Gå til hovedindhold

Gær, gift og modgift

Hvad kan slå liv ihjel, og kan man med modgift vække det til live igen? I
undersøgelsen tager eleverne udgangspunkt i gær, kobbersulfat og EDTA. Eleverne gentager undersøgelsen, efter de selv har udvalgt variable, de opsætter hypoteser for.

Teknologi eller teknisk udstyr der bruges til forsøget

Gærlås

En gærlås er en slags prop, som man benytter, når man arbejder med gæring af grøntsager, vin, cider eller øl.

Gærlåsen virker som en vandlås, når dens indre fyldes ca. halvt op med kogt og afkølet vand. Den CO2, der dannes under fermenteringen, vil stige op og ledes ud som bobler gennem vandlåsen, uden at der slipper luft ind i gæringsbeholderen. Låsen forebygger, at der opbygges overtryk, og sikrer, at fermenteringen forbliver anerob under fermenteringsprocessen. Den sikrer altså, at ilt ikke kan komme ind, mens CO2 kan komme ud.

Det røde låg lukker ikke tæt, men sørger for at der ikke drysser støv ned i gærlåsen, og det røde låg er derfor en ekstra sikkerhed for, at der ikke kommer skidt ned i beholderen.

Gærlåsen blev opfundet i 1800-tallet i forbindelse med ølbrygning.

Inspiration til variable du kan arbejde med i eksperimentet

  1. Tilsætte mindre kobber - har det så stadig gift-virkning?
  2. Tilsætte mindre EDTA - har det så stadig modgift-virkning?
  3. Tilsætte meget mere EDTA - det er jo umiddelbart en modgift, men kunne man tænke sig, at det i meget høje koncentrationer faktisk i sig selv kunne virke som en gift over for gærcellerne?
  4. Undersøge hvor meget kobber gær rent faktisk kan tåle - hvordan skulle man designe sit eksperiment for at undersøge det?
  5. Undersøge hvor meget sukker gær rent faktisk kan tåle - hvordan skulle man designe sit eksperiment for at undersøge det?
  6. Undersøge om man kunne bruge andre giftstoffer end kobberioner til dette eksperiment (her er det vigtigt at inddrage sin lærer i forhold til at risikovurdere forsøgsopstillingen med det anvendte giftstof).
  7. Lægge gær under et mikroskop og se hvordan det ser ud.
  8. Udregne hvor mange gram kolbe 1 maksimalt kan tabe i teorien, hvis alt sukkeret bliver omdannet (gymnasieniveau). Sammenlign med det praktiske tab.

Vejledning til forsøget

Materialer du skal bruge

  1. 400 mL konisk kolbe
  2. Demineraliseret vand
  3. Sukker
  4. Gærrør
  5. Prop som passer til kolben og med hul i
  6. Vægt med to decimaler
  7. Tørgær (Saccharomyces cereviseae)
  8. Kobbersulfat
  9. EDTA

Aktivitetsvejledning

Du skal klargøre tre kolber til dette forsøg.

  1. I hver af kolbe 1, 2 og 3 opløses 10,0 g sukker i 100 mL demineraliseret vand.
  2. I både kolbe 2 og kolbe 3 tilsættes 20 mL kobbersulfat i en opløsning på 0,01 molær. Denne opløsning er fremstillet af læreren, der på forhånd har opløst 0,80 gram kobbersulfat i 0,50 L demineraliseret vand. Det er af sikkerhedsmæssige årsager, at det er læreren, der fremstiller denne opløsning, da man på den måde undgår, at eleverne skal arbejde med det rene kobbersulfat.
  3. I kolbe 3 opløses desuden 0,2 g EDTA. Kolben omrystes grundigt (mindst 30 sekunder), inden der fortsættes til næste trin.
  4. I hver af kolbe 1, 2 og 3 opløses 2 g tørgær.
  5. Der sættes gærlåse på alle kolber.
  6. Kolberne vejes, og vægten noteres.
  7. Kolberne placeres ved stuetemperatur, og gæren burde inden for denne lektion begynde at danne CO2, som bobler ud af gærlåsen.
  8. Kolberne vejes igen dagen efter. Hvis man vil have et mere nuanceret datasæt at arbejde med, kan man veje kolberne flere gange med jævne mellemrum i løbet af dagen.
  9. Efter endt eksperimentperiode vejes alle tre kolber, og forskellen fra start til slut noteres. Er der forskelle, og hvad kan disse forskelle skyldes?
  10. Eksperimentet udvides med, at eleverne vælger en eller flere af forslagene til variable.
  11. Eleverne opsætter egne hypoteser for, hvilken påvirkning deres variable vil have på eksperimentet.
  12. Eleverne tester deres egne opstillede hypoteser - blev de be- eller afkræftet?

Faglig forklaring

Gær er en levende organisme, der tilhører svamperiget. Det er en organisme, der er så lille, at man ikke kan se den med det blotte øje, men i et almindeligt lysmikroskop kan man godt se den. Det ligner bare en masse små prikker, fordi det er en encellet organisme.

Gær er specialist i at spise sukker, som den normalt omdanner til CO2 og vand. Men under særlige betingelser omdanner gæren i stedet sukkeret til CO2 og ethanol. Det er, når gæren ikke har noget ilt omkring sig. I dette forsøg skaber man sådan en situation for gæret, fordi man lukker det inde i en kolbe med prop på. Så kan der ikke komme noget nyt ilt ned til
gæren (og den mængde ilt, der allerede er i kolben til at begynde med, får den hurtigt opbrugt). Grunden til at man sætter den særlige prop på kolben (det hedder en gærlås) er, at den sørger for, at der kan komme CO2 ud, samtidig med at der IKKE kan komme O2 ind.

Almindeligt sukker er et molekyle, der kaldes sucrose, som er sammensat af 12 carbonatomer (C12H22O12). Når gæren omdanner et enkelt sucrosemolekyle, så dannes der fire ethanolmolekyler, som hver har to carbonatomer i sig. Det vil sige, at i alt otte carbonatomer ender som en
del af ethanol. Sucrosemolekylets sidste fire carbonatomer ender som fire CO2-molekyler, og de er på gasform, så de forlader kolben. Den samlede kemiske reaktion ser således ud:

C12H22O11(aq) + H2O (l) → 4C2H6O (l) + 4CO2 (g)

Dermed bliver kolben lettere og lettere, efterhånden som carbonatomerne fra sucrose forlader systemet i form af CO2. På et tidspunkt vil alt sucrosen være opbrugt, og processen går i stå. Og dermed holder kolben op med at blive lettere.

Kobbersulfat er et salt, og det vil sige, at det består af en positiv ion (Cu2+) og en negativ ion (SO42-), der er bundet sammen. Når man opløser kobbersulfat i vand, så vil de to ioner blive revet fra hinanden og svømme rundt i vandet hver for sig. Kobberionerne er giftige for gær, da de er i stand til at ødelægge gærcellernes cellemembran. Når gærens cellemembraner ødelægges, vil gæren dø, og det vil dermed ikke længere kunne omdanne sukker til ethanol og CO2.

EDTA

EDTA er et forholdsvist stort molekyle, en svag aminosyre, som har den egenskab, at det kan binde sig til metalioner som fx kobberioner. Når EDTA er bundet sammen med kobberionerne, så kan man sige at kobberionerne nærmest er blevet “låst inde”. Når det er tilfældet, så er kobberionerne ikke skadelige for gæren, fordi det ikke på samme måde kan komme i kontakt med cellemembranen og ødelægge den. EDTA bruges som middel til behandling af åreforkalkninger.

Læs mere om EDTA.