Hur man får klorofyll från växter. Separation av pigment med papperskromatografi. Separation av pigment enligt Kraus. Varför blev den gröna lösningen blek efter tillsats av citronsyra

Labb 22

Kemiska egenskaper hos arkpigment

De viktigaste komponenterna i växternas fotosyntetiska apparater är pigment. Pigment är indelade i två klasser: tetrapyrrolföreningar ( klorofyller och fykobiliner) och polyisoprenoid ( karotenoider).

Phycobilins är alger pigment. I högre växter finns klorofyll "a", klorofyll "b" och karotenoider. Det viktigaste funktionella pigmentet är klorofyll "a" , som finns i alla fotosyntetiska organismer (utom bakterier). Det fungerar som en direkt givare av energi för fotosyntetiska reaktioner. Resten av pigmenten överför endast den absorberade energin till klorofyll "a" .

DIV_ADBLOCK267 ">

Ris. 17 Strukturformler av karotenoider och sekvensen av deras transformationer

Vidare representeras sex-ledade ringar i cykliska karotener av två typer: β-jonon och α-jonon.

I fotosyntetiska organismer representeras denna grupp gula pigment av lykopen, a-karoten, β-karoten och y-karoten. I högre växter är β-karoten huvudkaroten.

Xantofyller är syreinnehållande karotenderivat, inklusive lutein (C40H56O2), zeaxantin (C40H56O4), violaxantin (C40H56O4), neoxantin (C40H56O4) (Fig. 17). Bland de namngivna xantofyllerna dominerar lutein, vilket är mycket nära kemisk struktur till a-karoten, men till skillnad från det är en tvåvattenalkohol, dvs. i varje jonring ersätts en väteatom med en hydroxylgrupp.

Karotenoider: 1) är ytterligare pigment; 2) skydda klorofyllmolekyler från fotooxidering; 3) spela en roll i syreutbytet under fotosyntes.

Metodprincip: pigment från växtvävnad extraheras med polära lösningsmedel (etylalkohol, aceton), som förstör bindningen av klorofyller och xantofyller med plastiska lipoproteiner och säkerställer deras fullständiga extraktion. Icke-polära lösningsmedel (petroleumeter, hexan, bensin etc.) bryter inte bindningen mellan dessa pigment och proteiner.

Syfte med arbetet: bekanta dig med de kemiska egenskaperna hos arkpigment.

Arbetsprocess: 1. Få en alkohollösning av pigment. För att erhålla pigmentextraktet används både rå och torrt växtmaterial. De torkade bladen förbehandlas med varmt vatten för att underlätta efterföljande extraktion av pigmenten.

Hacka färska växtblad (1 g) med sax, lägg i en mortel och mala med en liten mängd CaCO3. Tillsätt gradvis 2 ... 3 ml etylalkohol i murbruk och mala provet noggrant tills en homogen massa erhålls. Tillsätt sedan ytterligare 5 ... 8 ml alkohol, blanda innehållet. Smörj morteln nerifrån med vaselin och överför morteln till ett pappersfilter med en glaspinne. Placera det resulterande filtratet i ett provrör. Alkoholhaltigt extrakt innehåller en summa av gröna och gula pigment.

2.Separation av pigment enligt Kraus baserat på pigmentens olika löslighet i alkohol och bensin. Dessa lösningsmedel blandas inte vid dränering utan bildar två faser, övre bensin och lägre alkohol, på grund av vilka komponenterna i blandningen av pigment separeras.

Häll 2 ... 3 ml alkoholextrakt av pigment i ett provrör och tillsätt 3 ... 4 ml bensin. Skaka rörets innehåll kraftigt efter att ha stängt det med en kork eller tumme och låt stå. För bättre separation, tillsätt 1 ... 2 droppar vatten.

När emulsionen stratifierar blir det övre bensinlagret grönt på grund av bättre löslighet av klorofyller i det. Dessutom omvandlas karoten till bensin, men dess färg maskeras av klorofyll. Xanthophyll förblir i det nedre alkoholskiktet, vilket ger den en gyllengul färg.

Om pigmenten inte skiljer sig tillräckligt klart, tillsätt 1 ... 2 droppar vatten och skaka igen. Med ett överskott av vatten kan det undre skiktet bli grumligt, sedan bör du tillsätta lite etylalkohol och skaka provrörets innehåll.

Skissa fördelningen av pigment i alkohol och bensin, dra slutsatser om deras olika löslighet.

3. Förtvålning av klorofyll med alkali. När klorofyll behandlas med alkali förtvålas estergrupperna, det vill säga resterna av metylalkohol och fytol delas av (fig. 18). Natriumsaltet av klorofyllsyra bildas, vilket behåller den gröna färgen och de optiska egenskaperna hos klorofyll, men är mer hydrofil än det naturliga pigmentet.

Ris. 18 Förtvålning av klorofyll med alkali

Häll 1 ml 20% NaOH-lösning i ett provrör med 2 ... 3 ml alkohollösning av pigment och skaka. Efter att ha blandat extraktet med alkali, placera provröret i ett kokande vattenbad, koka och sval.

Tillsätt en lika stor mängd bensin och några droppar vatten till den kylda lösningen för bättre separering av blandningen. Skaka sedan provrörets innehåll och låt det sedimentera.

Karoten och xantofyll kommer att passera in i bensinlagret och natriumsaltet av klorofyllsyra kommer att gå in i alkoholskiktet.

Skissa färgen på skikten, vilket indikerar pigmentfördelningen 3. Erhåller feofytin och omvänd ersättning av väte med en metallatom. Magnesiumatomen kvarhålles svagt i porfyrinkärnan av klorofyll och ersätts lätt med två protoner under noggrann påverkan av starka syror, vilket leder till bildandet av brunt feofytin.

Om feofytin påverkas av salter av koppar, zink eller kvicksilver, kommer istället för två protoner motsvarande metall in i kärnan och den gröna färgen återställs igen. Det skiljer sig dock något från klorofyllfärgen. Därför beror färgen på klorofyller på den organometalliska bindningen i deras molekyl.

Häll 2 ... 3 ml alkoholextrakt av pigment i ett provrör och tillsätt 1 ... 2 droppar 10% saltsyralösning. Under reaktionen ändras den gröna färgen till brun, medan klorofyll omvandlas till feofytin. Fördela provrörets innehåll i två provrör.

Lämna ett rör med feofytin för kontroll, och för det andra några kristaller ättiksyra koppar och värm lösningen i ett vattenbad tills det kokar. Efter upphettning ändras den bruna färgen på lösningen till grön som ett resultat av bildandet av ett klorofyll-liknande koppar-derivat.

Skissa färgen på feofytin och kopparklorofyll.

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

klorofyll-liknande koppar derivat

Utrustning och material: 1) färska växtblad; 2) etylalkohol; 3) bensin; 4) 20% NaOH-lösning; 5) 10% saltsyra i en dropper; 6) 10% saltsyra; 7) vattenbad; 8) ett rack med provrör; 9) 1 ml pipetter eller volymrör; 10) trattar; 11) filterpapper; 12) en mortel med en mortelstöt; 13) glasstavar; 14) sax.

Varför är växter gröna?

Komplexitet:

Fara:

Gör detta experiment hemma

Reagenser

Säkerhet

• Använd skyddshandskar och skyddsglasögon innan du börjar experimentet.
• Kör experimentet på en bricka.
• Genomför experimentet i ett väl ventilerat område, borta från antändningskällor.

Allmänna säkerhetsregler

• Låt inte kemikalier komma i kontakt med ögon eller mun.
• Håll människor utan skyddsglasögon och små barn och djur borta från testområdet.
• Förvara experimentpaketet utom räckhåll för barn under 12 år.
• Tvätta eller rengör all utrustning och tillbehör efter användning.
• Se till att alla reagensbehållare är tätt stängda och förvaras ordentligt efter användning.
• Se till att alla engångsbehållare kasseras på rätt sätt.
• Använd endast utrustning och reagens som medföljer i satsen eller som rekommenderas i de aktuella instruktionerna.
• Om du använde en matbehållare eller ett redskap för experiment, kasta det omedelbart. De är inte längre lämpliga för förvaring av mat.

Information om första hjälpen

• Om reagenser kommer i kontakt med dina ögon, skölj dina ögon noggrant med vatten och håll dina ögon öppna om det behövs. Se omedelbart läkare.
• Vid förtäring, skölj munnen med vatten och drick rent vatten. Framkalla inte kräkningar. Se omedelbart läkare.
• Om reagens inhaleras, flytta det till frisk luft.
• Vid hudkontakt eller brännskador, skölj det drabbade området med stora mängder vatten i 10 minuter eller längre.
• Om du är osäker, kontakta omedelbart läkare. Ta med dig kemikalien och dess behållare.
• Kontakta alltid läkare vid skada.

• Felaktig användning av kemikalier kan orsaka personskador och hälsoskador. Utför endast de experiment som anges i instruktionerna.
• Denna uppsättning erfarenheter är endast för barn 12 år eller äldre.
• Barns förmågor varierar betydligt även inom åldersgruppen. Därför är det upp till föräldrar som experimenterar med sina barn att avgöra vilka experiment som är lämpliga och säkra för sina barn.
• Föräldrar bör diskutera säkerhetsregler med barnet eller barnen innan de påbörjar experiment. Särskild uppmärksamhet bör ägnas säker hantering av syror, alkalier och brandfarliga vätskor.
• Innan du påbörjar experiment, rensa testområdet för objekt som kan störa dig. Förvaring av mat nära testplatsen bör undvikas. Testplatsen bör vara väl ventilerad och nära en kran eller annan vattenkälla. En stabil tabell krävs för att genomföra experiment.
• Ämnen i engångsförpackningar ska användas helt eller kasseras efter ett försök, dvs. efter att ha öppnat förpackningen.

Vanliga frågor

Var kan man få 96% alkohol (etanol) lösning?

Alkohol kan köpas på apotek eller erhållas med laboratoriemetoder. För att göra detta behöver du tre ljus och stark alkohol eller 40-60% etanollösning. Resten finns i rutan för växtkemi och startpaket.

1. Sätt i metalladaptern i kontakten med ett hål.
2. Skjut silikonröret över adaptern.
3. För in en tratt i en kolv och häll 40 ml stark alkohol eller 40-60% etanollösning.
4. Stoppa kolven.
5. Häll kallt vatten i ett glas (halvvägs ner). Placera provröret i bägaren.
6. Placera tre ljus på brännaren och tänd dem. Täck brännaren med en flamavvisare.
7. Placera kolven på flamspridaren. Doppa rörets fria ände i provröret. Vänta tills röret är två tredjedelar full av vätska.
8. Släck ljusen.
9. Häll vätskan från provröret i ett glas med krossade gröna blad och fortsätt experimentet enligt instruktionerna.

Andra experiment

Steg-för-steg-instruktion

Klorofyll är det ämne som ger bladen sin gröna färg. Det är praktiskt taget olösligt i vatten, men det löses i många organiska lösningsmedel, såsom etylalkohol.

När tillräckligt med klorofyll är löst i alkohol, ta två prover av lösningen.

Klorofyllmolekylen innehåller en magnesiumjon Mg 2+ (grön). I närvaro av syra ”lämnar” den lätt molekylen. Formad feofytin - en förening med en mindre ljus och mättad färg.

Platsen som frigörs från magnesium kan lätt tas av kopparjonen Cu 2+ (brun) från kopparsaltet CuSO 4. Det resulterande kopparkomplexet av feofytin har samma färg som klorofyll.

Kopparkomplexet av feofytin är mer stabilt än klorofyll. Om båda proverna lämnas i ljuset kommer klorofyllen att suddas och skillnaden mellan ämnena blir tydlig.

Förfogande

Kassera fast avfall från experimentet tillsammans med hushållsavfall. Tappa lösningarna i ett handfat och skölj sedan ordentligt med vatten.

Vad hände

Vad använder vi ett lösningsmedel för?

Alkoholen hjälper till att extrahera klorofyllen från de krossade bladen. Klorofyllmolekylen har en lång hydrofob ("vattenfruktande") svans som förhindrar att ämnet upplöses i vatten. Men i alkohol (eller till exempel i aceton) är klorofyllens löslighet redan ganska hög.

Att lära sig mer

Klorofyll löser sig också i fetter. På grund av detta har vissa vegetabiliska oljor, som raps och oliv, ofta en uttalad grön nyans. För missfärgning av sådana oljor utförs en alkalibehandling. Som ett resultat förlorar klorofyllmolekylen sin hydrofoba svans och därmed förmågan att lösa sig i fetter.

Bättre än aceton och alkohol, löser klorofyll endast i vätskor som bensin. Men bensin kan inte extrahera pigment från bladen lika effektivt. Faktum är att klorofyllmolekyler i en växt är nära associerade med proteinmolekyler. För att bryta bindningen med ett protein måste lösningsmedlet innehålla vatten som inte blandas med kolväten (bensin, fotogen, petroleumeter).

Varför blev den gröna lösningen blek efter tillsats av citronsyra?

Lösningens färg blev mindre mättad eftersom vätejoner H + förskjutna magnesiumjoner Mg 2+ och klorofyll i en sur miljö förvandlades till feofytin. Jämfört med den ursprungliga substansen har feofytin en mörkare men samtidigt mindre ljus färg.

Att lära sig mer

Feofytinisering är ett mycket vanligt fenomen. Detta hemska ord kallas processen för missfärgning av klorofyll på grund av förlusten av magnesiumjoner Mg 2+ i närvaro av syror. Du kanske har märkt att färska gröna grönsaker blir mörkare när de kokas. Effekten av feofytinisering är särskilt uppenbar vid betning av gurkor: efter tillsats av marinaden blir fruktens ljusgröna skinn brunaktig.

Vad händer när CuSO 4 läggs till?

När vi tillsätter en lösning av kopparsulfat CuSO4, visas kopparjoner Cu2+ i provröret. De intar en plats i klorofyllmolekylen, från vilken magnesium Mg 2+ tidigare fördrevs. Klorofyll-kopparkomplexet har en ljusgrön färg, så lösningen får igen en uttalad grön färg. Även efter några dagar, när den magnesiuminnehållande klorofyllen redan har förstörts, förblir färgen på klorofyllkopparkomplexlösningen mättad.

Att lära sig mer

Produkten av växelverkan av feofytinlösningen med kopparjoner Cu2+ har ett strängt namn - "kopparklorofyllkomplex". Detta ämne är registrerat under koden E141 som en tillåten livsmedelsfärgning. Ett sådant ämne kan endast användas i strikt begränsade doser, eftersom kopparen i den är en tungmetall som är hälsofarlig i mängder på mer än 5 mg per dag. US Food and Drug Administration (FDA) tillåter användning av E141 i mat enbart för färgning av torra blandningar i citrusbaserade drycker. I detta fall bör andelen färgämne inte vara mer än 0,2 viktprocent av den torra produkten. I Europa, Ryssland och de flesta länder i Asien, Afrika och Sydamerika är det tillåtet att använda kopparklorofyllkomplexet vid tillverkning av konfektyr, konserverade grönsaker, kosmetiska produkter och läkemedel.

Vilka andra metaller kan ersätta magnesium i klorofyll?

Inte bara koppar Cu 2+ kan återföra färgen till den försurade klorofyllösningen. Salterna av zink Zn 2+ och kvicksilver Hg 2+ bildar också gröna föreningar med klorofyll. Men reaktionerna med dessa joner är mycket långsammare och kräver speciella förhållanden, och färgen på komplex med klorofyll är inte lika mättad som med koppar. Det är också värt att komma ihåg att kvicksilversalter är extremt giftiga och inte alls är avsedda för hemförsök.

Varför blev klorofyllösningen blek?

Med tiden sker fotokemisk oxidation i en lösning av magnesiumkomplexet av klorofyll. På grund av detta förlorar lösningen sin rika färg. Klorofyllkopparkomplexet är mycket mer stabilt än dess naturliga föregångare. Det genomgår inte oxidation så snabbt och därför behåller lösningen sin färg längre.

Vilka växtblad är bäst för experimentet?

Många färska gröna blad kommer att göra. Se till att växten inte är giftig innan du testar. Använd inte heller växtblad med mjölkjuice (euphorbia, maskros, mors favoritficus och andra). För att kontrollera om växten har mjölksaft, titta på bladskuren: utskjutande vita (ibland gula, beige eller rödaktiga) ogenomskinliga droppar indikerar att det är bättre att inte ta sådant material för experimentet. Med saftiga köttiga löv (sedum, Kalanchoe, Tradescantia och andra) blir lösningen blek eftersom det finns för lite klorofyll i bladmassan hos sådana växter.

lever genom kontroll. Positionen för de mörka ränderna i det experimentella spektrumet används för att bestämma vilka strålar som absorberas av det undersökta pigmentet.

Syfte med arbetet: att bekanta sig med pigmentens optiska egenskaper

Bestämning av absorptionsspektrumet för klorofyll ... Ställ in spektroskopet i förhållande till ljuset så att alla spektralområden har samma ljusstyrka. Häll klorofyllalkoolextrakt i en spektrofotometrisk kyvett, placera det framför spektroskopspalten och bestäm positionen för de mörka banden som motsvarar strålarna som absorberas av klorofyll.

Bandens bredd beror på koncentrationen av pigmentet eller tjockleken på skiktet av dess lösning. För att observera absorptionsspektra för lösningar med olika klorofyllkoncentrationer, späd extraktet med alkohol i förhållandena 1: 1, 1: 3, 1: 5, etc. och undersöka de optiska egenskaperna hos de resulterande lösningarna. Från en jämförelse av absorptionsspektra av lösningar med olika koncentrationer, får vi reda på att den starkaste absorptionen sker i de röda strålarna (det mest koncentrerade extraktet). I slutet av experimentet, dra en slutsats om beroendet av absorptionsspektrumet av klorofyll på dess koncentration och förklara det etablerade faktum.

Absorptionsspektrum av karoten och xantofyll. För att erhålla absorptionsspektrumet av karotenoider med en pipett, ta försiktigt en bensinlösning i vilken karoten och xantofyll har passerat efter klorofyllförtvålning, överför den till en kyvett och placera den framför spektroskopskåran. Undersök absorptionsspektrumet och jämför det med klorofylls absorptionsspektrum. Skissa båda spektra.

Klorofyllfluorescens. Fluorescens är utsläpp av ljus genom en upphetsad klorofyllmolekyl. Dess väsen är som följer. Vid rumstemperatur och i mörkret är klorofyllmolekylen i marktillstånd, dvs. dess energi motsvarar den lägre singlettnivån (So).: Absorptionen av ett ljuskvantum åtföljs av övergången av en av π-elektronerna till en högre energinivå. Som ett resultat uppstår ett singlet elektroniskt exciterat tillstånd av molekylen. Ett singletillstånd är ett sådant upphetsat tillstånd där övergången av en elektron till en högre energinivå inte åtföljs av en förändring i snurrtecknet. En linje motsvarar den i absorptionsspektra. Om det i detta fall absorberas ett kvantitet rött ljus går elektronen över till den första singletnivån (S1) med en energi på 1,7 eV och en livslängd på 10–8 –10–9 s. I fallet med att fånga ett kvantum av blått ljus är elektronen vid den andra singlettnivån (S2) med en energi på 2,9 eV och livslängden för detta tillstånd minskar till 10–12 – 10–13 s. Oavsett vilken typ av el

det tronexciterade tillståndet i molekylen överfördes av det absorberade kvantet; det går slutligen över till det lägsta vibrationsundernivån i det första singlet-exciterade tillståndet (S1). Energin i detta tillstånd kan användas för att utföra fotokemiska processer, migrera från en klorofyllmolekyl till en annan och slösas bort i form av värme eller fluorescerande strålning.

Oavsett längden på det spännande ljuset fluorescerar klorofyll således endast i den röda delen av spektrumet. Minskningen i energin hos en kvant som emitteras av en upphetsad molekyl i jämförelse med energin i en absorberad kvant kallas Stokes-skiftet. Endast klorofyll "a" och klorofyll "b" fluorescerar; karotenoider har inte denna förmåga. I ett levande blad är det viktigaste fluorescerande pigmentet klorofyll a. Samtidigt är fluorescens i löv mycket mindre uttalad än i lösning, eftersom en del av den absorberade energin används för att sensibilisera fotokemiska reaktioner. Därför medför en ökning av fotosyntesintensiteten som regel en försvagning av fluorescens. Fluorescens ger inte bara värdefull information om användningen av energi i fotokemiska processer, utan är också ett viktigt kännetecken för interaktionen mellan molekyler av olika pigment i kloroplast-tylakoidlameller, energimigrering i fotosystem etc.

Arbetsprocess . För att bestämma fluorescens bör ett alkoholiskt extrakt av pigment eller en lösning av klorofyll i bensin, erhållet genom att separera pigment enligt Kraus, placeras på mörkt papper nära

Fig. 10. Hänsyn till klorofyllalkoholsextrakt:

A - i reflekterade strålar; B - i överförda strålar; a - ljuskälla; b - ett provrör med huva; i ögat; d - infallande strålar; d, e

- reflekterade strålar; g - strålar passerade genom klorofyll

ljuskälla och vy i reflekterat ljus (fig. 10). Klorofyllextraktet har en mörkröd färg.

Fluorescens kan också observeras i ett levande blad. För att göra detta, ta kanadensiska Elodea (Elodea canadensis Michx.), Placera objektet på mikroskopscenen och belysa det med blåvioletta strålar, under påverkan av vilka gröna plastider börjar glöda med rött ljus.

Material och utrustning: 1) alkoholextrakt av bladpigment; 2) en lösning av karoten och xantofyll (bensinskikt erhållet efter förtvålning av klorofyll); 3) pipetter för 1 ml; 4) kyvetter; 5) spektroskop.

3.3. Separation av pigment med papperskromatografi

Den föreslagna metoden gör det möjligt att delvis separera plastidpigment på papper. Fullständig separation av pigment kan erhållas med specialkromatografiskt papper med flera lösningsmedel.

I detta arbete baseras separationen av pigment på deras olika framsteg med ett lösningsmedel, vilket beror på pigmentens olika adsorptionskapacitet på papper och delvis deras olika löslighet i bensin.

Syftet med arbetet: att genomföra en fullständig separation av blandningen av pigment i enskilda komponenter med hjälp av ett tvådimensionellt kromatogram.

Arbetsförlopp: 1. Bered ett acetonextrakt från färska växtblad. Den vägda mängden växtmaterial bör vara 2-3 g, volymen av acetonextrakt av pigment - 25 ml (100% aceton).

2. Klipp en remsa 1,5-2,0 cm bred och 20 cm lång från kromatografiskt papper. Håll pappersremsan vertikalt, spetsen

henne sänk ned i några sekunder i en pigmentlåda som hälls i en flaska eller porslinskopp. Med en kort nedsänkning stiger huven på papperet 1,0-1,5 cm (startlinje). Papperet torkas sedan i en luftström och nedsänks igen i pigmentlösningen. Denna operation utförs 5-7 gånger.

3. Därefter nedsänks pappersremsans nedre ände i ren aceton i några sekunder så att alla pigment stiger med 1,0-1,5 cm. Således erhålls en färgad zon (i form av en grön remsa) på det kromatografiska papperet där blandningen av pigment är koncentrerad, vilken bör delas.

4. När du har torkat en pappersremsa i en luftström (tills lukten av aceton försvinner), placera den i ett strikt vertikalt läge i en cylinder, på vars botten bensin med en kokpunkt på 80-1200 C är hälldes så att lösningsmedlet inte vidrör pigmentzonen. Cylindern är hermetiskt förseglad med en väl monterad propp. Efter 15 minuter stiger lösningsmedlet med 10-12 cm. Samtidigt separeras blandningen av pigment i

enskilda komponenter i form av

		los, som ligger i
		Nästa		order: först
		under klorofyll "b", ovanför den
		klorofyll "a", sedan xantho-
					rör sig
			med framsidan		lösningsmedel
		snabbare än andra komponenter, och
		dess papperszon finns
	Ris. 11. Fördelning av pigment			andra pigment
		(fig 11). Gör en ritning.
	på papper

Material och utrustning: 1) växtblad; 2) aceton; 3) bensin; 4) vaselin; 5) koppar eller porslinskoppar; 6) porslinmurbruk med mortelstöt; 7) trattar; 8) glasstavar; 9) pappersfilter; 10) remsor av kromatografiskt papper; 11) höga glas eller cylindrar; 12) sax.

3.4. Bestämning av karoteninnehåll i morotrötter

En fotometrisk metod används för att utföra detta arbete. Den är baserad på att omvandla analyten i lösning till en ljusabsorberande förening och mäta ljusabsorptionen för den resulterande föreningen.

Om ett ljust flöde riktas till en kyvett med en färgad lösning, absorberas en del av den, medan den andra passerar genom lösningen. Förbi-

absorptionen beror på antalet molekyler som påträffas i ljusflödets väg.

När du arbetar måste du välja det ljusfilter som skulle överföra strålarna som absorberas av lösningen: den maximala överföringen av ljusfiltret bör sammanfalla med den maximala absorptionen av lösningen. Ljusfilter på FEK installeras med olika våglängder i området för maximal transmission. För mätning väljs de enligt principen om ytterligare färg: när du arbetar med en gulfärgad förening - blå, med en blå förening - röd etc.

Kuvetterna kännetecknas av en arbetslängd (avståndet mellan kanterna, vilket anges på väggen mot det sända ljuset): 5, 10, 20, 30, 50 mm. När du analyserar svagt färgade lösningar, ta kyvetter med en längre arbetslängd, starkt färgade - med en kortare. De strävar efter att avläsningar ska erhållas i en optisk densitetsskala på högst 0,8.

Syfte med arbetet: att bestämma mängden karoten i morotrötterna.

Arbetsförlopp: 1. Finhacka en vägd del morötter (1 g) och mala i en mortel med sand och 0,3 g CaO (för att ta bort vatten) tills det är jämnt. Tillsätt lösningsmedel i små portioner i morteln

- aceton och fortsätt gnugga. Häll det resulterande extraktet i en 25 ml mätkolv. Vid slutet av extraktionen fyll på kolven med lösningsmedel upp till märket. Om karotenlösningen är grumlig filtreras den.

2. En lösning av azobensen används som standard (den motsvarar 0,00235 g karoten per 1 ml lösning).

3. Efter att ha fått de experimentella och standardlösningarna, fortsätt till deras kolorimetri. För att göra detta hälls en experimentell lösning i en kyvett och en standardlösning hälls i en annan kyvett och kolorimetrisk på FEC med ett blått ljusfilter. Beräkningen görs enligt formeln:

		(K D1	V 100)

där X är mängden karoten i mg per 100 g morötter;

K är mängden karoten för standarden (0,00235 g); V är lösningsvolymen i ml (25 ml);

D1 är den optiska densiteten för karotenlösningen; D2 är den optiska densiteten för standarden.

4. Bestäm det dagliga mänskliga behovet av morötter, baserat på normen 5 mg karoten per dag.

Material och utrustning: 1) morotrotgrönsak; 2) aceton; 3) azobensenlösning; 4) 25 ml kolvar; 5) porslinsmurbruk med mortelstöt; 6)

filter; 7) trattar; 8) fotoelektrisk kolorimeter med kyvetter; 9) glasstavar.

3.5. Bestämning av intensiteten hos fotosyntes med assimileringskolvmetoden (enligt L.A. Ivanov och N.L. Kossovich)

Metoden baseras på att bestämma mängden koldioxid som absorberas av löv under fotosyntes. Ett skott eller ett separat blad placeras i en glaskolv vänd upp och ner (bild 12) och exponeras för ljus i 15-20 minuter. En del av koldioxiden i kolven förbrukas under fotosyntesen. Sedan binder de CO2 som inte absorberas av bladen och häller överskott av alkalilösning i kolven. Därefter titreras den återstående alkalin med saltsyra eller oxalsyra. Samma görs med kontrollkolven (utan växt) och titreringsresultaten jämförs.

Ris. 12. Enhet L.A. Ivanova och N.L. Kossovich för att bestämma intensiteten av fotosyntes: a - kolv; b - en stång med ett ark; c - kork

Om experiment- och kontrollkolvarna har samma volym och om samma mängd Ba (OH) 2-lösning hälls i båda kolvarna, kommer mängden koldioxid som absorberas av växten att vara direkt proportionell mot skillnaden i titreringsresultaten av innehållet i dessa kolvar. För att fastställa vilken mängd CO2 som motsvarar 1 ml syra som används för titrering, låt oss jämföra reaktionerna där alkalin som hälls i kolven kommer in:

Ва (ОН) 2 + СО2 = ВаСО3 ↓ + Н2 О,

Ba (OH) 2 + 2HCI = BaCI2 + 2H20.

1 M HCl motsvarar 0,5 M CO2, d.v.s. 44: 2 = 22 g CO2. I en koncentration av 0,025 N HCl innehåller 1 ml av denna lösning

0,000025 M HCI, vilket motsvarar 22 × 0,000025 = 0,00055 g eller 0,55 mg CO2. Denna metod ger tillräckligt noggranna resultat endast i

om alla åtgärder för att öppna och stänga kolvarna utförs utan att röra glaset med händerna (annars kommer luften, som expanderar vid uppvärmning, delvis att fly från kolvarna).

Syfte med arbetet: att bestämma intensiteten av växts fotosyntes Arbetsflöde: 1. Ta två identiska kolvar och förvara dem i

under identiska förhållanden öppna i 10-20 minuter för att fylla med luft. Sätt sedan in pluggar samtidigt med hål stängda med glasproppar (nr 1) i dem, så att inte kolvarna värms upp genom att röra vid händerna.

2. Klipp av ett blad eller en växtskott, uppdatera snittet med en rakhyvel under vatten och lägg i ett provrör fyllt med vatten (ta kokt vatten så att det inte finns några luftbubblor) fäst på en pinne som sätts in i en kork (nr 2 ).

3. Ta bort proppen nr 1 från kolven med en snabb men lugn rörelse och sätt in proppen nr 2 (med anläggningen).

4. Exponera kolven för ljuset och markera starttiden för experimentet. Under experimentet, övervaka temperaturen inuti kolven och, vid överhettning, kyla kolven med vatten. Det är särskilt viktigt att i slutet av experimentet är samma temperatur som i början, annars kan luft komma in

i kolv eller utgång. Experimentets varaktighet bör vara sådan att bladen hade tid att absorbera högst 25% av innehållet

Xia i en CO2-kolv. Vid god belysning för en 1 L-kolv bör exponeringen inte överstiga 5 minuter för större kolvar

- 15-20 minuter.

5. I slutet av experimentet, ta bort växten från kolven och stäng den snabbt med propp nr 1 och markera tiden. Öppna också kontrollkolven i några sekunder. Häll 25 ml i kolvar genom hålet i proppen

0,025N lösning av Ba (OH) 2 och 2-3 droppar fenolftalein och stäng omedelbart hålet med en propp.

								Tabell 8
			Intensiteten hos fotosyntes
						HCl-konsumtion, ml		Intensiv
					infunderas
								fotosyntes
				dm2	Wa (OH) 2,			för, mgСО2 /

6. För att öka ytan av kontakt med Ba (OH) 2 med luft, fukta försiktigt kolvens väggar med denna lösning.

skaka den regelbundet i 3 minuter, varefter titrering med 0,025N saltsyralösning utförs genom korkens hål tills den rosa färgen försvinner.

7. Bestäm arean på arket med rutan. resultat för

skriv till tabell 8.
Intensiteten för fotosyntes Jf (ml CO2 / g			timme) beräknas med
	(A B) K

där A är mängden HCI som används för att titrera barit i en testkolv, ml;

B - mängden HCI som används för titrering av barit i kontrollkolven, ml;

K - korrigering till HCI-titer;

0,55 är antalet mg CO2 motsvarande 1 ml 0,025H HC1; S - bladarea, dm2;

t - exponering, min;

60 - omvandlingsfaktor från minuter till timmar.

Material och utrustning: 1) blad eller skott av växter; 2) 0,025N lösning av Ba (OH) 2; 3) 0,025N HCl-lösning; 4) fenolftalein; 5) koniska kolvar med en kapacitet på 1 l (2 st.); 6) papper; 7) gummiproppar (3 st.); 8) två proppar med ett hål stängt med ett glaspropp, ett glas- eller metallstång med ett litet provrör och en termometer fäst vid den införs i den tredje proppen; 9) ett stativ för att installera kolven i inverterat läge; 10) elektrisk lampa 200-300 W; 11) sax; 12) papper; 13) skalor med vikter.

testfrågor

1. Den kosmiska rollen för gröna växter. Betydelsen av K.A.s verk Timiryazev.

2. Pigment av fotosyntetiska växter. Metoder för att separera pigment.

3. Kemiska och optiska egenskaper hos pigment.

4. Fysikalisk-kemisk egenskaper hos klorofyllmolekylen. Klorofyllfluorescens.

5. Lätt stadium av fotosyntes. Fotosyntetisk fosforylering.

6. Det mörka stadiet av fotosyntes. Calvin-cykel, Hatch-Slack-cykel, fotosyntes som tolstyanka.

7. Intensiteten av fotosyntes, fotorespiration.

8. Miljöfaktorernas inverkan på fotosyntesens intensitet

4. PLANTSANDNING

Historien om utvecklingen av andningsundervisningen. Teori om oxidation och reduktion: A.N. Bach, V.I. Palladin, G. Wieland, O. Warburg, S.P. Kostycheva et al. Klassificering av andningssystem. Enzymstruktur. Verkan av aktivatorer och hämmare. Karakterisering av dehydrogenaser, oxidoreduktaser, oxidaser. Verkningsmekanismer för katalas, peroxidas, cytokromoxidas och polyfenoloxidas.

Andningens fysiologiska roll. Andningens specificitet hos växter. Mitokondrier. Deras struktur och funktion.

Sätt för oxidation av organiskt material i cellen. Enhet av under-

andedräkt. Mekanismen för aktivering av andningssubstrat, sätt att inkludera dem i processerna för biologisk oxidation. De viktigaste sätten att sprida kolhydrater. Pentozomonofosfatväg för glukosoxidation. Glykolytisk oxidationsväg (glykolys), huvudsteg. Cykel G. Krebs, reaktionssekvensen. Glyoxylatcykel.

Mitokondriernas elektrontransportkedja: strukturell organisation, huvudkomponenter, deras redoxpotentialer. Elektronbärarkomplex. Alternativa katalytiska mekanismer för biologisk oxidation (cyanidresistent andning). Extramitokondriella oxidativa system.

Oxidativ fosforylering. Andningsenergi: fosfater och tioestrar. Enheten mellan elementära energiprocesser i den levande naturen. Fosforylering på substratnivå (substrat) och fosforylering i andningskedjan (koenzym). Oxidativa fosforyleringsteorier: kemiska, mekanisk kemisk (Boyers teori), kemiosmotisk (Mitchells teori). De viktigaste bestämmelserna i Mitchells kemiosmotiska konjugationsteori. Membran som en strukturell grund för bioenergetiska processer. Transformation av energi på gränssnittsmembranen. Elektrokemisk potential är drivkraften bakom fosforylering. Reglering av elektrontransport och fosforylering. Dissociation av andning och fosforylering. Miljöfaktorernas påverkan på denna process.

Andning som en central länk i ämnesomsättningen. Betydelsen av andning i cellens konstruktiva metabolism och dess koppling till cellens andra funktioner.

Kvantitativa indikatorer för gasutbyte (syreupptag, utsläpp av koldioxid, andningsfrekvens, etc.). L. Pasteur-effekt.

Andningsreglering. Andningens ekologi. Andningens beroende av yttre och inre faktorer.

4.1. Gasometrisk bestämning av katalas

Många redoxprocesser i växtvävnader involverar enzymer.

Metoden för att bestämma enzymaktiviteten baseras på förmågan hos katalas att sönderdela väteperoxid med frisättning av syrgas. Eftersom mängden sönderdelad väteperoxid beror på enzymets aktivitet är det möjligt att bedöma aktiviteten hos katalas utifrån mängden syre och frisättningshastigheten.

2H202 → 2H20 + 02.

Syfte med arbetet: bestämning av enzymkatalasets aktivitet i växtmaterial.

Arbetsförlopp: 1. Ta ett prov av löv eller växtdelar som väger 4 g, tillsätt 0,2 g krita (för att ge en alkalisk reaktion), en nypa sand och slipa noggrant i en mortel med en liten mängd destillerat vatten. Överför den bultade massan genom en tratt till en 100 ml mätkolv och bringa

med destillerat vatten upp till märket. 2. En kolv med grönsaker

låt stå i 15 minuter. Förbered nu alla delar av katalasimeteranordningen (fig. 13) för att bestämma katalasaktiviteten och kontrollera dess täthet.

3. Efter 15 minuter tar du 10 ml av extraktet tillsammans med suspensionen från kolven med hjälp av en mätpipett och överför det till ett fack i reaktionskärlet (katalas). Till en annan avdelning med

Ris. 13. Katalasimeter kärlen placerar 5 ml väteperoxid. Reaktionskärl

anslut till resten av katalasimeterinstrumentet.

Metallföreningar med kovalenta bindningar i aprotiska lösningsmedel förändrar deras egenskaper och dissocierar och bildar sedan komplexa föreningar, till exempel: En intressant process för upplösning av TiCl4 i dimetylformamid (DMF) och dimetylsulfoxid (DMSO). Lösningsmedelsmolekyler interagerar med titan ...

Klorofyll

(Processer av komplexbildning av naturligt och teknogent ursprung)

Klorofyllbiosyntes

(Processer av komplexbildning av naturligt och teknogent ursprung)

Klorofyll men men b
(Processer av komplexbildning av naturligt och teknogent ursprung)

Klorofyll

Begreppet klorofyll kommer från de grekiska orden (x ^ sorbs; - grön och (poAXov-leaf). Detta är ett grönt pigment av växter, med hjälp av vilken absorption av solljus och fotosyntesprocessen sker. Timiryazev var en av de första forskarna som uppmärksammar klorofyll. grupp av komplexa ...
(Processer av komplexbildning av naturligt och teknogent ursprung)

Klorofyllbiosyntes

I naturen är biosyntescentra - polyenzymkomplex - ansvariga för biosyntesen av klorofyll. Biosyntesprocessen är tydlig. I det sista steget av biosyntes i högre växter omvandlas ljusfärgad klorofyllid till klorofyll under påverkan av ljus. Processen tar flera ...
(Processer av komplexbildning av naturligt och teknogent ursprung)

Fysikokemiska egenskaper hos klorofyll

Klorofyll men har en hög molekylvikt på 893,52. Vid en temperatur av 117-120 ° C smälter blåsvarta mikrokristaller av klorofyll. Klorofyll men löses i dietyleter, etanol, aceton, bensen, kloroform b pyridin. Dess lösningar är blågröna och mycket fluorescerande ....
(Processer av komplexbildning av naturligt och teknogent ursprung)

Mål: bekanta dig med förfarandet för att utföra arbete; göra en slutsats om de kemiska egenskaperna hos arkpigment.

Teoretisk information. Kloroplastpigmentsystemet representeras av två typer av pigment: grönt - klorofyller men och b och gula karotenoider. Det viktigaste funktionella pigmentet är klorofyll men, fungerar som en direkt givare av energi för fotosyntetiska reaktioner, resten av pigmenten överför bara den absorberade energin till den .

Arbetsprocess:

Få en alkohollösning (extrakt) av pigment. Pigment från växtvävnad extraheras med polära lösningsmedel (etylalkohol, aceton), som förstör bindningen av klorofyller och xantofyller med plastiska lipoproteiner och säkerställer deras extraktion. Torra löv placeras i en 200 ml konisk kolv och skållas med kokande vatten, sedan dräneras vattnet. 100 ml etanol hälls i kolven, stängs med en korkpropp med återflödeskondensor och placeras i ett kokande vattenbad för att extrahera pigment. Efter kokning i fem minuter kyls innehållet i kolven och hälls försiktigt i en annan kolv. Extraktet används i efterföljande experiment.

Separation av pigment enligt Kraus. Metoden är baserad på pigmentens olika löslighet i alkohol och bensin. Dessa lösningsmedel blandas inte i ett kärl utan bildar två faser - övre bensin, lägre alkohol, på grund av vilken komponenterna i blandningen av pigment separeras.

2-3 ml alkoholextrakt av pigment och 3-4 ml bensin hälls i ett provrör. Innehållet i provröret skakas, stängs med en propp eller ett stort polermedel och försvaras. När emulsionen stratifierar blir bensinlagret grönt på grund av bättre löslighet av klorofyll i det. Karoten går också i bensin, men dess färg maximeras av klorofyll. Xanthophyll finns kvar i alkoholskiktet med gyllengul färg.

Om pigmenten inte separerar, tillsätt tre till fyra droppar vatten och skaka igen. Vid överskott av vatten kan det undre lagret bli grumligt. I detta fall, tillsätt lite etylalkohol och skaka röret.

Rita en bild av pigmentfördelningen och dra slutsatser.

Förtvålning av klorofyll med alkali. Genom att behandla klorofyll med alkali är det möjligt att orsaka förtvålning av etergrupper, dvs. uppdelning av rester av metylalkohol och fytol:

Det resulterande klorofyllsyra saltet behåller den gröna färgen och de optiska egenskaperna hos klorofyll, men skiljer sig från det i större hydrofilicitet.

1 ml av en 20% NaOH-lösning hälls i ett provrör med 2-3 ml av en alkohollösning av pigment och skakas. Provröret placeras i ett kokande vattenbad. Så snart lösningen kokar avlägsnas röret och kyls, sedan tillsätts en lika stor volym bensin och några droppar vatten. Innehållet i provröret skakas kraftigt och läggs åt sidan. Karoten och xantofyll passerar in i bensinskiktet och natriumsaltet av klorofyllsyra passerar in i alkoholskiktet. Skissa färg på skikten, vilket indikerar pigmentfördelningen.

Erhåller feofytin och omvänd ersättning av väte med en metallatom. Magnesiumatomen kvarhålls relativt svagt i porfyrinkärnan i klorofyll och ersätts lätt med två protoner under noggrann verkan av starka syror med bildandet av brunt feofytin:

Om feofytin påverkas av salter av koppar, zink eller kvicksilver, kommer istället för två protoner motsvarande metall in i kärnan och reaktionsprodukterna blir gröna. Den resulterande färgen är dock något annorlunda än klorofyll:

Följaktligen beror färgen på klorofyller på den organometalliska bindningen i deras molekyler. Omvänd införande av magnesium i feofytin är mycket svårt. Ta två ml alkoholekstrakt av pigment i två provrör och tillsätt en i taget - två droppar 10% saltsyralösning. När den skakas blir klorofyllens gröna färg brun, karakteristisk för feofytin. Ett rör med feositin lämnas för kontroll och några kristaller av kopparacetat införs i det andra och lösningen upphettas i ett vattenbad till kokning. När den värms upp, ändras den bruna färgen på lösningen till grön som ett resultat av bildandet av ett klorofyll-liknande koppar-derivat.

Skissa färgen på feofytin och ett kopparklorofyllderivat.

Utrustning: Torra eller råa blad, etylalkohol, bensin , 20% NaOH-lösning, 10% saltsyralösning i en dropper, kopparacetat. Reflux koniska kolvar, vattenbad, provrörsställ, 1 ml pipetter, koniska koner, färgpennor.

Litteratur: 1, s. 63-66

Testfrågor:

1 Vilken roll har klorofyll i fotosyntesprocessen?

2 Vilken roll har karotenoider i fotosyntesprocessen?

3 Vad är mekanismen för att omvandla ljusenergi till kemisk energi?