Respiration og stofskifte | Rapport

Side 1

Side 1 af 7

Stofskifte hos dyr

Dato for udførelse: 21. januar 2008

Side 2

Side 2 af 7

Formål:

Formålet med forsøget var at undersøge iltforbruget hos ens- og vekselvarme dyr i forskellige temperaturer for at beregne deres stofskifte.

Teori:

Stofskiftet, metabolisme, er et udtryk for omdannelsen af stoffer i levende organismer, herunder tæller både opbygningen (anabolisme) og nedbrydningen (katabolisme) af organiske stoffer, der fører til brugbar energi i organismen. Stofskiftet styres af enzymer som er opbygget af proteiner. Enzymerne fremmer de enkelte kemiske reaktioner.

For ensvarme dyr kommer energien ind i kroppen ved kemisk energi, det er bundet i næringsstofferne. Næringsstofferne bliver transporteret til cellerne hvor de skal nedbrydes ved respiration så det kan omsættes til energi. Dette sker ved respiration, den første del af processen finder sted i cytoplasmaet mens de to sidste processer finder sted i mitochondriet. I mitochondrierne oxideres organisk stof til CO

2 2 og H

O og den frigjorte energi fra denne proces går til dannelsen af ATP, som er energi, og varme. ATP kan dannes både aerobt og anaerobt, alt afhængigt af om der er ilt tilstede. Ved aerob nedbrydning dannes 38 mol ATP hvorimod der ved anaerob kun dannes 2 mol ATP. Derved er organismens aktivitet begrænset ved anaerob forbrænding. Fra cellen udskilles overskudsvarmen fra forbrændingen og affaldsstoffer, der bliver ført med blodet rundt i kroppen. Varmeenergien bliver fordelt i hele kroppen via blodet og sørger for at vi kan opretholde en konstant kropstemperatur på ca.

37^{o} C. Affaldsstofferne bliver udskilt via lungerne. Da ensvarme dyr har et behov for at

kropstemperaturen er konstant, findes der et center i hypothalamus der regulerer legemstemperaturen. Desuden har ensvarme dyr et isolerende lag for at holde på varmen. Dog holder det isolerende lag ikke på al varmen, man afgiver hele tiden varme fra kroppens overflade. Hvis tabet af varme er større end produktionen, kan kroppen øge varmeproduktionen, ved at lade muskulaturen arbejde i tomgang. Altså skal der ikke ydes et mekanisk arbejde. Samtidig med det, kan varmebevarende foranstaltninger i legemet sættes i gang, eksempelvis kan hypothalamus dirigere blodet væk fra huden og på den måde opretholdes en konstant legemstemperatur. Dette betyder altså at ensvarme dyrs stofskifte er afhængigt af omgivelsestemperaturen, jo lavere ydertemperatur, jo højere er iltoptagelsen for at få ilt til respiration og stofskiftet er dermed højere. Ved meget lave temperaturer kan op til

70 % af energiomsætningen i kroppen gå til varmeproduktion. Dette betyder også at

Side 3

Side 3 af 7 stofskiftet er afhængigt af dyrets overflade. Jo mindre dyret er, jo større overflade har det i forhold til dyrets rumfang og der kan dermed udskilles mere varme.

Vekselvarme dyr får deres energi på samme måde som ensvarme dyr. Forskellen for disse arter er at vekselvarme har ikke et behov for at opretholde en konstant temperatur, de følger omgivelsernes temperatur. De har ikke det samme isolerende lag som ensvarme dyr og holder derved heller ikke på varmen hvis temperaturen omkring dem bliver lavere, men da de ikke har behov for at opretholde en konstant temperatur, betyder det at vekselvarme dyr ikke bruger den samme energi og derfor er deres stofskifte ikke så højt som det ses ved ensvarme dyr. Dette har de fordele at de har et mindre væskebehov, men derfor er deres aktivitet derfor også begrænset da de ikke kan producere energi hvis de er afkølede.

På figuren illustreres forskellene på de to arter ved iltoptagelsen og kropstemperaturen:

Her kan det ses hvordan iltoptagelsen hos ensvarme dyr er lavest når omgivelsestemperaturen mens behovet for optagelse af ilt stiger når det er både koldere og varmere. Hvorimod vekselvarme dyrs iltoptagelse stiger eksponentielt med temperaturen. På den anden graf ses det hvordan kropstemperaturen styres af omgivelsestemperaturen.

Sammenligningerne laves ud fra dyrets hvilestofskifte, altså når dyret udfører mindst mulig aktivitet.

Materialer:

• Mus

• Slange

• Forsøgskammer

• Baljer med hhv. koldt, middel og varmt vand

Side 4

Side 4 af 7

• Termomenter

• Stopur

• Vægt

Opstillingen til forsøget:

Fremgangsmåde:

Først lavede vi et nul-forsøg for at tjekke om vores forsøgskammer var tætsluttet. Dette kunne vi tjekke ved at kontrollere om vandstanden i søjlen begyndte at falde, da det skulle blive på samme niveau, eftersom at der ikke blev forbrugt ilt i forsøgskammeret. Så målte vi

                                  o
temperaturen på vandet i vores balje, 13,5

C. Så vejede vi vores første mus, 0,027 kg, og anbragte den i en sort pose så den ikke kom i kontakt med natronkalket i bunden af kammeret.

Så pustede vi 2 mL ilt ind i kammeret som var tætsluttet, og vi kunne se at vandsøljen faldt da ilten pressede vandet i søjlen. Så tog vi tid på hvor langt tid der gik før vandsøjlen nåede det samme niveau som det havde før der blev pustet ilt ind, 0,0122 timer. Ud fra dette kunne vi beregne stofskiftet hus musen. Vi gentog forsøget tre gange med denne mus og lavede tre forsøg med en babymus. De andre to grupper lavede forsøgene med mus og slanger i henholdsvis isvand og varmt vand.

Resultater:

Koldt vand (4^{o} C):

Organisme Vol.luft (ml) Vægt (kg) Tid (timer) Stofskifte Gennemsnit

Side 5

Side 5 af 7

(ml O /kg/time) (ml O /kg/time)

2 | 2

Mus | Forsøg 1 | 2 ml | 0,029 | 0,00528 | 13.067

14.116

Forsøg 2 | 2 ml | 0,029 | 0,00389 | 17.734
Forsøg 3 | 4 ml | 0,029 | 0,01194 | 11.548

Slange | Forsøg 1 | 2 ml | 0,045 | 0,00556 | 8000

7000

Forsøg 2 | 2 ml | 0,045 | 0,00556 | 8000
Forsøg 3 | 2 ml | 0,045 | 0,00889 | 5000

Middel vand (13,5^{o} C):

Organisme Vol.luft (ml) Vægt (kg) Tid (timer) Stofskifte Gennemsnit

(ml O /kg/time) (ml O /kg/time)

2 | 2

Mus | Forsøg 1 | 2 ml | 0,027 | 0,0122 | 6071

12.023

Forsøg 2 | 2 ml | 0,027 | 0,0055 | 13.333
Forsøg 3 | 2 ml | 0,027 | 0,0044 | 16.666

Mus | Forsøg 1 | 1 ml | 0,013 | 0,0117 | 6593

13.186

Forsøg 2 | 1 ml | 0,013 | 0,0039 | 19.780
Forsøg 3 | 1 ml | 0,013 | 0,0058 | 13.186

Varmt vand (33^{o} C):

Organisme Vol.luft (ml) Vægt (kg) Tid (timer) Stofskifte Gennemsnit

(ml O /kg/time) (ml O /kg/time)

2 | 2

Mus | Forsøg 1 | 1 ml | 0,026 | 0,0083 | 4634

Forsøg 2 3 ml 0,026 0,0247 4671 4653

Slange Forsøg 1 3 ml 0,231 0,098 133 133

Diskussion:

Nogle af vores resultater stemmer overens med forventningerne. Ud fra bilag 1 kan man se at de store mus stofskifte falder, jo varmere omgivelserne har været, hvilket passer med teorien om at et dyrs stofskifte bliver lavere jo højere temperatur omgivelserne er. Ved sammenligning af de to forskellige størrelser mus, der er ved middeltemperaturen, kan det også observeres at musen med den laveste vægt har det højeste stofskifte, hvilket svarer

Side 6

Side 6 af 7 overens med teorien om at små dyr har en større overflade og derfor afgiver mere varme og må danne mere varme.

Forsøgene med slangerne må have fejlet da der er en alt for stor variation mellem de to slanger. Slangen i det varme vands resultater virker fornuftige da stofskiftet ikke burde være højt for slangen. Derimod virker slangen i det kolde vands resultater urealistiske at stofskiftet er 7000. Der må have været en fejl i dette forsøg, da det ikke burde være så højt da slangen burde blive mere inaktiv af de afkølede omgivelser.

Metoden hvorpå vi har prøvet at bestemme dyrenes stofskifte har været en okay metode at bestemme dyrets stofskifte. Det har især virket med musene hvor resultaterne stemmer nogenlunde overens med det forventede. Desværre har der i alle forsøg været store variationer i de enkelte grupper, hvilket gør at resultaterne ikke er helt så valide. Man burde have gentaget forsøget flere gange, da der har været en stor usikkerhed. Det har været svært med slangerne, de brude have ligget i deres forsøgskamre i en længere periode før forsøget blev påbegyndt, da de skulle tilvænne sig temperaturen først.

Men alt i alt er forsøget okay til at give en idé om hvordan stofskiftet nogenlunde ligger hos dyrene.

Fejlkilder:

Resultaterne ved varme temperaturer er ikke helt så valide som de andre da der kun er lavet to forsøg med musen og et med slangen. For at være sikker på at få et resultat der svarer overens med virkeligheden burde man have udført flere forsøg da det kan ses at der har været store variationer i både kolde og middel temperaturer. Derfor ville det være bedre at lave flere forsøg og bruge et gennemsnit af disse målinger.

Det var desuden svært at lave helt præcise målinger da man blot gik ud fra øjemål med hvornår vandstanden var tilbage på samme niveau som før og det samme galt med hvor meget luft der blev sprøjtet ind i forsøgskammeret.

Herudover varierede aktiviteten hos dyret fra forsøg til forsøg, nogle gange lå de stille og andre løb de rundt. Det kan også have varieret fra gruppe til gruppe da det ikke var den samme mus der blev benyttet, det burde man have gjort.

Hvis man kigger på resultaterne for hver enkelt gruppe, kan man se der har været en stor variation inden for resultaterne. Grunden til de store variationer kan skyldes at ilten der er blevet sprøjtet er blevet sprøjtet for hurtigt, da det kunne gøre at det ikke kom helt ind i forsøgskammeret alt sammen.

Side 7

Side 7 af 7

Konklusion:

Vi har ud fra forsøget kunne bestemme både ensvarme og vekselvarme dyrs stofskifter og vi har kunne se en sammenhæng mellem de ensvarme dyr. Derved er formålet med forsøget opfyldt.