Investigant sobre la fotosíntesi i la respiració · Eixugueu bé les fulles am el paper de uina...

14
Aquesta proposta s’acull a una llicència Creative Commons BY-NC-SA. http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/es/deed.ca 1 de 14 Full de treball de l’alumnat Aspectes didàctics i metodològics Investigant sobre la fotosíntesi i la respiració Font: https://pixabay.com/en/plant-green-sheet-nature-plants-763965/ Font: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/ea/Face-sleep.svg Segur que més d’una vegada heu sentit que no és recomanable dormir amb plantes en la mateixa habitació. Tanmateix, moltes persones no veuen cap inconvenient en dormir amb una altra persona o una mascota tipus gat o gos. En quines idees penseu que estan basades aquestes opinions? Què en sabeu sobre la fotosíntesi? Quins organismes fan la fotosíntesi? En què consisteix ? Quan realitzen aquest procés? Què en sabeu sobre la respiració? Quins organismes respiren? Quan? Objectius de la seqüència: - Utilitzar sensors d’O 2 i de CO 2 per mesurar la concentració d’aquests gasos en una cambra de respiració-fotosíntesi que conté fulles d’espinacs per donar resposta a partir de dades experimentals a la pregunta inicial, i utilitzar-les per treure conclusions sobre aquests processos - Determinar experimentalment, de manera aproximada, la taxa de respiració i de fotosíntesi de una planta - Discutir les limitacions de les dades obtingudes La pregunta inicial connecta amb una idea força estesa entre algunes persones. Es tracta d’afavorir un pensament crític davant del “saber popular” i formular afirmacions basades en dades i en la reflexió sobre aquestes. Les dues preguntes que es formulen al final de la introducció tenen la finalitat de dirigir el pensament cap a l’obtenció de dades quantitatives. La finalitat d’aquestes preguntes és connectar la situació de partida amb allò que l’alumnat ja coneix sobre la fotosíntesi i la respiració.

Transcript of Investigant sobre la fotosíntesi i la respiració · Eixugueu bé les fulles am el paper de uina...

Page 1: Investigant sobre la fotosíntesi i la respiració · Eixugueu bé les fulles am el paper de uina (l’exés d’humitat podria fer malé els sensors). Si els espinas estaven a la

Aquesta proposta s’acull a una llicència Creative Commons BY-NC-SA. http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/es/deed.ca

1 de 14

Full de treball de l’alumnat Aspectes didàctics i metodològics

Investigant sobre la fotosíntesi i la respiració

Font: https://pixabay.com/en/plant-green-sheet-nature-plants-763965/

Font: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/ea/Face-sleep.svg

Segur que més d’una vegada heu sentit que no és recomanable dormir

amb plantes en la mateixa habitació. Tanmateix, moltes persones no veuen

cap inconvenient en dormir amb una altra persona o una mascota tipus gat

o gos.

● En quines idees penseu que estan basades aquestes opinions?

● Què en sabeu sobre la fotosíntesi? Quins organismes fan la

fotosíntesi? En què consisteix ? Quan realitzen aquest procés?

● Què en sabeu sobre la respiració? Quins organismes respiren?

Quan?

Objectius de la seqüència:

- Utilitzar sensors d’O2 i de CO2 per mesurar la concentració

d’aquests gasos en una cambra de respiració-fotosíntesi que conté

fulles d’espinacs per donar resposta a partir de dades

experimentals a la pregunta inicial, i utilitzar-les per treure

conclusions sobre aquests processos

- Determinar experimentalment, de manera aproximada, la taxa de

respiració i de fotosíntesi de una planta

- Discutir les limitacions de les dades obtingudes

La pregunta inicial connecta amb una idea força estesa entre algunes persones. Es tracta d’afavorir un pensament crític davant del “saber popular” i formular afirmacions basades en dades i en la reflexió sobre aquestes. Les dues preguntes que es formulen al final de la introducció tenen la finalitat de dirigir el pensament cap a l’obtenció de dades quantitatives. La finalitat d’aquestes preguntes és connectar la situació de partida amb allò que l’alumnat ja coneix sobre la fotosíntesi i la respiració.

Page 2: Investigant sobre la fotosíntesi i la respiració · Eixugueu bé les fulles am el paper de uina (l’exés d’humitat podria fer malé els sensors). Si els espinas estaven a la

Aquesta proposta s’acull a una llicència Creative Commons BY-NC-SA. http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/es/deed.ca

2 de 14

● Què en penseu vosaltres? Pot ser dolent dormir amb plantes a

l’habitació?

Us proposem realitzar una sèrie d’experiments per ajudar a respondre la

pregunta inicial i per calcular, a partir de dades experimentals , els grams

d’oxigen que consumeix una planta i els grams de diòxid de carboni

emesos al llarg d’una nit i relacionar-les amb la reacció química del procés

de respiració.

D’altra banda les plantes, a més de respirar sempre, també fan la

fotosíntesis en presència de la llum del dia. Us proposem dissenyar i dur a

terme alguns experiments per cercar evidències de la respiració de les

plantes també durant el dia i investigar en quines condicions és igual, més

gran o més petita, la quantitat l’oxigen que produeixen en la fotosíntesi

que la que consumeixen en la respiració.

Activitat 1: Càlcul de la taxa de respiració

Disposem d’un paquet d’espinacs frescs, un sensor d’O2, d’un sensor de

CO2 i una cambra de fotosíntesi/respiració que ens permet encaixar

aquests dos aparells de manera semblant a com es mostra en la figura:

La finalitat d’aquestes preguntes és guiar el pensament dels alumnes cap a com haurien de procedir amb els materials que tenen a l’abast, què mesuraran, i que comparin les condicions d’aquest experiment amb les condicions dins una habitació a les fosques. També que pensin al la necessitat de fer rèpliques (tot i que en aquest cas no se’n fan per manca de temps) i perquè es pretén obtenir valors aproximats i les rèpliques no aportarien canvis significatius. És molt més educatiu que pensin abans com dissenyarien l’experiment que

Page 3: Investigant sobre la fotosíntesi i la respiració · Eixugueu bé les fulles am el paper de uina (l’exés d’humitat podria fer malé els sensors). Si els espinas estaven a la

Aquesta proposta s’acull a una llicència Creative Commons BY-NC-SA. http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/es/deed.ca

3 de 14

● Què creieu que podríem fer amb aquest material per tractar de

respondre la pregunta sobre si és dolent o no dormir amb plantes

en la mateixa habitació?

● Com podreu simular les condicions de foscor de dins l’habitació?

● Quines similituds i diferències hi ha entre l’experiment que podem

dur a terme amb aquest material i la situació plantejada al

començament de dormir amb plantes dins una habitació?

● Quina magnitud mesuren els sensors i en quines unitats?

● Quina és la vostra pregunta de recerca?

● Quina és la variable independent? Quina és la dependent?

donar-los totes les instruccions tancades. La finalitat és que l’alumne expliciti amb precisió la pregunta de recerca i identifiqui les variables que intervenen. Podria ser alguna cosa semblant a: “Com varien les concentracions de CO2 i O2 en la cambra de fotosíntesi/respiració en absència de llum?”. On la variable independent serà el temps i les dependents les concentracions de CO2 i O2. Els alumnes també han d’identificar: - Les magnituds que mesuren els sensors i les unitats en què s’expressen - Les similituds i diferències entre la situació real i les condicions en què es realitza l’experiment Protocol per al professorat: A continuació es descriu un protocol per obtenir dades amb els sensors, però la idea és que l’alumne no es posi a manipular immediatament, és important que abans sigui conscient de a quina pregunta voldrà donar resposta i identifiqui quina és la variable independent i la dependent del seu experiment. Així com que identifiqui quines magnituds mesurarà i en

Page 4: Investigant sobre la fotosíntesi i la respiració · Eixugueu bé les fulles am el paper de uina (l’exés d’humitat podria fer malé els sensors). Si els espinas estaven a la

Aquesta proposta s’acull a una llicència Creative Commons BY-NC-SA. http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/es/deed.ca

4 de 14

Escriviu detadallament el protocol experimental que fareu servir i

consulteu-lo amb el professor/a.

Abans d’iniciar l’experiment:

● Feu una predicció del que espereu observar (podeu dibuixar la

gràfica que espereu des del programa Logger Lite). Justifiqueu la

quines unitats i relacioni les dades recollides amb la composició de l’aire atmosfèric.

Procediment 1:

● Eixugueu bé les fulles amb el paper de cuina (l’excés d’humitat

podria fer malbé els sensors).

● Si els espinacs estaven a la nevera deixeu-los 10 min a temperatura

ambient abans de començar.

● Poseu les fulles a la cambra de fotosíntesi/respiració

● Inseriu el sensor d’O2 i el de CO2 en la cambra de

fotosíntesi/respiració com s’indica a la figura anterior

● Fixeu-vos que el sensor de CO2 permet mesurar en dos rangs

diferents (de 0 a 10,000 ppm i de 0 a 100,000 ppm), trieu la

configuració 0-10.000 ppm (només cal moure el botó que hi ha a

dalt del sensor)

● Folrar la cambra de fotosíntesi/respiració amb paper d’alumini per

evitar que la llum arribi a les fulles

● Connecteu el sensor de CO2 al canal 1 de la LabQuest Mini i el d’O2

al canal 2.

● Connecteu la LabQuest Mini a l’ordinador i obriu el programa

Logger Lite.

● Programeu el Logger Lite per a recollir les dades de concentració de

gasos en %

● Feu una predicció del que espereu observar (podeu dibuixar la

A tenir en compte en la realització de l’experiment:

● Eixugueu bé les fulles amb el paper de cuina (l’excés

d’humitat podria fer malbé els sensors). Si els espinacs

estaven a la nevera deixeu-los 10 min a temperatura

ambient abans de començar.

● Fixeu-vos que el sensor de CO2 permet mesurar en dos

rangs diferents (de 0 a 10,000 ppm i de 0 a 100,000 ppm),

trieu la configuració 0-10.000 ppm (només cal moure el

botó que hi ha a dalt del sensor)

Per a la connexió dels sensors:

● Programeu una recollida de dades de 15 min.

● Discutiu en grup si són suficients les dades d’un sol

experiment per treure’n conclusions. Doneu arguments per

a la vostra resposta

Page 5: Investigant sobre la fotosíntesi i la respiració · Eixugueu bé les fulles am el paper de uina (l’exés d’humitat podria fer malé els sensors). Si els espinas estaven a la

Aquesta proposta s’acull a una llicència Creative Commons BY-NC-SA. http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/es/deed.ca

5 de 14

vostra predicció.

● Escriviu detalladament el procediment que seguireu per fer

l’experiment.

En acabar l’experiment analitzeu els resultats a partir dels gràfics

obtinguts:

● Al llarg del temps, com varien les concentracions de cadascun dels

gasos?

● Quins intercanvi de gasos s’ha produït?

● Quina és la concentració inicial de d’oxigen a l’aire de la cambra en

la que es realitza l’experiment?

● Escriviu la reacció química del procés de respiració. Quines

substàncies intervenen? Quins són els reactius i quins els

productes? Ajusteu l’equació. Quina relació molar hi ha entre

l’oxigen que reacciona i el diòxid de carboni que es produeix?

● Com podríem calcular la taxa o velocitat de respiració a partir de

l’oxigen consumit? A partir de quines dades experimentals?

Utilitzeu les eines del Logger Lite.

● Reviseu la reacció de la respiració que heu escrit abans.

● Quines altres dades experimentals es podrien haver utilitzat per

calcular la taxa de respiració?

● El quocient respiratori (RQ), és la relació entre el CO2 emes i l’O2

consumit. Quin valor de RQ esperaríem ? Per què?

gràfica que espereu des del programa Logger Lite). Justifiqueu la

vostra predicció.

● Comenceu la recollida de dades. Recolliu dades durant 15 minuts.

A l’eix y es mesura la composició d’oxigen a l’aire de la cambra en % (V/V) i

a l’eix x el temps en min. En el gràfic de CO2, el mateix però per al CO2.

El % d’oxigen a l’aire a l’inici de l’experiment serà aproximadament 20,90

%. El % d’oxigen a l’aire disminueix i el % de diòxid de carboni augmenta.

Aquestes són dades que hem obtingut (Les dades obtingudes poden ser molt diferents, ja que estaran en funció del tipus i estat de les fulles utilitzades, de la temperatura, de la llum… ) En l’experiment que hem realitzat hem utilitzat una massa de fulles (aprox. 50 g) similar a la massa de fulles de una planta decorativa mitjana.

Page 6: Investigant sobre la fotosíntesi i la respiració · Eixugueu bé les fulles am el paper de uina (l’exés d’humitat podria fer malé els sensors). Si els espinas estaven a la

Aquesta proposta s’acull a una llicència Creative Commons BY-NC-SA. http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/es/deed.ca

6 de 14

● Feu el càlcul i compareu el resultat amb la vostra predicció.

Taxa de respiració que hem obtingut nosaltres: 0,016 %O2/min També es podria calcular la taxa de consum de CO2. En el nostre cas: 0.00472%CO2/min Tant l'emissió de CO2 com el consum d'O2 són paràmetres que poden ser utilitzats per mesurar la taxa de respiració de les plantes. Si es mesura simultàniament l'intercanvi gasós de CO2 i 02 es pot calcular el quocient respiratori (RQ), que és la relació entre el CO2 emes i l’O2 consumit. Segons el model del procés respiratori: C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O + energia la relació molar entre l’oxigen que es consumeix i el diòxid de carboni que es produeix és relació 1:1 (el volum d'O2 consumit és igual al volum de CO2 produït i el valor de RQ , 6 CO2/6 O2 , és 1) La taxa respiratòria que hem obtinguts nosaltres és: 0,016 % O2/min i 0.00472% CO2/min, I el RQ= 0.295 És a dir, molt diferent de l’esperable (s’ha mesurat molt menys CO2 de l’esperat). Possibles explicacions:

a) No sabem que estan oxidant les cèl·lules (pot ser glucosa, lípids,

proteïnes o una barreja de tot)

En general quan una planta respira carbohidrats, el valor de RQ s'aproxima a la unitat. Si el compost oxidat és un àcid gras, com per exemple l'àcid oleic: C18H34O2 + 25,5 O2 = 18 CO2 + 17 H2O + energia

Page 7: Investigant sobre la fotosíntesi i la respiració · Eixugueu bé les fulles am el paper de uina (l’exés d’humitat podria fer malé els sensors). Si els espinas estaven a la

Aquesta proposta s’acull a una llicència Creative Commons BY-NC-SA. http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/es/deed.ca

7 de 14

el RQ per a aquesta reacció és de 18 CO2 /25.5 O2 = 0.71 si els substrats orgànics són àcids grassos el valor de RQ serà inferior a la unitat , perquè el grau d'oxidació d'aquests compostos és superior al dels sucres. L’RQ és una mesura depenent de la relació C H i O dels compostos utilitzats. En les llavors el valor del RQ és inferior a la unitat, la qual cosa indica que estan oxidant reserves grasses. En les fulles el RQ és d'1,05 el que suggereix que els substrats oxidat són majoritàriament sucres.

b) Però a més, el quocient respiratori també depèn de l’òrgan de la planta, l’estat metabòlic i l’edat.

c) L’oxidació dels aliments està tenint lloc en l’interior de les cèl·lules,

però no estem mesurant oxigen i CO2 en l’interior de les cèl·lules

sinó en l’exterior. L’intercanvi de gasos amb l’exterior no te lloc a la

mateixa velocitat que a l’interior de les cèl·lules. El CO2 es dissol en

líquids biològics més ràpidament que l’oxigen i, a més, pot

reaccionar i formar altres compostos com bicarbonat, per exemple.

És a dir, l’eliminació respiratòria del CO2 correspon en gran mida a

la producció cel·lular de CO2, però poden existir llargs períodes de

temps sense que es doni un estat d’equilibri.

Page 8: Investigant sobre la fotosíntesi i la respiració · Eixugueu bé les fulles am el paper de uina (l’exés d’humitat podria fer malé els sensors). Si els espinas estaven a la

Aquesta proposta s’acull a una llicència Creative Commons BY-NC-SA. http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/es/deed.ca

8 de 14

Activitat 2: Quant oxigen consumeix una planta al

llarg de la nit?

● Utilitzeu la taxa de respiració que heu obtingut a l’activitat 1 per

calcular quants grams d’oxigen consumiria una planta en 10 h de

foscor.

Necessitareu també conèixer la densitat de l’oxigen a 25ºC i 1 atm

que és 1,331 kg/m3

● Quants grams de diòxid de carboni esperem que s’hagin produït?

Utilitzeu la reacció química que heu escrit abans.

● Utilitzeu la taxa de respiració calculada a partir del diòxid de

carboni mesurat per saber el grams de diòxid de carboni emesos a

l’ambient.

● Compareu els dos resultats i discutiu-los.

Taxa respiratòria calculada: 0,016 %O2/min Per a cada minut: (0,016 L O2 / 100 L aire) . 2 L aire = 3,2 10-4 L O2 És a dir 3,2 10-4 L O2 / min Consum d’oxigen durant 10 h (600 min): (3,2 10-4 L O2 / min) . 600 min = 0,192 L O2

Densitat de l’oxigen a 25ºC i 1 atm 1,331 kg/m3 (1,331 g/L) 0,192 L O2 (1,331 g/L)= 0,255 g O2 Massa de diòxid de carboni que esperem que s’hagin produït: 0,255 g O2 . (1 mol O2 / 32 g O2) . (6 mol CO2/ 6 mol O2). (44 g CO2/ 1 mol CO2) = 0,35 g CO2

(El volum de diòxid de carboni que esperem que s’hagi produït és el mateix que el d’oxigen consumit, ja que la relació és mol a mol i que volums de gasos iguals a les mateixes condicions de pressió i temperatura contenen el mateix nombre de mol). Producció mesurada de diòxid de carboni 0, 0.00472 % CO2/min (variació de % CO2 en la cambra) Per a cada minut: (0.00472 L CO2 / 100 L aire) . 2 L aire = 9,44 10-5 L CO2 És a dir 9,44 10-5 L CO2 / min. Producció de diòxid de carboni durant 10 h (600 min): 9,44 10-5 L CO2 / min) . 600 min = 0,056 L CO2

Densitat de diòxid de carboni a 25ºC i 1 atm 1,842 kg/m3 (1,842 g/L) 0,056 L CO2 (1,842 g/L)= 0,103 g CO2 (és a dir, més de 3 vegades menys el que esperàvem) és sorprenent la diferència entre els resultats esperats i els obtinguts

Page 9: Investigant sobre la fotosíntesi i la respiració · Eixugueu bé les fulles am el paper de uina (l’exés d’humitat podria fer malé els sensors). Si els espinas estaven a la

Aquesta proposta s’acull a una llicència Creative Commons BY-NC-SA. http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/es/deed.ca

9 de 14

Activitat 3: Si dormim amb una planta, al cap de quant temps començaríem a tenir problemes? Quan la concentració d’oxigen a l’aire disminueix fins a un 10 % aproximadament, el subministrament d’oxigen al cervell és insuficient i la majoria de les persones perden el coneixement. Si tenim una planta mitjana en una habitació també de mida mitjana

realment en el cas de la respiració del vegetals. Serà interessant reflexionar amb l’alumnat sobre les possibles explicacions a aquest fet. Cal tenir en compte que la respiració cel·lular té lloc en l’interior de la cèl·lula i nosaltres estem fent mesures externament a la planta (o a les fulles), els vegetals no tenen un sistema d’intercanvi de gasos tan eficient com els aparells respiratoris dels animals i donada la diferents solubilitat dels gasos (O2 i CO2) en l’aigua, les concentracions que registrem en l’exterior poden ser molt diferents de les que es podrien si poguéssim agafar les dades directament en el mitocondri. A més també cal tenir en compte altres factors com el tancament dels estomes en la foscor, l’estrès de la planta, que s’estiguin produint altres oxidacions...

Si la nostra habitació té una capacitat de 20.000 L, si la concentració

d’oxigen a l’aire és del 21% (V/V) vol dir que conté uns 4.200 L d’O2.

20.000 L aire (21 L O2 / 100 L aire) = 4.200 L O2

Page 10: Investigant sobre la fotosíntesi i la respiració · Eixugueu bé les fulles am el paper de uina (l’exés d’humitat podria fer malé els sensors). Si els espinas estaven a la

Aquesta proposta s’acull a una llicència Creative Commons BY-NC-SA. http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/es/deed.ca

10 de 14

(suposem una habitació de 20 m3 de volum) i assumim que està hermèticament tancada, quant temps passaria fins que la concentració d’oxigen a l’habitació sigui del 10%?

● Segons la bibliografia, el consum d’oxigen d’un cos humà en repòs

és de 3,5 mL/kg.min, per tant, una persona d’uns 70Kg consumirà

uns 0,245 L/min.

● Quant trigaria un ésser humà d’uns 70 kg en consumir l’oxigen

necessari per què la concentració d’oxigen a l’aire arribi al 10% (V/V)?

Quines són les vostres conclusions? És dolent dormir amb plantes a la

mateixa habitació? Justifiqueu la vostra resposta.

Quan la concentració d’oxigen a l’aire arribi al 10% (V/V) contindrà uns

2000 L d’O2. 20.000 L aire (10 L O2 / 100 L aire) = 2.000 L O2

4200 L – 2000 L = 2200 L

2200 L / 3,2 .10-4 L/min (1 dia/ 1440 min) = 5092 dies aprox.

Fent un càlcul semblant en el cas dels humans, trobem que una persona

tancada en l’habitació hermètica trigaria en estat de repòs poc més de 6

dies en haver consumit oxigen fins arribar a un 10%.

2200 / 0,245 L/min (1 dia/ 1440 min) = 6 dies aprox.

La conclusió a la que volem que arribi l’alumnat és que l’afirmació que és dolent mantenir plantes a les habitacions perquè ens treuen molt oxigen és un mite sense cap justificació científica. Però, alerta! hem utilitzat dades sobre el consum d’oxigen en humans per emfatitzar la diferència amb el consum de les plantes, però no volem que es quedin amb la idea de què és “dolent” dormir amb una altra persona a la mateixa habitació. Cal pensar sobre les dades obtingudes i adonar-se que en una habitació mitjana hi ha suficient oxigen disponible per a passar una nit. A més a més, no acostumem a dormir en habitacions hermètiques! És cert que en alguns hospitals es recomana no portar plantes o flors a les habitacions, hem vist que la raó no pot ser el consum d’O2, però pot haver d’altres per qüestionar la seva presència com, per exemple, la presència de bacteris i/o fongs en l’aigua o la terra.

Page 11: Investigant sobre la fotosíntesi i la respiració · Eixugueu bé les fulles am el paper de uina (l’exés d’humitat podria fer malé els sensors). Si els espinas estaven a la

Aquesta proposta s’acull a una llicència Creative Commons BY-NC-SA. http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/es/deed.ca

11 de 14

Activitat 4: Quan oxigen produeix una planta? Però les plantes també produeixen oxigen, de fet sovint ens referim a elles

com els “pulmons del planeta” ja que produeixen l’oxigen necessari per a

la respiració d’elles i d’una bona part dels éssers vius.

Us proposem ara fer servir els mateixos materials (sensors d’02, de C02,

cambra de fotosíntesi/respiració, espinacs) per evidenciar i quantificar el

procés fotosintètic.

● Quines similituds i diferències hi ha entre l’experiment que podem

dur a terme amb aquest material i la situació real d’una planta?

● Quina magnitud mesuren els sensors i en quines unitats?

● Quina és la vostra pregunta de recerca?

● Quina és la variable independent? Quina és la dependent?

Abans d’iniciar l’experiment:

● Feu una predicció del que espereu observar (podeu dibuixar la

gràfica que espereu des del programa Logger Lite). Justifiqueu la

vostra predicció.

● Escriviu detalladament el procediment que seguireu per fer

l’experiment.

En acabar l’experiment analitzeu els resultats a partir dels gràfics

obtinguts:

● Al llarg del temps, com varien les concentracions de cadascun dels

gasos?

En aquest cas, la pregunta de recerca podria ser: “Com varien les concentracions de CO2 i O2 en la cambra de fotosíntesi/respiració al llarg del temps en presència de llum?”. On la variable independent serà el temps i les dependents les concentracions de CO2 i O2. Aquestes són dades que hem obtingut (Les dades obtingudes poden ser molt diferents, ja que estaran en funció del tipus i estat de les fulles utilitzades, de la temperatura, de la llum, de l’estat metabòlic de les fulles… )

Page 12: Investigant sobre la fotosíntesi i la respiració · Eixugueu bé les fulles am el paper de uina (l’exés d’humitat podria fer malé els sensors). Si els espinas estaven a la

Aquesta proposta s’acull a una llicència Creative Commons BY-NC-SA. http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/es/deed.ca

12 de 14

● Quins intercanvi de gasos s’ha produït?

● Quina és la concentració inicial de d’oxigen a l’aire de la cambra en

la que es realitza l’experiment?

● Escriviu la reacció química del procés de fotosíntesi. Quines

substàncies intervenen? Quins són els reactius i quins els

productes? Ajusteu l’equació. Quina relació molar hi ha entre el

diòxid de carboni que reacciona i l’oxigen que es produeix?

● Com podríem calcular la taxa o velocitat de fotosíntesi a partir de

l’oxigen produït? A partir de quines dades experimentals?

Utilitzeu les eines del Logger Lite.

● Reviseu la reacció de la respiració que heu escrit abans. Com

podeu calcular els mg de matèria orgànica que es produeixen per

minut?

● La producció de matèria orgànica calculada és bruta o neta? Per

què?

Protocol per al professorat:

● Situeu la cambra en un lloc ben il·luminat

● Inicieu la recol·lecció de dades i recolliu-les durant 15 minuts més

● En acabar, determineu la taxa de fotosíntesi:

● Imprimiu el gràfic amb les dades de fotosíntesi i respiració

● Abans de fer-ho, etiqueteu els diferents gràfics, amb les

eines d’edició del software, com “Respiració” i

“Fotosíntesi”

● Treure les fulles d’espinacs de la cambra de fotosíntesi/respiració.

Netegeu i assequeu bé la cambra.

6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2

Page 13: Investigant sobre la fotosíntesi i la respiració · Eixugueu bé les fulles am el paper de uina (l’exés d’humitat podria fer malé els sensors). Si els espinas estaven a la

Aquesta proposta s’acull a una llicència Creative Commons BY-NC-SA. http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/es/deed.ca

13 de 14

A partir de la reacció química poden deduir que es formen 30 mg de matèria orgànica per cada 32 mg de oxigen després. La producció que obtindrem serà neta, ja que l’02 respirat no arribarà a sortir de les cèl·lules vegetals (és utilitzat directament en els mitocondris en la respiració). Per tant, l’oxigen que mesura el sensor en l’aire es considera ja net. Opcionalment es pot fer servir un sensor de llum, així es podrà relacionar la taxa de fotosíntesi obtinguda amb la intensitat de llum rebuda. Les dades que hem obtingut nosaltres són: Taxa de producció d’O2: 0.094% O2/min Taxa de consum de CO2: 2.38 % CO2/min Evidentment les dades s’aparten molt de les esperables segons l’equació general de la fotosíntesi. Probablement el que està passant és que, a la vegada que la fotosíntesi, està tenint lloc la fotorespiració. La fotorespiració es posa en marxa quan la concentració de CO2 és baixa. Llavors es consumeix més O2 i es produeix més CO2. S’ha discutit molt la utilitat del procés de la fotorespiració, sembla que quan la planta fa fotosíntesi en situació de concentracions baixes de CO2, es produeixen espècies reactives d’oxigen que poden causar dany cel·lular. En aquestes circumstàncies, la fotorespiració disminuirà la concentració d'oxigen i inhibirà les reaccions lluminoses.

Page 14: Investigant sobre la fotosíntesi i la respiració · Eixugueu bé les fulles am el paper de uina (l’exés d’humitat podria fer malé els sensors). Si els espinas estaven a la

Aquesta proposta s’acull a una llicència Creative Commons BY-NC-SA. http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/es/deed.ca

14 de 14

Activitat 5: Factors que modifiquen la taxa de

producció o consum d’oxigen

● Indiqueu 5 factors que creieu que podrien influir en la taxa de

producció o consum d’oxigen en les fulles. Expliqueu com creieu

que afectarà cadascun d’aquests factors a la taxa

● Utilitzeu aquest mateix equipament per investigar com influeix

algun dels factors que heu indicat en la pregunta anterior.

○ Escriviu la vostra hipòtesi.

○ Indiqueu quines són la variable independent i la variable

dependent en la vostra experiència

○ Dissenyeu acuradament una experiència i, abans de dur-la

a terme, consulteu amb el vostre professor/a.

Dissenyeu i realitzeu un altre experiment relacionat amb la fotosíntesi que pugueu dur a terme amb aquest equipament

Per exemple, comparar diferents tipus de plantes, modificar la

temperatura, la intensitat o el tipus de llum (afectarà només al procés

fotosintètic), comparar diferents masses de fulles