Хлорофилл. Разделение пигментов методом бумажной хроматографии. Разделение пигментов по Краусу

Метод основан на различной растворимости пигментов в спирте и гептане (бензине). Эти растворители при сливании не смешиваются и образуют две фазы: верхнюю – гептановую (бензиновую), нижнюю – спиртовую, поэтому и происходит разделение компонентов смеси.

Ход определения.

В пробирку наливают 2 – 3 мл спиртовой вытяжки и добавляют 3 – 4 мл гептана (бензина). Содержимое пробирки встряхивают и дают отстояться. При этом происходит разделение слоев:

верхний – зеленый гептановый (бензиновый) слой содержит хлорофиллы

“a” и “b” и каротин;

нижний – желтый спиртовой содержит ксантофиллы.

Б. Омыление хлорофилла щелочью.

Молекула хлорофилла представляет собой эфир двухосновной хлорофиллиновой кислоты с двумя спиртами – фитолом и метанолом. При реакции со щелочью хлорофилл омыляется, давая соответствующие соли и спирты:

С 32 H 30 ON 4 Mg + 2NaOH C 32 H 30 ON 4 Mg +

COOC 20 H 39 COONa

CH 3 OH+C 20 H 39 OH

Образующаяся при этом соль хлорофиллиновой кислоты сохраняет зеленую окраску и оптические свойства хлорофилла.

Ход определения.

В пробирку со спиртовой вытяжкой пигментов приливают 2 – 3 капли 20% раствора КОН или NаОН. Пробирку встряхивают и дают отстояться, затем добавляют равный объем гептана (бензина). При этом происходит разделение слоев:

верхний – желтый гептановый (бензиновый) из-за присутствия каротина;

нижний – зеленый спиртовой, т.к. в нем растворяются продукты омыления хлорофиллов – их щелочные соли. Здесь же находится и ксантофилл.

В. Получение феофитина и обратное замещение водорода на атом металла.

Атом Mgв молекуле хлорофилла легко замещается двумя атомами водорода при воздействии сильных кислот. Это приводит к образованию феофитина бурого цвета:

COOCH 3 COOCH 3

C 32 H 30 ON 4 Mg + 2HCl C 32 H 32 ON 4 +MgCl 2

COOC 20 H 39 COOC 20 H 39

Если на феофитин подействовать солями Cu,Zn,Pb, то вместо двух атомов водорода в ядро хлорофилла входит соответствующий металл, и вновь восстанавливается зеленая окраска:

COOCH 3 COOCH 3

C 32 H 32 ON 4 + Cu(CH 3 COO) 2 C 32 H 30 ON 4 Cu +

COOC 20 H 39 COOC 20 H 39

Ход определения.

В две пробирки берут 2 – 3 мл спиртовой вытяжки пигментов и прибавляют 2 – 3 капли 10% HCl. При взбалтывании зеленая окраска хлорофилла переходит в бурую, характерную для феофитина. Далее одну пробирку с феофитином оставляют для контроля, а во вторую вносят несколько кристаллов уксуснокислой меди, раствор нагревают на водяной бане. После нагревания бурый цвет раствора меняется на зеленый вследствие образования хлорофиллоподобного производного меди.

Реактивы и оборудование.

CaCO 3 сухой,

1. Гептан (бензин),

   Cu(CH 3 COO) 2 сухой,

2. Колбы конические 50 мл,

4. Пробирки на 10 мл,

   Пипетки на 5 и 1 мл,

5. Водяная баня (кипящая).

Работа 2. Разделение смеси пигментов с помощью бумажной хроматографии.

Хроматографический метод разделения пигментов, впервые предложенный русским ученым М.С. Цветом, заключается в том, что раствор, содержащий смесь пигментов, пропускают через слой адсорбента. Различные пигменты, обладая неодинаковой растворимостью в данном растворителе и разной адсорбируемостью, передвигаются по мере движения растворителя с различной скоростью и располагаются на адсорбенте в разных местах. Чем выше растворимость пигмента в растворителе, тем быстрее он будет передвигаться, и тем дальше от старта будет располагаться зона этого пигмента.

Ход работы.

Измельченные свежие листья помещают в ступку, добавляют немного CaCO 3 для нейтрализации органических кислот клеточного сока, а также кварцевого песка или толченого стекла и растирают, постепенно приливая ацетон (на 2 – 3 г листьев примерно 25 мл ацетона). Полученный раствор фильтруют в сухую чистую колбу.

Наливают вытяжку в бюкс и погружают в нее кончик полоски из хроматографической бумаги (320 см). Через несколько секунд, когда вытяжка поднимется по бумаге на 1 – 1.5 см, высушивают бумагу на воздухе и снова погружают в раствор пигментов на несколько секунд. Эту операцию повторяют 5–7 раз до тех пор, пока у верхней границы распространения пигментов на бумаге не образуется темно-зеленая полоска. После этого погружают кончик бумажной полоски в ацетон, чтобы все пигменты поднялись на 1 – 1.5 см.

Высушив полоску до полного исчезновения запаха ацетона, ее помещают в вертикальном положении в хроматографическую камеру (цилиндр, на дно которого налита смесь растворителей бензин: бензол в отношении 1:2) и плотно закрывают крышкой.

Через 10 – 15 мин растворитель поднимается по бумаге на 10 – 12 см, при этом пигменты располагаются в виде полос в следующем порядке:

каротины (поднимаются с фронтом (растворителя)

ксантофиллы

хл. а

хл. b

Рис.1. Распределение пигментов на бумаге.

Вклеивают полученную хроматограмму в отчет, подписывают пигменты и делают вывод о причинах разделения пигментов на бумаге.

Реактивы и оборудование.

Ацетоновая вытяжка пигментов,

Бензин (гептан),

1. Хроматографическая бумага,

   Хроматографическая камера,

Работа 3. Сравнение качественного состава пигментов высших растений разных систематических групп.

Объектами сравнения служат листья высших растений различных систематических групп. Смесь пигментов разделяют при помощи различных видов хроматографии – например, на бумаге или на пластинках силуфола.

Ход работы.

Разделение пигментов производят на пластинках силуфола (UV-254, Чехословакия) размером 315 см.Силуфол – это пластинки для тонкослойной хроматографии на алюминиевой фольге. В качестве сорбента используют силикагель, связывающим веществом является крахмал.

На пластинки силуфола с помощью микропипетки наносят спиртовую вытяжку пигментов полоской 1.5 см на расстоянии 2 см от нижнего края пластинки. Полоску подсушивают струей воздуха (вентилятор), а затем помещают в хроматографическую камеру, предварительно насыщенную смесью растворителей следующего состава:

гептан: ацетон: эфир: гексан

На одну пластинку наносят вытяжку пигментов высших растений разных систематических групп. Разгонку пигментов производят в камере с плотно закрытой крышкой и затемненной темной бумагой. Фронт растворителя поднимается вверх до 2 см от верхнего края пластинки. Хроматограмму вынимают и высушивают в токе воздуха.

Полученную хроматограмму вклеивают в отчет с помощью прозрачного скотча, расшифровывают (рис.2) и подписывают.

/\/\/\/\/\/\/\/\ Каротины

/\/\/\/\/\/\/\/\ Феофитин

/\/\/\/\/\/\/\/\ Артероксантин

/\/\/\/\/\/\/\/\ Хл. а

/\/\/\/\/\/\/\/\ Хл. b

/\/\/\/\/\/\/\/\ Лютеин + зеаксантин

/\/\/\/\/\/\/\/\ Виолаксантин

/\/\/\/\/\/\/\/\ Неоксантин

Рис.2. Распределение пигментов на силуфоле.

Реактивы и оборудование.

Спиртовая вытяжка пигментов

Растворитель (гептан: ацетон: эфир: гексан – 10: 10: 3: 10)

Пластинки силуфола

Микропипетки

Вентиллятор

Хроматографическая камера.

Работа 4. Определение содержания основных пигментов фотосинтетического аппарата в листьях высших растений.

Объектом определения служат листья высших растений разных видов или листья разного возраста. Содержание хлорофиллов “a” и “b” определяют спектрофотометрически, рассчитывают соотношениехл. а / хл. b в исследуемом материале.

Работа проводят в два этапа:

Экстракция пигментов;

определение их концентрации с помощью спектрофотометра или ФЭКа

(фотоэлектроколориметра).

Пигменты могут быть экстрагированы из свежего или фиксированного материала с помощью смеси полярных (спирт, ацетон) и неполярных (эфир, гексан, бензин) растворителей. Полярные растворители расщепляют связь между пигментом и белком и переводят все пигменты в раствор. Поскольку пигменты быстро выцветают на свету, экстрагировать их лучше в затемненном помещении.

Количественное определение пигментов основано на использовании их оптических свойств. В зависимости от природы растворителя для расчетов используют следующие формулы:

а) в 80%-ном ацетоне:

C a = 12.7D 663 – 2.58D 644 (мг/л)

C b = 22.9D 644 – 4.66D 663 (мг/л)

б) в серном эфире:

C a = 9.93D 660 – 0.78D 642 (мг/л)

C b = 17.6D 642 – 2.81D 660 (мг/л), где

С a , C b – концентрация хлорофилла а, хлорофиллаb, соответственно,

D 663 ,D 644 , … - оптическая плотность раствора при указанной длине волны

Возможно определение концентрации пигментов по заранее построенным калибровочным кривым.

Ход определения.

Навеску растительного материала (500 мг) растирают в присутствии CaCO 3 с 4 – 5 мл 80%-ного ацетона. Полученную вытяжку фильтруют в сухую колбочку. Операцию повторяют несколько раз, пока стекающая жидкость не будет прозрачной. Вытяжку помещают в мерную колбу на 25 мл и доводят объем растворителем. Полученная вытяжка содержит сумму зеленых и желтых пигментов.

Концентрацию хлорофилла определяют с помощью ФЭКа. Используя красный светофильтр (650 нм) и кюветы шириной 10 мм, определяют оптическую плотность раствора относительно чистого растворителя (ацетона). Для предотвращения испарения ацетона кюветы лучше закрыть крышечками. Результаты получаются надежными при показаниях ФЭКа от 0.1 до 0.4. Если оптическая плотность выше 0.5, то вытяжку следует разбавить. Если же показания ФЭКа меньше 0.08, работу следует повторить с самого начала, взяв большую навеску.

Измерения повторяют несколько раз, а из полученных отсчетов берут среднее арифметическое, затем определяют концентрацию хлорофилла в вытяжке по калибровочному графику (рис.3).

Рис.3. Оптическая плотность ацетоновой вытяжки хлорофилла.

Реактивы и оборудование.

СаСО 3 сухой

80% ацетон

Колбы 50 мл

Мерные колбы на 25 мл

2. ФЭК, спектрофотометр

   Кюветы шириной 10 мм

   Бумажные фильтры

Соединения металлов с ковалентными связями в апротонных растворителях изменяют свои свойства и диссоциируют, а затем образуют комплексные соединения, например : Интересен процесс растворения TiCl4 в диметилформамиде (ДМФА) и диметилсульфоксиде (ДМСО). Молекулы растворителя взаимодействуют с титаном....

Хлорофилл

(Процессы комплексообразования природного и техногенного происхождения)

Биосинтез хлорофилла

(Процессы комплексообразования природного и техногенного происхождения)

Хлорофилл а а b
(Процессы комплексообразования природного и техногенного происхождения)

Хлорофилл

Понятие хлорофилл происходит от греческих слов (х^сорбс; - зелёный и (poAXov- лист). Это зеленый пигмент растений, с помощью которого происходит поглощение солнечного света и процесс фотосинтеза. Тимирязев был одним из первых исследователей, обративших внимание на хлорофилл. Это - группа сложных...
(Процессы комплексообразования природного и техногенного происхождения)

Биосинтез хлорофилла

В природе за биосинтез хлорофилла несут ответственность центры биосинтеза- полиферментные комплексы. Процесс биосинтеза нагляден. На последней стадии биосинтеза у высших растений происходит превращение слабоокрашенного протохлорофиллида под действием света в хлорофилл. Процесс протекает за несколько...
(Процессы комплексообразования природного и техногенного происхождения)

Физико-химические свойства хлорофилла

Хлорофилл а имеет высокую молекулярную массу 893,52. При температуре 117-120 °С черно-голубые микрокристаллы хлорофилла плавятся. Хлорофилл а растворяется в диэтиловом эфире, этаноле, ацетоне, бензоле, хлороформе b пиридине. Его растворы имеют сине- зеленую окраску и сильно флуоресцируют....
(Процессы комплексообразования природного и техногенного происхождения)

Лабораторная работа 22

Химические свойства пигментов листа

Важнейшими компонентами фотосинтетического аппарата растений являются пигменты. Пигменты делятся на два класса: тетрапиррольные соединения (хлорофиллы и фикобилины ) и полиизопреноидные (каротиноиды ).

Фикобилины - это пигменты водорослей . У высших растений обнаружены хлорофилл «а», хлорофилл «b» и каротиноиды. Основным функциональным пигментом является хлорофилл «a», который обнаружен у всех фотосинтезирующих организмов (кроме бактерий). Он служит непосредственным донором энергии для фотосинтетических реакций. Остальные пигменты, лишь передают поглощенную энергию хлорофиллу «а».

DIV_ADBLOCK267">

Рис. 17 Структурные формулы каротиноидов и последовательность их превращений

При этом в циклических каротинах шестичленные кольца представлены двумя типами: β-иононовыми и α-иононовыми.

В фотосинтезирующих организмах эта группа желтых пигментов представлена ликопином, α-каротином, β-каротином и γ-каротином. У высших растений основным каротином является β-каротин.

Ксантофиллы - кислородсодержащие производные каротинов, включающие в себя лютеин (С40Н56О2), зеаксантин (С40Н56О4), виолаксантин (С40Н56О4), неоксантин (С40Н56О4) (рис. 17). Среди названных ксантофиллов преобладает лютеин, который по химической структype очень близок к α-каротину, но в отличие от него является двухатомным спиртом, т. е. в каждом ионовом кольце, один атом водорода замещен на гидроксильную группу.

Функции каротиноидов: 1) являются дополнительными пигментами; 2) защищают молекулы хлорофилла от фотоокисления; 3) играют роль в кислородном обмене при фотосинтезе.

Принцип метода: пигменты из растительной ткани извлекают полярными растворителями (этиловый спирт, ацетон), которые разрушают связь хлорофиллов и ксантофиллов с липопротеидами пластид и обеспечивают их полное экстрагирование. Неполярные растворители (петролейный эфир, гексан, бензин и др.) не нарушают связи этих пигментов с белками.

Цель работы: познакомиться с химическими свойствами пигментов листа.

Ход работы: 1. Получение спиртового раствора пигментов . Для получения вытяжки пигментов используют как сырой, так и сухой растительный материал. Высушенные листья предварительно обрабатывают горячей водой, чтобы облегчить последующее извлечение пигментов.

Свежие листья растений (1 г) мелко измельчить ножницами, поместить в ступку и растереть с небольшим количеством СаСО3. Постепенно в ступку приливать 2…3 мл этилового спирта и тщательно растереть навеску до получения однородной массы. Затем прилить еще 5…8 мл спирта, содержимое перемешать. Носик ступки снизу смазать вазелином и по стеклянной палочке содержимое ступки перенести на бумажный фильтр. Полученный фильтрат поместить в пробирку. Спиртовая вытяжка содержит сумму зеленых и желтых пигментов.

2.Разделение пигментов по Краусу основано на различной растворимости пигментов в спирте и бензине. Эти растворители при сливании не смешиваются, а образуют две фазы верхнюю бензиновую и нижнюю спиртовую, благодаря чему и разделяются компоненты смеси пигментов.

В пробирку налить 2…3 мл спиртового экстракта пигментов и добавить 3…4 мл бензина. Содержимое пробирки сильно встряхнуть, предварительно закрыв ее пробкой или большим пальцем, и оставить отстояться. Для лучшего разделения добавить 1…2 капли воды.

По мере расслоения эмульсии верхний бензиновый слой будет окрашиваться в зеленый цвет, из-за лучшей растворимости в нем хлорофиллов. Кроме того, в бензин переходит каротин, но его окраска маскируется хлорофиллом. Ксантофилл остается в нижнем спиртовом слое, придавая ему золотисто-желтую окраску.

Если пигменты разделятся недостаточно четко, добавить 1…2 капли воды и снова встряхнуть. При избытке воды возможно помутнение нижнего слоя, тогда следует прилить немного этилового спирта и взболтать содержимое пробирки.

Зарисовать распределение пигментов в спирте и бензине, сделать выводы о различной их растворимости.

3. Омыление хлорофилла щелочью. При обработке хлорофилла щелочью происходит омыление эфирных групп, т. е. отщепление остатков метилового спирта и фитола (рис. 18). Образуется натриевая соль хлорофиллиновой кислоты, сохраняющая зеленую окраску и оптические свойства хлорофилла, но отличающаяся большей гидрофильностью, по сравнению с нативным пигментом.

Рис. 18 Омыление хлорофилла щелочью

В пробирку с 2…З мл спиртового раствора пигментов прилить 1 мл 20% раствора NaOH и взболтать. После смешивания экстракта со щелочью пробирку поместить в кипящую водяную баню, довести до кипения и охладить.

К охлажденному раствору прилить равный объем бензина и несколько капель воды для лучшего разделения смеси. Затем содержимое пробирки резко встряхнуть и дать ему отстояться.

В бензиновый слой перейдут каротин и ксантофилл, а в спиртовый - натриевая соль хлорофиллиновой кислоты.

Зарисовать окраску слоев, указав распределение пигментов3. Получение феофитина и обратное замещение водорода атомом металла. Атом магния слабо удерживается в порфириновом ядре хлорофилла и при осторожном воздействии сильных кислот легко замещается двумя протонами, что приводит к образованию феофитина бурого цвета.

Если на феофитин подействовать солями меди, цинка или ртути, то вместо двух протонов в ядро входит соответствующий металл и вновь восстанавливается зеленая окраска. Однако она несколько отличается от окраски хлорофилла. Следовательно, цвет хлорофиллов зависит от металлоорганической связи в их молекуле.

В пробирку налить 2…3 мл спиртовой вытяжки пигментов и прибавить 1…2 капли 10% раствора соляной кислоты. В ходе реакции зеленый цвет меняется на бурый, при этом хлорофилл превращается в феофитин. Содержимое пробирки разлить в две пробирки.

Одну пробирку с феофитином оставить для контроля, а во вторую поместить несколько кристаллов уксуснокислой меди и нагреть раствор на водяной бане до кипения. После нагревания бурый цвет раствора меняется на зеленый в результате образования хлорофиллоподобного производного меди.

Зарисовать окраску феофитина и медьпроизводного хлорофилла.

https://pandia.ru/text/80/159/images/image005_49.gif" width="541" height="135 id=">

хлорофиллоподобное производное меди

Оборудование и материалы: 1) свежие листья растений; 2) этиловый спирт; 3) бензин; 4) 20% раствор NaOH; 5) 10% соляная кислота в капельнице; 6) 10% соляная кислота; 7) водяная баня; 8) штатив с пробирками; 9) пипетки на 1 мл или мерные пробирки; 10) воронки; 11) фильтровальная бумага; 12) ступка с пестиком; 13) стеклянные палочки; 14) ножницы.

Почему растения зеленые?

Сложность:

Опасность:

Сделайте этот эксперимент дома

Реагенты

Безопасность

• Перед началом опыта наденьте защитные перчатки и очки.
• Проводите эксперимент на подносе.
• Проводите опыт в хорошо проветриваемом помещении, вдали от источников возгорания.

Общие правила безопасности

• Не допускайте попадания химических реагентов в глаза или рот.
• Не допускайте к месту проведения экспериментов людей без защитных очков, а также маленьких детей и животных.
• Храните экспериментальный набор в месте, недоступном для детей младше 12 лет.
• Помойте или очистите всё оборудование и оснастку после использования.
• Убедитесь, что все контейнеры с реагентами плотно закрыты и хранятся по правилам после использования.
• Убедитесь, что все одноразовые контейнеры правильно утилизированы.
• Используйте только оборудование и реактивы, поставляемые в наборе или рекомендуемые текущими инструкциями.
• Если вы использовали контейнер для еды или посуду для проведения экспериментов, немедленно выбросьте их. Они больше не пригодны для хранения пищи.

Информация о первой помощи

• В случае попадания реагентов в глаза тщательно промойте глаза водой, при необходимости держа глаз открытым. Немедленно обратитесь к врачу.
• В случае проглатывания промойте рот водой, выпейте немного чистой воды. Не вызывайте рвоту. Немедленно обратитесь к врачу.
• В случае вдыхания реагентов выведите пострадавшего на свежий воздух.
• В случае контакта с кожей или ожогов промывайте поврежденную зону большим количеством воды в течение 10 минут или дольше.
• В случае сомнений немедленно обратитесь к врачу. Возьмите с собой химический реагент и контейнер от него.
• В случае травм всегда обращайтесь к врачу.

• Неправильное использование химических реагентов может вызвать травму и нанести вред здоровью. Проводите только указанные в инструкции эксперименты.
• Данный набор опытов предназначен только для детей 12 лет и старше.
• Способности детей существенно различаются даже внутри возрастной группы. Поэтому родители, проводящие эксперименты вместе с детьми, должны по своему усмотрению решить, какие опыты подходят для их детей и будут безопасны для них.
• Родители должны обсудить правила безопасности с ребенком или детьми перед началом проведения экспериментов. Особое внимание следует уделить безопасному обращению с кислотами, щелочами и горючими жидкостями.
• Перед началом экспериментов очистите место проведения опытов от предметов, которые могут вам помешать. Следует избегать хранения пищевых продуктов рядом с местом проведения опытов. Место проведения опытов должно хорошо вентилироваться и находиться близко к водопроводному крану или другому источнику воды. Для проведения экспериментов потребуется устойчивый стол.
• Вещества в одноразовой упаковке должны быть использованы полностью или утилизированы после проведения одного эксперимента, т.е. после открытия упаковки.

Часто задаваемые вопросы

Где взять 96%-й раствор спирта (этанола)?

Спирт можно купить в аптеке или получить лабораторным методом. Для этого вам понадобятся три свечи и крепкий алкоголь или 40–60%-й раствор этанола. Остальное вы найдете в коробке «Химия растений» и стартовом наборе.

1. Вставьте металлический переходник в пробку с одним отверстием.
2. Наденьте на переходник силиконовую трубку.
3. Вставьте воронку в колбу и налейте 40 мл крепкого алкоголя или 40–60%-го раствора этанола.
4. Закройте колбу пробкой.
5. Налейте в стеклянный стакан холодной воды (до середины). Опустите в стакан пробирку.
6. Поставьте на горелку три свечи и зажгите их. Накройте горелку пламярассекателем.
7. Поставьте колбу на пламярассекатель. Свободный конец трубки опустите в пробирку. Подождите, пока пробирка не заполнится жидкостью на две трети.
8. Потушите свечи.
9. Вылейте жидкость из пробирки в стаканчик с измельченными зелеными листьями и продолжайте опыт, следуя инструкции.

Другие эксперименты

Пошаговая инструкция

Хлорофилл - это вещество, которое придает листьям зеленый цвет. Он практически не растворяется в воде, но растворяется во многих органических растворителях, например, в этиловом спирте.

Когда достаточно хлорофилла растворится в спирте, возьмем два образца раствора.

В молекуле хлорофилла есть ион магния Mg 2+ (зеленый). В присутствии кислоты он легко «уходит» из молекулы. Образуется феофитин - соединение, с менее яркой и насыщенной окраской.

Освободившееся от магния место может легко занять ион меди Cu 2+ (коричневый) из соли меди CuSO 4 . Получившийся медный комплекс феофитина похож по цвету на хлорофилл.

Медный комплекс феофитина более устойчив, чем хлорофилл. Если оставить оба образца на свету, хлорофилл потускнеет и разница между веществами будет хорошо заметна.

Утилизация

Твердые отходы эксперимента утилизируйте вместе с бытовым мусором. Растворы слейте в раковину и затем тщательно промойте ее водой.

Что произошло

Для чего мы используем растворитель?

Спирт помогает извлечь хлорофилл из измельченных листьев. У молекулы хлорофилла есть длинный гидрофобный («боящийся воды») хвост, который мешает веществу растворяться в воде. Зато в спирте (или, например, в ацетоне) растворимость хлорофилла уже достаточно высока.

Узнать больше

Еще хлорофилл растворяется в жирах. Из-за этого некоторые растительные масла, например рапсовое и оливковое, часто имеют ярко выраженный зеленый оттенок. Для обесцвечивания таких масел проводят обработку щелочью. В результате молекула хлорофилла теряет гидрофобный хвост, а вместе с ним и способность растворяться в жирах.

Лучше, чем в ацетоне и спирте, хлорофилл растворяется только в жидкостях типа бензина. Но бензин не может так же эффективно извлечь пигмент из листьев. Дело в том, что в растении молекулы хлорофилла тесно связаны с белковыми молекулами. Чтобы разорвать связь с белком, в растворителе должна быть вода, которая не смешивается с углеводородами (бензином, керосином, петролейным эфиром).

Почему зелёный раствор побледнел после добавления лимонной кислоты?

Цвет раствора стал менее насыщенным, потому что в кислой среде ионы водорода H + вытеснили ионы магния Mg 2+ и хлорофилл превратился в феофитин. По сравнению с исходным веществом, феофитин имеет более темную, но в то же время менее яркую окраску.

Узнать больше

Феофитинизация - очень распространенное явление. Этим страшным словом называют процесс обесцвечивания хлорофилла за счет потери ионов магния Mg 2+ в присутствии кислот. Вы, должно быть, замечали, что при кулинарной обработке свежие зеленые овощи становятся темнее. Эффект феофитинизации особенно нагляден при мариновании огурцов: после добавления маринада ярко-зеленая кожица плодов становится буроватой.

Что происходит при добавлении CuSO 4 ?

Когда мы добавляем раствор сульфата меди CuSO 4 , в пробирке появляются ионы меди Cu 2+ . Они занимают место в молекуле хлорофилла, откуда предварительно был вытеснен магний Mg 2+ . Комплекс хлорофилла с медью имеет ярко-зеленый цвет, поэтому раствор снова приобретает выраженную зеленую окраску. Даже спустя несколько дней, когда магнийсодержащий хлорофилл уже успевает разрушиться, цвет раствора медного комплекса хлорофилла остается насыщенным.

Узнать больше

Продукт взаимодействия раствора феофитина с ионами меди Cu 2+ носит суровое название - «хлорофилла комплекс медный». Это вещество зарегистрировано под кодом E141 как разрешенный пищевой краситель. Применять такое вещество можно лишь в строго ограниченных дозах, ведь содержащаяся в нем медь - это тяжелый металл, опасный для здоровья в количествах более 5 мг в сутки. Управление по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных препаратов (FDA) в США позволяет использование E141 в пищу исключительно для окрашивания сухих смесей при изготовлении напитков на цитрусовой основе. При этом доля красителя должна составлять не больше 0,2 % массы сухого продукта. В Европе, России и большинстве стран Азии, Африки и Южной Америки разрешено использовать медный комплекс хлорофилла при производстве кондитерских изделий, консервированных овощей, косметических продуктов и лекарств.

Какие еще металлы могут занять место магния в хлорофилле?

Не только медь Cu 2+ может вернуть окраску подкисленному раствору хлорофилла. Соли цинка Zn 2+ и ртути Hg 2+ также образуют с хлорофиллом окрашенные в зеленый цвет соединения. Однако реакции с этими ионами проходят гораздо медленнее и требуют особых условий, а окраска комплексов с хлорофиллом получается не такой насыщенной, как с медью. Также стоит помнить, что соли ртути крайне ядовиты и совсем не предназначены для домашних экспериментов.

Почему раствор хлорофилла побледнел?

Со временем в растворе магниевого комплекса хлорофилла происходит фотохимическое окисление. Из-за этого раствор теряет свою насыщенную окраску. Медный комплекс хлорофилла же намного стабильнее своего природного предшественника. Он не подвергается окислению так быстро, и потому его раствор дольше сохраняет свой цвет.

Листья каких растений лучше всего подходят для эксперимента?

Подойдут многие свежие зеленые листья. Перед проведением опыта убедитесь, что растение не является ядовитым. Также не стоит использовать листья растений с млечным соком (молочай, одуванчик, любимый мамин фикус и другие). Чтобы проверить, есть ли в растении млечный сок, посмотрите на срез листа: выступающие белые (иногда желтые, бежевые или красноватые) непрозрачные капельки указывают на то, что такой материал для эксперимента лучше не брать. С сочными мясистыми листьями (седумы, каланхоэ, традесканции и других) раствор получится бледным, потому что в мякоти листа таких растений содержится слишком мало хлорофилла.

Материалы и оборудование

Ход работы

1. Пинцетом удалить жилки.

Выводы

Работа 2. Рассмотрение спиртовой вытяжки хлорофилла в проходящем свете невооруженным глазом или через синий светофильтр

Материалы и оборудование : спиртовая вытяжка хлорофилла из зеленых листьев, пробирки, химический стаканчик на 10 мл, настольная электрическая лампа, синий светофильтр

Ход работы

1. Пробирку со спиртовой вытяжкой рассмотреть в проходящем свете так, чтобы в глаз попали лучи, прошедшие через пробирку с вытяжкой. Отметить окраску.
2. Проделать то же, только рассмотреть спиртовую вытяжку в проходящих лучах через синий светофильтр. Отметить окраску.
3. Сделать выводы.

Выводы

Работа 3. Хлорофилл как оптический сенсибилизатор (рассмотрение спиртовой вытяжки хлорофилла в отраженном свете)

Материалы и оборудование : спиртовая вытяжка хлорофилла из зеленых листьев, пробирки, химический стаканчик на 10 мл, настольная электрическая лампа, темная бумага.

Ход работы

1. Пробирку со спиртовой вытяжкой хлорофилла поместить над источником света.

1. Позади пробирки поместить темный фон и рассмотреть спиртовую вытяжку с той стороны, откуда падает свет (т.е. в отраженном свете).
2. Отметить окраску.
3. Сделать выводы.

Наблюдения

Выводы

Работа 4. Разделение пигментов методом бумажной хроматографии

Материалы и оборудование : спиртовая вытяжка пигментов, химический стаканчик, фильтровальная бумага, ножницы, стеклянная палочка.

Ход работы

1. Отрезать полоску фильтровальной бумаги 10х1,5 см.
2. Погрузить полоску одним концом в спиртовую вытяжку хлорофилла под углом 30-60° к стенке стакана (бумагу в стакане с вытяжкой оставить на 10-15 минут), затем аккуратно достать и просушить.
3. Подклеить полоску фильтровальной бумаги в тетрадь, отметив и обозначив расположение слоев.

1. На кружок фильтровальной бумаги стеклянной палочкой нанести небольшую каплю спиртовой вытяжки смеси пигментов.
2. Просушить. Подклеить в тетрадь.
3. Сделать наблюдения и выводы.

Наблюдения

Выводы

Работа 5. Разделение пигментов по методу Крауса

Материалы и оборудование : спиртовая вытяжка пигментов листа, бензин, дистиллированная вода, пипетки, пробирки, штатив, делительная воронка, пробки для пробирок.

Ход работы

1. Налить в чистую пробирку 2-3 мл спиртовой вытяжки пигментов.

1. Добавить в пробирку 1-2 капли воды и 4-6 мл бензина.
2. Закрыть пробкой и энергично встряхнуть. Дать отстояться.
3. Сделать наблюдения и выводы.

Наблюдения

Выводы

Работа 6. Действие щелочи на хлорофилл

Материалы и оброудование: спиртовая вытяжка хлорофилла, бензин, вода, КОН или NaОН (гранул.), пробирка, штатив, спиртовка, спички, держатель, пробки пробирочные каучуковые, шпатель.

Ход работы

1. Провести разделение пигментов по методу Крауса (см. раб. 5).
2. Аккуратно пинцетом прибавить кристаллик КОН или NaОН, закрыть пробирку каучуковой пробкой, тщательно перемешать до растворения кристаллика.
3. Дать отстояться.
4. Сделать наблюдения и выводы.

Наблюдения

Выводы

Работа 7. Получение феофетина и обратное замещение водорода атомом металла

Материалы и оборудование : спиртовая вытяжка хлорофилла, 20%-й раствор НСl, Cu(CH 3 COO) 2 , или Zn(CH 3 COO) 2 , пробирки, держатель, штатив, спички, водяная баня, электроплитка.

Ход работы

1. В пробирку налить 2-3 мл спиртовой вытяжки хлорофилла.

2. К вытяжке пигментов добавить 1-2 капли 20%-й раствор НСl и осторожно перемешать. Отметить изменение окраски.

3. В эту пробирку добавить 1-2 кристаллика Cu(CH 3 COO) 2 , или Zn(CH 3 COO) 2 .

4. Нагреть раствор на водяной бане до изменения окраски.

5. Сделать наблюдения и выводы.

Наблюдения

Выводы

МОДУЛЬ 3 ФИЗИОЛОГО-БИОХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ДЫХАНИЯ РАСТЕНИЙ

Лабораторная работа №1

Работа 1. Обнаружение дегидрогеназ в проросших семенах гороха

Материалы и оборудование : 10 проросших семян гороха, раствор метиленовой синей (50 мг/л), дистиллированная вода, 2 пробирки, колбочки на 50 мл, водяная баня, электроплитка, термометр, скальпель, карандаш по стеклу.

Ход работы

1. Пронумеровать две пробирки

2. 10 проросших семян гороха очистить от кожуры, разделить на семядоли, поместить в пробирки и залить водой

3. Пробирку 2 прокипятить в течение трех минут

4. Воду слить, в обе пробирки налить раствор метиленовой синей и окрашивать в течение 10 минут

5. Семядоли в пробирках промыть водопроводной водой и залить дистиллированной водой (слой воды на 2 см выше семян)

6. Поместить пробирку на водяную баню с t=30-35°С на 10-15 минут

7. Слить воду из пробирок и отметить окраску семядолей

8. Результаты занести в таблицу

9. Сделать выводы

Таблица

Выводы

Работа 2 Определение активности каталазы в листьях растений разных экологических групп

Материалы и оборудование : листья герани, хлорофитума, толстянки, 3%-й раствор Н 2 О 2 , штатив с пробирками, ступка с пестиком, мерная пробирка на 2 мл, воронка, фильтровальная бумага, карандаш по стеклу, стаканчик с водой.

Ход работы

1. Пронумеровать три пробирки

2. Из листа герани при помощи пробочного стекла сделать пять высечек

3. Высечки поместить в ступку, добавить 6мл воды и растереть до однородной массы. Перемешать и отфильтровать через бумажный фильтр в пробирку 1. Ступку с пестиком тщательно вымыть.

4. Аналогичным способом получить вытяжку из листьев хлорофитума (2), толстянки (3).

5. Количество фильтрата во всех пробирках должно быть одинаковым (!)

6. В каждую пробирку добавить по 2мл 3%-го раствора Н 2 О 2

7. Активность фермента оценить визуально в баллах. Результаты занести в таблицу

8. Сделать выводы.

Таблица

Активность фермента:

Интенсивное образование пены – 4 балла;

Умеренное образование пены – 3 балла;

Слабое образование пены – 2 балла;

Очень слабое образование пены – 1 балл;

Отсутствие пены – 0 баллов

Выводы

Работа 3. Определение дыхательного коэффициента прорастающих семян

Материалы и оборудование : проросшие семена, КОН (конц), пинцет, фильтровальная бумага, ножницы большая пробирка, пробка со стеклянной Г-образной трубкой, миллиметровая бумага, термометр, пипетка, часы, карандаш по стеклу.

Ход работы

1. В пробирку (до 2/3 ее объема) насыпать семена, закрыть пробкой и Г-образной трубкой.
2. В конец мерной трубки ввести каплю воды. Отметить положение внутреннего мениска на миллиметровой бумаге.
3. Через три минуты отметить, на сколько переместилась капля внутри трубки.
4. Открыть пробку. В свободную часть пробирки вставить кольцо из фильтровальной бумаги, смоченной раствором КОН.
5. Закрыть пробирку, в конец мерной трубки ввести каплю воды.Отметить положение внутреннего мениска на миллиметровой бумаге.
6. Через три минуты произвести второй отсчет.
7. Опыт повторить по 2-3 раза с каждым видом семян.
8. По формуле вычислить значение дыхательного коэффициента:

Дк=СО 2 /О 2 =(В-А)/В, где А= О 2 - СО 2 ; В= О 2 ; В-А= СО 2

9. Заполнить таблицу и сделать выводы.

Таблица

Выводы

Работа 1. Способы получения спиртовой вытяжки смеси пигментов

Материалы и оборудование : свежие или сухие листья какого-либо зеленого растения, 96%-й спирт, мел, вода, вазелин, ступка фарфоровая с пестиком, пробирки, воронка, фильтровальная бумага, стеклянная палочка, пинцет, штатив, ножницы, шпатель, корковые пробки, скальпель.

Ход работы

1. Свежие листья измельчить ножницами и поместить в фарфоровую ступку.
2. Добавить растительный материал мел на кончике скальпеля и растереть в фарфоровой ступке с небольшим количеством спирта до однородной кашицы.
3. К растертой массе прилить чистый этиловый спирт, доводя объем до 20-25 мл, тщательно перемешать, накрыть бумагой и дать настояться.

1. Сухие листья растереть в фарфоровой ступке в порошок.
2. Пинцетом удалить жилки.
3. Добавить на кончике скальпеля мел, несколько капель воды и, растирая, прилить 20-25 мл 96% спирта. Накрыть бумагой и дать настояться.
4. Приготовить складчатый фильтр, смочить водой и поместить в воронку.
5. Носик ступки с внешней стороны смазать вазелином.
6. Полученную в любом из вариантов спиртовую вытяжку отфильтровать. Для этого стеклянную палочку поставить в воронку под углом 60° и осторожно слить настоявшийся раствор спиртовой вытяжки смеси пигментов на фильтр.