Dołącz do czytelników
Brak wyników

Laboratorium

7 września 2018

NR 14 (Marzec 2016)

Niezwykłe barwy. O barwnikach roślinnych

0 28

Zmysł wzroku możemy zdefiniować jako zdolność do odbierania bodźców wywołanych przez pewien za­k­res promieniowania elektromagnetycznego wraz z czynnościami związanymi z analizą tych bodźców. Pod względem ilości zdobywanych dzięki niemu informacji wzrok jest najważniejszym zmysłem człowieka. Zakres promieniowania o długości w zakresie 400–700 nm, na które jest czuły ludzki wzrok, nazywamy światłem widzialnym. Ma to związek z występowaniem w naszej siatkówce trzech typów fotoreceptorów (poza nieczułymi na barwę pręcikami odpowiedzialnymi za widzenie w warunkach słabego oświetlenia) nazywanych czopkami: czułych na światło niebieskie, czerwone i zielone. Zakres widzenia innych organizmów może być znacząco różny od naszego.

Wśród niektórych kręgowców (ptaki, tropikalne ryby) możemy spotkać bardziej złożone mechanizmy widzenia barw niż u ludzi [1]. Jeśli chodzi o bezkręgowce, to trzeba wspomnieć, że w przeciwieństwie do naszego wzrok pszczół i trzmieli jest wrażliwy na ultrafiolet. Motyle z rodzaju Papillio posiadają sześć typów fotoreceptorów [2]. Ustonogi (Stomatopoda) dysponują natomiast aż 12 różnymi typami fotoreceptorów [3].

Zdolność do widzenia barw jest przydatna, choćby dlatego, że w przyrodzie barwy występują w dużej obfitości, zarówno w świecie nieożywionym, jak i ożywionym. Pozostawiając tym razem na boku faunę, zajmijmy się zagadnieniem barw w świecie roślin.

Roślinom zawdzięczamy bardzo wiele barwników. Wśród substancji tych możemy wyróżnić chlorofile, antocyjany, karotenoidy, ksantofile i betalainy. Nie można też zapomnieć o pomarańczowej kurkuminie otrzymywanej z kłączy ostryżu długiego (Curcuma longa) i niebieskim indygo pozyskiwanym z liści indygowców (Indigofera) z rodziny bobowatych (Fabaceae).

Szczególnie interesujące cechy mają barwniki z grupy chlorofili i antocyjanów. W warunkach szkolnych możemy z łatwością przeprowadzić proste doświadczenia związane z izolacją tych barwników z materiału roślinnego, a także zaobserwować niektóre z ich ciekawych właściwości.

Zielony czy czerwony?

Chlorofile to grupa organicznych związków chemicznych występujących u roślin, glonów i zdolnych do prowadzenia fotosyntezy bakterii, np. u sinic (cyjanobakterii Cyanobacteria). Chlorofile są odpowiedzialne m.in. za zieloną barwę liści roślin. Zielony kolor barwników z tej grupy jest spowodowany wysoką absorpcją w czerwonej i niebieskiej części spektrum światła. Najniższą wartość absorpcji obserwuje się w zielonej części widma światła (około 550 nm).

W fotosyntezie chlorofile pełnią bardzo ważną funkcję: ulegają wzbudzeniu pod wpływem światła. Energia wzbudzenia jest następnie przekazywana do centrum reakcji fotoukładu, skąd wybijane są elektrony wykorzystywane w dalszych etapach fotosyntezy.

Wyróżniamy chlorofile a, b, c i inne. U wszystkich roślin prowadzących fotosyntezę występują chlorofile a i b. Pozostałe można znaleźć u niektórych glonów, a także bakterii fotosyntezujących.

W budowie cząsteczki każdego chlorofilu można wyróżnić układ porfirynowy (feoporfiryna). W centrum układu znajduje się atom magnezu związany z atomami azotu każdego z pierścieni. Porfiryna tworząca kompleks z magnezem posiada zdolność do absorpcji promieniowania elektromagnetycznego w zakresie światła widzialnego. W cząsteczkach większości typów chlorofilu feoporfiryna wiąże się z fitolem – nienasyconym alkoholem diterpenowym (rys. 1) [4].


Rys. 1. Struktura cząsteczki chlorofilu A

Źródłem chlorofilu do doświadczeń mogą być jakiekolwiek zielone części roślin. Oczywiście najbardziej nadają się tu liście. Ja wykorzystałem świeże liście szpinaku, ale można też użyć mrożonych liści tej lub innych roślin (fot. 1).


Fot. 1. Użyte w doświadczeniu liście szpinaku

Dla łatwiejszej pracy liście można pokroić w drobniejsze fragmenty, które należy przenieść do moździerza. Do ekstrakcji chlorofilu z liści nie możemy niestety użyć wody, ponieważ chlorofil jest w niej praktycznie nierozpuszczalny. Z tego powodu liście w moździerzu zalewamy niewielką ilością acetonu i ucieramy. Aceton co prawda nie jest toksyczny, ale klasyfikuje się go jako substancję drażniąca lub mogącą spowodować tymczasowe uszkodzenie zdrowia. Jest to stosunkowo lotna ciecz – należy unikać wdychania par tego związku.

Aceton dobrze rozpuszcza chlorofil, więc po krótkim czasie zaobserwujemy, że ciecz nabiera zabarwienia (fot. 2).


Fot. 2. Ekstrakcja chlorofilu z liści

U...

Pozostałe 70% treści dostępne jest tylko dla Prenumeratorów.

Co zyskasz, kupując prenumeratę?
  • 6 wydań czasopisma "Biologia w Szkole"
  • Dostęp do wszystkich archiwalnych artykułów w wersji online
  • ...i wiele więcej!
Sprawdź

Przypisy