Пігменти листя. Фотосинтез

Пігменти листя не розчиняються у воді. Екстрагувати їх з рослин можна тільки за допомогою органічних розчинників – спирту або ацетону, які здатні руйнувати зв'язок пігментів з ліпопротеїдами пластид. У витяжці знаходяться такі пігменти: зелені – хлорофіл а (С₅₅Н₇₂О₅N₄Mg), хлорофіл b (С₅₅Н₇₀О₆N₄Mg) та жовтогарячий – каротин (C₄₀H₅₆) і жовтий – ксантофіл (C₄₀H₅₆О₂) (рис. 38-40).

Рис. 38 – Структура молекули α – каротину

Крім виборчого поглинання світлової енергії, хлорофіл володіє ще і здатністю змінювати свій колір при різноманітному освітленні. У світлі, що проходить, він зелений, а у відбитому світлі – вишнево-червоний. Ця властивість називається флюоресценцією.

а б

Рис. 39 – Структура хлорофілів Рис. 40 – Фікобіліни: фікоціанін

та бактеріохлорофілів (а), фікоеритрин (б)

У хлоропластах із продукту фотосинтезу – глюкози виробляється крохмаль, що називається первинним чи асиміляційним.

Згідно з сумарним рівнянням фотосинтезу:

hν

6 СО₂ + 12 Н₁₂О 2 С₆Н₁₂О₆ + 6 О₂­ + 6 Н₁₂О

Chl^*

можна зробити висновок, що виявити процес фотосинтезу можливо завдяки поглинанню діоксиду вуглецю або за виділенням кисню, чи за утворенням органічних речовин у листі.

У деяких рослин (злаки, цибуля) первинний крохмаль не утворюється і продуктом фотосинтезу у хлоропластах у них є цукор.

Порядок виконання роботи

1. Взяти наважку (2–3 г) свіжого, чистого від пилу листя примули або герані, гортензії, або інших рослин. Замість свіжого листя можна використовувати сухе. Здрібнити його ножицями, додати трохи крейди або чистого кварцового піску та розтерти суміш у фарфоровій ступці. Крейду додають для нейтралізації кислот клітинного соку, а чистий кварцовий пісок – для поліпшення руйнування клітинних стінок.

Добре здрібнену масу залити етиловим спиртом, щоб він трохи вкрив її. Замість спирту можна використовувати 85% ацетон. Після нетривалого відстоювання отриману витяжку обережно злити по паличці (за можливістю, без осаду) у пробірку через лійку з фільтром.

2. Переконатися у властивості хлорофілової витяжки до флюоресценції. Роздивитися пробірку з хлорофіловою витяжкою у світлі, що проходить. Для цього помістити її між джерелом світла та оком. Побачити, що рідина має зелений колір. Роздивитися витяжку у відбитому світлі. Для цього стати спиною до джерела світла і тримати пробірку перед собою. Забарвлення рідини стає вишнево-червоним.

3. У зеленій витяжці листа провести розділення пігментів між собою. Для цього у пробірку відлити 2–3 мл витяжки, додати в неї 3–4 мл бензину і 1–2 краплі води. Вміст пробірки закрити пробкою або великим пальцем руки, сильно струснути і дати відстоятися. Спостерігати розшарування рідини: бензиновий шар, забарвлений у зелений колір через кращу розчинність у ньому хлорофілів, підніметься нагору. У бензин перейде і каротин, але його жовтогаряче забарвлення маскується хлорофілом. Знизу залишиться золотисто-жовтий спиртовий шар, у якому розчинений ксантофіл. Якщо пігменти розділяться недостатньо чітко, то можна додати 3–4 краплі води і знову струснути пробірку.

4. Провести для відділення каротину від хлорофілу реакцію омилення. У пробірку з 2–3 мл спиртового розчину пігментів долити 1 мл 20% розчину NaOH і струснути її, попередньо закривши отвір пробкою або великим пальцем руки. Для кращого омилення після змішування екстракту з лугом пробірку помістити в киплячу водяну баню. Як тільки розчин закипить, пробірку вийняти і остудити. До охолодженого розчину додати однаковий об’єм бензину і декілька крапель води для кращого розділення сумішей. Потім вміст пробірки знову різко струснути і дати йому відстоятися. У верхній шар перейдуть каротин і ксантофіл (колір жовтий), а у спиртовий – натрієва сіль хлорофілової кислоти (колір зелений).

5. Результати дослідів замалювати, підписати.

6. Зробити загальні висновки. Роботу захистити, здати викладачу.

Питання для самоконтролю

1. Які пігменти входять до складу листка рослин?

2. Чому пігменти листка не розчинні у воді?

3. Що таке явище флюоресценції і для якого пігменту воно характерне?

4. Як можна екстрагувати пігменти із рослинного матеріалу?

5. Як можна розподілити хлорофіли та каротиноїди листка?

6. Яка хімічна будова пігментів листка?

ДОДАТКИ. НАОЧНИЙ МАТЕРІАЛ З «БІОЛОГІЇ КЛІТИНИ»