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Atmung
16.06.2003
Gruppe xx
Versuchsprotokoll
1.) Versuch 2a:
Quantitative Bestimmung der Atmung
1.1. Einleitung:
Bei der aeroben Atmung, also dem oxidativen Abbau der Kohlenhydrate, entsteht im
Citratzyklus und bei der oxidativen Decarboxylierung der Brenztraubensäure Kohlendioxid.
Das entstehende CO2 kann mit der in diesem Versuch angewendeten Methode quantitativ
nachgewiesen werden.
1.2. Material und Methode:.
Der genaue Versuchsaufbau und –ablauf ist im Skript ausführlich beschrieben.
1.3. Versuchsergebnisse:
Blindtitration
Titration
Verbrauch
HCl in ml
19,2 / 19,4
17,5 / 17,9
Minderverbrauch:
Anzahl der Erbsen:
Versuchsdauer:
Ø Verbrauch
HCl in ml
19,3
17,7
1,5 ml
92 Erbsen
49 min
Berechnung:
Die Berechnung der folgenden Werte ist im Skript auf Seite 5 ausgiebig erklärt.
1,5 x 7 x 2,2 mg CO2 = 23,1 mg CO2/ 92 Erbsen
23,1 mg CO2 / 92 = 0,251 mg CO2 / Erbse * 49 min
0,307 mg CO2 / Erbse * 60 min
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Atmung
16.06.2003
Gruppe xx
2.) Versuch 2b:
Sauerstoffverbrauch bei der aeroben Atmung
2.1. Einleitung:
Wie beim vorangegangenen Versuch erwähnt wird bei der aeroben Atmung Sauerstoff
verbraucht und Kohlendioxid sowohl im Citratzyklus als auch bei der oxidativen
Decarboxylierung der Brenztraubensäure freigesetzt. Wenn man nun das freigesetzte
Kohlendioxid chemisch an eine Lauge bindet kann man den Sauerstoffverbrauch der Atmung
und die damit verbundene Abnahme des Gasvolumens im Reaktionsgefäß messen. Außerdem
ist die Abnahme des Gasvolumens in diesem Versuch auch rein optisch zu erkennen.
2.2. Material und Methode:
Die Durchführung des Versuches 2b ist im Skript niedergeschrieben.
2.3. Versuchsergebnisse:
Nachdem der Hahn geschlossen ist, kann man nach einigen Minuten eine erste Veränderung
der Steighöhe des Eosins im U-Rohr feststellen. Am Versuchsende ist eine Höhendifferenz
von 3,6 cm zu erkennen.
2.4. Auswertung:
Durch den Sauerstoffverbrauch bei der aeroben Atmung und dadurch, dass das dabei
entstandene CO2 durch Natronlauge gebunden wird, nimmt das Gasvolumen im
Erlenmeyerkolben ab. Die Volumenabnahme sorgt dafür, dass das Eosin im U-Rohr nach
oben gezogen wird und die oben genannte Höhendifferenz von 3,6 cm auftritt.
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Atmung
16.06.2003
Gruppe xx
3.) Versuch 2c:
Modell der Atmungskette
3.1. Einleitung:
Die Atmungskette der aeroben Atmung besteht aus einer Reihe hintereinander geschalteter
Redoxsysteme. Als Endakzeptor für die übertragenen Elektronen steht Sauerstoff zur
Verfügung. Durch die Kombination von Redoxsystemen in freier Lösung können diese
Abläufe in einem künstlichen System demonstriert werden.
Der Wasserstoffdonator ist hier die Aminosäure Cystein (Cys-SH) die Elektronen an das
Redoxsystem Eisen II/III abgibt. Am Ende der „Elektronentransportkette“ werden von je 2
Fe2+-Ionen je ein Elektron an ein ½ O2 abgegeben wird. Dadurch entsteht in Verbindung mit 2
Protonen Wasser. Der Versuch ist so oft wiederholbar, bis das ganze Cystein zu Cystin
oxidiert oder der gesamte Sauerstoff im Gefäß verbraucht ist. Durch die Farbe der Lösung ist
der aktuelle Redoxzustand des gekoppelten Systems zu erkennen (Cystein bildet mit Fe3+
einen blauvioletten, mit Fe2+ aber einen farblosen Komplex).
Wird dieser Versuch in einem geschlossenen Raktionsgefäß durchgeführt, und wird durch
mehrmaliges Schütteln immer wieder Sauerstoff in Lösung gebracht, dann nimmt das
Gasvolumen im Behälter immer weiter ab. Durch den entstehenden Unterdruck kann der
Sauerstoffverbrauch sichtbar gemacht werden.
3.2. Material und Methode:
Material und Methode des Versuches sind in dem Kursskript zu finden.
3.3. Versuchsergebnisse:
Nach dem Schütteln kann man nach Öffnen des Hahns beobachten, dass in das Rohr
Flüssigkeit eingesaugt wird.
3.4. Auswertung:
Nach Zugabe aller Substanzen der im Reagenzglas gebildeten Atmungskette kann man
anhand des Einsaugens der Flüssigkeit erkennen, dass Sauerstoff verbraucht wurde. Der
Versuch funktioniert nur solange bis sämtliches Cystein zu Cystin oxidiert wird, da sonst kein
Elektronendonator mehr vorhanden wäre.
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Atmung
16.06.2003
Gruppe xx
4.) Versuch 2d:
Alkoholische Gärung
4.1. Einleitung:
Gärung bezeichnet den unvollständigen Abbau organischer Substanzen, der in Abwesenheit
von Sauerstoff Energie liefert. Als terminaler Wasserstoffakzeptor fungiert ein organisches
Abbauprodukt des Substrates. Gärungen haben allgemein immer eine recht hohen
Substratumsatz, da die entstehenden Endprodukte alle noch recht energiereich sind.
Im ersten Versuchsteil wird die Vergärbarkeit verschiedener Zucker durch Saccharomyces
cerevisiae (Bäckerhefe) untersucht. Das in der Glycolyse entstehende Pyruvat wird hier durch
die Pyruvat-Decarboxylase zu Acetaldehyd decarboxyliert. Der Acetaldehyd fungiert hier als
Akzeptor für Wasserstoff und wird hiermit zu Ethanol reduziert.
Saccharomyces kann unter anderem nur D-Monosaccharide vergären. Disaccharide müssen
erst enzymatisch gespalten werden. Außerdem fehlt diesem Bakterium auch die Lactase um
Lactose zu spalten.
Im zweiten Versuchsteil wird die Gärungsumlenkung untersucht.
Wenn Acetaldehyd als Wasserstoffakzeptor blockiert wird fungiert das
Dihydroxyacetonphosphat als Akzeptor für den Wasserstoff. Dann entsteht über
Glycerinphosphat Glycerin.
Man kann den blockierten Acetaldehyd im Anschluß freisetzen und nachweisen.
Im dritten Versuchsteil geht es um die Herstellung und Destillation von Ethanol.
Dabei werden zuckerhaltige Fruchtkonserven mit Wasser, Rohrzucker und Hefe versetzt
Nach ein- bis zweiwöchiger Gärzeit ist der Versuch allerdings erst beendet.
4.2. Material und Methode:
...sind im Skript zu finden.
4.3. Versuchsergebnisse:
An den Gärröhrchen ist nach Ablauf der Versuchszeit folgende Gasproduktion zu erkennen:
Glucose 4,4 Skalenteile (ST), Fructose 4,5 ST, Saccharose 4,4 ST und Lactose 0 ST.
Im zweiten Versuchsteil ist nach Ablauf der Versuchszeit und Zugabe von Piperidin /
Nitroprussidnatrium eine Blaufärbung des mit Natriumsulfit behandelten Röhrchens zu
erkennen.
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Atmung
16.06.2003
Gruppe xx
4.4. Auswertung:
Aufgrund der Versuchsergebnisse kann man erkennen, das Saccharomyces die DMonosaccharide Glucose und Fructose gleich gut vergären kann. Das Disaccharid Saccharose
muss erst in zwei Monosaccharide zerlegt werden und wird dann ebenso gut vergärt.
Die Lactose wird nicht vergärt, da Saccharomyces das Enzym Lactase nicht besitzt. Die
Lactose kann demnach nicht im Monosaccharide zerlegt werden und steht nicht zur Gärung
zur Verfügung.
Im zweiten Versuchsteil erkennt man die Anwesenheit von Acetaldehyd durch die
Blaufärbung des einen Kölbchens. Das Acetaldehyd wird erst durch das Natriumsulfit
blockiert (Reaktion siehe Skript) und dann durch Zugabe von Piperidin / Nitroprussidnatrium
freigesetzt und nachgewiesen. Im Vergleichskölbchen tritt keine Färbung auf, da hier das
Vorhandene Acetaldehyd verstoffwechselt wird.
Der dritte Versuchsteil ist noch nicht abgeschlossen und wird daher gesondert nachgeliefert.
3.)
Literatur:
CAMPELL, Biologie, 5. Auflage, 1997, Spektrum Verlag, Stichwort „Photosynthese“
RICHTER, Biochemie der Pflanzen, 1996, Thieme Verlag
BUSCHMANN + KRUMMBACH, Physiologie der Photosynthese, 1985, Springer Verlag
LICHTENTHALER + PFISTER, Praktikum der Photosynthese, 1978, Quelle & Meyer
HELDT, Pflanzenbiochemie, 2003, Spektrum Verlag