S Verbrauch Sauerstoff - Experimente Biologie

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S Verbrauch Sauerstoff

SEKUNDARSTUFE > S STOFFWECHSEL
Verbrauch Sauerstoff
als Maß für die Innere Atmung Zellstoffwechsel   
 
Wischeropp, L. (2001): Die Zellatmung, Internet Ein Lernprogramm
Bilder zur Zellatmung: https://www.google.de/search?, Zellatmung: https://de.wikipedia.org/wiki/Aerobe_Atmung
Christine Scharpf, Chr. und D. Schmutz  (1978) Seminararbeit Päd. Hochschule Freiburg
Penzlin, H.(1981): Lehrbuch der Tierphysiologie, 
Fischer; Jaenicke, J (Hrsg) (1992): Handbuch Kursunterricht Biologie, Aulis


Innere Atmung Arbeitsunterlage 1--------------------------------------------------
Nachweis von Sauerstoff in Luft oder in Wasser               

Info: Sauerstoff reagiert mit ManganII-Chlorid: in alkalischer Lösung entsteht ManganIV-Chlorid, das als feste Substanz (Braunstein) aus der Lösung ausfällt.
 
2Mn+    +   O2   +     4 OH-                       2MnO2    +    2 H2O
 
Mit dieser Reaktion lässt sich der Sauerstoffgehalt sowohl in Luft als auch in Wasser nachweisen (Vgl. Philipp, E. (1981): Experimente zur Untersuchung der Umwelt, BSV, München).
 
Lösungen:
                                   1: 40g MnCl2 in 100ml Wasser lösen.  
  2: Verdünnte Natronlauge (Vorsicht! Ätzend!!)
  3: Aufgekochtes und unter Luftabschluss abgekühltes Wasser
 

Versuch:
1: Baue eine Apparatur nach der Zeichnung zusammen.
2: Entferne den gelösten Sauerstoff aus 500ml Wasser, indem Du das Wasser aufkochst , dicht verschließt und abkühlen lässt.
3: Gib 100ml vom abgekochten und abgekühlten Wasser in den Erlenmeyer.
4: Gieße das Wasser wieder aus und fülle 100ml neues sauerstofffreies Wasser ein. 
5: Pipettiere etwa 2ml NaOH (halbkonzentriert) und 1ml MnCl2 Lösung ein. 
6: Schließe den Erlenmeyerkolben an die Apparatur an.
7: Öffne den Hahn und lasse einen Druckausgleich im Manometer zu. Dann wird der Hahn verschlossen.
8: Schüttle den Erlenmeyer mit der Hand am Rand vorsichtig um. Es entsteht  ein grauer Niederschlag.
 Gleichzeitig wird das Luftvolumen im Erlenmeyerkolben geringer.
9: Aus der Volumenänderung im Manometer und der Luftmenge im Erlenmeyerkolben kann 
man den Sauerstoffgehalt der Luft errechnen.
Aufgabe: 
Rechne aus: Wie viel Sauerstoff enthält die Luft? _________________________
Info: Der Volumenverlust geht auf die Bindung des Sauerstoffs an ManganClorid zurück. Die Entstehung von Braunstein zeigt ebenfalls Sauerstoff an. Dieser Versuch ist nicht quantitativ, da durch das Einfüllen von sauerstofffreiem Wasser immer auch etwas Sauerstoff aus der Luft in die Lösung diffundiert. Trotzdem kann eine ungefähre Mengenangabe gemacht werden.
 

 
Innere Atmung Arbeitsunterlage 2------------------------------------------------------------------------
Sauerstoffverbrauch Menschen                    
 
Frage: Hat die menschliche Atmung mit dem Zellstoffwechsel zu tun? 
Material:  Milchflasche mit großer Öffnung, Teelicht, Streichhölzer
Versuchsdurchführung: 
1: Man füllt eine Flasche von etwa 1 Liter Inhalt mit Luft (inneres trocken halten), und dreht stellt sie rasch über eine brennende Kerze, so dass keine weitere Luft hineingelangen kann.
2: Man stoppt die Zeit, die vergeht, bis die Kerze erlischt.
3: Dann nutzt man dieselbe Flasche und atmet zweimal so vollständig wie es geht Ausatemluft in sie hinein, hält mit einem Pappdeckel zu und stülpt sie wieder über eine brennende Kerze, dass keine Luft hineinkommen kann.
4: Man stoppt die Zeit, die vergeht, bis die Kerze erlischt.
 
 
Rechnung:  Die Brenndauer der Kerze mit Luft  entspricht  16% Sauerstoff  (Die normale Luft enthält 16% Sauerstoff). Die Brenndauer der Kerze mit Ausatemluft entspricht  der verbrauchten Menge Sauerstoff.
Den Versuch 3 mal durchführen, die Mittelwerte bilden und den Sauerstoffverbrauch beim Menschen halbquantitativ angeben!
Info: Wenn die Saftflaschen innen nass sind, verfälschen sich die Daten.
Die normale Luft (Einatmenluft) enthält 21 % Sauerstoff, die Ausatemluft enthält nur noch 15-16% Sauerstoff.

Abwandlungen des Versuchs:
Messung in Ruhe, Messung nach 10 Kniebeugen, Große – kleine Personen.
Aufgabe: Schildere genau wie möglich, wieso bei der Atmung „Stoffwechsel“ stattfindet!
 

 
Innere Atmung Arbeitsunterlage 3---------------------------------------------------------------------------
Sauerstoffverbrauch Maus  /Eidechse                       

Material:
Große Dose für Nahrungsmittel aus Plastik mit Deckel, Stopfen, Dreiweghahn, Gummischläuche, 10ml Pipette, evt. Tageslichtschreiber, Zeituhr oder Stoppuhr
Becher mit Wasser. Man bohrt in den Deckel ein Loch, in das der Stopfen luftdicht hineinpasst. Abdichtung mit Dauerplastischer Bastelmasse.
 


Durchführung:    
1:  Man stellt sich eine Versuchsapparatur nach der Abb. zusammen.
2: Unter den Fliegendraht wird ein Gefäß mir NaOH geschoben. NaOH nimmt das CO2 aus dem Messraum auf.
3:  Dann setzt man eine Maus in die Plastikdose auf das Fliegengitter.
Um die Tiere nicht zu gefährden, sollte man das Versuchsgefäß möglichst groß wählen und nicht länger als 10 min messen.
4:  Man schließt den Deckel und sorgt mit Hilfe des Dreiweghahns für den Druckausgleich.
5: Man legt die Spitze der Pipette in Wasser und beobachtet das Aufsteigen des Wassers für eine Zeit von etwa 5 bis 10 min.
  
Protokoll: 

 
Interpretation?        
 

Erweiterung: Man kann denselben Versuchsansatz für des Gasaustausch einer entsprechend kleinen Eidechse wählen. – Sehr überzeugende Unterschiede zwischen Maus (gleichwarmes Tier) und Eidechse (wechselwarmes Tier) ergeben sich (bei ungefähr gleichen Körpergewichten), wenn man den Gasaustausch bei 5 Grad, 10 Grad und 20 Grad in einer Zeit zwischen 5 und 10 Minuten misst und in Bezug auf gleiche Körpergewichte umrechnet. Dazu stellt man vorteilhaft das Messgefäß in ein Gefäß mit entsprechend temperiertem Wasser und prüft mit dem Thermometer die Temperatur während der Messung.


 
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