Barwniki fotosyntetyczne - BioCentrum Edukacji Naukowej

Komentarze

Transkrypt

Barwniki fotosyntetyczne - BioCentrum Edukacji Naukowej
Barwniki fotosyntetyczne
Opracowanie merytoryczne treści zestawu:
Berenika Pokorska, Jakub Urbański
Ilustracje:
Anna Lea Chojnacka, Jacek Lilpop
Korekta:
Joanna Lilpop
1 4 3
ver. 01.2011
Niniejsze materiały podlegają licencji Creative Commons:
Uznanie autorstwa – Użycie niekomercyjne – Bez utworów zależnych 3.0 Polska.
Niniejsze materiały wolno kopiować i rozpowszechniać wyłącznie niekomercyjnie w
celach edukacyjnych, pod warunkiem umieszczenia na kopiach logo Fundacji BioEdukacji i
BioCentrum Edukacji Naukowej oraz informacji o autorach. Nie zezwala się na zmiany ani
przekształcenia niniejszego skryptu. W przypadku innych zastosowań lub zmian materiałów
niezbędna jest zgoda Fundacji BioEdukacji (www.bioedukacja.org.pl).
Barwniki fotosyntetyczne
Fotosynteza
Rys. 1. Chloroplasty kukurydzy.
Zdjęcie z mikroskopu
elektronowego. Dzięki uprzejmości
Anny Drożak, UW
Fotosynteza jest reakcją kluczową dla istnienia życia na Ziemi, w jej wyniku w ciągu roku
jest magazynowanych ponad 10 miliardów ton węgla na Ziemi, w formie węglowodanów
i innych związków organicznych. To dzięki wydzielanemu w procesie fotosyntezy tlenowi
zawdzięczamy obecny skład naszej atmosfery.
Jako pierwszy, wydzielanie tlenu przez rośliny wykrył pod koniec XVIII wieku angielski
uczony Joseph Priestley. Przy pomocy prostego eksperymentu udowodnił, że rośliny są w
stanie „oczyszczać powietrze, zepsute przez palącą się świecę.” Gałązka mięty umieszczona w naczyniu z wodą pod szklanym kloszem, po kilku dniach wydzielała gaz, który nie
powodował gaśnięcia świecy.
Doświadczenie Priestleya powtórzył holenderski uczony, nadworny lekarz cesarza Austrii
Jan Ingenhousz. Co więcej wykazał on, że rośliny „naprawiają” złe powietrze pod wpływem światła. Kolejne doświadczenia przeprowadzone przez szwajcarów Jeana Senebiera,
a następnie Theodora de Saussure wykazały, że w trakcie przeprowadzanej przy udziale
światła reakcji wiązany jest dwutlenek węgla oraz inny związek. Saussure analizując przyrost
biomasy roślin i stosunek tej biomasy do ilości pochłoniętego dwutlenku węgla doszedł to
wniosku, że drugim związkiem wykorzystywanym w fotosyntezie jest woda.
Blisko pół wieku po tych doświadczeniach, w 1842 roku niemiecki lekarz Julius Robert
Mayer sformułował tezę opisującą istotę fotosyntezy, udowodnił, że rośliny wykorzystują
energię świetlną do budowy związków chemicznych.
Wiązanie energii słonecznej zachodzi dzięki skomplikowanemu cyklowi reakcji przebiegających w komórkach organizmów fotosyntetyzujących. W pierwszej, tzw. jasnej fazie
fotosyntezy, dzięki absorpcji światła przez barwniki fotosyntetyczne, wytwarzana energia
chemiczna magazynowana jest w wysokoenergetycznych wiązaniach ATP (adenozyno5’-trifosforan). W czasie tej fazy dochodzi także do kumulacji potencjału redukcyjnego w
postaci NADPH (zredukowany fosforan dinukleotydu nikotynoamidoadeninowego). ATP i
NADPH, powstałe w fazie jasnej fotosyntezy, często określane są mianem siły asymilacyjnej.
Wewnątrz chloroplastów zachodzi druga, ciemna faza fotosyntezy. W jej trakcie dochodzi
do redukcji dwutlenku węgla, przy udziale wytworzonego w fazie jasnej ATP i NADPH.
Ogólne równanie fotosyntezy, zaproponowane przez Cornelisa van NIela, wygląda
następująco:
CO2 + 2H2A + światło ----> (CH2O) + 2 A + H2O
gdzie (CH2O) jest zredukowanym akceptorem – węglowodanem, a HnA (np. H2O, H2S, NH3)
jest donorem wodoru.
Ryc. 2. Schemat chloroplastu
www.biocen.edu.pl
2
Barwniki fotosyntetyczne
Barwniki biorące udział w fotosyntezie
Absorpcja energii słonecznej zachodzi dzięki różnym barwnikom fotosyntetycznym, z
których każdy wychwytuje światło o określonej długości fali. Chlorofile to barwniki, które
absorbują światło o długości fali poniżej 480 nm i pomiędzy 550 a 700 nm, czyli czerwoną
i niebieską część spektrum światła. Światło o długości fali pomiędzy 480 a 550 nm (czyli
zielone) nie jest absorbowane przez chlorofile, lecz odbijane - dlatego właśnie liście są
zielone. Chlorofile zostały odkryte na początku XX wieku przez Richarda Willstättera i jego
współpracowników, w 1915 r. za to odkrycie przyznano im nagrodę Nobla z chemii.
W strukturze cząsteczek chlorofilu występuje układ następujących po sobie wiązań podwójnych i pojedynczych, tzw. układ wiązań sprzężonych. Dzięki niemu cząsteczki chlorofilu
mają zdolność absorpcji promieniowania świetlnego. Chemicznie chlorofil jest pochodną
związku pierścieniowego, tetrapirolu. W środku struktury pirolowej znajduje się, związany
koordynacyjnie z czterema atomami azotu atom magnezu. Do grupy karboksylowej pirolu
przyczepiony jest silnie hydrofobowy ogonek 20-węglowego alkoholu, fitolu, kotwiczący
cząsteczkę chlorofilu w błonie. U roślin wyższych występują dwa chlorofile, nazywane a i
b. Chlorofile a i b różnią się jedną grupą chemiczną w strukturze: w chlorofilu a jednym z
podstawników pierścienia pirolowego jest grupa metylowa (-CH3), natomiast w chlorofilu
b w tym miejscu znajduje się grupa formylowa (-CHO). Chlorofil a znajduje się w centrach
reakcji fotosystemu pierwszego i drugiego, natomiast chlorofil b jest głównym składnikiem
kompleksów zbierających energię świetlną. U roślin wyższych stosunek ilościowy chlorofilu
a do b wynosi około 3 : 1.
Ryc. 3. Struktura chemiczna
chlorofilu a.
Ryc. 4. Widma absorpcyjne
chlorofilu a i b.
Oprócz chlorofili, w błonach fotosyntetycznych roślin wyższych występują także barwniki
pomocnicze – karotenoidy. Do karotenoidów zaliczamy ksantofile (w tym np. luteinę) i
karoteny (w tym ß-karoten). Dzięki obecności dwóch pierścieni połączonych łańcuchem węglowodorowym, karotenoidy absorbują energię świetlną w takim zakresie, w jakim nie mogą
robić tego chlorofile, a następnie przekazują energię na cząsteczki chlorofilu. Niezwykle
istotną funkcją karotenoidów jest ochrona układów fotosyntetycznych przed fotooksydacją.
Karotenoidy chronią chloroplasty przed nadmiarem energii, rozpraszając ją.
3
Copyright © :
Barwniki fotosyntetyczne
Barwniki fotosyntetyczne roślin wyższych związane są z białkami, które tworzą ogromne
kompleksy odpowiedzialne za pochłanianie energii i przenoszenie elektronów w błonach
tylakoidów. Dwa najważniejsze takie kompleksy nazwano fotoukładem pierwszym i fotoukładem drugim (PSI i PSII). Każdy fotoukład zawiera około 200-300 cząsteczek barwników
asymilacyjnych służących jako anteny energetyczne. PSI wiąże znacznie więcej cząsteczek
chlorofilu a niż chlorofilu b, natomiast PSII odwrotnie. Rolą chlorofili jest pochłanianie
energii świetlnej i przeniesienie jej do centrum reakcji fotoukładu (zarówno PSI i PSII), gdzie
znajduje się jedna cząsteczka chlorofilu a. Cząsteczki barwników wzbudzone kwantem
światła przekazują wzbudzenie kolejnym cząsteczkom barwnikowym na drodze rezonansu,
wzbudzenie dochodzi do znajdującej się w centrum reakcyjnym pary cząsteczek chlorofilu
a, w wyniku czego oddziela się od nich elektron (Ryc. 5).
Ryc. 5. Schemat przepływu energii
w obrębie fotosystemu. Dzięki
uprzejmości Anny Drożak, UW.
Foton
Barwniki fotosyntetyczne, zarówno chlorofile jak i karotenoidy są związkami niepolarnymi,
a więc źle rozpuszczają się w wodzie, natomiast bardzo dobrze w rozpuszczalnikach niepolarnych, takich jak benzyna czy chloroform. Poszczególne barwniki ze względu na charakter budowy i długość łańcuchów węglowych w cząsteczce różnią się od siebie w znaczny sposób polarnością. Dzięki temu możliwe jest ich rozdzielenie w układzie różniących
się polarnością rozpuszczalników organicznych. Do ekstrakcji barwników z liści używa się
rozpuszczalników polarnych – w doświadczeniu użyto mieszaniny etanol-aceton. Wyizolowane barwniki fotosyntetyczne można rozdzielić metodą chromatografii cienkowarstwowej adsorpcyjnej (TLC – ang. Thin Layer Chromatography). Płytki do chromatografii pokryte są celulozą, która może wiązać (adsorbować) różne cząsteczki. Im związek jest bardziej
polarny, tym lepiej będzie przywiązany do płytki, mało polarne związki słabo wiążą się z
płytką i „wędrują” wraz z eluentem, który używany jest do rozdziału chromatograficznego. W doświadczeniu jako eluent chromatograficzny stosowany będzie odpowiednio przygotowany układ benzyna–aceton (10:1), który jest silnie niepolarny, dlatego barwniki fotosyntetyczne, które są najbardziej niepolarne będą przemieszczać się wraz z nim, a te, które są bardziej polarne będą lepiej „trzymać się” płytki. Po rozwinięciu chromatogramu będzie możliwa identyfikacja chlorofilu a oraz b i karotenoidów.
Ryc. 6. Struktura molekularna
kompleksu fotoukładu I. U dołu
przekrój poprzeczny kompleksu z
widocznymi białkami
transbłonowymi. [David S.
Goodsell. Molecule of the Month,
październik 2001, www.pdb.org,
plik PDB numer 1jb0]
www.biocen.edu.pl
4
Barwniki fotosyntetyczne
DOŚWIADCZENIE
W zestawie znajdują się:
• Mieszanina etanol-aceton do izolacji barwników (180 ml)
ß
• 16 płytek do chromatografii cienkowarstwowej TLC
ß
• 30 końcówek kapilarnych do nakładania roztworu barwników na płytkę
ß
• Aceton do układu rozdzielającego (15 ml)
ß
• 5 pustych, stojących probówek jako komory chromatograficzne
ß
• 1 pusta probówka o pojemności 50 ml, z podziałką
ß
• 5 pipetek pasterowskich o pojemności 3 ml
ß
• 5 plastikowych kieliszków
ß
• 1 ml wzorca barwników. Przechowywać w ciemności, w temp. + 4 oC
ß
Dodatkowo potrzebne będzie:
• 1–5 odpornych na ciepło, zamykanych naczyń, np. małe słoiczki
ß
• kilka zielonych liści roślin, np. bazylii lub fasoli
ß
• łaźnia wodna z gorącą wodą o temperaturze 90-95 C (np. miska)
ß
• 30 ml benzyny ekstrakcyjnej jako eluent chromatografii
ß
o
Cel doświadczenia:
Identyfikacja barwników fotosyntetycznych liści.
Przygotowania wstępne
1
Bezpośrednio przed rozpoczęciem doświadczenia przygotuj mieszaninę eluentu do
chromatografii benzyna-aceton w proporcji 10:1. W załączonej probówce o pojemności
50 ml z podziałką, odmierz 30 ml benzyny ekstrakcyjnej i dodaj za pomocą pipetki 3 ml
acetonu. Do zakręcanych stojących pojemników chromatograficznych nalej za pomocą
pipetki po 3 ml tak przygotowanej mieszaniny. Zakręć pojemniki. Warstwa mieszaniny
chromatograficznej na dnie komory nie powinna sięgać 3 mm powyżej dolnej poziomej
linii pojemnika. Dla każdego zespołu przygotuj jedną komorę.
2
Przed rozpoczęciem doświadczenia przygotuj łaźnię wodną: do miski nalej świeżo
zagotowanej wody. Woda powinna być cały czas gorąca, w razie potrzeby dolej gorącej wody. Wszystkie zespoły będą korzystać z łaźni jednocześnie, miska powinna
być wystarczająco duża.
5
Copyright © :
Barwniki fotosyntetyczne
Materiały i odczynniki dla jednego zespołu
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
3 zielone liście bazylii (ewentualnie 2 gramy liści innych roślin)
dostęp do łaźni wodej o temperaturze 90-95oC
5 ml mieszaniny etanol-aceton do ekstrakcji barwników
słoik
1 pipeta pasterowską
kubeczek plastikowy na ekstrakt barwników
1 płytka do chromatografii TLC
2 końcówki kapilarne do nakładania próbki
zakręcona komora chromatograficzna z mieszaniną benzyna-aceton 10:1
kserokopia karty pracy
Opis doświadczenia
Ekstrakcja barwników z liści
Rys. 1.
www.biocen.edu.pl
1
Rozdrobnij trzy liście bazylii i umieść na dnie słoiczka.
2
Zalej minimalną objętością mieszaniny etanol-aceton tak, aby liście były lekko zakryte
(około 3-5 ml, objętość zależy od powierzchni dna słoika).
3
Umieść słoik w gorącej łaźni wodnej. Słoik możesz lekko zakryć pokrywką. Mieszaj
zawartość słoika delikatnie nim kołysząc. Uważaj, aby woda nie dostała się do środka
słoika. UWAGA: Staraj się nie wdychać oparów ze słoika! Praca powinna być prowadzona
pod wyciągiem lub w dobrze wentylowanym pomieszczeniu.
4
W ciągu około 5-10 minut liście powinny się odbarwić, a barwniki fotosyntetyczne
przejść do roztworu etanolu. Zlej zielony ekstrakt barwników do kubeczka i ostudź.
Rys. 2.
Rys. 3.
6
Barwniki fotosyntetyczne
Chromatografia barwników
1
Ekstrakt barwników nakładaj przy pomocy końcówki kapilarnej na chropowatą stronę płytki chromatograficznej. Pierwszą kroplę nałóż w odległości 1 cm od jej dolnej
krawędzi.
2
Po nałożeniu kropli odczekaj 5 sekund, dopóki kropla nie wyschnie, po czym dokładnie
w to samo miejsce nakładaj kolejną kroplę.
3
Nakładaj kolejne objętości kapilary tak, aby tworzący się na płytce ślad miał średnicę
nie większą niż 5 mm. Nałóż przynajmniej 7 objętości kapilary. Naniesiony na płytkę
materiał powinien mieć intensywnie zielony kolor. Uważaj, aby nie pobrudzić i nie
uszkodzić chropowatego złoża, którym pokryta jest płytka, dotykaj palcami tylko
krawędzi płytki. Na płytkę możesz nałożyć dołączony do zestawu wzorzec barwników
jako kontrolę pozytywną.
4
Pozostaw płytkę do dokładnego wyschnięcia na około 5 minut.
5
Do stojącej na stole komory chromatograficznej wstaw pionowo wysuszoną płytkę,
zieloną kropką do dołu. Mieszanina chromatograficzna powinna sięgać poniżej poziomu naniesionych ekstraktów barwników. Ostrożnie zamknij komorę i pozostaw
na stole.
6
Prowadź chromatografię do momentu, gdy czoło rozpuszczalnika znajdzie się 0,5 cm
przed górną krawędzią płytki. Wyjmij płytkę i wysusz. Pytki można przechowywać w
ciemności przez kilka dni.
7
Rozdzielone barwniki możesz obejrzeć w świetle UV (np. z testera do banknotów).
Rys. 4.
Rys. 5.
7
Copyright © :
Barwniki fotosyntetyczne
Oczekiwane wyniki
Karoteny
Barwniki z ekstraktu z zielonych liści rozdzielają się na 4 pasma. Najszybciej, niemal z
czołem rozpuszczalnika migrują karoteny, następnie ksantofile, ciemnozielony chlorofil a
i jasnozielony chlorofil b. Rozdzielone barwniki ilustruje schemat 1.
W ciemnoczerwonych liściach również jest chlorofil, chociaż jego obecność maskowana
jest przez dużą ilość antocjanów.
W liściach starzejących się chlorofil jest rozkładany wcześniej niż karotenoidy, dlatego
jest go znaczniej mniej niż w roślinach młodych.
W korzeniach, w których nie zachodzą procesy fotosyntezy, a także w liściach roślin
etiolowanych obecne są karotenoidy, ale nie ma chlorofili.
Rozwiązywanie problemów
Pasma rozdzielonych barwników są niewyraźne i rozmyte: próbka nałożona na płytkę
chromatograficzną mogła być niedokładnie wysuszona lub nałożono niewystarczającą ilość
materiału. Komora nie była dobrze wysycona oparami rozpuszczalników. Na dnie komory
było zbyt dużo rozpuszczalnika.
Barwniki z liści fasoli nie rozdzieliły się na 4 pasma, tak jak na rysunku: ekstrakcja była
zbyt mało wydajna (zbyt słabo rozdrobnione tkanki roślinne), lub preparat był zbyt długo
wystawiony na działanie wysokiej temperatury i promieni słonecznych. Mieszanina benzyna-aceton do chromatografii miała niewłaściwe proporcje. Możesz użyć samej benzyny,
bez acetonu. W tak niepolarnym rozpuszczalniku lepiej rozdzielą się karotenoidy, chlorofile
jako bardziej polarne będą gorzej rozdzielone.
Schemat 1. Chromatograficzny
rodział barwników
fotosyntetycznych na płytce TLC.
Pytania kontrolne
• Ile i jakie barwniki były widoczne na płytce po rozdziale chromatograficznym?
• Porównaj kolor chlorofilu a, chlorofilu b oraz karotenoidów na płytce. Z czym mogą być
związane różnice w barwie poszczególnych związków?
• Sprawdź jakie są wzory strukturalne chlorofilu a, b oraz ß-karotenu. Wyjaśnij, na
podstawie ich budowy chemicznej, różnice w położeniu barwników na płytce po
przeprowadzonym rozdziale chromatograficznym.
• Dlaczego po rozdziale karoteny znajdują się najwyżej na płytce?
• Jak na rozdział barwników wpłynęłaby zmiana proporcji benzyny i acetonu w mieszaninie
chromatograficznej?
• Jaką rolę pełnią w roślinach poszczególne barwniki fotosyntetyczne?
• Jaki barwnik odgrywa kluczową rolę w procesie fotosyntezy?
• Jakie jest ewolucyjne pochodzenie chloroplastów?
• Jaki jest ogólny wzór fotosyntezy?
Pomysły na doświadczenia
• Porównanie jakościowe zawartości barwników fotosyntetycznych u roślin hodowanych
na świetle i w ciemności.
• Porównanie zawartości barwników fotosyntetycznych z różnych gatunków roślin.
• Porównanie zawartości barwników fotosyntetycznych z różnych tkanek rośliny.
• Porównanie zawartości barwników fotosyntetycznych roślin w różnym stadium rozwoju
– młodych i starzejących się.
• Badanie wpływu różnego składu mieszaniny chromatograficznej na rozdział barwników
(np. sama benzyna, zwiększona zawartość acetonu, inne eluenty jak eter, chloroform).
• Badanie zastosowania różnych złóż chromatograficznych w rozdziale barwników (np.
bibuła, złoże krzemionkowe).
www.biocen.edu.pl
8
Barwniki fotosyntetyczne
Uwagi
Czas wykonania doświadczenia: około 30 minut.
W jednej komorze można przeprowadzić kilka chromatografii, jedna po drugiej. W razie
potrzeby, między jednym rozdziałem a drugim, należy dolać mieszaniny chromatograficznej.
Mieszaninę ekstrakcyjną aceton-etanol można zastąpić 70-95% alkoholem etylowym
(np. spirytus rektyfikowany).
Benzyna ekstrakcyjna dostępna jest w sklepach z farbami jako rozcieńczalnik lub w
sklepach chemicznych.
Końcówek kapilarnych nie powinno się używać więcej niż jeden raz. Zużyte końcówki
można wyrzucić do pojemnika na zwykłe śmieci.
Aceton, mieszanina etanol-aceton i benzyna są truciznami i są łatwopalne. W przypadku
spożycia należy niezwłocznie skontaktować się z lekarzem. Należy przechowywać je w
szczelnie zamkniętych naczyniach, osłonięte od światła i źródeł ciepła, w temperaturze
pokojowej. Przy wszystkich czynnościach należy zachować szczególną ostrożność. W
przypadku kontaktu ze skórą zmyć ciepłą wodą z mydłem. Wdychanie oparów może być
szkodliwe dla zdrowia, doświadczenia należy przeprowadzić w dobrze wentylowanym
pomieszczeniu lub pod wyciągiem.
Puste pojemniki po benzynie oraz zlewki należy zutylizować w przeznaczonych na tego
typu odpady pojemnikach (na przykład na stacji benzynowej).
Pojemniki do chromatografii po przepłukaniu wodą i dokładnym wysuszeniu nadają się
do wielokrotnego użytku.
Pliki z przewodnikiem dla nauczyciela oraz kartami pracy można pobrać ze strony
www.biocen.edu.pl i wydrukować.
9
Copyright © :
Barwniki fotosyntetyczne
DOŚWIADCZENIE DODATKOWE
Skrobia jako substancja zapasowa u roślin
Cel doświadczenia:
Wykrywanie skrobi w tkankach roślinnych
Skrobia jest materiałem zapasowym magazynowanym w fotosyntetycznie aktywnych
chloroplastach w ciągu dnia, w nocy ulega rozkładowi (hydrolizie) do maltozy, która jest w
cytoplazmie wykorzystana do syntezy sacharozy. Sacharoza jest transportowana do wszystkich części rośliny, które zużywają ją w procesie oddychania, a także do tych, w których
na powrót syntetyzowana jest skrobia – organów spichrzowych, nasion. Większość roślin
przechowuje zapasy cukrów właśnie w postaci skrobi np. ziemniak, pszenica.
Doświadczenie dotyczy akumulacji produktu fotosyntezy, jakim jest skrobia. Przeprowadzane jest na całych liściach, z których wypłukujemy barwniki fotosyntetyczne używając
gorącej mieszaniny etanol-aceton, aby umożliwić zabarwienie skrobi. Odbarwiony liść
zanurzony w roztworze jodu w jodku potasu barwi się na ciemnogranatowo, jeżeli zawiera skrobię. W liściach etiolowanych (czyli hodowanych w ciemności) procesy fotosyntezy
praktycznie nie zachodzą i skrobia nie jest produkowana, a liść nie barwi się na granatowo. Doświadczenie pozwoli wykazać bezpośredni związek fotosyntezy z powstawaniem
substancji zapasowych.
Do wykonania doświadczenia potrzebne są:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
10 ml 70% etanolu lub mieszaniny etanol-aceton
2 ml jodyny
woda destylowana (150 ml)
liście roślin rosnących na świetle
liście roślin etiolowanych (rosnących w ciemności co najmniej kilka dni)
ziemniak
gorąca łaźnia wodna o temperaturze ok 95oC (w misce)
pipetka o pojemności 1 lub 3 ml
słoik z zakrętką
kubek
pęsetka
5 szalek Petriego lub miseczek
Przygotowania wstępne
www.biocen.edu.pl
1
Na około 4 tygodnie przed przeprowadzeniem doświadczenia wysiej fasolę. Nasiona
najlepiej wysadzić do normalnej ziemi ogrodowej. Wcześniej mogą kiełkować na talerzyku z mokrą ligniną przykryte spodeczkiem lub folią aluminiową, aby nie wyschły.
Naczynia z nasionami ustawiamy na parapecie. Kiedy fasola wykiełkuje siewki wysadź
do doniczek z ziemią. Połowę doniczek z siewkami przenieś do zaciemnionego pomieszczenia (lub np. do szczelnie zamykanej szafki). Trzymane w ciemności (etiolowane)
rośliny posłużą jako kontrola negatywna. Pozostałe siewki powinny być hodowane ze
swobodnym dostępem światła. Należy pamiętać o podlewaniu roślin co najmniej trzy
razy w tygodniu. Można także użyć kupionych krzaczków bazylii – jeden hodować z
dostępem do światła, a drugi w ciemności przez minimum tydzień.
2
Bezpośrednio przed doświadczeniem przygotuj roztwór jodyny. Uwaga! Odczynnik
plami ubrania. 2 ml jodyny z apteki rozpuść w 100 ml wody destylowanej. Dokładnie
wymieszaj.
3
Przed rozpoczęciem doświadczenia przygotuj gorącą łaźnię wodną: do miski nalej gorącej wody. Woda powinna być cały czas gorąca, może okazać się konieczne dolewanie
wrzątku w czasie doświadczenia. Zachowaj ostrożność przy gorącej wodzie.
10
Barwniki fotosyntetyczne
Podział zadań w klasie
Wszystkie próby są robione w tych samych warunkach, z tego samego roztworu jodyny,
z liści pochodzących od roślin w zbliżonym wieku. Kontrolą negatywną są liście roślin
trzymanych w ciemności (etiolowanych).
Pokaz wstępny dla całej klasy
Nauczyciel może na wstępie zaprezentować reakcję wykrywania skrobi za pomocą roztworu jodyny.
Pozytywną kontrolą dla tej barwnej reakcji jest plasterek ziemniaka zalany na szalce
roztworem jodyny. Dla porównania należy przeprowadzić kontrolę negatywną zalewając
plasterek ziemniaka czystą wodą.
Grupa A – próba właściwa
W doświadczeniu używany jest liść zielony, podczas barwienia zalewany roztworem jodyny.
Grupa B – próba kontrolna
W doświadczeniu używany jest liść etiolowany, podczas barwienia zalewany roztworem
jodyny.
Grupa C – próba kontrolna
W doświadczeniu używany jest liść zielony, podczas barwienia zalewany wodą.
Opis doświadczenia
1
Jeden liść umieść w słoiku. Zalej liść cienką warstwą mieszaniny etanol-aceton (ok.
3 ml).
2
Umieść słoik w gorącej łaźni wodnej. Mieszaj zawartość słoika delikatnie nim kołysząc.
Uważaj, aby woda nie dostała się do środka słoika. UWAGA: Staraj się nie wdychać
oparów ze słoika! Praca powinna być prowadzona pod wyciągiem lub w dobrze wentylowanym pomieszczeniu.
3
W ciągu około 10 minut liść powinny się odbarwić. Odbarwiony liść przenieś delikatnie
na szalkę przy pomocy pęsety i przepłucz niewielką ilością wody destylowanej. Wylej
dokładnie wodę.
4
Zalej liść 10 ml roztworu jodyny. UWAGA: Grupa C zalewa liść wodą.
5
Po ok. 10 minutach obserwuj zmiany koloru liści. Po zakończeniu doświadczenia zużyty
roztwór jodyny można wylać do zlewu.
Rys. 1.
Rys. 2.
Rys. 3.
11
Copyright © :
Barwniki fotosyntetyczne
Oczekiwane wyniki
Wariant
Barwiony materiał
Odczynnik
Wyniki
ziemniak
woda
bez zmiany barwy
ziemniak
jodyna
ciemne zabarwienie
A
liść zielony
jodyna
ciemne zabarwienie
B
liść etiolowany
jodyna
C
liść zielony
woda
bez zmiany barwy lub lekko
niebieskawe zabarwienie
bez zmiany barwy
W kontroli pozytywnej z plasterkiem ziemniaka obserwujemy bardzo intensywną reakcję
barwną świadczącą o tym, że roztwór jodyny zmienia barwę w kontakcie ze skrobią zawartą
w ziemniaku. Podobnie intensywna reakcja zachodzi w zielonych liściach. W liściach etiolowanych, w których nie zachodzi fotosynteza zawartość skrobi będzie niewykrywalna lub
bardzo niska w porównaniu z liśćmi zielonymi. Podobny efekt zaobserwujemy w liściach,
których część powierzchni zasłonimy folią aluminiową. W kontroli negatywnej reakcja
barwna nie zachodzi.
Pomysły na dodatkowe doświadczenia
• Porównanie zawartości skrobi w liściach młodych i starzejących się roślin.
• Porównanie zawartości skrobi w liściach trzymanych w ciemności przez różny okres
czasu i w liściach trzymanych na świetle.
• Porównanie miejsca akumulacji skrobi w dojrzałych oraz starzejących się liściach roślin
jedno i dwu liściennych.
Rozwiązywanie problemów
Etiolowany liść zabarwia się na granatowo: Liść mógł być niedokładnie przysłonięty
lub przysłonięty na zbyt krótko, skrobia wyprodukowana wcześniej na świetle nie uległa
rozkładowi.
Ziemniak lub liść zielony nie zabarwiły się w roztworze jodyny: Roztwór jodyny przygotowany był zbyt wcześnie, stał na świetle lub już wcześniej był używany i uległ rozkładowi.
Pamiętaj aby roztwór jodyny przygotować bezpośrednio przed doświadczeniem.
Pytania kontrolne
• Co jest podstawową substancją zapasową w liściach?
• Na czym polega etiolowanie?
• Dlaczego w liściach roślin etiolowanych nie ma skrobi?
www.biocen.edu.pl
12

Podobne dokumenty