Растения — это не только «легкие планеты», обеспечивающие всех нас кислородом, но и те организмы, которые превращают неорганический углекислый газ в сахара — основной источник пищи для всех остальных организмов. Процесс, обеспечивающий это обеспечение органическими веществами, — фотосинтез.
Фотосинтез — это процесс перевода энергии солнечного света в энергию связей других химических веществ, прежде всего углеводов. Основными поглотителями энергии света являются пигменты фотосинтеза : хлорофиллы (основные пигменты), ксантофиллы (дополнительные пигменты, поглощающие тот свет, который не поглотил хлорофилл).Следовательно, соотношение разных пигментов фотосинтеза отражает эффективность фотосинтеза. Для этого необходимо определять соотношение пигментов фотосинтеза в клетке.
Выделение пигментов фотосинтеза
Взять зеленые части растения (любые, подойдет как комнатное растение, так и например, листья деревьев или трава), измельчить их сначала ножницами, затем в блендере или пестиком в ступке (лучше было бы если бы пестик и ступка были каменными или керамическими). Затем добавить к образовавшейся кашице спирт (или этиловый, или изопропиловый, или смесь спиртов с ацетоном) затем хорошо перемешать, процедить через фильтровальную бумагу, уложенную в воронку. Вместо фильтровальной бумаги можно взять салфетку, или бумажное полотенце. Получившийся темно-зеленый раствор и есть экстракт смеси хлорофиллов. Смесь пигментов выделена.
Для разделения используется метод хроматографии на бумаге
Изобретателем метода является русский ученый Михаил Семенович Цвет. 21 марта 1903 года он сделал доклад, описывающий принцип метода разделения окрашенных соединений. Принцип метода состоит в том, что молекулы хлорофилла разного размера и разной окраски при пропитывании бумаги или слоя мела в стеклянной трубке перемещаются под воздействием растворителя с разной скоростью.
Есть легенда, что на применение такого метода ученого натолкнуло наблюдение за расползающимся пятном воды на побеленным мелом потолке из-за прохудившейся крыши. На краях пятна образовывались цветные кольца. Расположение колец относительно друг друга оставалось постоянным, что и натолкнуло ученого на мысль использовать для разделения мел. Мы не будем дырявить крышу, или заливать соседей снизу, а воспользуемся тонкослойной хроматографией на бумаге.
На полоске бумаги для акварели шириной 1 см и длиной, соответствующей высоте сосуда чертят горизонтальную линию старта на расстоянии 4 см от края. Из ранее приготовленной вытяжки берут стеклянной палочкой или капилляром небольшую порцию экстракта и переносят ее многократно на стартовую линию хроматографической бумаги в виде полоски или пятна диаметром не более 1 см. Бумагу подсушивают на воздухе, и нанесение повторяют 5— 6 раз, чтобы сконцентрировать пигмент и не допустить образования большого пятна. Далее в сосуд или цилиндр с растворителем (бензин) на дне опускают хроматограмму стартовой линией вниз, так, чтобы бумага слегка касалась растворителя, и плотно закрывают пробкой. Сосуд должен быть насыщен растворителем, который, поднимаясь вверх по хроматографической бумаге, увлекает за собой смесь пигментов. По окончании разделения пигментов хроматограмму вынимают, сразу же отмечают границу подъема растворителя.
В результате получаем
Пигменты распределяются в следующем порядке: первым снизу адсорбируется хлорофилл b желто-зеленого цвета, затем сине- зеленая зона хлорофилла а, выше ксантофилл, каротин очень быстро движется и располагается вверху полоски хроматографической бумаги у фронта растворителя.
Методика была воспроизведена в рамках проведения Дня науки в Вятском Государственном Университете на кафедре микробиологии. Детям очень понравилось - видели бы вы, как увлеченно третьеклашки проводили хроматографию...
Фотографии любезно предоставлены Урванцевой Анастасией Васильевной, студенткой 2-го курса кафедры микробиологии ВятГУ.
