Изучение свойств растительных пигментов

                      муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

 города Калининграда

средняя общеобразовательная школа №7

Изучение свойств растительных пигментов

Работу выполнил ученик 6 «А» класса

Заянчковский Вениамин

Калининград

                                                                     2015-2016

Содержание

     I.        Введение……………………………………………………………………3

    II.        Основная часть:………………………………………………………….3-6

1.     Что такое «пигмент»? Какие бывают пигменты?

2.     Практическая часть работы.

·         Какие пигменты составляют окраску листа?

·         При каком освещении желтеют листья?

·         Влияние химических веществ на хлорофилл.

·         Воздействие на пигмент хлорофилл высокой температуры.

  III.        Выводы……………………………………………………………………..6

   IV.        Список литературы и Интернет-ресурсов……………………………….6

    V.        Приложения………………………………………………………………6-7

Введение

Цель моей работы – выяснить, какие вещества в клетках растений отвечают за их цвет, и какое они имеют значение для растений.

Гипотеза. Я сделал предположение, что существует определенное вещество, которое отвечает за его цвет (окраску). На разрушение этого вещества влияют природные условия и деятельность человека. Для того, чтобы подтвердить или опровергнуть свою гипотезу, мне необходимо было поставить перед собой несколько задач:

1.     Из источников найти информацию о веществах, которые есть в клетках растений и  придают органам растения различную окраску.

2.     Провести  практические опыты и  установить, как природные условия и деятельность человека влияют на растения.

Что такое «пигмент»? Какие бывают пигменты?

Слово « пигмент» я  слышал не впервые, но подробнее узнал из специальной  литературы.  Я выяснил, что это органические соединения, присутствующие в клетках растений и окрашивают их. Многие из них важны для фотосинтеза. Расположены они в пластидах клетки – хлоропластах и хромопластах. Пластиды могут быть и бесцветные. Они могут переходить из одного вида в другой.

Существует несколько основных групп растительных пигментов:

1.     Самыми распространенным растительным пигментом является хлорофилл. Название идет от греческих слов «хлорос» - зеленый и «филлон» - лист. Зеленый цвет – цвет жизни. Хлорофилл обладает жизненно важной функций: преобразование полученной энергии в питательные вещества. Хлорофилл разрушается, так как непрерывно используется. Растения снова и снова восстанавливают запасы хлорофилла. Возрастные изменения хлоропластов сопровождаются изменением окраски – от  салатно-зеленого до желто-зеленого. Во время периода роста зелёный цвет хлорофилла преобладает.

2.     Флавоны и флавонолы – пигменты. Флавоны были обнаружены и в грибах. Они обеспечивают  желтую цветовую гамму плодов и цветов. Разнообразие оттенков желтого достигается присутствием в соке растений солей кальция и магния.

3.     Другие красители желтого цвета – халконы и ауроны. Встречаются реже. Эти красители совершенно не переносят курильщиков и краснеют, если их окуривать сигаретным дымом.

4.     Антоцианы ответственны за красные цвета в листьях. Антоциановые пигменты, вызывающие розовую, красную и пурпурную осеннюю окраску листьев. Так накопление углеводов (или сахара, крахмала) способствует образованию антацина.

5.     Каротиноиды – пигменты оранжевого  цвета. Название пигментам дал ученый М. С. Цвет. В честь одного из пигментов, содержащегося в оранжевых корнях моркови («carotte» – морковь). Желтая, оранжевая и красная окраска кукурузы, тыквы,кабачков, огурцов, баклажанов, паслена, помидора, дыни, а также многих цитрусовых обусловлена присутствием в них разнообразных каротиноидных пигментов. Рекордсменом по числу каротиноидных пигментов является стручковый красный перец.

Какие пигменты составляют окраску листа?

Опыт №1. Цель: обнаружить, какие пигменты обеспечивают в листьях растения зеленую окраску.  Оборудование :  свежие листья комнатных растений, 95% -ый этиловый спирт, бензин, ступка фарфоровая,  пробирка, воронка, ножницы, фильтровальная бумага. 

Ход опыта. Чтобы получить вытяжку пигментов, нужно  использовать листья теневыносливых комнатных растений – они  мягче, легче растираются, содержат больше хлорофилла. К измельченным листьям добавим 5-10 мл этилового спирта, на кончике ножа мел для нейтрализации кислот клеточного сока и разотрем их в фарфоровой ступке до однородной зеленой массы. Подольем еще этилового спирта и осторожно продолжаем растирание, пока спирт не окрасится в интенсивный зеленый цвет. Полученную спиртовую вытяжку отфильтруем в чистую сухую пробирку или колбу.
Убедимся в том, что спиртовая вытяжка пигментов помимо зеленых содержит еще и желтые пигменты. Для этого на фильтровальную бумагу нанесем стеклянной палочкой каплю спиртовой вытяжки пигментов листа. Через 3-5 мин на бумаге образуются цветные концентрические круги: в центре зеленый (хлорофилл), снаружи - желтый (каротиноиды) (Приложение 1).

Вывод. Разделение пигментов путём адсорбции (поглощением в поверхностном слое) на фильтровальной бумаге и неодинаковой растворимостью в растворителе ( в данном случае - этиловом спирте). Обнаружены  2 вида пигментов: каротиноиды хуже, по сравнению с хлорофиллом, адсорбируются на бумаге, больше растворимы в спирте, поэтому передвигаются по фильтровальной бумаге дольше хлорофилла.
Таким образом, в создании цвета листа участвуют две группы пигментов - зеленые и желтые. Содержание хлорофилла примерно в 3 раза выше, чем каротиноидов, поэтому желтый цвет каротиноидов маскируется зеленым цветом. Количественное соотношение хлорофилла и каротиноидов не постоянно, оно зависит от возраста листа, физиологического состояния растения. Если содержание хлорофилла уменьшается, листья приобретают желто-зеленый или желтый цвет.

При каком освещении желтеют листья?

Опыт № 2. Влияние факторов внешней среды (освещенность, температура воздуха, водоснабжение) на окраску листьев.

Цель этого опыта – установить устойчивость хлорофилла в листьях растений без освещения.

Оборудование: для опыта нужны листья растения без  внешних признаков старения, стакан, черный лист бумаги.

Ход опыта. 19.12.15. Половину листовой пластинки (фикус, традесканция, каланхоэ) закрываем с двух сторон черной бумагой. Лист помещаем в стакан с водой и ставим в хорошо освещенное место. Спустя 4-5 дней снимем бумагу, сравним цвет половинок листа. Хорошо заметны различия в окраске: освещенная часть зеленая, а затемненная - желтая.

Вывод: Результаты опыта свидетельствуют, что снижение интенсивности и продолжительности освещения листьев ускоряет распад молекул хлорофилла в хлоропластах. Я сравнил устойчивость хлорофилла в листьях фикуса и традесканции. Самый неустойчивый пигмент в листьях традесканции, он разрушился за 20 дней, а самый устойчивый у фикуса, разрушается через 45дней. (Приложение2)

                                   Влияние соляной кислоты  на хлорофилл.

Опыт № 3. Гипотеза: пигмент хлорофилл, как органическое вещество, должен разрушаться от воздействия кислот.

Цель этого опыта – подтвердить гипотезу разрушения хлорофилла.

Оборудование: Для опыта нужны "чернила" - 10%-ая соляная кислота, листья растений, палочка.

Работа проводится под «вытяжкой (это КИСЛОТА!!!)

Ход опыта: Заостренный конец палочки смочил в соляной кислоте и провёл рисунок 1 раз. На зеленом фоне листа бегонии постепенно появляется рисунок звездочки бурого цвета. На листе монстеры был нарисован смайлик, но картинка не появилась. Значит, скорость изменения цвета в месте нанесения кислоты зависит от плотности покровов листа (тонкая кожица у бегонии, плотная - у монстеры) . Появление бурой окраски обусловлено проникновением кислоты внутрь клеток и образованием в них особого вещества - феофитина.

Вывод: Я подумал, если хлорофилл разрушается при воздействии на него соляной кислоты, значит, и газообразные выделения промышленных предприятий, которые часто содержат в себе химические вещества (например, сернистый ангидрит), вызывают нарушения обмена веществ в клетках, в том числе и разрушение хлорофилла. Это  объясняет появления на листьях бурых пятен. (Приложение 3)

Воздействие на пигмент хлорофилл высокой температуры.

Опыт № 4. Цель данного опыта – доказать, что разрушение хлорофилла возможно и при воздействии на клетки листьев высокой температуры.

Оборудование: Для опыта нужны зеленые листья двух растений (диффенбахия, фикус), палочка.

Соблюдение техники безопасности.

Ход опыта: Прикоснемся к листу концом сильно нагретой палочкой. Возникают своеобразные изменения окраски листа: зеленые круги с неровными бурыми кольцами.

Вывод: Появление бурых колец обусловлено поступлением кислот клеточного сока из вакуолей в цитоплазму, а затем в хлоропласты. Под действием температуры раскаленной стеклянной палочки происходит разрушение молекул хлорофилла, образование феофитина и появление бурого окрашивания. Поскольку химический состав листьев различных растений имеет свои особенности, можно получить различные картины колец отмирания. Желтые, коричневые пятна отмирания появляются на листьях и в природных условиях под влиянием сильного перегрева, засухи. (Приложение 4)

Выводы.

Таким образом, я подтвердил своё предположение, что существует пигмент хлорофилл, который отвечает за окраску растения. На разрушение хлорофилла влияют природные условия и деятельность человека. Свой вывод я решил оформить в виде модели «Фишбоун»: причины и следствия.

 В создании цвета листа участвуют различные группы пигментов.

1.     Снижение продолжительности светового дня ускоряет распад молекул хлорофилла в хлоропластах. Это одна из причин осеннего листопада.

2.     Хлорофилл разрушается при воздействии на него кислоты

3.     Под действием температуры происходит разрушение молекул хлорофилла и появление бурого окрашивания.

Список литературы и Интернет-ресурсов.

1.     Энциклопедия для детей. Биология; "Аванта +", М., 1993.

2.     Биология. Первое сентября. № 44, 45, 46, 1999.

3.     http://ru.wikipedia.org – Википедия.

http://lib.e-science.ru – Портал Естественных наук.

Приложения.

Приложение 1. Какие пигменты составляют окраску листа?

Приложение 2. При каком освещении желтеют листья?

Приложение 3. Письмо на зеленом листе.

Приложение 4. Образование колец отмирания на листьях.