot menyimpan glukosa sebagai glikogen, yang kemudian dapat ditukarkan kembali menjadi glukosa untuk digunakan semasa bersenam.

Glikogen dihasilkan, disimpan dan kemudian dibebaskan untuk penukaran menjadi glukosa berdasarkan penawaran dan permintaan.

Sekiranya terdapat lebihan glukosa dan aktiviti fizikal rendah, lebih banyak glikogen dihasilkan.

Semakin banyak anda melakukan senaman secara fizikal, semakin besar permintaan glukosa, jika ini melebihi apa yang ada dalam aliran darah, maka semakin banyak simpanan glikogen diminta untuk mengisi jurang tenaga.

Ringkasan perkara penting mengenai pernafasan aerobik

Dapat menerangkan mengapa degupan jantung dan kadar pernafasan meningkat dengan bersenam.

Semua tindak balas kimia di dalam sel dikawal oleh enzim.

Tubuh anda, oleh itu sistem enzim anda, akan memenuhi keperluannya, mis. semasa anda menggunakan otot dalam melakukan kerja fizikal atau bersenam.

Seperti yang dinyatakan, semasa respirasi aerobik (respirasi yang menggunakan oksigen) reaksi kimia berlaku yang menggunakan glukosa (gula) dan oksigen

Gula adalah dari mencerna karbohidrat dan oksigen melalui udara yang dihirup, dan dari paru-paru dibawa ke seluruh badan oleh sel darah merah khusus,

Pernafasan menghasilkan tenaga berguna dilepaskan untuk 'menggerakkan' kimia sel.

Semasa bersenam, sejumlah perubahan berlaku di badan anda.

Semakin banyak anda menggunakan otot anda, semakin banyak oksigen yang anda perlukan untuk pernafasan

Denyut jantung meningkat, lebih-lebih lagi, semakin kuat latihan, dan lebih banyak oksigen dan glukosa diperlukan, sehingga kadar dan kedalaman pernafasan meningkat, untuk meningkatkan pengambilan oksigen.

Latihan aerobik secara berkala dapat mengurangkan risiko anda dari beberapa penyakit tidak berjangkit.

Lihat Menjaga kesihatan - diet dan senaman nota semakan biologi gcse

Eksperimen - mengukur kadar nadi anda - ukuran sederhana kadar pernafasan anda

Anda dapat mengukur kadar nadi anda dengan mudah cth. letakkan dua jari di bahagian belakang pergelangan tangan anda dan masukkan bilangan denyutan dalam satu minit mis. dengan jam randik digital atau aplikasi iphone anda dll.

Anda boleh melakukan ini sebagai latihan kerja rumah yang sederhana!

ATAU sebagai latihan kelas pada hari yang baik, atau di mana-mana hari di gim, dan rata-rata keputusan kelas memberikan lebih banyak orang dan kumpulan data yang lebih tepat.

Pakai kasut yang sesuai dan pastikan semua kelas melakukan senaman yang sama!

Catat kadar nadi anda selepas melakukan senaman berikut selama 5 minit pada satu masa:

1. duduk dengan tenang 2. berjalan mengikut kadar normal anda 3. joging perlahan 4. berlari

Untuk ketepatan statistik yang lebih besar ('nilai terbaik') anda harus mengulangi percubaan beberapa kali untuk mendapatkan empat kadar nadi purata.

Anda juga boleh menganalisis purata kelas.

Anda boleh membentangkan hasilnya sebagai carta palang sederhana - nadi purata dari 1. hingga 4.

Setelah memberi masa rehat tambahan di antara setiap aktiviti, anda pasti mendapati kadar nadi anda meningkat dari 1. ke 4. kerana kadar pernafasan anda meningkat dan anda memerlukan peningkatan kadar pemindahan oksigen ke sel anda dan sekaligus membuang sisa karbon dioksida juga.

Perubahan senaman yang lebih kuat meningkatkan kadar denyutan jantung anda, oleh itu aliran darah ke otot dan untuk meningkatkan bekalan gula dan oksigen untuk tenaga dari pernafasan dan juga meningkatkan kadar penyingkiran karbon dioksida - produk buangan.

Kadar pernafasan (pengudaraan) anda meningkat untuk memenuhi permintaan peningkatan kadar pernafasan aerobik.

Pernafasan aerobik berlaku secara berterusan di kedua-dua tumbuhan dan haiwan dan sebahagian besar reaksi pernafasan aerobik berlaku di dalam mitokondria sel.

Pada tanaman hijau, pada waktu siang kadar fotosintesis akan melebihi pernafasan, tetapi pada waktu malam atau tahap cahaya yang sangat rendah, kadar pernafasan akan melebihi tahap fotosintesis, jika tidak, tumbuhan itu akan mati!

Pada waktu senja atau subuh, dalam keadaan kurang terang, kadar fotosintesis dan pernafasan adalah serupa.

Anda boleh menggunakan contoh tanaman untuk menunjukkan tenaga haba dibebaskan dalam pernafasan (aerobik atau anaerobik di organisma hidup).

Percubaan seperti itu untuk menunjukkan kacang polong atau kacang membebaskan tenaga menggunakan respirasi aerobik digambarkan (rajah kanan).

Sebilangan besar kacang polong / kacang direndam selama sekurang-kurangnya 24 jam untuk membuatnya bercambah - cari pucuk / tunas kecil. Banyak lagi direbus untuk membunuh enzim yang menjadi pemangkin pernafasan - berkesan membunuh kacang polong / kacang. ('kawalan' untuk ujian yang adil).

Setiap lot diletakkan dalam termos termos (termos vakum) di atas beberapa bulu kapas lembab - ruang jika dibiarkan untuk bekalan udara ke kacang polong / kacang.

Termometer diletakkan di dalam setiap termos dan lehernya ditutup dengan palam bulu kapas - kedua termos hendaklah disimpan dalam keadaan suhu makmal yang sama selama seminggu ..

Sebarang haba yang dikeluarkan akan menghasilkan kenaikan suhu. Sekiranya anda mencatat suhu setiap hari, anda pasti mendapati bahawa labu kacang polong yang sedang bercambah akan menunjukkan peningkatan suhu - dari pembebasan tenaga panas melalui pernafasan.

Kelalang kawalan kacang polong rebus tidak boleh menunjukkan kenaikan suhu.

Anda boleh melakukan eksperimen serupa dengan kacang polong atau kacang rebus (mati) dan rebus (bercambah dengan merendam selama 24 jam) untuk menunjukkan pembentukan karbon dioksida (respirasi aerobik) di organisma hidup yang bernafas). - eksperimen mudah digambarkan di bawah menggunakan kacang polong atau kacang dan kacang polong / kacang.

Karbon dioksida adalah gas yang sedikit berasid. Sekiranya karbon dioksida larut dalam merah larutan penunjuk hidrokarbonat, ia mengubahnya kuning. Penyelesaian penunjuk mengandungi garam terlarut, natrium hidrogenskarbonat, dan penunjuk pH berwarna yang anda lihat dalam pelajaran kimia anda - karbon dioksida menurunkan pH air.

Kacang polong / kacang ditangguhkan pada kain kasa atau lapisan bulu kapas di atas beberapa larutan penunjuk hidrokarbonat dalam tabung didih - tabung didih ditutup dengan bung untuk menghentikan karbon dioksida dari udara masuk

Anda biarkan sepasang tabung didih selama satu jam.

Kiri: Kacang polong / kacang tanah bernafas dan mengeluarkan karbon dioksida menjadikan larutan penunjuk menjadi kuning.

Kanan: Dalam tabung didih kawalan, kacang polong / kacang mati tidak dapat bernafas (enzim mati) dan anda tidak melihat perubahan warna penunjuk kerana tidak ada karbon dioksida yang terbentuk.

Anda boleh melakukan eksperimen ini dengan haiwan seperti kutu kayu atau belatung, menggunakan manik kaca di tabung kawalan - BUKAN haiwan mati dan haiwan hidup tidak boleh disimpan terlalu lama untuk kehabisan oksigen dan mati - titik etika.

Anda boleh membandingkan kadar pernafasan untuk haiwan yang berbeza tetapi ini adalah eksperimen kasar - saya rasa anda boleh menimbang jisim haiwan yang sama ke dalam tabung didih.

Pernafasan anaerob pada haiwan dan hutang oksigen

Semasa melakukan senaman yang kuat, badan anda tidak dapat membekalkan cukup oksigen ke otot anda untuk pernafasan aerobik 100%.

Sekiranya terdapat kekurangan oksigen ('anaerobik' bermaksud 'tanpa oksigen') anda tidak dapat mengoksidasi gula glukosa sepenuhnya, seperti dalam pernafasan aerobik - persamaan yang sangat sederhana untuk pemecahan glukosa yang tidak lengkap adalah:

glukosa === & gt asid laktik + tenaga

C6H12O6 === & gt 2C3H6O3 + tenaga

(struktur asid laktik adalah CH3CH (OH) COOH, asid karboksilik dengan kumpulan alkohol)

Tindak balas anaerobik ini hanya sebahagian memecah glukosa menjadi asid laktik pada haiwan dan beberapa bakteria.

Catatan

(i) Produk buangan adalah asid laktik, bukan karbon dioksida dan air, seperti dalam pernafasan aerobik.

(ii) Produknya berbeza pada tanaman dan beberapa mikroorganisma (lihat bahagian seterusnya).

Ini tidak seefisien pernafasan aerobik dan kurang ATP terbentuk, mengurangkan bekalan tenaga yang berpotensi.

Anda hanya membuat 2 molekul ATP setiap molekul glukosa (kurang daripada 1/10 ATP dari pernafasan aerobik).

TETAPI, ia membolehkan sel tetap berfungsi sekiranya terdapat kekurangan oksigen dan tenaga yang mencukupi dapat dibebaskan untuk memastikan sel hidup!

Proses pemindahan tenaga yang kurang berkesan dari kedai tenaga kimia glukosa.

Pernafasan anaerob berlaku di sel tumbuhan dan sel sitoplasma dan beberapa mikroorganisma mis.

(a) Dalam sel manusia, ketika anda melakukan senaman yang kuat, tubuh anda tidak dapat membekalkan cukup oksigen, jadi sel juga menggunakan pernafasan anaerob.

(b) Sekiranya sel akar tumbuhan tumbuh di tanah yang terendam air, hanya ada sedikit oksigen yang ada, jadi sel itu mesti bernafas secara aerobik.

(c) Sekiranya sel-sel bakteria masuk ke bawah kulit anda di mana terdapat sedikit oksigen, sel-sel bakteria dapat bertahan dengan menggunakan pernafasan anaerob.

Pada haiwan, jika aktiviti fizikal yang kuat dan berpanjangan anda mendapat 'kekejangan'sakit kerana penumpukan asid laktik, yang boleh menyakitkan kerana pernafasan anaerob bermula kerana kekurangan oksigen.

Dengan pernafasan anaerob anda mendapat penumpukan asid laktik pada otot kerana ia secara biokimia lebih sukar untuk mengoksidakan dan membebaskan tenaga.

Sebagai respirasi anaerob menghasilkan a penumpukan asid laktik pada otot, anda juga mendapat hutang oksigen pada otot yang boleh menyakitkan cth. anda menderita 'kekejangan'.

Walau bagaimanapun, pernafasan anaerob mempunyai kelebihan untuk membolehkan badan terus berjalan dalam jangka masa yang terhad, walaupun anda kekurangan oksigen!

Ini boleh menjadi penting dalam keadaan kecemasan apabila anda perlu menggunakan otot lebih banyak daripada yang anda mahukan.

Mengetahui dan memahami hasil pernafasan anaerob dalam hutang oksigen yang harus dibayar untuk mengoksidakan asid laktik kepada karbon dioksida dan air.

Ketahui dan fahami bahawa jika otot mengalami aktiviti yang kuat dalam jangka masa panjang, mereka akan menjadi lelah, iaitu mereka berhenti berkontraksi dengan cekap.

Semakin kuat senaman, semakin banyak tenaga yang anda perlukan dan anda perlu meningkatkan kadar pernafasan anda.

Anda perlu bernafas pada kadar yang lebih cepat dan mengambil udara dalam jumlah yang lebih besar untuk oksigen yang diperlukan untuk mengekalkan peningkatan kadar pernafasan ini.

Denyut jantung anda meningkat untuk mendapatkan darah beroksigen ke otot anda dan sekaligus mengeluarkan karbon dioksida dengan cekap.

Apabila anda senaman sungguh kuat terdapat tidak cukup oksigen untuk pernafasan aerobik begitu badan anda bertindak balas dengan menggunakan pernafasan anaerob juga.

Walau bagaimanapun, pernafasan anaerob adalah tidak cekap tenaga dalam memindahkan tenaga sebagai pernafasan aerobik dan jika latihan berpanjangan anda menjadi penat.

Ketahui bahawa salah satu penyebab keletihan otot adalah penumpukan asid laktik pada otot dari pernafasan anaerob walaupun darah yang mengalir melalui otot menghilangkan asid laktik, oksigen digunakan untuk mengoksidasi asid laktik kepada karbon dioksida dan air.

Latihan aerobik secara berkala dapat mengurangkan risiko anda dari beberapa penyakit tidak berjangkit.

Lihat Menjaga kesihatan - diet dan senaman nota semakan biologi gcse

Lebih banyak mengenai hutang oksigen dan penumpukan asid laktik

Semasa melakukan senaman yang kuat, otot jantung, paru-paru dan anggota badan mula berjuang untuk mengikuti apa yang anda mahukan badan anda (keletihan), tetapi anda dapat mengekalkan otot anda lebih lama menggunakan pernafasan anaerob, sekurang-kurangnya hingga ke tahap keletihan total - seperti mengejutkan garis di hujung maraton!

Pernafasan anaerob: glukosa === & gt asid laktik + tenaga

Malangnya, apabila badan anda mula menggunakan pernafasan anaerob, anda membina asid laktik danhutang oksigen'.

Hutang oksigen adalah kuantiti oksigen yang diperlukan tubuh anda untuk bertindak balas dengan penambahan asid laktik di dalam sel dan membuangnya oleh pengoksidaan ke karbon dioksida dan air (seperti yang berlaku dengan respirasi glukosa aerobik) dan menggantikan simpanan oksigen dalam aliran darah dan sel.

Ini mengakibatkan keletihan otot dan berhenti berkontraksi dengan cekap.

Ini bermakna badan anda harus dibayar dengan oksigen yang tidak dapat dicapai oleh otot untuk pernafasan aerobik sepenuhnya - paru-paru, degupan jantung dan aliran darah anda tidak dapat memenuhi tuntutan pernafasan aerobik.

Tubuh mempunyai toleransi rendah terhadap asid laktik, yang mesti dikeluarkan.

Asid laktik dibawa ke hati oleh darah dan sama ada teroksidasi sepenuhnya menjadi karbon dioksida dan air atau ditukar semula menjadi glukosa dan kemudian glikogen - tetapi ini memerlukan masa dan memerlukan oksigen!

Ini bermaksud, walaupun anda berhenti melakukan senaman yang kuat, anda harus terus bernafas dengan mendalam untuk membayar hutang oksigen ini, memindahkan oksigen ke sel-sel dan mengoksidakan asid laktat di dalamnya kepada produk buangan karbon dioksida dan air yang tidak berbahaya.

Membayar hutang oksigen mungkin memakan masa berjam-jam untuk diselesaikan dan bahkan beberapa hari selepas menjalankan maraton!

Selagi badan anda mengesan tahap tinggi karbon dioksida atau asid laktik yang lebih tinggi daripada kadar pernafasan dan nadi anda akan kekal lebih tinggi dari biasa sehingga kadarnya berkurang menjadi normal, iaitu apabila lebihan asid laktik telah teroksidasi menjadi karbon dioksida dan air.

Catatan: Tubuh anda mempunyai cara lain untuk mengurangkan kadar asid laktik dan karbon dioksida yang tinggi.

Aliran darah melalui otot anda mengangkut asid laktik ke hati di mana ia ditukarkan kembali ke glukosa - secara kimia reaksi yang berlawanan dengan pernafasan anaerob.

Latihan aerobik secara berkala dapat mengurangkan risiko anda dari beberapa penyakit tidak berjangkit.

Lihat Menjaga kesihatan - diet dan senaman nota semakan biologi gcse

Tumbuhan bernafas secara aerobik, tetapi juga secara anaerob juga.

Sekali lagi, seperti pada haiwan, jika kekurangan oksigen ('keadaan anaerobik'), Anda tidak dapat mengoksidasi gula glukosa sepenuhnya, seperti dalam pernafasan aerobik, tetapi pada tumbuhan dan sel ragi produknya tidak asid laktik, tetapi etanol ('alkohol') dan karbon dioksida!

Etanol ('alkohol') adalah produk sampingan dari proses pernafasan.

Ini adalah bagaimana minuman berasaskan alkohol dibuat - ragi + cecair bergula == & gt pernafasan anaerob!

Pernafasan anaerob berlaku di sitoplasma sel.

Sekali lagi, ini adalah tidak cekap seperti pernafasan aerobik dan kurang ATP terbentuk, mengurangkan bekalan tenaga yang berpotensi.

Catatan: Fermentasi pada bakteria menghasilkan asid laktik, sama seperti pernafasan anaerob pada haiwan.

Fermentasi menggunakan ragi banyak digunakan dalam industri makanan dan minuman.

Ragi digunakan dalam produk penaik seperti roti, di mana evolusi karbon dioksida memberikan tindakan 'meningkat'.

Penapaian gula ragi digunakan untuk membuat minuman beralkohol seperti bir dan wain.

Reaksi penapaian menjadikan 'alkohol' (etanol, C2H5OH) dan gas karbon dioksida terlarut menjadikan 'fizz' atau 'froth'.

Bir diseduh dengan mencampurkan barli malt dan hop dengan ragi dalam tong besar.

Sel-sel ragi cepat membelah dan mengambil oksigen yang ada dan mereka mengambil pernafasan anaerob.

dengan kata lain sel yis boleh beralih dari respirasi aerob ke respirasi anaerobik bergantung pada keadaan.

pernafasan anaerob pada sel ragi dan mikroorganisma lain disebut sebagai fermentasi.

Dalam keadaan tertentu, tumbuhan harus beralih dari respirasi aerob ke respirasi anaerob

Jadi, sel tumbuhan tertentu dapat menggunakan fermentasi 'alkohol' untuk menghasilkan dan melepaskan tenaga kimia untuk menggerakkan semua proses sel yang diperlukan.

cth. keadaan apabila ada sedikit oksigen di persekitaran berhampiran.

Di bawah tanah, sel akar bernafas secara anaerobik, jika tanaman tumbuh dalam keadaan tanah yang ditebang oleh air.

Padi ditanam di kawasan banjir yang disebut sawah dan terdapat sedikit oksigen di sekitar tanah yang terendam air.

Sel akar padi dapat bernafas menggunakan respirasi anaerob, tetapi produknya adalah etanol dan karbon dioksida.

glukosa === & gt etanol ('alkohol') + karbon dioksida + tenaga

Tetapi, etanol adalah bahan kimia beracun, jadi sel akar padi mesti mempunyai toleransi yang tinggi terhadapnya agar tanaman padi tumbuh dan matang.

Tumbuhan yang tumbuh di tanah rawa di mana tanah dan air yang basah mengandungi sedikit oksigen.

Biji-bijian debunga juga dapat menggunakan pernafasan anaerob untuk mengekalkan fungsi selnya dan berkembang menjadi tanaman muda yang sihat.

Perbandingan respirasi aerobik dan respirasi anaerob pada tumbuhan dan haiwan

Dalam organisma prokariotik, pernafasan aerobik berlaku di sitoplasma.

Dalam organisma eukariotik, pernafasan aerobik berlaku di mitokondria sel.

Pernafasan anaerob berlaku di sel tumbuhan sitoplasma, sel haiwan dan beberapa mikroorganisma.

Persamaan dan perbezaan Senamrobik pernafasan Anaerobik pernafasan
Syarat O xygen diperlukan, kita boleh bersenam secara normal! Sedikit oksigen hadir kerana mis. senaman yang kuat pada haiwan atau organisma di tanah yang terendam air.
Substrat input Glukosa atau gula lain atau molekul organik seperti asid lemak atau molekul protein yang boleh dioksidakan sepenuhnya. Glukosa atau gula atau molekul organik lain seperti molekul asid lemak atau protein yang boleh dioksidakan sebahagiannya.
Produk keluaran Karbon dioksida dan air. Pada haiwan dan beberapa bakteria asid laktik. Pada tanaman, dan beberapa mikroorganisma seperti ragi, produknya adalah etanol dan karbon dioksida.
Hasil ATP Tinggi cth. 30 hingga 38 molekul ATP setiap molekul glukosa. Rendah cth. 2 molekul ATP setiap molekul glukosa (15-19 x kurang daripada dengan pernafasan aerobik).

Eksperimen untuk mengkaji kadar pernafasan anaerob ragi

Anda boleh menyiasat kadar pernafasan anaerob sel ragi menggunakan substrat gula.

Menyelidiki kimia pernafasan anaerob sel ragi

Sekiranya anda memulakan dengan sukrosa, enzim invertase menghidrolisis sukrosa dan memecahnya menjadi glukosa dan fruktosa.

sukrosa + air == enzim invertase == & gt glukosa + fruktosa

C12H22O11 + H2O === & gt C6H12O6 + C6H12O6

Reaksi penapaian anaerob sebenarnya.

glukosa / fruktosa (gula) == enzim zimase == & gt etanol + karbon dioksida

Anda boleh mengikuti kelajuan tindak balas dengan mengukur isipadu karbon dioksida yang terbentuk.

Prosedur eksperimen dan analisis hasil

Dengan menggunakan mandian termostat, anda dapat menyiasat kesan suhu pada penapaian.

Anda mesti memastikan kepekatan gula dan campuran yis tetap - jumlah tetap larutan stok gula atau penahan yis yang telah disediakan sebelumnya.

Anda boleh bermula pada suhu 20 o C dan mengulang eksperimen beberapa kali untuk setiap suhu, dan kemudian menaikkan suhu sebanyak 5 o C pada satu masa untuk melihat kesannya.

Anda boleh mengukur kadar pernafasan dari segi kadar evolusi gas mis. cm 3 CO2/ min.

Dengan menggunakan alat di atas, atau yang dijelaskan di bawah (jarum suntikan gas), anda dapat menilai kadar pernafasan dengan substrat yang berbeza DAN, untuk substrat tetap, kesan mengubah kepekatannya pada suhu tetap dan kepekatan enzim tetap.

Sekiranya anda menggelegak gas dari campuran tindak balas melalui a air limau anda mendapat endapan putih ('milkyness'), ujian positif untuk karbon dioksida dari pernafasan anaerob yis ..

Anda mendapat hasil yang sama jika anda menghembuskan nafas yang dikeluarkan melalui air kapur - karbon dioksida yang sama dari pernafasan aerobik anda.

Anda boleh menggunakan sistem picagari gas untuk membuat eksperimen yang lebih tepat.

Dengan melakukan eksperimen pada suhu bilik yang tetap, anda dapat memastikan kepekatan ragi tetap dan mengubah kepekatan gula ATAU anda boleh mengubah gula substrat (tetapi mengekalkan kepekatan gula tetap).

Hasil grafik biasa yang mungkin anda peroleh berdasarkan a kadar evolusi karbon dioksida mis. cm 3 CO2/ minit.

Percubaan untuk mengukur kadar respirasi aerob dari kutu kayu menggunakan alat pernafasan

Ini menerangkan cara menyiasat kadar pernafasan organisma kecil seperti kutu kayu dengan mengukurnya kadar pengambilan oksigen yang digunakan dalam metabolisme organisma.

A alat pernafasan adalah alat yang direka untuk mengukur kadar penggunaan oksigen oleh organisma hidup.

The kadar penipisan oksigen di udara cth. cm 3 / min mengikut isipadu gas atau mm / min pada beberapa skala diambil sebagai ukuran kadar pernafasan.

Anda juga boleh menggunakan kacang polong atau biji percambahan untuk mengkaji kesan suhu pada kadar pernafasannya.

Benih bercambah perlu bernafas untuk membekalkan tenaga dari mereka untuk tumbuh dan berkembang ke dalam tanaman.

Penyediaan eksperimen - sistem respirometer

Tiub didih dipasang di tab mandi air termostat untuk mengawal suhu percubaan - anda harus menggunakan termometer untuk memantau suhu air dengan tepat. Jarum suntik yang mengandungi udara dan manometer disambungkan melalui tiub kaca melalui gelung getah ke tabung didih. Bersama dengan kapur soda, susunan ini disebut a alat pernafasan.

Manometer adalah alat untuk mengukur tekanan. Manometer sederhana biasa terdiri daripada tiub kaca berbentuk U yang diisi dengan sedikit cecair - dalam kes ini air berwarna TIDAK beracun merkuri! Skala pembaris diletakkan di antara lengan tiub U sehingga perbezaan ketinggian cecair dapat diukur di kedua lengan.

Jarum suntik digunakan untuk menetapkan tahap cecair di manometer dan menyegarkan udara antara eksperimen.

Di bahagian bawah tabung didih limau Soda butiran diletakkan ke menyerap karbon dioksida diberikan oleh kutu kayu yang bernafas. Di atas kapur soda terdapat gumpalan bulu kapas untuk mencegah kontak dengan kutu kayu - mereka akan dirugikan oleh kapur soda yang sangat beralkali - titik etika ketika menggunakan haiwan hidup dalam eksperimen.

Kayu kayu hidup diletakkan dengan teliti di atas kapas dan selebihnya alat pernafasan dipasang dengan teliti sehingga tabung didih menegak di tempat mandi air.

Catatan eksperimen

Catatan 1: Pengurangan isipadu menunjukkan gas dikeluarkan dari udara, dan gas itu adalah oksigen. Tidak akan ada perubahan dalam volume tanpa kapur soda - isipadu CO2 dibentuk akan sama dengan isipadu O2 terpakai. Tetapi, kerana kapur soda menghilangkan karbon dioksida yang dikeluarkan oleh pernafasan organisma, tidak ada kekeliruan bahawa pengurangan jumlah gas disebabkan oleh pengambilan oksigen oleh pernafasan dan cecair di manometer bergerak ke arah organisma pernafasan dalam tabung uji.

Catatan 2: Kaki kanan manometer boleh dihubungkan ke tabung uji kawalan ke-2 yang disusun dengan cara yang sama seperti tabung uji organisma pernafasan. Tabung uji ini disambungkan ke manometer dan paip dipasang bukan jarum suntik. Tabung uji kawalan membantu memeriksa pergerakan cecair di manometer hanya disebabkan oleh pernafasan organisma.

Catatan 3: Daripada butiran kapur soda, anda boleh menggunakan bulu kapas yang direndam dalam larutan alkali pekat cth. natrium hidroksida atau kalium hidroksida.

Prosedur penyiasatan

(a) Mandi air, dan tabung didih tanpa kutu kayu di dalam tabung didih, dibiarkan untuk waktu yang singkat sehingga suhu mandian air menetap hingga suhu permulaan yang anda inginkan, mis. 20 o C.

(b) Kayu kemudian diletakkan dengan cepat di dalam tabung didih, sambungkan semuanya seperti ditunjukkan dalam rajah.

(c) jarum suntik digunakan untuk menyamakan tahap cecair di manometer, lebih baik kepada perbezaan ketinggian sifar (R1 = 0).

R1 tidak perlu sifar selagi anda membaca dan merekod bacaan dengan teliti di kedua-dua anggota badan manometer pada permulaan dan akhir eksperimen pernafasan.

(d) Biarkan kutu kayu bernafas untuk waktu yang tetap.

Ketika mereka bernafas dan menghabiskan oksigen, karbon dioksida dihasilkan, yang diserap oleh kapur soda, menurunkan jumlah udara.

(e) Apabila jumlah udara menurun, ia sementara mengurangkan tekanan dalam tabung didih yang mengandungi organisma pernafasan, oleh itu, untuk mengekalkan pemalar tekanan luaran ('ujian adil'), cecair bergerak ke atas bahagian kiri manometer tiub U.

(f) Selepas masa yang ditentukan, anda membaca dua tahap untuk menentukan R2 (bacaan kiri - bacaan kanan di tiub U).

Jarak total yang digerakkan oleh cecair = perbezaan antara dua bacaan, R2 - R1, dan ini memberi anda ukuran relatif kadar pernafasan.

(secara teknikalnya tidak menjadi masalah jika R1 tidak sifar pada awalnya, selagi anda mengurangkan pembacaan pembezaan awal R1 dari R2, anda memperoleh perubahan berangka sebenarnya yang diinginkan.)

(g) Anda kemudian mengulangi (a) hingga (f) dengan kutu kayu yang sama, pada suhu yang lebih tinggi naik 5 o pada masa hingga 50 o C.

Anda perlu mengisi semula udara di tabung uji dan mengalihkan cecair manometer ke bawah dan menjauh dari tabung uji.

Semakin besar kadar pergerakan cecair berwarna di termometer, semakin besar kadar pernafasan

Nota eksperimen selanjutnya:

Secara teorinya, kerana jarum suntikan juga dikalibrasi, 'plunger' jarum suntik dapat ditekan dengan hati-hati untuk mengembalikan tahap cecair manometer ke bacaan asalnya.

Isipadu oksigen yang digunakan = isipadu picagari akhir - isipadu picagari awal (mis. Dalam cm 3).

Ini membolehkan anda mengira kadar pernafasan kutu kayu di cm 3 / min.

ATAU, anda boleh menggunakan bacaan tahap manometer sebagai ukuran pernafasan relatif, mis. mm / min.

Kayu tidak boleh digunakan pada suhu yang cukup tinggi sehingga mati.

Kutu kayu tidak boleh dibiarkan di alat pernafasan terlalu lama sehingga kehabisan oksigen dan mati.

Selepas percubaan, mereka harus dilepaskan kembali ke habitat luar semula jadi mereka.

Kutu kayu harus dibiarkan bersentuhan dengan kapur soda atau bahan kimia berbahaya lain yang digunakan untuk menyerap karbon dioksida.

Hasil, analisis dan kesimpulan

Seperti yang dijelaskan di atas, kadar pernafasan relatif diukur sebagai kadar penggunaan oksigen dalam mm / min atau cm 3 / min.

Dari jadual hasil data anda dapat membuat grafik kadar pernafasan berbanding suhu.

Pada mulanya anda harus mencari kenaikan, melewati tahap optimum pada

35-40 o C dan kemudian menurun. dengan stabil apabila suhu semakin tinggi.

Ini adalah khas tingkah laku reaksi terkawal enzim - yang merangkumi metabolisme kimia pernafasan.

Pada mulanya, seperti reaksi kimia, kadarnya meningkat dengan peningkatan suhu.

Walau bagaimanapun, ketika suhu meningkat, enzim menjadi denaturasi dan kadar pernafasan akan jatuh dan organisma akan dirugikan.

Ini tidak boleh diterima - tidak beretika, jadi anda tidak boleh menaikkan suhu terlalu tinggi dan hanya memperoleh separuh pertama grafik di atas.

Walau bagaimanapun, tidak ada sebab mengapa anda tidak dapat melakukan eksperimen suhu yang lebih tinggi dengan biji pernafasan dan melihat apakah anda dapat memperoleh gambaran grafik penuh kadar pernafasan berbanding suhu.

Kerja praktikal anda untuk mengembangkan kemahiran dan pemahaman anda mungkin merangkumi yang berikut:

Menyiasat kadar pernafasan dalam ragi menggunakan sensor karbon dioksida dan pengecas (lihat di atas).

Menyelidiki kesan latihan pada kadar nadi, sama ada secara fizikal atau menggunakan sensor denyut nadi dan pencatat data,

Kadar pernafasan dapat diukur dengan menghitung nafas setiap minit.

Denyut jantung anda dapat diukur dengan mengambil kadar nadi anda (degupan jantung dalam denyutan / minit)

Anda boleh mengukur kadar pernafasan dan denyutan nadi anda yang normal.

Kemudian lakukan senaman yang kuat untuk mis. 5 minit.

Kemudian berehat dan ukur semula kadar pernafasan dan nadi anda pada selang waktu biasa selama 10 atau 15 minit.

Ini membolehkan anda melihat badan anda perlahan-lahan pulih kembali 'normal'.

Anda mesti melihat peningkatan mendadak dalam kadar pernafasan dan denyutan nadi anda setelah melakukan senaman yang kuat.

Anda dapat membandingkan duduk, berjalan kaki ringan, joging dan berlari, trend angka pernafasan / nadi yang dihasilkan semestinya seperti yang diharapkan, tetapi perhatikan bahawa setelah berlari dengan sangat kuat, hutang oksigen mungkin masuk dan mungkin memerlukan sedikit masa untuk pernafasan anda / kadar nadi untuk kembali normal.

Menyelidiki kaitan antara latihan dan kadar pernafasan dengan sensor pernafasan,

Menyiasat jisim pegangan pada panjang lengan dan masa berapa lama otot memerlukan keletihan,

Merancang penyiasatan menggunakan kekuatan meter dan pengecas untuk mencari hubungan antara jumlah daya yang diberikan oleh otot dan keletihan otot.

Percubaan sederhana untuk mengukur pembebasan tenaga pada membakar makanan seperti lemak

Makanan seperti lemak haiwan, minyak sayuran dan karbohidrat seperti glukosa dan kanji adalah simpanan tenaga kimia pekat.

Mereka dimetabolisme di dalam badan untuk memberi kekuatan semua kimia sel dan memberikan tenaga termal untuk menghangatkan makhluk berdarah seperti kita!

Lihat juga nota biologi GCSE mengenai ujian makanan.

Anda melakukan pembakaran sekumpulan makanan yang terkawal untuk mendapatkan idea tentang berapa banyak tenaga kimia yang dikandungnya dengan menukar.

Sedikit kalori makanan yang terbakar (susunan eksperimen yang digambarkan di sebelah kanan).

Pakai pelindung mata dan berhati-hati di dekat api.

Tambahkan tepat 20 cm 3 air ke tiub didih pyrex (lebih baik daripada tabung uji sempit).

Tiub didih dijepit di atas bangku makmal dalam kedudukan condong.

Termometer 0-100 o C diletakkan dengan teliti di dalam air.

Anda boleh menggunakan makanan kering seperti kacang, roti, kacang atau pasta dan a ketulan berat dari itu ditusuk ke hujung jarum yang terpasang.

Air diaduk perlahan dengan termometer dan suhu awal dirakam.

Benjolan makanan dinyalakan dengan api pembakar bunsen dan kemudian dipegang dengan stabil di bawah bahagian bawah tabung didih.

Sekiranya api padam, nyalakan semula makanan, ulangi ini sehingga semuanya habis (atau sisa tidak lagi terbakar).

Apabila semua makanan telah habis, kacau semula air dengan lembut dengan termometer dan perhatikan suhu akhir yang lebih tinggi.

Pengiraan kandungan tenaga

Haba yang dibebaskan = jisim air (g) x perubahan suhu (o C) x muatan haba tentu air.

cth. 0,75 g kacang dibakar sebanyak mungkin.

Suhu awal dan akhir ialah 21 o C dan 43 o C. Kenaikan suhu = 43 - 21 = 22 o C.

20 cm 3 air ialah 20 g (ketumpatan = 1.0 g / cm 3).

Kapasiti haba air tertentu ialah 4.18 J / kg o C. (lihat nota fizik GCSE untuk lebih lanjut mengenai kapasiti haba tertentu)

Oleh itu haba dibebaskan = 20 x 22 x 4.18 = 1839 J

Hasilnya kemudian dapat dinyatakan dalam bentuk kandungan tenaga per satuan jisim makanan mis. J / g.

2500 J / g (2 sf) atau 2.5 kJ / g atau 2500 kJ / kg

Anda boleh memikirkan perkara ini nilai kalori sebagai ukuran ketumpatan tenaga .

Percubaan ini TIDAK sangat tepat, tetapi memberikan anggaran kasar mengenai kandungan tenaga makanan.

(i) Haba terus hilang dari tabung didih yang tidak bertebat.

(ii) Lebih banyak haba hilang oleh panas menyampaikan gas nyalaan naik di luar tabung didih, kerana anda tidak dapat mengumpulkan semua tenaga haba dari gas api yang panas.

(iii) Anda tidak boleh membakar setiap makanan, selalu ada sisa karbon yang terbakar.

(iv) Api kekuningan cenderung jelaga, jadi semua karbon tidak teroksidasi menjadi karbon dioksida.

Untuk nilai kalori komersial saintis menggunakan kalorimeter tertutup dan bertebat dengan baik, tanpa kehilangan haba, anda mendapat nilai kandungan tenaga yang sangat tepat. Alat itu disebut kalorimeter bom dan oksigen tulen digunakan - kapow !.

Ulangi dengan makanan yang berbeza, tetapi pastikan jumlah air permulaan yang sejuk tetap sama.

Ulangi pengiraan dan bandingkan nilai kalori dan ketumpatan tenaga makanan yang berbeza.

Anda juga boleh melihat struktur molekul beberapa molekul dalam makanan, mis.

rajah di atas menunjukkan bahagian molekul minyak sayuran (asid lemak rantai panjang), dan seperti yang anda lihat, terdapat banyak atom karbon dan hidrogen yang akan dioksidakan menjadi karbon dioksida dan air masing-masing.

Molekul lemak mempunyai ketumpatan tenaga yang lebih tinggi daripada karbohidrat kerana yang terakhir mengandungi bahagian atom oksigen yang lebih besar - jadi bahagian atom karbon yang lebih besar sebahagiannya teroksidasi, jadi lebih sedikit tenaga dapat dilepaskan semasa pembakaran atau oleh kimia metabolik dalam tubuh.

Objektif pembelajaran khas untuk pernafasan

Ketahui bahawa pernafasan adalah proses yang digunakan oleh semua organisma hidup yang membebaskan tenaga dalam molekul organik.

Molekul organik yang digunakan dalam pernafasan biasanya gula.

Pernafasan berterusan di semua sel hidup

Tenaga boleh digunakan dalam sel:

untuk membina molekul yang lebih besar dari yang lebih kecil contohnya protein dari asid amino,

pada haiwan, untuk membolehkan otot menguncup dan berehat misalnya menggerakkan anggota badan dan bergerak,

pada mamalia dan burung, untuk mengekalkan suhu badan yang stabil di persekitaran yang lebih sejuk, kita perlahan-lahan berhenti berfungsi jika kita menjadi panas atau terlalu sejuk.

di tumbuh-tumbuhan, untuk membina gula, nitrat dan nutrien lain, asid amino yang kemudiannya terbentuk menjadi protein - haiwan tidak dapat melakukan ini, kita perlu mengambil protein, memecahnya dan membina protein yang kita perlukan, semuanya memerlukan tenaga.

Dapat menerangkan bagaimana sistem peredaran darah manusia memudahkan pernafasan, termasuk:

(a) glukosa dan oksigen meresap dari kapilari ke sel pernafasan

(b) karbon dioksida berlainan dari sel-sel pernafasan ke kapilari.

Sistem peredaran darah membawa semua glukosa, oksigen, sisa karbon dioksida (dan semua yang lain) ke seluruh badan melalui aliran darah.

Glukosa berasal dari pemecahan makanan seperti karbohidrat.

Dengan menghirup udara, kita memperoleh oksigen dari udara, dan sisa karbon dioksida dikeluarkan ketika kita menghembuskan nafas.

Semua sel berada di dekat kapilari darah tipis yang membawa glukosa (dari usus) dan oksigen (dari paru-paru), yang meresap ke dalam sel, dan sisa karbon dioksida tersebar untuk dibawa ke paru-paru.

Ketahui bahawa pernafasan adalah proses yang digunakan oleh semua organisma hidup yang membebaskan tenaga dalam molekul organik.

Molekul organik yang digunakan dalam pernafasan biasanya gula.

Pernafasan berterusan di semua sel hidup

Tenaga boleh digunakan dalam sel:

untuk membina molekul yang lebih besar dari yang lebih kecil contohnya protein dari asid amino,

pada haiwan, untuk membolehkan otot menguncup dan berehat misalnya menggerakkan anggota badan dan bergerak,

pada mamalia dan burung, untuk mengekalkan suhu badan yang stabil di persekitaran yang lebih sejuk, kita perlahan-lahan berhenti berfungsi jika kita menjadi panas atau terlalu sejuk.

di tumbuh-tumbuhan, untuk membina gula, nitrat dan nutrien lain, asid amino yang kemudiannya terbentuk menjadi protein - haiwan tidak dapat melakukan ini, kita perlu mengambil protein, memecahnya dan membina protein yang kita perlukan, semuanya memerlukan tenaga.

Dapat menerangkan bagaimana sistem peredaran darah manusia memudahkan pernafasan, termasuk

(a) glukosa dan oksigen meresap dari kapilari ke sel pernafasan

(b) karbon dioksida berlainan dari sel-sel pernafasan ke kapilari.

Sistem peredaran darah membawa semua glukosa, oksigen, sisa karbon dioksida (dan semua yang lain) ke seluruh badan melalui aliran darah.

Glukosa berasal dari pemecahan makanan seperti karbohidrat.

Dengan menghirup udara, kita memperoleh oksigen dari udara, dan sisa karbon dioksida dikeluarkan ketika kita menghembuskan nafas.

Semua sel berada di dekat kapilari darah tipis yang membawa glukosa (dari usus) dan oksigen (dari paru-paru), yang meresap ke dalam sel, dan sisa karbon dioksida tersebar untuk dibawa ke paru-paru.

Mampu mendefinisikan penyebaran sebagai pergerakan zarah dari kawasan berkepekatan tinggi ke kawasan berkepekatan rendah.

Ketahui cara menerapkan idea ini pada proses pernafasan.

Membran sel nipis membolehkan penyebaran molekul kecil masuk dan keluar sel.

Oleh kerana kapilari tipis dan banyak, jarak penyebaran dari sel pendek, jadi pemindahan nutrien ke dalam, dan sisa produk, adalah seefisien mungkin.

Semasa sel-sel bernafas mereka menghabiskan oksigen / glukosa, sehingga kepekatannya jatuh di dalam sel. Oleh itu kepekatan luaran (mis. Dalam kapilari) lebih tinggi, jadi lebih banyak oksigen / glukosa akan meresap ke dalam sel.

Pada masa yang sama, kepekatan karbon dioksida sisa produk terbentuk di dalam sel, dan karenanya karbon dioksida secara semula jadi akan meresap keluar dari sel ke kawasan kepekatan yang lebih rendah di kapilari.

Indeks nota biologi sel (untuk semua halaman biologi GCSE yang berkaitan)

dan Menjaga kesihatan - diet dan senaman nota semakan biologi gcse


Menyiasat pernafasan belatung

Matlamat: Tujuan penyelidikan saya adalah untuk melihat bagaimana kadar pernafasan beberapa belatung berbeza antara suhu bilik dan suhu lain, dari segi jumlah oksigen yang dihasilkan.

Ramalan Ringkas

Saya meramalkan bahawa ketika saya menaikkan suhu belatung, kadar pernafasan akan meningkat. Saya fikir ini kerana pernafasan adalah proses tindak balas yang bergantung kepada enzim. Meningkatkan suhu akan memberi enzim dan substrat lebih banyak tenaga kinetik dan oleh itu akan meningkatkan kadar pernafasan.

Ini dijelaskan dengan lebih terperinci di kemudian hari.

Kaedah

  1. Dengan menggunakan jarum suntik yang berisi cecair manometer, saya akan mengisi separuh manometer.
  2. Saya kemudian akan memasang paip 3 arah ke salah satu tabung penghantaran di bung dan pada paip ini saya akan memasang jarum suntik.
  3. Seterusnya saya akan meletakkan 2g kapur soda di bahagian bawah setiap dua tabung didih, dan kemudian akan meletakkan kain kasa ke dalam masing-masing, yang akan berada sedikit di atas kapur soda.

Ujian Adil

Untuk memastikan percubaan itu adil terdapat banyak perkara yang boleh saya lakukan. Pertama saya mesti memastikan bahawa tidak ada belatung yang bersentuhan dengan kapur soda, kerana ini berbahaya bagi mereka dan boleh mempengaruhi cara mereka bernafas. Selain itu, saya mesti memastikan bahawa ketika saya meletakkan belatung di tempat mandi air, saya akan memastikan bahawa belatung tertutup di dalam air dan tidak di atasnya. Ini akan memastikan belatung berada pada suhu yang sama. Saya juga akan memastikan bahawa saya membaca kedudukan cecair manometer pada paras mata, untuk mengelakkan kedudukan cecair tidak betul.

Bungs (dilampirkan pada 2 tiub penghantaran)

Tiub U-kapilari (Manometer)

Terdapat banyak alat yang telah saya putuskan untuk digunakan berbanding yang lain, dan ini kerana ketepatan peralatan jauh lebih tinggi. Berikut adalah beberapa sebab mengapa saya memutuskan untuk menggunakan beberapa alat berbanding yang lain dan juga menggariskan mengapa saya menggunakan beberapa alat yang telah saya senaraikan di atas.

Saya telah memutuskan untuk menggunakan mandi air berbanding dengan pembakar Bunsen, kerana terdapat turun naik suhu yang lebih kecil. Menggunakan pembakar Bunsen untuk mengekalkan suhu sangat sukar dan juga tidak tepat. Walau bagaimanapun, mandi air dapat mengekalkan suhu hingga tahap ketepatan yang jauh lebih tinggi. Ini akan memastikan eksperimen berlaku sepanjang, dari segi suhu belatung. Fluktuasi suhu akan bermaksud enzim dan substrat mempunyai tahap tenaga kinetik yang berbeza-beza, yang akan menjadikan eksperimen tidak tepat.

& # 8211 Timbangan Pengukuran yang Tepat

Dalam eksperimen saya, saya menggunakan timbangan pengukuran yang berukuran hingga 100 gram. Ini kerana kadar pernafasan bergantung pada jisim belatung, jadi oleh itu saya mesti mengetahui jisim belatung yang tepat. Saya kemudian dapat mengira isipadu oksigen yang dihasilkan per minit per gram.

Kesalahan peratusan sebarang alat dikira oleh

Cara untuk mengurangkan peratusan ralat dapat dilakukan dengan membuat bacaan yang lebih besar - bukannya menggunakan 1g belatung, gunakan 10g. Oleh itu, ini akan memberi anda ralat peratusan yang lebih kecil. Sebagai alternatif, untuk mengurangkan peratusan ralat, saya mesti menggunakan sekeping alat dengan margin ralat yang lebih kecil. Menggunakan skala pengukuran, yang mengukur hingga 2 tempat perpuluhan gram akan mencukupi, tetapi jika skala pengukuran yang lebih tepat dapat digunakan, ini akan menjadikan eksperimen saya menjadi lebih tepat.

Ini perlu supaya saya dapat mengira kadar pengambilan oksigen. Dengan hanya merakam jumlah oksigen yang dihasilkan hanya akan membolehkan saya melihat belatung itu bernafas, yang tidak begitu berguna.

Saya menggunakan picagari 1cm3 kerana ini diperlukan untuk memasukkan cecair manometer ke dalam manometer. Sebab penggunaan jarum suntik 1cm3 berbanding dengan jarum suntik 10cm3 adalah kerana ia mempunyai margin ralat yang lebih kecil, dan oleh itu menjadikannya lebih tepat untuk digunakan.

Saya menggunakan termometer untuk memastikan suhu mandi air tetap berterusan sepanjang masa. Sekiranya ia berubah-ubah maka saya dapat menjelaskan perubahan kadar pernafasan.

Belatung berdarah sejuk dan tidak dapat mengatur suhu badannya seperti mamalia. Sekiranya mereka dimasukkan ke dalam tab mandi air pada suhu 40 darjah Celsius, maka mereka akan kekal pada suhu ini. Atas sebab ini belatung digunakan untuk menentukan bagaimana kadar pernafasan dipengaruhi oleh suhu.

& # 8211 Tiub U-kapilari (Manometer)

Terdapat pelbagai susunan untuk mengukur pengambilan oksigen dari mana-mana organisma. Sebilangan besar set ini adalah tabung didih atau tabung uji yang disambungkan ke skala. Udara kemudian dikeluarkan dari persekitaran dan gelembung bergerak ke arah invertebrata dalam tabung didih. Penyediaan ini ditunjukkan di bawah.

Bagaimanapun masalahnya timbul apabila alat ini digunakan ketika invertebrata dimasukkan ke dalam tempat mandi air. Udara di dalam tabung didih akan menjadi panas dan oleh itu akan mengembang. Udara yang ditarik keluar dari luar untuk mendorong gelembung berada pada tekanan yang lebih rendah. Akibatnya udara di dalam tabung didih akan memberikan kekuatan pada gelembung dan mendorongnya ke luar dan jauh dari invertebrata. Oleh itu, ini tidak akan memberikan petunjuk yang tepat mengenai jumlah oksigen yang dihasilkan, kerana gelembung tidak akan bergerak sejauh yang sepatutnya. Ini dapat dilihat pada rajah di bawah.

Menggunakan alat sistem tertutup untuk mengukur penggunaan oksigen dapat menghilangkan masalah ini. Ini adalah kes untuk manometer, yang disambungkan ke tabung kawalan. Apabila invertebrata diletakkan di dalam air mandi kedua-dua tiub berada pada suhu yang sama, dan oleh itu tekanan yang sama. Oleh itu, cairan manometer tidak akan menjauh dari invertebrata, kerana terdapat daya yang sama untuk menentang kenaikan tekanan ini. Hasilnya, penggunaan oksigen sebenar dapat diukur. Atas sebab ini saya telah memutuskan untuk menggunakan manometer untuk mengukur kadar penggunaan oksigen.

Sebab penggunaan kapur soda adalah agar karbon dioksida diserap. Apabila belatung bernafas, mereka menghasilkan karbon dioksida. Sekiranya kapur soda tidak ada, cecair manometer di manometer tidak akan bergerak, kerana isipadu gas tidak berubah. Apabila kapur soda diletakkan di dalam tabung, karbon dioksida yang dikeluarkan oleh belatung dari pernafasan akan diserap. Ketika oksigen habis digunakan, isipadu dalam tiub akan berkurang dan ini akan mendorong cecair manometer ke arah tiub yang mengandungi invertebrata.

Di bawah adalah gambarajah yang menunjukkan bagaimana saya bercadang untuk menyiapkan radas.

Terdapat banyak pemboleh ubah yang mempengaruhi kadar atau pernafasan, jadi saya mesti mempertimbangkannya semasa saya melakukan eksperimen saya. Pemboleh ubah ini diperincikan di bawah.

& # 8211 Suhu- Pernafasan melibatkan enzim. Glukosa adalah molekul yang cukup stabil, jadi mempunyai tenaga pengaktifan yang cukup tinggi. Ini mesti diatasi sebelum salah satu glukosa dapat dioksidakan, jadi enzim digunakan untuk menurunkan tahap tenaga ini. Oleh itu belatung mesti tetap berada dalam suhu yang diketahui sehingga kadar pernafasan tetap stabil. Oleh kerana suhu adalah pemboleh ubah dalam eksperimen saya, saya mesti memastikan suhu belatung tetap berterusan sepanjang eksperimen. Saya akan mengubah suhunya dari 10 darjah Celsius hingga 60 darjah Celsius dalam selang 10 * c.

& # 8211 Massa Maggots- Jelas lebih banyak belatung bermaksud lebih banyak pernafasan, dan oleh itu lebih banyak oksigen dimakan. Oleh itu, saya mesti mengekalkan jisim belatung.

& # 8211 Bentuk Pernafasan- Terdapat dua bentuk pernafasan- aerobik dan anaerobik. Dalam eksperimen saya, saya bergantung pada kenyataan bahawa belatung akan memakan udara - oleh itu bernafas secara aerobik, dan ini akan menyebabkan gelembung ditolak ke arah belatung. Sekiranya kadang-kadang mereka bernafas tanpa oksigen - iaitu respirasi anaerob - kadar pengambilan oksigen akan terjejas dan akan memberikan hasil yang tidak tepat. Oleh itu, saya mesti ingat perkara ini semasa menjalankan eksperimen saya.

& # 8211 Kepekatan Enzim / Substrat- Pernafasan adalah proses yang bergantung kepada enzim dan oleh itu kepekatan enzim dan substrat mesti tetap berterusan. Ini bukan sesuatu yang dapat saya kendalikan dalam eksperimen saya, kecuali dengan menjaga jisim belatung tetap. Oleh itu, saya mesti ingat perkara ini semasa menjalankan siasatan saya.

& # 8211 Kitaran Hidup- Sama seperti organisma hidup lain, belatung adalah sebahagian daripada kitaran hidup. Kitaran ini ditunjukkan di bawah.

Fly Larva bersayap dewasa (belatung)

Apabila belatung semakin tua dan berkembang melalui kitaran hidup ia menjadi organisma yang lebih khusus. Lalat adalah tahap organisma yang jauh lebih kompleks daripada belatung, dan akan cepat bernafas. Walaupun senang melihat perbezaan antara belatung dan belatung, saya mesti mengambil kira usia kenaikan belatung selama 2 minggu penyelidikan saya. Oleh itu, saya juga mesti mempertimbangkan perkara ini semasa menjalankan siasatan saya.

Terdapat beberapa ukuran yang mesti saya lakukan semasa menjalankan eksperimen.

& # 8211 Saya perlu merakam kedudukan awal cecair manometer dan jarak yang dilaluinya setelah pelbagai jangka masa. Saya kemudian dapat menentukan penggunaan oksigen kumulatif.

& # 8211 Suhu di sekitar belatung

& # 8211 Jisim kapur soda di setiap tabung didih

& # 8211 Massa belatung di dalam tabung didih

Untuk memastikan percubaan itu adil, saya akan membiarkan masa belatung menyesuaikan diri dengan persekitaran baru. Saya kemudian akan mengambil bacaan selama beberapa minit dan kemudian mengulangi setiap suhu dua kali. Ini akan membolehkan saya memperhitungkan apa-apa hasil tidak normal yang mungkin saya perolehi semasa percubaan.

Jadual di bawah menunjukkan sumber ralat utama dan bagaimana saya telah merancang untuk mengurangkan kesalahan tersebut.

Kaedah yang dicadangkan untuk meningkatkan kebolehpercayaan

Mengukur Timbangan untuk mengukur jisim belatung

Dengan menggunakan skala pengukur yang mengukur ke tahap ketepatan yang lebih besar, saya dapat mengira kadar penggunaan oksigen per gram maggot dengan lebih tepat

Membaca kedudukan cecair manometer

Semasa membaca kedudukan cecair manometer, adalah mustahak saya melakukannya pada tahap mata dan lurus sehingga saya dapat membaca kedudukan cecair dengan tepat. Sekiranya dilakukan dengan tepat maka kedudukan boleh dibaca hingga 0,5 milimeter

Belatung jatuh ke dalam kapur soda

Sekiranya ini berlaku, belatung boleh mula bernafas dengan kadar yang berbeza. Memastikan gauss dipasang dengan ketat pada sisi tiub didih dapat mengurangkan masalah ini.

Sekiranya klip skru tidak selamat di sekitar tabung didih maka sedikit udara akan memasuki tiub didih yang mengandungi belatung tanpa melalui manometer. Oleh itu kadar penggunaan oksigen akan kelihatan kurang.

Karbon dioksida semua sedia ada di dalam tabung didih

Karbon dioksida memberikan sumbangan kecil kepada komposisi udara. Semasa bung ditutup pertama kali akan ada karbon dioksida tambahan di dalam tiub yang mengandungi belatung. Ini akan diserap oleh kapur soda dan gelembung akan bergerak sebagai hasilnya. Walau bagaimanapun, ini bukan disebabkan oleh penggunaan oksigen belatung dan oleh itu akan menambahkan ketidaktepatan dalam percubaan. Menutup bung dan kemudian menunggu sekitar satu minit sehingga tidak ada karbon dioksida untuk memulakannya dapat menghilangkan ini.

Maggots tidak sepenuhnya terbiasa dengan persekitaran baru mereka

Ini bermaksud kadar pernafasan mereka tidak stabil ketika berada di dalam tabung didih dan oleh itu tidak tepat untuk mengukur pengambilan oksigen. Selama beberapa minit mereka mungkin lebih aktif sehingga kadarnya tidak tetap. Ini dapat dihilangkan dengan membiarkan belatung banyak waktu untuk menyesuaikan diri dengan persekitaran baru

Turun naik suhu mandi air

Oleh kerana belatung berdarah dingin, mempunyai struktur sederhana dan tidak dapat mengawal suhu badan mereka dengan berkesan, mereka akan bernafas sesuai dengan persekitaran tempat mereka berada. Oleh itu, jika mandi air memanaskan laju akan meningkat dan sebaliknya, dan sekali lagi kadarnya tidak akan tetap. Dengan mengulangi eksperimen, faktor-faktor ini dapat dipertanggungjawabkan.

Semasa siasatan saya terdapat pelbagai masalah keselamatan yang harus saya patuhi untuk memastikan percubaan saya selamat. Ini diperincikan di bawah:

& # 8211 Saya akan menggunakan picagari untuk memasukkan cecair manometer ke dalam manometer, yang dapat dengan mudah memotong anda dan mencederakan seseorang. Oleh itu, saya akan memastikan bahawa saya menutup kembali jarum apabila saya sudah selesai menggunakannya. Ini akan menyediakan persekitaran kerja yang selamat.

& # 8211 Soda Lime menghakis jadi saya mesti memastikan ia tidak bersentuhan dengan kulit saya. Oleh itu, saya akan menggunakan spatula ketika saya perlu mengeluarkan beberapa dari botol. Sekiranya saya bersentuhan dengan mana-mana, saya akan segera mencuci tangan saya dengan bersih.

& # 8211 Terdapat banyak gelas dalam percubaan saya, jadi saya akan memastikan saya berhati-hati ketika menggunakannya. Sekiranya saya menjatuhkan sesuatu, saya akan membersihkan gelas dengan menggunakan habuk dan berus, sambil memastikan saya tidak menyentuh mana-mana kepingan kaca yang hancur.

& # 8211 Akhirnya saya akan menggunakan mandian air pada suhu hingga 60 darjah celsius. Oleh itu, saya mesti bekerja dengan berhati-hati dan sekiranya saya membakar diri, saya akan segera membasuh tangan saya di bawah air sejuk.

Gelembung Jarak Kumulatif bergerak (mm) selepas setiap minit

Purata Isipadu Oksigen Kumulatif Dihasilkan per minit per gram (mm3 min-1 g-1)

Contoh: Untuk mengira isipadu purata oksigen yang dihasilkan per minit per gram pada 2 minit untuk suhu bilik:

Nilai Pi x (Radius of Manometer) 2 x Jarak digerakkan oleh gelembung

Oleh itu: 3.141592654 x (0.4) 2 x 12 = 1.16 mm3 min-1 g-1

Dari hasil awal anda dapat melihat bahawa ketika suhu dinaikkan dari suhu bilik hingga 35 darjah Celsius, jumlah kumulatif oksigen yang dihasilkan dalam jangka masa 6 minit meningkat - iaitu kadar pernafasan meningkat. Ini menyokong ramalan sederhana yang saya buat, di mana saya menyatakan kadar pernafasan akan meningkat yang dapat dilihat dengan jelas dari grafik. Sekarang saya dapat mengkaji teori saintifik yang lebih terperinci mengenai bagaimana kadar pernafasan meningkat.

Teori

Pernafasan adalah proses di mana molekul organik dipecah dalam beberapa peringkat untuk melepaskan tenaga berpotensi kimia. Ini kemudian digunakan untuk mensintesis adenosin trifosfat (ATP). Biasanya molekul organik adalah glukosa, tetapi asid lemak dan asid amino juga dapat digunakan jika glukosa tidak ada.

4 peringkat utama pernafasan adalah glikolisis, tindak balas pautan, kitaran Krebs dan fosforilasi oksidatif.

Glikolisis adalah tahap di mana glukosa dipecah, dan ini berlaku dalam sitoplasma sel. Pada mulanya 2 unit ATP diperlukan untuk memecah glukosa (molekul 6-karbon) menjadi 2 molekul piruvat (molekul 3-karbon). Walau bagaimanapun, semasa langkah antara pemisahan glukosa dan pembentukan piruvat, tenaga dilepaskan dan kemudian digunakan untuk membuat 4 unit ATP. Rajah di bawah menunjukkan laluan glikolitik.

Dari rajah di atas anda dapat melihat langkah-langkah antara pemecahan glukosa dan pembentukan piruvat. Pertama glukosa, yang terdiri daripada 6 karbon, difosforilasi, yang merupakan proses yang memerlukan tenaga. Oleh kerana difosforilasi dua kali, untuk membentuk bifosfat heksosa, 2 unit ATP digunakan. Glukosa sangat kaya dengan tenaga, tetapi agak tidak bertindak balas kerana mempunyai struktur yang stabil. Oleh itu, ia dipecah untuk memberikan 2 molekul triose fosfat. 2 atom hidrogen kemudian dikeluarkan dari molekul ini oleh 2 molekul nikotinamida adenin dinukleotida (NAD) untuk membentuk 2 molekul piruvat. Rajah di bawah menunjukkan struktur NAD.

Oleh itu secara ringkas glikolisis menghasilkan peningkatan bersih dua molekul ATP. Walau bagaimanapun, piruvat masih mengandungi banyak tenaga berpotensi kimia, yang dibebaskan pada peringkat pernafasan seterusnya. Tahap proses selanjutnya adalah reaksi Link, yang melibatkan banyak enzim. Ini berfungsi untuk menurunkan tenaga pengaktifan tindak balas dan mekanisme mereka akan dibincangkan di kemudian hari.

Semasa tindak balas Link, piruvat di-decarboxylated - iaitu karbon dioksida dikeluarkan. Ini sangat penting dalam penyelidikan saya, kerana karbon dioksida inilah yang akan diserap oleh kapur soda, dan oleh itu akan membolehkan saya mengira kadar pengambilan oksigen.

Piruvat kemudiannya dehidrogenasi dan digabungkan dengan koenzim A (CoA) untuk membentuk asetil CoA, yang merupakan molekul 2-karbon. Sekali lagi NAD adalah pembawa yang menghilangkan atom hidrogen dan membentuk NAD yang berkurang.

Tahap ketiga proses pernafasan dikenali sebagai kitaran Krebs, yang merupakan jalan tertutup reaksi terkawal enzim. Produk tindak balas Link (Acetyl-CoA) bergabung dengan oksaloasetat, sebatian 4-karbon, untuk membentuk sitrat, sebatian 6-karbon. Seperti piruvat, ini kemudiannya di-decarboxylated dan dehydrogenated dalam beberapa langkah, dan akhirnya oxaloacetate dijana semula untuk membolehkan kitaran bermula semula.

Setiap putaran kitaran menghasilkan 2 molekul karbon dioksida yang terbentuk, satu molekul FAD dan 3 molekul NAD dikurangkan dan satu molekul ATP dihasilkan. Rajah di bawah menunjukkan tindak balas Pautan dan kitaran Krebs.

Pada tahap akhir pernafasan, sebahagian besar ATP dihasilkan, dan tahap inilah yang memerlukan oksigen. Pada tahap inilah atom hidrogen yang dibawa oleh NAD yang dikurangkan dan FAD yang dikurangkan digunakan, dan tahap ini dikenal sebagai Fosforilasi Oksidatif.

Semasa glikolisis, reaksi Link dan Kitaran Krebs hanya beberapa molekul ATP yang dihasilkan. Semasa fosforilasi oksidatif sebahagian besar tenaga yang terkunci dalam molekul glukosa asal akan dibebaskan. Rantai pengangkutan elektron adalah rangkaian protein yang membawa elektron yang terletak di membran dalaman mitokondria. Mengurangkan NAD dan mengurangkan FAD ke rantai pengangkutan elektron, dan di sini atom hidrogen dilepaskan dari kedua pembawa tersebut. Dengan berbuat demikian satu molekul ATP dapat disintesis. Atom hidrogen kemudian dipecah menjadi ion hidrogen (H +) dan elektron. Ion hidrogen kekal dalam matriks mitokondria, sementara elektron dipindahkan ke pembawa elektron pertama. Semasa melewati antara tiga pembawa elektron, tahap tenaga pembawa, berkaitan dengan oksigen, menurun. Ini membebaskan tenaga, yang digunakan untuk mensintesis ATP. Dengan cara ini dua lagi molekul ATP dihasilkan. Akhirnya elektron mencapai akseptor elektron akhir, yang juga terletak di matriks mitokondria, dan adalah oksigen. 2 ion hidrogen juga akan diambil dan oksigen dikurangkan menjadi air.

Inilah sebabnya mengapa dalam penyelidikan saya cecair manometer di manometer akan bergerak ke arah belatung. Belatung memerlukan oksigen untuk tahap pernafasan terakhir ini, itulah yang saya ukur untuk mengira kadar pernafasan.

Walau bagaimanapun, ini hanya menyumbang 3 daripada 28 molekul ATP yang terbentuk semasa fosforilasi oksidatif. Molekul ATP yang lain disintesis kerana proses chemiosmosis. Tenaga yang dikeluarkan oleh rantai pengangkutan elektron juga digunakan untuk mengepam ion hidrogen ke ruang intermembran mitokondria. Oleh kerana itu, kepekatan ion hidrogen di ruang antarmembran meningkat. Ini menetapkan kecerunan kepekatan, dan ion hidrogen kemudian kembali melalui membran ke dalam matriks mitokondria melalui saluran protein. Di setiap saluran terdapat ATP synthase, yang bertindak sebagai enzim dan menggunakan tenaga berpotensi 3 ion hidrogen untuk menukar ADP dan Pi (anorganik fosfat) menjadi ATP. Rajah di bawah menunjukkan proses fosforilasi oksidatif dan juga bagaimana sintase ATP berfungsi. ATP synthase adalah enzim, yang menunjukkan bahawa pernafasan bergantung kepada enzim dan oleh itu saya juga harus mempertimbangkan bagaimana enzim berfungsi untuk memungkinkan proses ini.

Setelah kita melihat bagaimana pernafasan dapat melepaskan tenaga dari glukosa, kita dapat mempertimbangkan peranan enzim dalam proses tersebut. Gambarajah entalpi di bawah menunjukkan perubahan keseluruhan glukosa menjadi karbon dioksida dan air.

Walaupun terdapat banyak sebatian yang terbentuk antara glukosa dan produk akhir, pada dasarnya semuanya dapat dianggap satu. Ini kerana untuk setiap langkah individu berlaku pengaktifan tenaga mesti diatasi. Enzim berfungsi dengan menurunkan tenaga ini, yang membolehkan glukosa ditukarkan menjadi piruvat semasa glikolisis, piruvat ditukar menjadi Acetyl-CoA semasa reaksi Link dll. Saya sekarang akan menerangkan lebih terperinci mengenai berapa banyak enzim yang terlibat dalam pernafasan mampu melakukan ini.

Enzim boleh didefinisikan sebagai pemangkin biologi dan dipengaruhi oleh persekitarannya. Enzim mempunyai bentuk 3 dimensi tertentu dan ini bermaksud enzim tertentu hanya dapat memecah substrat dengan bentuk tertentu.

Cth. Atas sebab ini amilase hanya dapat memecah kanji, kerana substrat masuk ke dalam tapak aktif. Walau bagaimanapun, ia tidak dapat memecah lipid kerana substrat lipid yang mempunyai struktur yang tidak membenarkannya masuk ke kawasan aktif enzim amilase.

Seperti yang dinyatakan sebelumnya enzim adalah protein globular 3 dimensi kompleks. Laman aktif, yang biasanya merupakan celah struktur, mengandungi beberapa asid amino yang melakukan pemecahan suatu bahan.

Rajah menunjukkan struktur sederhana

Enzim berada dalam struktur tersier protein. Ia disatukan oleh beberapa ikatan, iaitu ikatan hidrogen, ikatan ionik, ikatan disulfida dan interaksi hidrofobik antara rantai sisi bukan polar. Rantai asid amino panjang yang melilit pada diri mereka membawa struktur ini. Ikatan hidrogen kemudian terbentuk antara -CO kumpulan satu asid amino dan -NH kumpulan yang lain, yang memegang bentuk ini di tempat. Ini dipanggil heliks? - dan merupakan struktur sekunder. Struktur ini dapat digabungkan menjadi bentuk tiga dimensi yang tepat, yang merupakan struktur tersier. Rajah di bawah menunjukkan bagaimana ikatan hidrogen dapat terbentuk.

Kumpulan R menentukan bentuk tapak aktif dalam enzim. Berbagai kumpulan R yang berbeza bermaksud laman aktif bentuk yang berbeza dapat wujud, menjelaskan mengapa enzim khusus untuk satu jenis substrat.

Rajah di bawah yang diambil dari & # 8216Biologi 1 & # 8217 menggambarkan bagaimana enzim berfungsi.

1Diagram menunjukkan bagaimana enzim mempercepat pemecahan substrat

Gambar rajah di atas berkaitan dengan bagaimana enzim dalam pernafasan berfungsi. Dalam rajah kiri kita dapat melihat bahawa enzim dan substrat berada dalam campuran. Substrat bergerak ke tapak aktif enzim. Kedua-duanya kemudian mengikat dan membentuk kompleks enzim-substrat. Ia diadakan di tempat menggunakan ikatan sementara yang terbentuk di antara kumpulan R enzim asid amino dan substrat. Ikatan ini lemah dan dengan itu tidak kovalen.

Gambarajah kunci dan kunci boleh digunakan untuk memahami bentuk spesifik enzim. Substrat di atas sesuai dengan bentuk laman aktif, jadi boleh mengikatnya. Sebarang bentuk lain tidak akan sesuai dengan laman web aktif ini. Kunci dan teori kunci boleh menyerupai ini kerana jika kunci, iaitu substrat, bukan bentuk yang betul, ia tidak akan sesuai dengan kunci, yang merupakan enzim.

Akhirnya interaksi antara substrat dan tapak aktif enzim menyebabkan substrat rosak. Ikatan sementara, yang terbentuk semasa proses ini, menyebabkan kecenderungan yang lebih tinggi untuk kerosakan bahan, yang seterusnya mengurangkan tenaga pengaktifan. Ini akan dijelaskan dengan lebih terperinci di bahagian seterusnya.

Setelah kita mengetahui apa itu enzim, kita dapat melihat bagaimana mengubah suhu akan menyebabkan perubahan pada kadar reaksi pernafasan.

Untuk tindak balas berlaku, zarah mesti bertembung dengan tenaga kinetik minimum tertentu. Ukuran tenaga kinetik yang diperlukan berbeza antara tindak balas kerana entalpi ikatan yang berbeza. Enzim berfungsi dengan mengurangkan tenaga pengaktifan seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah.

Tenaga

Seperti yang anda lihat, enzim menurunkan tenaga pengaktifan, yang memberikan sebilangan besar zarah tenaga minimum yang diperlukan agar tindak balas itu berlaku. Gambar rajah profil tenaga menunjukkan puncak yang lebih kecil, yang timbul akibat enzim. Yang pertama adalah dari pembentukan kompleks enzim-substrat. Selepas tahap ini kompleks enzim-produk terbentuk, yang juga memerlukan tenaga tetapi kurang daripada kompleks enzim-substrat. Akhirnya enzim dan produk hilang, dan enzim itu kemudian dapat digunakan lagi.

Molekul semasa proses pernafasan mempunyai pelbagai tenaga kinetik yang berbeza. Sebilangan besar zarah akan bergerak pada kelajuan sederhana, yang lain akan mempunyai tenaga kinetik yang sedikit lebih besar dan sebahagiannya akan sedikit berkurang. Apabila suhu reaktan meningkat, mereka bergerak lebih cepat dan mempunyai jumlah tenaga kinetik yang lebih besar.

Ini bermaksud bahawa substrat yang bertembung dengan enzim, jumlah tenaga hentaman cenderung melebihi tenaga pengaktifan. Enzim menurunkan tenaga pengaktifan lebih jauh, sehingga sebilangan besar molekul mempunyai tenaga yang diperlukan dan dapat menyebabkan reaksi. Ini digambarkan dalam rajah di bawah.

Gambarajah di atas menunjukkan bahawa hanya sebilangan kecil molekul yang mempunyai tenaga E untuk mengatasi tenaga pengaktifan (yang dalam hal ini adalah 50kg mol-1), dan menyebabkan tindak balas berlaku. Sekiranya sekarang kita menaikkan suhu, grafik akan kelihatan seperti yang ditunjukkan di bawah.

2 Keluk pembahagian menunjukkan kesan kenaikan suhu 10K pada bahagian tindak balas dengan lebih daripada 50kg mol-1

Dari grafik anda dapat melihat bahawa dengan menaikkan suhu sebanyak 10 Kelvin, grafik telah beralih ke kanan - iaitu terdapat purata tenaga kinetik yang lebih tinggi bagi setiap zarah. Terdapat bahagian molekul yang jauh lebih tinggi dengan mol-1 lebih besar daripada 50kg, yang bermaksud lebih banyak perlanggaran akan cukup berjaya untuk tindak balas berlaku.

Oleh itu, peningkatan suhu akan menaikkan purata tenaga kinetik reaktan, yang akan membolehkan sebilangan besar tindak balas berlaku. Inilah sebabnya mengapa berfikir menaikkan suhu akan meningkatkan kadar pernafasan. Tetapi menaikkan suhu terlalu jauh akan menyebabkan enzim menjadi denaturasi. Ini bermakna ikatan yang menahan struktur tersier enzim bersama akan diatasi, dan tapak aktif akan berubah bentuk. Akibatnya ikatan sementara yang berlaku antara substrat dan enzim tidak dapat terbentuk. Oleh itu, ini akan menyebabkan enzim tidak berguna sehingga kemajuan reaksi akan berkurang dan akhirnya berhenti.


Makmal pernafasan selular dengan alat pernafasan - mengapa kalium hidroksida (KOH) diperlukan? - Biologi

Melalui laman web ini kami mencari bahan sejarah yang berkaitan dengan sel bahan bakar. Kami telah membina laman web ini untuk mengumpulkan maklumat daripada orang yang sudah biasa dengan teknologi & # 150 orang seperti pencipta, penyelidik, pengeluar, juruelektrik, dan pemasar. Bahagian Asas ini menunjukkan gambaran umum sel bahan bakar untuk pengunjung santai.

Sel bahan bakar adalah alat yang menghasilkan elektrik dengan tindak balas kimia. Setiap sel bahan bakar mempunyai dua elektrod yang disebut, masing-masing, anod dan katod. Tindak balas yang menghasilkan elektrik berlaku di elektrod.

Setiap sel bahan bakar juga mempunyai elektrolit, yang membawa zarah bermuatan elektrik dari satu elektrod ke elektrod yang lain, dan pemangkin, yang mempercepat tindak balas pada elektrod.

Hidrogen adalah bahan bakar asas, tetapi sel bahan bakar juga memerlukan oksigen. Satu daya tarikan besar sel bahan bakar ialah mereka menghasilkan elektrik dengan pencemaran yang sangat sedikit & sebahagian besar hidrogen dan oksigen yang digunakan dalam menghasilkan elektrik akhirnya bergabung untuk membentuk produk sampingan yang tidak berbahaya, iaitu air.

Satu perincian terminologi: sel bahan bakar tunggal menghasilkan sejumlah kecil arus elektrik (DC). Dalam praktiknya, banyak sel bahan bakar biasanya dipasang ke dalam timbunan. Sel atau timbunan, prinsipnya sama.

Tujuan sel bahan bakar adalah untuk menghasilkan arus elektrik yang dapat diarahkan di luar sel untuk melakukan kerja, seperti menyalakan motor elektrik atau menerangi lampu atau bandar. Kerana cara elektrik bertindak, arus ini kembali ke sel bahan bakar, melengkapkan litar elektrik. (Untuk mengetahui lebih lanjut mengenai elektrik dan kuasa elektrik, lawati & # 34Throw The Switch & # 34 di laman web Smithsonian Menghidupkan Generasi Perubahan.) Reaksi kimia yang menghasilkan arus ini adalah kunci bagaimana sel bahan bakar berfungsi.

Terdapat beberapa jenis sel bahan bakar, dan masing-masing beroperasi sedikit berbeza. Tetapi secara umum, atom hidrogen memasuki sel bahan bakar di anoda di mana tindak balas kimia melucutkan elektronnya. Atom hidrogen kini & # 34ionized, & # 34 dan membawa muatan elektrik positif. Elektron bercas negatif memberikan arus melalui wayar untuk melakukan kerja. Sekiranya arus bolak-balik (AC) diperlukan, output DC sel bahan bakar mesti diarahkan melalui alat penukaran yang disebut penyongsang.


Grafik oleh Marc Marshall, Pusat Penyelidikan Tenaga Schatz

Oksigen memasuki sel bahan bakar di katod dan, dalam beberapa jenis sel (seperti yang digambarkan di atas), oksigen bergabung dengan elektron yang kembali dari litar elektrik dan ion hidrogen yang telah melalui elektrolit dari anod. Dalam jenis sel lain oksigen mengambil elektron dan kemudian bergerak melalui elektrolit ke anod, di mana ia bergabung dengan ion hidrogen.

Elektrolit memainkan peranan penting. Ia mesti membenarkan hanya ion yang sesuai untuk melintas di antara anod dan katod. Sekiranya elektron bebas atau bahan lain dapat bergerak melalui elektrolit, ia akan mengganggu tindak balas kimia.

Sama ada mereka bergabung di anod atau katod, bersama-sama hidrogen dan oksigen membentuk air, yang mengalir dari sel. Selagi sel bahan bakar dibekalkan hidrogen dan oksigen, ia akan menjana elektrik.

Lebih baik lagi, kerana sel bahan bakar menghasilkan elektrik secara kimia, dan bukan dengan pembakaran, ia tidak tertakluk kepada undang-undang termodinamik yang membatasi loji kuasa konvensional (lihat & # 34Carnot Limit & # 34 di glosari). Oleh itu, sel bahan bakar lebih cekap dalam mengeluarkan tenaga dari bahan bakar. Sisa haba dari beberapa sel juga dapat dimanfaatkan, meningkatkan kecekapan sistem lebih jauh.

Jadi mengapa saya tidak boleh keluar dan membeli sel bahan bakar?

Cara asas sel bahan bakar mungkin tidak sukar digambarkan. Tetapi membina sel bahan bakar yang murah, cekap dan boleh dipercayai adalah perniagaan yang jauh lebih rumit.

Para saintis dan penemu telah merancang banyak jenis dan ukuran sel bahan bakar untuk mencari kecekapan yang lebih besar, dan perincian teknikal setiap jenisnya berbeza-beza. Banyak pilihan yang dihadapi pembangun sel bahan bakar dibatasi oleh pilihan elektrolit. Reka bentuk elektrod, misalnya, dan bahan yang digunakan untuk membuatnya bergantung pada elektrolit. Hari ini, jenis elektrolit utama adalah alkali, karbonat lebur, asid fosforik, membran pertukaran proton (PEM) dan pepejal oksida. Tiga yang pertama adalah elektrolit cecair dan dua yang terakhir adalah pepejal.

Jenis bahan bakar juga bergantung pada elektrolit. Sebilangan sel memerlukan hidrogen tulen, dan oleh itu menuntut peralatan tambahan seperti & # 34reformer & # 34 untuk membersihkan bahan bakar. Sel lain boleh bertolak ansur dengan beberapa kekotoran, tetapi mungkin memerlukan suhu yang lebih tinggi untuk berjalan dengan cekap. Elektrolit cair beredar di beberapa sel, yang memerlukan pam. Jenis elektrolit juga menentukan suhu operasi sel & # 150 & # 34molten & # 34 sel karbonat menjadi panas, seperti namanya.

Setiap jenis sel bahan bakar mempunyai kelebihan dan kekurangan dibandingkan dengan yang lain, dan belum ada yang cukup murah dan efisien untuk menggantikan cara tradisional menghasilkan tenaga secara meluas, seperti pembangkit tenaga arang batu, hidroelektrik, atau bahkan loji tenaga nuklear.

Senarai berikut menerangkan lima jenis sel bahan bakar utama. Maklumat lebih terperinci boleh didapati di kawasan tertentu di laman web ini.

Jenis sel bahan api yang berbeza.


Lukisan sel alkali.
Sel bahan bakar alkali beroperasi pada hidrogen dan oksigen termampat. Mereka biasanya menggunakan larutan kalium hidroksida (secara kimia, KOH) di dalam air sebagai elektrolitnya. Kecekapan sekitar 70 peratus, dan suhu operasi 150 hingga 200 darjah C, (sekitar 300 hingga 400 darjah F). Output sel berkisar antara 300 watt (W) hingga 5 kilowatt (kW). Sel alkali digunakan dalam kapal angkasa Apollo untuk menyediakan elektrik dan air minuman. Mereka memerlukan bahan bakar hidrogen tulen, dan pemangkin elektrod platinumnya mahal. Dan seperti bekas yang berisi cecair, ia boleh bocor.

Asid fosforik sel bahan bakar (PAFC) menggunakan asid fosforik sebagai elektrolit. Kecekapan berkisar antara 40 hingga 80 peratus, dan suhu operasi antara 150 hingga 200 darjah C (sekitar 300 hingga 400 darjah F). Sel asid fosforik yang ada mempunyai output hingga 200 kW, dan 11 MW unit telah diuji. PAFC bertolak ansur dengan kepekatan karbon monoksida sekitar 1.5 peratus, yang memperluas pilihan bahan bakar yang dapat mereka gunakan. Sekiranya petrol digunakan, belerang mesti dikeluarkan. Pemangkin elektrod platinum diperlukan, dan bahagian dalaman mestilah tahan terhadap asid yang menghakis.


Menggambar bagaimana kedua-dua sel fosforik dan sel bahan bakar PEM beroperasi.

Membran Pertukaran Proton (PEM) sel bahan bakar berfungsi dengan elektrolit polimer dalam bentuk lembaran nipis dan telap. Kecekapan sekitar 40 hingga 50 peratus, dan suhu operasi sekitar 80 darjah C (sekitar 175 darjah F). Keluaran sel pada amnya berkisar antara 50 hingga 250 kW. Elektrolit padat dan fleksibel tidak akan bocor atau retak, dan sel-sel ini beroperasi pada suhu yang cukup rendah untuk menjadikannya sesuai untuk rumah dan kereta. Tetapi bahan bakarnya mesti disucikan, dan pemangkin platinum digunakan pada kedua sisi membran, sehingga meningkatkan biaya.

Maklumat yang lebih terperinci mengenai setiap jenis sel bahan bakar, termasuk sejarah dan aplikasi semasa, boleh didapati di bahagian khusus laman web ini. Kami juga telah memberikan glosari istilah teknikal & pautan # 150a disediakan di bahagian atas setiap halaman teknologi.


Tonton videonya: uji air (Januari 2022).