Hücresel Solunum

Canlı olan her şey, faaliyetlerini beslemek için bir enerji kaynağına ihtiyaç duyar. Sonuçta, bu enerji kaynağı güneştir. O halde Dünya'daki organizmalar bu enerjiyi nasıl kullandılar? Her şey fotosentezleyicilerle başlar. Bu organizmalar karbondioksit ve su alabilir ve daha sonra bu molekülleri bir araya getirmek için güneşten yakalanan enerjiyi fotonlar olarak kullanarak glikoz ve oksijen üretebilirler. Glikoz, neredeyse tüm organizmaların şu veya bu şekilde kullandığı bir sonraki kritik adımın anahtarıdır - hücresel solunum. Hücresel solunum, prokaryotlarda hücre zarında veya ökaryotlarda mitokondride enzimler tarafından gerçekleştirilir.

Kimyasal reaksiyon, tekrar karbondioksit ve su oluşturmak için oksijen kullanarak glikozu parçalayarak başlar, ancak bu süreçte, başlangıçta glikoz molekülünü yapmak için harcanan enerji iki yeni yere gider. Birincisi, hücrelerin kolayca kullanabileceği bir enerji kaynağı olan ATP'yi veya adenozin trifosfat moleküllerini sentezlemektir. Gerisi ısı olarak kaybolur. Şimdiye kadar, oksijen kullanan bir tür hücresel solunumdan bahsediyoruz ve buna aerobik solunum deniyor, ancak bazı organizmalar ve hücreler oksijen yokluğunda solunum yapabiliyor. Buna anaerobik solunum denir. Ve CO2 ve su üretmek yerine, bu işlem etanolü bir yan ürün olarak yapar. Fermantasyon, bu tür solunumun bir örneğidir. Maya, kapalı kaplarda bu şekilde alkol üretebilir. Aerobik solunumu ölçmek için respirometre adı verilen bir araç kullanabiliriz. Oldukça basit bir şekilde, bu cihaz bir organizma tarafından kullanılan oksijen miktarını ölçer ve bu durumda bitki tohumlarını çimlendirir. Çimlenen tohumlar solunum yapıyor, bu da onların oksijeni tüketmelerini ve karbondioksit salmalarını bekleyebileceğimiz anlamına geliyor. Henüz yeşil kısımlarına sahip değiller, bu yüzden fotosentez yapmıyorlar.

Bir respirometrede solunumu ölçmek, ideal gaz yasasına dayanan akıllı bir yöntem kullanır, P çarpı V, n çarpı R çarpı T'ye eşittir. V, gazın hacmidir. n, mevcut gazın mol sayısıdır. R ideal gaz sabitidir ve T mutlak sıcaklıktır. Basitçe özetlemek gerekirse, bu, R bir sabit olduğundan, basıncı ve sıcaklığı bildiğinizi varsayarak, hacmini ölçerek bir numunede kaç molekül gaz bulunduğunu anlayabileceğiniz anlamına gelir.

Respirometreler, karbondioksiti potasyum karbonat olarak katı halde yakalayan potasyum hidroksit içerir. Bu nedenle, hücresel solunum nedeniyle, kapalı tüpteki oksijen tohumlar tarafından kullanılır ve karbondioksit salgılar ve bu da potasyum karbonat olarak tutulur. Böylece, hücresel solunum ilerledikçe, sistem içindeki toplam gaz hacmi azalır. Bunu, solunum ölçeri manometre adı verilen bir cihaza bağlayarak ölçebiliriz. Burada, oksijen molekülleri tüketilirken, respirometre odasının içindeki basınç düşer ve küçük bir kılcal borunun içindeki renkli bir sıvı, azalan basınç yönünde çekilir. Daha sonra manometre seviyesindeki değeri okuyarak respirometre tüpünde kalan gaz miktarını tahmin edebiliriz. Bu çok yönlü sistem, örneğin farklı sıcaklıklar gibi birçok farklı değişkenle kurulabilir ve birçok farklı canlı organizma türünde solunum hızını test etmek için kullanılabilir.

Bu laboratuvarda, çimlenen tohumların solunum hızını ölçmek için bir solunum ölçer ve manometre kullanacaksınız.