Laboration: EKG
Syfte
Syftet med försöket är att studera ett EKG och förklara dess utseende. Bestäm personens puls.
Materiel
Dator med programvaran LoggerPro, LabQuest, EKG-sensor
Förberedelser
Mätutrustningen
Anslut EKG-sensorns elektroder med speciella elektrodlappar till försökspersonen.
Den svarta och den gröna elektroden sätts på högerarmen, den gröna i armvecket och
den svarta vid pulsen. Den röda elektroden fästs i armvecket på vänstra armen.
TI-Nspire
Starta programvaran och anslut labquest och EKG-sensor
Alla inställningar är gjorda för upptagningen.
Zenit ab Läromedel
Kemi i grundskolan
Gunilla Jakobsson
Utförande
Starta mätvärdesinsamlingen när försökspersonen suttit avslappnad och helt stilla en
stund. Om kurvan uppvisar mycket brus rekommenderas du att göra en ny upptagning.
Utvärdering
Analysera det upptagna EKG-et med stöd av din lärare.
Bestäm personens puls med hjälp av EKG-et.
Zenit ab Läromedel
Kemi i grundskolan
Gunilla Jakobsson
EKG - lärarstöd
Efter 3 sekunder avslutas mätningen och en graf, liknande nedanstående, dyker upp.
P-våg
QRS-komplex
T-våg
Ett typiskt EKG innehåller en P-våg, ett QRS-vågkomplex och en T-våg.
De båda markerade topparnas tidskoordinater kan avläsas till 0,56 s och 2,28 s i bilderna
ovan. Tidsintervallet är 1,72 s och innehåller tre pulsslag alltså två intervall. Varje intervall är
alltså 0,86 s.
Zenit ab Läromedel
Kemi i grundskolan
Gunilla Jakobsson
Pulsen är därför
Fakta
Hjärtmuskeln är liksom alla andra muskler polariserad i vila. Detta beror på att
koncentrationen av natriumjoner är större utanför muskelcellen än inuti den. Det medför att
det finns en potentialdifferens mellan utsidan och insidan av cellen på ca 90 mV. Denna
skillnad i potential kallas vilopotential.
De flesta celler är relativt ogenomträngliga för natriumjoner, men stimulering av en
muskelcell gör att permeabiliteten ökar markant. En jonkanal i membranet öppnas och
natriumjoner flyter in i muskelcellen. Detta orsakar en omkastning av det elektriska fältet
kring cellen följd av en snabb återgång. Denna spänningspuls, orsakad av den snabba
förändringen av cellpotentialen från negativ till positiv och tillbaka, kallas aktionspotential.
Aktionspotentialen orsakar själva muskelkontraktionen.
Det är inte enbart natriumjoner som vandrar ut och in genom cellmembranen. Andra aktiva
joner är kaliumjoner, kalciumjoner och kloridjoner. Även elektriskt laddade protein är
involverade.
I hjärtat börjar depolariseringen i en grupp celler i den övre väggen i högra förmaket. Denna
grupp celler betecknas pacemakern eller SA-noden. Depolarisation av pacemakern genererar
en ström som leder till depolarisation av andra hjärtmuskelceller. Vågen av depolarisation går
från höger förmak till vänster förmak så snabbt att bägge förmaken tycks polariseras
samtidigt.
Förmak och kammare är elektriskt isolerade från varandra med hjälp av bindväv. Detta
medför att depolarisationen av förmaken inte direkt påverkar kamrarna. Det finns emellertid
en annan grupp celler i högra förmaket, kallade AV-noden, som genom en grupp ledande
fibrer orsakar depolarisationen av kamrarna. I kamrarnas muskelvägg finns muskelfibrer som
medverkar till att depolarisationen av alla delar av kamrarna sker samtidigt. Depolarisation av
kammare och förmak sker inte samtidigt utan med en viss tidsskillnad som kan registreras.
Impulsen från SA-noden medför att förmaket kontraherar och att blod därför pumpas från
förmak till kammare. Kort efter förmakens kontraktion sker en kontraktion av kamrarna och
blodet lämnar kamrarna för att strömma ut i aortan. Polariteten hos hjärtmuskeln återgår till
viloläget och hjärtcykeln startar därefter på nytt.
När en del av hjärtat är polariserat och en annan del är depolariserat skapas en elektrisk ström
som rör sig genom kroppen. Strömstyrkan är störst då hälften av hjärtat är polariserat och den
andra hälften depolariserat. Spänningens variation kan mätas, och förstärkas och en
spänningssignal kan registreras av sensorn. Denna graf kallas ett EKG.
Ett typiskt EKG visar ett periodiskt förlopp. Vågorna utgår från en baslinje som kallas den
isoelektriska linjen. Varje avvikelse från den isoelektriska linjen visar på elektrisk aktivitet. De
fem största avvikelserna betecknas P, Q, R, S och T. En hjärtcykel representeras av en grupp
vågor som börjar med en P-våg följd av ett QRS-vågkomplex och sluta med en T-våg. P-vågen
representerar depolarisationen av förmaken. QRS-vågkomplexet visar på kamrarnas
depolarisation. Polarisation av förmaken sker under tiden som kamrarna depolariseras. Därför
kan inte förmakens polarisation detekteras på ett EKG. T-vågen slutligen visar polarisationen
av kamrarna.
Elektrisk aktivitet hos skelettmusklerna kan ses som svaga störningar på ett EKG om den
undersökta personen rör sig under mätningens gång.
Zenit ab Läromedel
Kemi i grundskolan
Gunilla Jakobsson
In- och utandning
Teori
När vi andas in genom näsan kommer inandningsluften att värmas upp, eftersom den
inre delen av näsan har en stor area som är rik på blodkärl. Detta hjälper kroppen att
hålla en relativt konstant temperatur. Uppvärmningen av luften vid inandningen är bra
för lungorna för att undvika nerkylning. Utandningen genom näsan gör att
värmeförlusten vid utandningen inte blir så stor. Om vi däremot vid nästäppa blir
tvungen att andas både in och ut genom munnen kan den icke uppvärmda luften irritera
lungorna och vi får dessutom en värmeförlust.
Uppgift
Jämför hur mycket näsan värmer upp inandningsluften jämfört med hur mycket som
munnen värmer upp den.
Förslag till materiel och kemikalier
Dator med programmet LoggerPro, LabQuest, en temperatursensor, ett sugrör,
gummiband eller tejp.
Tips
För in temperatursensorn några cm i sugröret. Vik sensorn runt sugröret och tejpa fast
den eller sätt fast den med gummiband.
Mät först rumstemperaturen under några sekunder. Andas därefter in genom näsan och
ut genom sugröret som du har i munnen. Ta ut sugröret. Andas ännu en gång in genom
näsan och ut genom munnen och genom sugröret som åter placerats i munnen. Upprepa
in- och utandning några gånger och ta reda på skillnaden mellan luftens maximala och
minimala temperatur.
Upprepa ovanstående i ett nytt försök men andas nu in genom munnen och ut genom
sugröret i munnen. Under tiden måste du hålla för näsan.
Här hittar du hjälp med det tekniska
In- och utandning: Lärarstöd
I försöket med inandning genom näsan, den röda kurvan, blir maximala temperaturen
34,99 grader och minimala temperaturen 25,17 grader. Skillnaden blir alltså 9,82 grader,
dvs ca 10 grader.
I försöket med inandning genom munnen, den blå kurvan, blir maximala temperaturen
33,34 grader och minimala temperaturen 26,78 grader. Skillnaden blir alltså 6,56 grader,
dvs ca 7 grader.
Det är lämpligt att upprepa de båda försöken för att få ett säkrare resultat. Man får då
inte exakt samma värden men temperaturskillnaden vid inandning via näsan blir alltid
betydligt större än motsvarande värde för inandning via munnen.
Den svala inandningsluften värms alltså upp mera vid passage genom näsan jämfört
med munnen.
Teknisk hjälp: In- och utandning
Koppla temperatursensorn till en LabQuest och anslut till datorn. Fäst
temperatursensorn inuti ett sugrör so beskrivits i laborationen.
Sensor: temperatur, tid: 50 sekunder, 2 mätningar per sekund.
Utförande
Starta mätningen genom att trycka Collect. Låt det gå cirka 5 sekunder.
Andas därefter in genom näsan, stoppa sugröret i munnen och andas ut genom
det. Tag ut sugröret ur munnen och andas in igen. Stoppa in sugröret i munnen
och andas ut genom det. Upprepa några gånger under de 50 sekunder som
försöket varar.
Tryck Experiment, Store Latest Run, för att spara körningen,
Vänta tills temperaturen i sensorn åter nått rumstemperatur.
Håll för näsan eller sätt en tvättklämma för näsan.
Starta mätningen genom att trycka Collect. Låt det gå cirka 5 sekunder.
Andas därefter in genom munnen, stoppa sugröret i munnen och andas ut genom
det. Tag ut sugröret ur munnen och andas in igen. Stoppa in sugröret genom
munnen och andas ut genom det. Upprepa några gånger under de 50 sekunder
som försöket varar.
Tryck Experiment, Store Latest Run.
Tryck Analyze, Statistics och välj den första mätningen. Anteckna den maximala
och den minimala temperaturen och beräkna skillnaden.
Tryck åter Analyze, Statistics och välj den andra mätningen. Anteckna den
maximala och den minimala temperaturen och beräkna skillnaden.
Spara filen med Save och ge den lämpligt namn.
Mål: Biokemi
Laboration: Andning och fotosyntes
Uppgift
Hur förändras koncentrationen av koldioxid och
syrgas då gröna växter utsätts för ljus och när de
står i mörker?
Kompensera för att växten andas även under
fotosyntesen, så att enbart effekterna av
fotosyntesen kan studeras.
Förslag till materiel och kemikalier:
Dator med programmet LoggerPro, LabQuest,
koldioxidsensor, syrgassensor, kärl med hål för
de båda sensorerna, spenatblad eller några andra
blad.
Tips:
Fyll kärlet med spenatbladen. Sätt i sensorerna
och stäng kärlet.
Det är bäst att utföra ljusförsöket i solljus.
Här hittar du hjälp med det tekniska!
Zenit ab Läromedel
Kemi 2
Gunilla och Lars Jakobsson
Mål: Biokemi
Teknisk hjälp: Andning och fotosyntes
Koppla en syrgassensoroch en koldioxidsensor till en LabQuest och anslut till datorn.
Gör inställningen tid: 20 minuter, 15 mätning per minut.
Utförande:
Kalibrera dina sensorer om det behövs.
Placera ditt kärl i solen, sätt ner sensorerna och anslut LabQuest och dator
Tryck Collect för att starta experimentet i ljus.
Efter 20 minuter, när mätningen är färdig, gör du det helt mörkt för växterna genom
att t ex lägga ett mörkt tyg över kärlet.Tryck Collect, Store LatestRun. Nu registreras
förändringarna i mörker.
Efter ytterligare 20 minuter ser du resultatet av ditt experiment i mörker.
Jämför de båda graferna, den i ljus och den i mörker för såväl syre som koldioxid.
Försök lista ut hur du kan få en uppfattning om vad enbart fotosyntesens gör, med
tanke på att även en fotosyntetiserande växt behöver andas. Beakta både
syrekoncentrationen och koldioxidkoncentrationen.
Zenit ab Läromedel
Kemi 2
Gunilla och Lars Jakobsson
Mål: Biokemi
För att skapa en ny kolumn väljer du Data, New CalculatedColumn. Skriv in ett
lämpligt namn på din nya variabel och tänk ut vad det ska stå i rutan Equation. Klicka
på Variables, Chose SpecificColumn för att välja lämpliga variabler. Stäng detta
fönster.
Zenit ab Läromedel
Kemi 2
Gunilla och Lars Jakobsson
Mål: Biokemi
Upprepa för koldioxidproduktionen om du tidigare behandlat syrgasproduktionen.
Stäng detta fönster.
Klicka på variablernas namn i grafenoch ändra till dina nya variabler. Även
graderingarna måste ändras för att man ska kunna se resultatet.
Zenit ab Läromedel
Kemi 2
Gunilla och Lars Jakobsson
Mål: Biokemi
Lärarstöd – Andning och fotosyntes
Resultatet av ett experiment ses nedan.
Till en början mättes effekterna av ljusreaktionen, vilket syns som den tunna linjen i grafen.
Därefter mörklades kärlet med växterna och effekterna av mörkerreaktionen mättes.
I mörker sker endast andningen, medan både andning och fotosyntes sker i ljus. Man kan se
att andningen kräver syrgas och producerar koldioxid. Ljusreaktionen är mera komplex, men
summan av både andning och fotosyntes gör att det produceras syrgas och förbrukas
koldioxid.
För att ta reda på bidraget från fotosyntesen kan man subtrahera resultatet av
mörkerreaktionen från resultatet av ljusreaktionen. De nya variablerna benämndes här O2korr och CO2-korr
Resultatet av subtraktionen, dvs. resultatet av enbart fotosyntesen ses nedan.
Zenit ab Läromedel
Kemi 2
Gunilla och Lars Jakobsson
Mål: Biokemi
De två reaktionernas grafer är så gott som spegelbilder av varandra.
Zenit ab Läromedel
Kemi 2
Gunilla och Lars Jakobsson
Hudtemperatur
Teori
Det är viktigt att temperaturen i kroppen är konstant. En höjning eller sänkning på bara
några grader påverkar oss mycket. Vår kropp strävar därför mot att temperaturen på
huden ska hållas relativt konstant. Om vi under en kort stund sänker temperaturen på
en del av kroppen kommer den att relativt fort att återfå sin normala temperatur. Detta
går emellertid olika fort på olika delar av huden.
Uppgift
Jämför hur olika delar av huden återfår sin normala temperatur efter att ha blivit
nerkyld under en kort tid.
Förslag till materiel och kemikalier
Dator med programmet LoggerPro, LabQuest, en temperatursensor och is.
Tips
Jämför till exempel huden på ovansidan av underarmen med armvecket.
Ta reda på vad den normala temperaturen är. Kyl därefter ned huden med en isbit under
cirka 30 sekunder. Torka av huden och undersök hur fort huden återfår sin normala
temperatur.
Här hittar du hjälp med det tekniska
Utvidgning
Ta reda på viken temperatur olika delar av kroppens hud har. Ge en rimlig förklaring till
skillnaderna.
Hudtemperatur: Lärarstöd
I ovanstående diagram visas samtliga upptagningar. Temperaturen hos proben stiger
exponentiellt från dess ursprungliga temperatur upp mot hudens temperatur i samtliga
fall.
Den övre blå kurvan temperaturen i armvecket.
Den röda kurvan visar temperaturen på ovansidan av underarmen,
Den gröna kurvan visar hur temperaturen stiger hos den nedkylda delen av underarmen
och den understa, orange kurvan, visar hur temperaturen stiger hos det kylda
armvecket.
Som av de båda senare kurvorna är förändringarna större på grund av nedkylningen
men samtidigt framgår tydligt att återhämtningen sker snabbare då temperaturen mäts i
armvecket.
Teknisk hjälp: Hudtemperatur
Koppla temperatursensorn till en LabQuest och anslut till datorn.
Sensor: temperatur, tid: 100 sekunder, 2 mätningar per sekund.
Utförande
Håll temperatursensorn mot ovansidan av underarmen. Eventuellt kan du tejpa
fast sensorn.
Tryck Collect och bestäm på så sätt temperaturen på huden.
Ta bort sensorn och håll en isbit mot samma del av huden i 30 sekunder. Torka
försiktigt. (Gnugga inte eftersom friktionen påverkar hudens temperatur.)
Håll temperatursensorn mot den kylda delen av huden och tryck Collect.
När de 50 sekunderna har gått väljer du Experiment, Store Latest Run.
Håll temperatursensorn i armvecket. Vänta en stund tills temperaturen stigit och
håller sig relativt konstant.
Tryck Collect och bestäm temperaturen på denna del av huden.
Ta bort sensorn och håll en isbit mot armvecket i 30 sekunder. Torka försiktigt.
Håll temperatursensorn mot den kylda delen av huden och tryck Collect.
När de 50 sekunderna har gått väljer du Experiment, Store Latest Run.
Studera kurva 2 och kurva 4. De visar hur huden värms upp efter nedkylningen.
Välj en del av grafen där båda är relativt linjära genom att klicka med musen den
vänstra punkten och dra till den högra.
Välj Analyze, Linear Fit och sätt en bock i mätning 2 och 4. Tryck OK.
Jämför värdet på lutningen hos de två kurvorna.
Dra slutsatser
Laboration: Djur i bur
Uppgift
Bestäm förhållandet mellan syrgasupptagandet och koldioxidavgivandet hos ett litet djur. Vad
tror du att kvoten ska bli?
Förslag till materiel och kemikalier:
Dator med programmet LoggerPro, LabQuest, syrgassensor, koldioxidsensor, kärl med hål för
de båda sensorerna, ett litet djur, t ex ett bi eller en fluga.
Tips:
Stäng in djuret i kärlet och mät hur mycket syrgas det konsumerar och hur mycket koldioxid
det producerar under en viss tid. I bilden ovan ser du ett bi instängt i kärlet.
Här hittar du hjälp med det tekniska!
Zenit ab Läromedel
Gunilla Jakobsson
Lärarstöd - Djur i bur
Resultatet efter 20 minuter ses nedan. Det lilla djuret, biet, producerade koldioxid och
förbrukade syre. Eftersom koldioxidhalten blev så hög avbröts försöket efter 20 minuter. En
människa skulle mått väldigt dåligt vid så hög koldioxidkoncentration. Biet kunde inte visa
detta, men överlevde, släpptes ut och flög ut i friheten efter de 20 minuterna.
Koldioxidsensorn var inställd på mätning 0-10 000 ppm, så några högre värden skulle inte
kunnat registreras.
Mängden koldioxid som bildades var 10 000 ppm, dvs 0,01, dvs 1 %.
Mängden syrgas som förbrukades var cirka 0,7 %.
Kvoten mellan förbrukad mängd syre och bildad mängd koldioxid är alltså 0,7/1, dvs 0,7.
Zenit ab Läromedel
Gunilla Jakobsson
Eftersom de båda kurvorna tycktes linjära, gjordes en lineär regression genom att trycka på
linjeknappen i knappraden. Lutningarna på de två linjerna avlästes.
Koldioxiden ökade med 456,1 ppm/min dvs. 0,04561 % per minut. Syret minskade med
0,03422 % per minut.
Kvoten mellan syreåtgången och koldioxidproduktionen kallas den respiratoriska kvoten och
blir i detta fall
, vilket är ett rimligt resultat.
Om biet skulle enbart brutit ner kolhydrater skulle kvoten blivit ett.
Zenit ab Läromedel
Gunilla Jakobsson
Teknisk hjälp: Djur i bur
Koppla en syrgassensorer och en koldioxidsensor till en LabQuest och anslut till datorn.
Anslut en syrgas-sensor till kanal 1 och en koldioxidsensor till kanal 2. Sensorer: syrgas och
koldioxid, tid: 60 min, 1 mätning per sekund.
Utförande:
När djuret är placerat i burken och den är tillsluten trycker du Collect för att börja
mätningen.
Mål: Biokemi
Laboration: Groende ärtor
Uppgift
Hur förändras koncentrationen av koldioxid och syrgas då ärtor gror?
Förslag till materiel och kemikalier:
Dator med programmet LoggerPro, LabQuest, koldioxidsensor, syrgassensor, kärl med hål för
de båda sensorerna, gula ärtor.
Tips:
Häll ärtor och vatten i kärlet med proberna. Ett lämpligt mängdförhållande är 1 dl ärtor och 1
dl vatten. Stäng kärlet.
Det tar cirka en timme innan ärtorna börjar gro. Det är därför lämpligt att vänta med att starta
mätningen cirka en timme och därefter följa reaktionen under minst en timme.
Här hittar du hjälp med det tekniska!
Zenit ab Läromedel
Kemi 2
Gunilla och Lars Jakobsson
Teknisk hjälp: Groende ärtor
Koppla en syrgassensor och en koldioxidsensor till en LabQuest och anslut till datorn. Öppna
mallen ”ärtor mall” eller gör motsvarande inställningar.
Sensorer: 1 koldioxid, 1 syrgas, tid: 2 h, 1 mätning per sekund.
Utförande:
Tryck Collect för att starta experimentet.
Zenit ab Läromedel
Kemi 2
Gunilla och Lars Jakobsson
Lärarservice - Groende ärtor
Materiel:
Dator, LabPro, koldioxidsensor, spänningsstabilisator, batterieliminator, syrgassensor, kromatografikärl
eller annat kärl med lock och med hål för sensorerna.
Kemikalier:
Gula ärtor, vatten.
Syfte:
Bestäm hur koncentrationen av syrgas och koldioxid förändras då ärtor gror.
Mall:
Koppla samman dator, LabPro, syrgassensor och koldioxidsensor. Öppna mallen ”ärtor mall” eller gör
motsvarande inställningar.
Sensorer: 1 koldioxid, 1 syrgas tid: 2 h, en mätning per sekund.
Utförande:
· Häll cirka 1 dl gula ärtor och 1 dl vatten i kärlet. Förslut kärlet.
Vänta cirka en timme.
· Tryck Collect.
· Jämför förändringarna i syrekoncentration och
koldioxidkoncentration. Förklara resultatet.
Upptäck kemi och biologi med LabPro
Zenit ab Läromedel
Gunilla och Lars Jakobsson
Efter 2 timmar kan man få följande typiska resultat.
Syrgaskoncentrationen minskade på två timmar från 17,44 % till 17,09 %, dvs. 0,35 procentenheter.
Koldioxidkoncentrationen ökade från 332 ppm till 2828 ppm, dvs. 0,25 procentenheter.
Man behöver inte följa förändringen under så lång tid. Redan efter en timme syns ett tydligt resultat.
I ärtor finns ett speciellt lager av proteinrika celler just innanför skalet. När ärtan tar upp vatten kommer
det att produceras ett växthormon, gibberlin, som diffunderar till det speciella cellagret. Där bildas då
åtskilliga enzym, bland annat amylas som bryter ner stärkelse till socker. Sockret kommer att användas
då ärtorna gror. Då sockret bryts ner, åtgår syre och bildas koldioxid. Det frigörs också energi i form av
värme.
Upptäck kemi och biologi med LabPro
Zenit ab Läromedel
Gunilla och Lars Jakobsson
Laboration: Hjärtfrekvens
Uppgift
Undersök hur din hjärtfrekvens påverkas av motion, av att hålla andan, av att hyperventilera,
av att ha ansiktet (speciellt pannan) i kallt vatten, av att dricka kaffe, te, Coca Cola.
Förslag till materiel och kemikalier:
Dator, LabQuest, hjärtfrekvenssensor.
Tips:
Koppla samman dator, LabQuest och hjärtfrekvenssensorn.
Spänn fast bältet runt bröstkorgen, så att POLAR-märket kommer utåt och rakt fram. Ta lite
saliv eller saltlösning mellan märket och huden. Håll sensorn framför märket. Avståndet kan
vara upp till 80 cm. Det går bra att mäta genom kläderna.
Utför olika aktiviteter och studera resultatet
Här hittar du hjälp med det tekniska!
Zenit ab Läromedel
Kemi i grundskolan
Gunilla Jakobsson
Teknisk hjälp: Hjärtfrekvens
Koppla samman dator, LabQuest och hjärtfrekvenssensorn.
Utförande:
Spänn fast bältet runt bröstkorgen, så att POLAR-märket kommer utåt och rakt fram.
Ta lite saliv eller saltlösning mellan märket och huden. Håll sensorn framför märket.
Avståndet kan vara upp till 80 cm. Det går bra att mäta genom kläderna.
Tryck Collect. Vänta 30 sekunder. Därefter visas hjärtfrekvensen.
Utför olika aktiviteter och studera resultatet.
Hjärtfrekvens - Lärarstöd
Vid mättillfället har försökspersonen en hjärtverksamhet på mellan 60 och 70 bpm. Vid de
markerade tillfällena höll försökspersonen andan (modell av hypoventilering).
Hjärtfrekvensen sjönk då till cirka 55 bpm. Efter cirka 7,5 minuter andades försökspersonen
kraftigt och frekvent (modell av hyperventilering) och hjärtfrekvensen gick upp till 110 bpm.
Zenit ab Läromedel
Kemi i grundskolan
Gunilla Jakobsson
