Da Pflanzen nach der Keimung zunächst ihren Photosyntheseapparat aufbauen
müssen, sind sie zwangsläufig gezwungen, zunächst ihren Stoffwechsel durch
Dissimilation aufzubauen bzw. aufrecht zu erhalten. Der Keimling ist dazu mit einem
Nährstoffspeicher in Form von Stärke, Fetten/Ölen und Proteinen ausgestattet. Die
einzelnen Anteile können von Art zu Art stark schwanken. Auch später nach der
Keimung während des ganzen Pflanzenlebens deckt die Pflanze einen Teil ihres
Energiebedarfs durch aerobe Atmung, auch wenn sie die Energiestoffe als
autotropher Organismus hierfür selbst herstellt.
In der ersten Versuchsreihe soll die Atmung von keimenden Erbsen quantitativ
festgestellt werden. Das von den Keimlingen gebildete CO2 wird hierbei durch Laugen
in Form von Karbonaten gebunden und durch Titration quantitativ gemessen.
Im zweiten Versuch versuchen wir mit Hilfe von gequollen Erbsen die CO2 Abgabe
und die O2 Aufnahme zu ermitteln.
Im dritten Teil versuchen die Atmungskette der aeroben Atumung zu demonstrieren
um dann im letzten Versuchsteil die Gärung zu untersuchen. Hier soll im zweiten
Teilversuch die Gärungsumleitung Thema sein.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Durchführung
V 2a Quantitative Bestimmung der Atmung
1. Material und Methode
2. Ergebnisse
3. Auswertung / Diskussion
V 2b Sauerstoffverbrauch bei der aeroben Atmung
1. Material und Methode
2. Ergebnisse
3.Auswertung / Diskussion
V 2c Modell der Atmungskette
1. Material und Methode
2. Ergebnisse
3. Auswertung / Diskussion
V 2d Alkoholische Gärung
1. Material und Methode
1. Vergärbarkeit verschiedener Zucker durch Saccharomyces cerevisiae
2. Gärungsumleitung
2. Ergebnisse
1. Vergärbarkeit verschiedener Zucker durch Saccharomyces cerevisiae
2. Gärungsumleitung
3. Auswertung / Diskussion
1. Vergärbarkeit verschiedener Zucker durch Saccharomyces cerevisiae
2. Gärungsumleitung
Zielsetzung & Themen
Das Ziel dieses Versuchsprotokolls ist die experimentelle Untersuchung grundlegender pflanzenphysiologischer Prozesse, insbesondere der aeroben Atmung und der alkoholischen Gärung, um Stoffwechselvorgänge bei Keimlingen und Hefen quantitativ und qualitativ zu verstehen.
- Quantitative Bestimmung der CO2-Abgabe bei keimenden Erbsen
- Messung des Sauerstoffverbrauchs während der aeroben Atmung
- Modellierung der Atmungskette durch Redox-Systeme
- Untersuchung der Vergärbarkeit verschiedener Zucker durch Saccharomyces cerevisiae
- Analyse der Gärungsumleitung bei Anwesenheit von Natriumsulfit
Auszug aus dem Buch
V 2c Modell der Atmungskette
Dieser Versuch dient zur Demonstration der Atmungskette der aeroben Atmung, bei der Elektronen durch eine Reihe hintereinandergeschalteter Redoxsysteme auf Sauerstoff übertragen werden, der mit 2 H+–Ionen aus der Umgebung und mit zwei Elektronen zu H2O reagiert. Während bei der Atmungskette sowohl NADH+H+ als auch FADH2 als Wasserstoffdonatoren fungieren, werden in unserem Versuch die Wasserstoffionen durch die Aminosäure Cystein geliefert. Die Atmungskette besteht insgesamt aus vier Komplexen. Sie wird gestartet, indem NADH+H+ seine Elektronen an ein Flavoprotein abgibt, das als prosthetische Gruppe ein Flavin-Mononucleotid trägt, welche dadurch reduziert wird. Im nächsten Schritt reduziert nun das FMN ein Eisen-Schwefel-Protein und wird dadurch selbst oxidiert. FADH2 wird erst im 2.Komplex auf einer niedrigeren Energiestufe als das NADH+H+ in die Atmungskette eingeschleust und gibt seine Elektronen an Ubichinon ab. In unserem Versuch gibt die Aminosäure Cystein Elektronen und H+-Ionen an das Redoxsystem Fe3+<=>Fe2+ ab und wird dabei selbst zu Cystin oxidiert. Die blauviolette Farbe in unserem Versuch wurde durch den von Cystein mit Fe3+ gebildeten Komplex hervorgerufen, wohingegen die farblose Lösung auf einen Komplex von Cystein mit Fe2+ zurückzuführen ist.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Einführung in die stoffwechselphysiologischen Grundlagen der Keimung und die Zielsetzung der verschiedenen Versuchsreihen zur Atmung und Gärung.
2. Durchführung: Detaillierte Beschreibung der experimentellen Aufbauten, methodischen Vorgehensweisen und der erzielten Ergebnisse für die vier Versuche V 2a bis V 2d inklusive deren Auswertung und Diskussion.
Schlüsselwörter
Pflanzenphysiologie, Aerobe Atmung, Keimung, Erbsen, CO2-Abgabe, Sauerstoffverbrauch, Atmungskette, Redoxsysteme, Alkoholische Gärung, Saccharomyces cerevisiae, Stoffwechsel, Dissimilation, Titration, Gärungsumleitung, Bariumhydroxid.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in diesem Versuchsprotokoll grundsätzlich?
Das Protokoll dokumentiert eine Reihe pflanzenphysiologischer Übungen, die verschiedene Stoffwechselprozesse wie die Zellatmung bei Erbsen und die Gärung bei Hefen untersuchen.
Welches sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?
Die zentralen Themen sind die aerobe Atmung von Pflanzenkeimlingen, die Modellierung der elektronentransportierenden Atmungskette sowie die enzymatische Vergärung von Zuckern.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Das Ziel ist es, durch quantitative Messungen (z.B. CO2-Abgabe, O2-Verbrauch) und qualitative Nachweise (z.B. Gärungsumleitung) ein tieferes Verständnis für die Stoffwechselvorgänge in lebenden Organismen zu entwickeln.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es kommen verschiedene Methoden zum Einsatz, darunter die Titration von Bariumhydroxid zur CO2-Messung, gasvolumetrische Beobachtungen, Farbreaktionen zur Simulation von Redoxsystemen und die Gärungsanalyse mittels Indikatoren.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die quantitative Bestimmung der Atmung, den Sauerstoffverbrauch, ein Modell zur Demonstration der Atmungskette und die Untersuchung der alkoholischen Gärung sowie deren Umleitung durch Sulfite.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind Pflanzenphysiologie, Atmungskette, aerobe Atmung, Saccharomyces cerevisiae, Stoffwechsel, Redoxsysteme und CO2-Messung.
Warum wurde im Versuch V 2a eine Blindtitration durchgeführt?
Die Blindtitration dient als Vergleichsprobe, um die Ausgangskonzentration der Bariumhydroxidlösung zu bestimmen, von der die durch CO2-Absorption verbrauchte Menge abgezogen wird.
Warum konnte Lactose im Versuch V 2d nicht durch Bäckerhefe vergoren werden?
Die verwendeten Hefestämme besitzen keine Lactase, ein Enzym, das zur Spaltung von Lactose in verwertbare Einfachzucker notwendig ist.
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- Christoph Böhm (Author), 2008, Versuchsprotokoll aus einem pflanzenphysiologischen Praktikum: Atmung, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/150429
