Practicum: Celrespiratie – kwantitatieve CO₂-meting – Biologie Klas 4 HAVO

In dit practicum voor klas 4 HAVO meet je de CO₂-productie van kiemende zaden kwantitatief met een CO₂-sensor. Je vergelijkt aerobe en anaerobe condities, berekent de respiratiequotiënt (RQ) en koppelt aan ATP-productie en energiemetabolisme.

Leerdoel

Na dit practicum kun je celrespiratie kwantitatief beschrijven via de formule, het respiratiequotiënt (RQ = CO₂/O₂) berekenen en interpreteren, de ATP-opbrengst vergelijken tussen aerobe en anaerobe processen, en de invloed van temperatuur op de respiratiesnelheid verklaren.

Cursusniveau en vakgebied

Niveau: HAVO klas 4 | Vak: Biologie | Domein: M (dissimilatie, stofwisseling) (CE) | Celrespiratie, ATP, CO₂-productie, O₂-verbruik, respiratiequotiënt, anaeroob, citroenzuurcyclus

Benodigdheden

• CO₂-sensor met datalogger (of CO₂-indicator BTB)
• Afgesloten opvangkolf (250 mL) met stop en CO₂-sensor-aansluiting
• Kiemende erwten of tarwe (24 uur geweekt), gekookte erwten (controle)
• Waterbaden: 15°C, 25°C, 35°C
• KOH-pellets (voor O₂-verbruik-meting via volume-verandering in respirometer)

Achtergrondinformatie

Aeroëbe respiratie: C∆H₁₂O∆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O + 38 ATP. RQ (respiratiequotiënt) = vol(CO₂) / vol(O₂): RQ koolhydraten = 1,00; vetten ≈ 0,70; eiwitten ≈ 0,80. Een RQ > 1 wijst op anaerobe gisting (CO₂ zonder O₂-verbruik). Q₁₀-regel: per 10°C stijging verdubbelt de reactiesnelheid (≈ factor 2).

Werkwijze

1. Doe 20 kiemende erwten in de opvangkolf. Sluit af met sensor. Registreer CO₂-concentratie elke 30 s gedurende 10 min (datalogger).
2. Herhaal met gekookte erwten (controle) en met 20 kiemende erwten bij 15°C, 25°C en 35°C.
3. Bereken de CO₂-productiesnelheid (ppm/min) voor elke conditie.

Meettabel

Verwerkingsvragen

1. Verklaar waarom de CO₂-productie bij 35°C hoger is dan bij 15°C.
2. RQ = 0,72 bij een plant die vetten verbrandt. Verklaar waarom dit lager is dan 1,00.
3. Aeroëbe respiratie levert 38 ATP per mol glucose; gisting slechts 2 ATP. Verklaar dit grote verschil.

Uitwerking

V1: Hogere temperatuur verhoogt de kinetische energie van moleculen en enzymactiviteit. Respiratie-enzymen (zoals in de citroenzuurcyclus en de elektronentransportketen) werken sneller bij 35°C dan bij 15°C (tot het temperatuuroptimum, ≈37°C). Meer reacties per tijdseenheid → meer CO₂-productie. Q₁₀-regel: factor ≈2 per 10°C.

V2: Vetten zijn koolstofarm en waterstofrijk (bijv. triglyceriden). Ze worden volledig geoxideerd maar verbruiken relatief meer O₂ per mol CO₂ dat vrijkomt (meer H moet worden geoxideerd). RQ = CO₂/O₂ < 1 omdat er per molecuul meer O₂ nodig is dan CO₂ geproduceerd wordt.

V3: Aerobe respiratie: glucose wordt volledig geoxideerd via glycolyse (2 ATP), citroenzuurcyclus (2 ATP) en elektronentransportketen (34 ATP via oxidatieve fosforylering). Gisting stopt na glycolyse: glucose wordt slechts gedeeltelijk afgebroken tot ethanol; de meeste chemische energie blijft opgesloten in ethanol (“verspild”). Alleen 2 ATP via substraatfosforylering.

Benodigde laboratoriumapparatuur van Labvakhandel

Labvakhandel levert CO₂-sensoren, dataloggers, respirkolomopstellingen en waterbaden voor celrespiratiepraktika in het voortgezet biologieonderwijs.

Bekijk het assortiment of neem contact op voor advies.

Meer practicumopdrachten

Ontdek alle practica in de Labvakhandel kennisbank — voor biologie, scheikunde en natuurkunde.