Nr. ćwiczenia: 6	Magdalena Firek	Nr. grupy: 7
Data wykonania ćwiczenia: 16.04.2013	Temat ćwiczenia: Badanie właściwości fizycznych i chemicznych barwników fotosyntetycznych. Badanie właściwości antocyjanów.	Zaliczenie:
Data oddania sprawozdania: 24.04.2013

Definicje:

Chlorofil- grupa organicznych związków chemicznych obecnych między innymi w roślinach, algach i bakteriach fotosyntetyzujących (np. w sinicach). Nadaje częściom roślin (głównie liściom) charakterystyczny zielony kolor. Zbudowany jest z 4 pierścieni pirolowych. Dzięki naprzemiennym wiązaniom podwójnym i pojedynczym dochodzi do zjawiska absorpcji. Cząsteczka fitolu umożliwia wiązanie się z błona komórkową.

• Feofirit- Mg-, fitol-,

• Chlorofilit- Mg+, fitol-,

• Chlorofil- Mg+, fitol+,

• Feofityna- Mg-, fitol-,

• Bakterio chlorofil- fitol zamieniony na geranylofarmezol,

Chlorofil A	Chlorofil B
Szersze piki absorbancji, Barwa niebieska, Max. absorbancji 430-662 nm., Przy 7 węglu (wzór) znajduję się grupa metylowa, Występowanie- organizmy fotosyntezujące,	Krótsze piki absorbancji. Barwa żółto-zielona, Max. Absorbancji 453-642 nm., Przy 7 węglu (wzór) znajduję się grupa aldehydowa, Występowanie- rosliny wyższe,

Właściwości fizyczne:

• nierozpuszczalny w wodzie dzięki fitolowi

• rozpuszczalny w acetonie alkoholu benzynie,

• trwały na świetle,

• absorbancja A i B uzupełnia się,

Karotenoidy-  grupa organicznych związków chemicznych, węglowodory nienasycone o szczególnej budowie, żółte, czerwone, pomarańczowe i różowe barwniki roślinne, występujące w chloroplastach i chromatoforach. Występuje układ wiązań sprzężonych, naprzemienne umiejscowienie podwójnych i pojedynczych wiązań.  Zbudowany z 8 jednostek izoprenowych należących do tetrapentenów z grupy tetranoidów. Dzielimy na karoteny i ksantofile.

Właściwości fizyczne:

• nie rozpuszczalne w wodzie,

• rozpuszczalne w rozpuszczalnikach organicznych,

• nietrwałe na słońcu,

Funkcje:

• przeciwutleniacze (nie niszczą fotosystemów)

• absorbują światło na falach nie dostępnych dla chlorofilu,

• cykl ksantofilowy,

Fikobyliny- barwnik fotosyntetyczny występujący u sinic, krasnorostów, glonów.

• nie występuje u roślin wyższych,

• zbudowane z 4 pierścieni pirolowych, nie połączonych w formę okręgu lecz w formie liniowej,

• nie posiadają Mg oraz fitolu. Połączone z białkiem tworzy fikobylisomy,

• dobrze rozpuszczalne w wodzie. Funkcją jest dostarczanie energii do wzbudzenia fotosystemu II,

Antocyjany- należą do flawonoidów.

• metabolity wtórne roślin,

• 2 pierścienie aromatyczne połączone mostkiem,

• magazynowane w wakuolach,

• dobrze rozpuszczalne w wodzie,

• flawonole, flawole,

• pod wpływem zminy pH zmieniają kolor:

• Kwaśne- czerwony,

• Zasadowe- niebieskie,

• atraktanty w roślinie,

Betacyjaniny- nie spokrewnione z antocyjanami.

• zawierają cząsteczkę azotu,

• nie występują z antocyjanami,

• znajdują się w roślinach z rodziny goździkowców,

• wolniej zmieniają barwę pod wpływem pH,

Emerson- zjawisko gwałtownego wzrostu efektywności fotosyntezy, po naświetleniu

kom. Fotosyntetycznych dwoma źródłami światła (700, 680 nm.), dlatego następuje współpraca dwóch układów barwników czyli fotoskładu I i II.

Fotosystem I	Fotosystem II
stosunek w chlorofilu A do B= 1:4, 700 nm., różne LHC (kompleks zbierający światło),	stosunek w chlorofilu A do B= 1:1, 680nm., różne LHC (kompleks zbierający światło),

Ćwiczenie 1.

Ekstrakcja barwników liścia etanolem.

Świeże zielone liście zalano wodą i zagotowano w łaźni wodnej. Następnie przeniesiono liście do zlewki i zalano 40 ml alkoholem etylowym (80%) i gotowano kilka minut. Ostudzono i obserwowano zmianę barwy.

Wyniki:

Po zagotowaniu liści w wodzie nie zmieniły one barwy, woda zabarwiła się na lekko zielony. W alkoholu liście widocznie utraciły barwę, roztwór zabawił się na ciemno zielony.

Wnioski:

W wodzie rozpuściły się antocyjany, natomiast w alkoholu rozpuścił się chlorofil oraz karotenoidy.

Ćwiczenie 2.

Zjawisko fluorescencji alkoholowego wyciągu barwników.

Zagęszczono ekstrakt barwników i oglądano w świetle przechodzącym i rozproszonym.

Wyniki:

W świetle przechodzącym ekstrakt barwników miał barwę zielona, natomiast w świetle rozproszonym czerwoną.

Wnioski:

Z przeprowadzonego doświadczenia wynika, że w roztworach chlorofilu występuje zjawisko fluorescencji. Wzbudzone cząstki barwnika emitują promienie o długości fali większej od światła absorbowanego. W grubej warstwie chlorofil pochlania wszystkie promienie oprócz skrajnie czerwonych.

Ćwiczenie 3.

Rozkład chlorofilu.

• Działanie kwasem na chlorofil.

Przygotowano 2 probówki:

1. 2 ml alkoholowego wyciągu barwników + kwas szczawiowy,

2. 2 ml alkoholowego wyciągu barwników + kw. szczawiowy + 1 ml octanu miedzi + kw. octowy (katalizator), (podgrzano)

Obserwowano zmianę barwy.

• Rozdzielenie barwników metodą Krausa i działanie stężonych zasad na chlorofil.

Przygotowano 2 probówki:

1. 2 ml alkoholowego wyciągu barwników + 2 ml benzyny,

2. 2 ml alkoholowego wyciągu barwników + kilka kropel stężonego KOH,

Mocno wstrząśnięto. Obserwacja rozdzielania się roztworów.

Wyniki, wnioski:

• Działanie kwasem na chlorofil.

1. 2 ml alkoholowego wyciągu barwników + kwas szczawiowy=

• odbarwienie,

• Mg został wyparty prze kw. szczawiowy, na jego miejsce wszedł H,

• powstała feofityna, (brunatna)

1. 2 ml alkoholowego wyciągu barwników + kw. szczawiowy + 1 ml octanu miedzi + kw. octowy (katalizator),

• wyparty H przez Cu,

• jony miedzi z octanu miedzi wyparły jony protonowe,

• ponowne przyłączenie Mg, (zielony)

• Rozdzielenie barwników metodą Krausa i działanie stężonych zasad na chlorofil.

1. 2 ml alkoholowego wyciągu barwników + 2 ml benzyny,

• górna warstwa- benzyna (zielony kolor, chlorofile), chlorofil jest hydrofobowy i wykazuje wieksze powinowactwo do benzyny niż alkoholu,

• dolna warstwa- alkohol (jasno zielona barwa, karetonoidy, ksantofile),

1. 2 ml alkoholowego wyciągu barwników + kilka kropel stężonego KOH,

• górna warstwa- benzyna (jasno zielony kolor, karoteny [fitol]), doszło do hydrolizy zasadowej chlorofilu,

• dolna warstwa- alkoholowa (zielony kolor, chlorofile, ksantofile, [reakcja zmydlania, chlorofilit]), fitol odłączył się od feoporfiryny a jest ona hydrofilowa więc przeszła do części dolnej.

Ćwiczenie 4.

Rozdział chromatograficzny barwników fotosyntetycznych.

• Chromatografia bibułowa.

Przygotowano rynienki i napełniono je ekstraktem alkoholowym barwników. Następnie umocowano w nich pasek bibuły by był nieco zanurzony w ekstrakcie. Po czasie wyciągnięto bibułę, osuszono i zanalizowano barwy.

• Chromatografia kolumnowa.

W moździerzu roztarto liście z piaskiem, dolano 30 ml benzyny oraz 2,5 ml alkoholu metylowego. Odlano wyciąg do zlewki. Następnie zmontowano kolumnę. Szklaną rurkę umieszczono w kolbie próżniowej i połączono z pompą wodną. Wypełniono kolumnę zawiesiną skrobi w benzynie i nałożono ekstrakt z liści. Obserwacja.

Wyniki:

Chromatografia bibułowa:

Chromatografia kolumnowa:

Ćwiczenie 5.

Badanie widma spektralnego barwników fotosyntetycznych.

1. Wykonano pomiary widma rozdzielonych barwników w spektrofotometrze. Jako próbę ślepą użyto eter.

Wyniki:

Wnioski:

• Chlorofil a wykazuje głownie pasma absorpcji przy 429 i 661 nm.

• Chlorofil b wykazuje głównie pasma absorpcji przy 453 i 643 nm.

• Karoteny i ksantofile wykazują podobne pasma absorpcji.

1. umieszczono przed szczeliną spektroskopu probówkę z barwnikami. Obserwowano pochłanianie barwy światła.

Wyniki:

Barwy wygaszane:

	fioletowa	niebieska	zielona	żółta	pomarańczowa	czerwona
Chlorofil	+	+				+
Karotenoidy	+

Wnioski:

Barwniki wygaszają odpowiednie barwy ponieważ ich widma znajdują się w tych zakresach.

Badanie właściwości antocyjanów.

Ćwiczenie 1.

Ekstrakcja antocyjanów z liści czerwonej kapusty i obserwacja zmiany zabarwienia w zależności od pH środowiska.

Pokrojono ok. 20g czerwonej kapusty, roztarto z piaskiem w moździerzu i ekstrahowano 100 ml wody. Odsączono ekstrakt do zlewki. Przygotowano bufor fosforanowy o pH: 3.6, 5.6, 6.2, 6.6, 7.0, 7.4, 8.0, 10.0. Do każdego wlano po ok. 2 ml ekstraktu i obserwowano zmiany kolorów.

Wyniki:

Wnioski:

W badaniu zaobserwowano zmianę zabarwienia antocyjanów w zależności od pH buforu. W kwaśnym są one czerwone a w zasadowym niebieskie.

Ćwiczenie 2.

Badanie widma absorpcyjnego antocyjanów w roztworach o pH 3.0 i 7.0.

Przygotowano 2 probówki z 10 ml buforów o pH 3.0 i 7.0. do jednej probówki dodano 0.5 ml wody a do drugiej 0.5 ml ekstraktu barwników, wykonano pomiar absorbancji dla obu prób w zakresie 420-700 nm.

Wnioski:

Z badania wynika że antocyjany mają różne widma absorpcyjne w zależności od pH w jakim się znajduje. Dla pH 3.0= 523 nm, dla 7.0= 590 nm.