Отримання витяжки пігментів зеленого листа

Матеріали і обладнання: 1) листя кімнатних рослин; 2) 85% етиловий спирт; 3) CaCO₃ 4) кварцовий пісок або товчене скло; 5) вазелін; 6) ніж; 7) фарфорові ступки (2 шт.); 8) колби (2 шт.); 9) воронки (2 шт.); 10) скляна паличка; 11) паперові фільтри.

Фотосинтез — процес перетворення енергії світла, що поглинається хлорофілом, в хімічну енергію органічних сполук, що утворюються з діоксиду вуглецю і води:

H₁₂O₆ + 6 O₂ +6 H₂O

Фотосинтез відбувається в хлоропластах, які оточені двома білково-ліпідними мембранами. Хлоропласт включає систему ламелярних подвійних мембран — тілакоїдів, утворених внутрішньою мембраною. В тілакоїдах здійснюється світлова фаза фотосинтезу, тобто перетворення енергії світлового проміння в хімічну енергію молекул АТФ і НАДФН·Н, а біохімічні реакції відновлення СО₂ і синтезу вуглеводів відбуваються в міжтілакоїдному просторі.

Рисунок 4.1. Структура хлорофілу а

В мембранах тілакоїдів містяться наступні пігменти: хлорофіл а (С₅₅H₇₂O₅N₄Mg) — зелений з синюватим відтінком; хлорофіл b (С₅₅H₇₀O₆N₄Mg) — зелений з жовтим відтінком; каротин (С₄₀H₅₆) — жовто-помаранчевий; - ксантофіл (С₄₀Н_5б0₂) — золотисто-жовтий. Всі ці пігменти не розчинні у воді, але розчиняються в органічних розчинниках (спирті, ацетоні і ін.).

За хімічною природою хлорофіл (рис.4.1) є складним ефіром дікарбонової кислоти хлорофіліну і двох спиртів — метанолу СН₃ОН і фітолу С₂₀Н₃₉ОН. Хлорофілін містить порфірінове ядро, що складається з чотирьох пірольних кілець, сполучених один з одним метиновими містками = СН—. В центрі порфірінового ядра розташований атом магнію, сполучений з атомами азоту пірольних кілець. Крім того, в ядрі молекули хлорофілу є п'яте кільце — циклопентанове, що містить карбонільну групу. Хлорофіл b відрізняється від хлорофілу а, лише тим, що у другого пірольного кільця замість метильної групи є альдегідна.

Порфірінове ядро має гідрофільний характер і пов'язане з білками мембран. В той же час довгий гідрофобний «хвіст», утворений залишком фітолу, обернутий у бік ліпідних шарів тілакоїдів і обумовлює добру розчинність хлорофілу в неполярних розчинниках (бензин, петролейний ефір). Проте для повного добуття хлорофілу з листя використовують не ці безводні розчинники, а спирт або ацетон, що містить невелику кількість води, необхідної для гідролізу хлорофіл-білкового комплексу.

Разом з хлорофілами а і b в хлоропластах містяться каротиноїди — група жовтих пігментів, що є за хімічною природою тетратерпеноїдами (8 залишків ізопрену С₃Н₈).

Рисунок 4.2

Структура b- каротину

Каротини (в основному b- каротин) — ненасичені вуглеводні, що містять два симетрично розташованих іононових кільця, сполучених довгим вуглецевим ланцюгом (рис.4.2). Серед ксантофілів, що є кисневмісними похідними каротину, переважає лютеїн, який має в кожному іононовому кільці спиртову групу.

Хід роботи

Свіже або сушене листя (0, 5-2 г) подрібнити ножицями, відкинувши крупні жилки і черешки, помістити в ступку, додати на кінчику ножа СаСОз (для нейтралізації кислот клітинного соку) і трохи чистого кварцового піску або товченого скла. Ретельно розтерти, підливаючи потроху 85 % етиловий спирт, змазати носик ступки із зовнішньої сторони вазеліном і злити отриманий темно-зелений розчин по паличці у воронку з фільтром. Підлити в ступку ще трохи спирту, розтерти і злити на той же фільтр. Повторити цю операцію кілька разів до повного добуття пігментів (всього витрачати 10 мл спирту).