Fotosyntes i ljus och mörker

Transkript

1 Inledning Fotosyntes i ljus och mörker Vi ställer krukväxterna i fönstret av en anledning och det är för att det är där det är som ljusast i ett hus. Varför? Alla levande organismer är beroende av näring och de allra flesta växters sätt att skaffa sig mat är att växa där det är ljust. I det här experimentet ska vi undersöka fotosyntesen som är den process där växter tillverkar näring från solljus och luftens gaser. Praktiskt inför laborationen Det går lika bra att använda koldioxidsensorerna som syrgassensorerna vilket innebär att fyra grupper åt gången kan göra undersökningen. Bakgrund De flesta växter innehåller det gröna färgämnet klorofyll och det skiljer dem bland annat från djuren. Alla levande varelser behöver näring och tack vare klorofyllet kan de gröna växterna tillverka sin egen näring vilket gör dem unika, dock finns det växter som saknar klorofyll, t ex tallört och den lever som parasit och tar näring från annat levande. Processen där växter tillverkar näring i form av kolhydrater kallas fotosyntesen. För att klorofyll ska bildas i växten krävs ljus. Plantor, vars frön fått gro i mörker, är gulvita istället för gröna men så snart de flyttas ut i ljuset bildas klorofyll. Klorofyllets uppgift i växten är att absorbera ljus eftersom det är en av de nödvändiga beståndsdelarna för att kolhydrat ska kunna bildas, men även koldioxid och vatten behövs. Koldioxid är en gas som finns naturligt i luft i små mängder. Den syns inte men den är livsnödvändig för de gröna växterna. Den är inte giftig men det får inte bli för mycket av den i luften eftersom den är en avfallsprodukt för både människor och djur. De gröna växterna tar upp koldioxid och tillsammans med vatten och solenergi bildar de kolhydrat och syrgas. Växter har användning för syrgas i cellandningen precis som det är med djur och människor men kolhydratet är viktigt för dem för att kunna driva fotosyntesen. Fotosyntesen Koldioxid + vatten + solenergi druvsocker + syrgas Druvsocker är en form av kolhydrat. Människor och djur äter kolhydrater och växterna tillverkar sina egna kolhydrater. Cellandningen är fotosyntesen baklänges; syre och kolhydrater reagerar och bildar energi, koldioxid och vatten. Denna process sker i cellerna hos växter såväl som hos bakterier och människor, allt som lever.

2 Cellandningen Druvsocker + syrgas koldioxid + vatten + energi Cellandningen är en kemisk reaktion som är nödvändig för att levande organismer ska få energi. Våra kroppar behöver energi för att alla processer ska, t ex hjärtverksamhet, matspjälkning. Samtidigt som alla levande organismer producerar koldioxid så förbrukar gröna växter koldioxid i sin fotosyntes och omvandlar det tillsyre och kolhydrater med hjälp av vatten och solljus. Cellandningen sker i alla celler i alla levande organismer dygnet runt, även hos växterna. Den koldioxid som bildas i cellandningen andas vi ut och kommer växterna till godo så att de kan fortsätta producera kolhydrater i fotosyntesen. Ljus är en av de faktorer som är nödvändig för fotosyntesen. När ljuset är riktigt svagt räcker det inte till för att driva fotosyntesen mer än marginellt trots att det finns god tillgång till både klorofyll, koldioxid och vatten. Cellandning pågår kontinuerligt i växten och tar över när växten har för dålig tillgång på ljus. Så även om växten tar upp mycket lite koldioxid märks det inte eftersom det produceras mer i cellandningen. Växten spar på energi genom att dra in på klorofyllet när ljus saknas. När halten klorofyll är för låg räcker det inte till för att driva reaktionen trots att det finns god tillgång till både ljus, koldioxid och vatten. Ökar mängden ljus kommer fotosyntesen att öka till dess att det blir brist på koldioxid eller vatten. På samma sätt kommer fotosyntesen att öka om koldioxidhalten ökar fram till dess att det blir brist på vatten eller ljus. Sensorn Med koldioxidsensorn mäter man koldioxidhalten i luft. Koldioxidhalten i luft ligger runt 400 ppm och visar sensorn det ± 50 ppm behöver den inte kalibreras innan mätning. För kalibrering, se manualen. Det kan ta någon minut innan värdet stabiliserar sig så starta inte mätningen direkt utan låt sensorn stabilisera sig på plats en kort stund. Syrgassensorn mäter syrehalten i luft. Syrgashalten anges antingen i ppm eller procent och behöver inte kalibreras utom vid mycket noggranna mätningar. För kalibrering, se manualen. Syfte med experimentet Att förstå att fotosyntesen är beroende av ljus och att koldioxid förbrukas i fotosyntesen. Att se att fotosyntesen är beroende av ljus. Att se att syre förbrukas istället för att bildas när ljuset är tillräckligt svagt. Begrepp att diskutera Ljus, Fotosyntes, Cellandning, Förbränning, Koldioxid, Syre, Vatten, Klorofyll Experiment Ljus är nödvändigt för fotosyntesen och experimentet går ut på att undersöka ljusets betydelse genom att belysa ett blad och variera belysningen.

3 Utrustning Koldioxid- eller syrgassensor, AirLink, ipad med Sparkvue HD, provflaska, grönt blad Utförande Placera bladet i en burk och sätt dit sensorn. Släck lampor och täck över burken så att den står helt mörkt. Starta mätningen. Efter en stund tas skyddet bort och en kraftig lampa tänds. Håll burken framför lampan med bladskivan vänd mot ljuset. Starkt ljus Ljust Mörker Syrgashalt (ökar/minskar) Koldioxidhalt (ökar/minskar) Resultat från ett exempel Fotosyntesförsöket gjordes vid temperaturen 22 C.

4 När lamporna var släckta och burken täckt av en handduk sjönk syrehalten men när bladet utsattes för kraftig belysning började syrehalten istället stiga. Från början kunde ingen fotosyntes ske utan då var det bara cellandning och syre förbrukades därför. När lampan tändes började syrehalten stiga beroende på att fotosyntesen kom igång och blev större än cellandningen. Diskutera vad som skulle hända om bladet fortsatte att belysas en längre tid, för att skapa förståelse för att syrgashalten inte kan öka i det oändliga i en sluten miljö utan bara så länge det finns koldioxid och vatten kvar som kan reagera med varandra. kopplingen mellan fotosyntes och växthuseffekt. Kommentar Använd ett blad med lite större bladskiva för att få ett tydligt resultat. Låt två av grupperna mäta koldioxidhalten istället. Variation Låt experimentet stå och gå längre tid för att se om något av ämnena är begränsande. Vid god tillgång till ljus kommer fotosyntesen att öka, mer syrgas produceras, så länge det finns tillgång till koldioxid och vatten. I diagrammet nedan fick försöket pågå under 4 timmar och det syns att syrgasproduktionen planar ut efter ca 40 minuter för att sedan minska mycket långsamt. Då var antingen mängden koldioxid eller vatten begränsande och bara en låg cellandning var synlig. Flaskan välte men restes upp igen

5 Fortsätt experimentet genom att tillföra koldioxid genom att blåsa ner i burken och fortsätta mäta. Vad händer? Räcker det att tillföra koldioxid eller är det mängden vatten som är begränsat? Låt experimentet pågå under ännu längre tid för att se hur länge cellandning sker och hur lågt syrgashalten sjunker. Hur mycket kolhydrat finns som kan förbrännas i fotosyntesen? Fundera på Förhållandet mellan fotosyntes och cellandning under dygnet för växter i naturen. När dominerar fotosyntesen och när är det cellandningen som tar över? Filmer från AV-Media Fotosyntesen: En livsviktig process: år. Id: V6664. (Strömmande, DVD). Fotosyntesen: En livsviktig process: Växterna andas, Id: V (Strömmande, DVD). Fotosyntesen: En livsviktig process: Bladets uppbyggnad. Id: V (Strömmande). Fotosyntesen: En livsviktig process: Fotosyntes. Id: V (Strömmande). Fotosyntesen: En livsviktig process: Bearbetning av glukos. Id: V (Strömmande).