- Преподавателю
- Другое
- Исследовательская работа Саутина Сергея Свойства растительных пигментов
Исследовательская работа Саутина Сергея Свойства растительных пигментов
Раздел | Другое |
Класс | - |
Тип | Презентации |
Автор | Маслова В.Е. |
Дата | 21.02.2015 |
Формат | zip |
Изображения | Есть |
Муниципальное бюджетное образовательное учреждение-средняя общеобразовательная школа № 11 Шиловского гарнизона Новосибирского района Новосибирской области
XIII Научно-практическая конференция Новосибирского района «Надежды района -2015»
Изучение
растительных пигментов
выполнил
ученик 7 А класса
Саутин Сергей
руководитель
учитель биологии
Маслова Вера Евгеньевна.
2014-2015 г.
Содержание
-
Введение……………………………………. 3
-
Основная часть …………………………… 4-6:
Что такое «пигмент»? Какие бывают пигменты?
-
Практическая часть………………………. 6-11
Какие пигменты составляют окраску листа?
При каком освещении желтеют листья?
Необходимость кислорода для разрушения хлорофилла.
Влияние на хлорофилл химических веществ.
Воздействие на пигмент хлорофилл высокой температуры.
-
Выводы ……………………………………… -11.
-
Список литературы и Интернет-ресурсов …. 11.
-
Приложения………………………………. 12-18
Введение
Природа обладает удивительным многоцветием. Мы не устаем восхищаться красотой окружающего растительного мира. Весной мы с надеждой смотрим на нежно-зеленые молодые листочки деревьев, а желто-оранжевая цветовая гамма осеннего леса навевает грусть и печаль по ушедшему лету. Кто не восхищался красками цветущего луга, лесной опушки, осенней листвы, даров сада и огорода? Мы думаем, что каждый ребенок, как только он начинает изучать окружающий мир, задает себе вопросы: «Почему листья зеленые? Почему они осенью желтеют или краснеют? Почему лепестки ромашки белые, а розы - красные? Почему окружающие растения окрашены именно так, а не иначе, как возникает такое богатство цветов и оттенков? Что для природы значат эти цвета?» Нас заинтересовали эти вопросы, надеемся, что наша работа поможет на них ответить.
Цель работы - выяснить, от чего зависит цвет растения.
Задачи:
-
Изучить литературу, чтобы выяснить, какие вещества придают органам растения различную окраску.
-
Провести опыты для выявления особенностей этих веществ.
Используемая методика
-
Наблюдение
-
Опыты
-
Эксперимент
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
Что такое «пигмент»? Какие бывают пигменты?
Изучив специальную литературу, мы выяснили, что окраску различным органам растений придают особые вещества - пигменты. Это органические соединения, присутствующие в клетках и тканях растений и окрашивающие их. Многие из них важны для фотосинтеза. Расположены пигменты в пластидах клетки - хлоропластах и хромопластах, некоторые находятся в клеточном соке растений.
Существует несколько основных групп растительных пигментов:
-
Самыми распространенным растительным пигментом является хлорофилл. Это одно из самых важных на Земле красящих веществ. Название хлорофилла идет от греческих слов «хлорос» - зеленый и «филлон» - лист. Хлорофилловые пластиды зеленые. Зеленый цвет - цвет жизни. Зеленые «фабрики» вокруг нас поддерживают жизнь. Хлорофилл обладает жизненно важной функций: перехват солнечных лучей и преобразование полученной энергии в питательные вещества - простые сахара, которые получаются из воды и уHYPERLINK "ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B8%D0%BE%D0%BA%D1%81%D0%B8%D0%B4_%D1%83%D0%B3%D0%BB%D0%B5%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%B0"гHYPERLINK "ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B8%D0%BE%D0%BA%D1%81%D0%B8%D0%B4_%D1%83%D0%B3%D0%BB%D0%B5%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%B0"лекислого газа. Эти сахара являются основой питания растений - источниками углеводов, необходимых для роста и развития. Во время процесса производства питательных веществ хлорофилл разрушается, так как непрерывно используется. Несмотря на это, в течение сезона роста, растения снова и снова восстанавливают запасы хлорофилла. Большой запас хлорофилла позволяет листьям оставаться зелёными. Возрастные изменения хлоропластов сопровождаются изменением окраски - от салатно-зеленого, разной интенсивности зеленого, до желто-зеленого. Когда он в большом количестве содержится в клетках, что происходит во время периода роста, зелёный цвет хлорофилла преобладает, затмевая цвета любых других пигментов, которые могут содержаться в листе. Поэтому листья летом имеют характерный зелёный цвет.
-
Флавоны и флавонолы - одни из самых распространенных растительных пигментов. Нет растения, где бы они ни были обнаружены. Долгое время считалось, что эти пигменты характерны только для растительного царства, однако в 90-х годах прошлого века некоторые флавоны были обнаружены и в грибах. На латинском языке «flavus» означает «желтый». В природе флавоны и флавонолы являются основными пигментами, обеспечивающими желтую цветовую гамму плодов и цветов. Много этих красителей и в других органах растений, хотя там желтая окраска маскируется другими пигментами. Разнообразие оттенков желтого цвета достигается как изменением концентрации флавонов и флавонолов, так и присутствием в соке растений солей кальция и магния, увеличивающих интенсивность окраски.
-
Близки к флавонам по строению другие красители желтого цвета - халконы и ауроны. Встречаются они значительно реже. Среди известных нам растений эти пигменты можно обнаружить в листьях и цветах кислицы, кореопсиса и львиного зева. Как и некоторые люди, эти красители совершенно не переносят курильщиков и краснеют, если их окуривать сигаретным дымом. Отдельного упоминания заслуживают халконы еще и потому, что во многих случаях именно из них в процессе биосинтеза в растениях образуются флавоны, флавонолы и ауроны. Подражая природе, химики применяют халконы для получения разнообразных растительных и искусственных пигментов в лабораторных условиях.
-
Еще одна группа пигментов, родственная флавонам и флавонолам, носит название антоцианов. Антоцианы, которые ответственны за красные цвета в листьях, не присутствуют в листьях до тех пор, пока в листьях не начнёт снижаться уровень хлорофиллов. Раньше предполагали, что антоцианы просто результат разрушения зелёного хлорофилла, но эта теория уже не считается общепризнанной. Антоциановые пигменты, вызывающие розовую, красную и пурпурную осеннюю окраску листьев, связаны с веществом - углевод (или сахара, крахмала). Так накопление углеводов способствует образованию клеточного сока с пигментами антацина. Антоцианы растворимы в воде и обычно встречаются в клеточном соке.
-
Каротиноиды - пигменты, которые имеют преимущественно жёлтый или оранжевый цвет. Они всегда присутствуют в листьях, но перекрываются зелёным цветом хлорофилла. Название пигментам этого типа дал ученый М. С. Цвет. В честь одного из пигментов, содержащегося в оранжевых корнях моркови, он назвал весь этот класс красителей каротиноидами («carotte» - морковь). Каротиноиды придают желтый цвет цветам и листьям растений. Желтая, оранжевая и красная окраска кукурузы, тыквы, кабачков и перезрелых огурцов, баклажанов, паслена, помидора, дыни, а также многих цитрусовых обусловлена присутствием в них разнообразных каротиноидных пигментов. Рекордсменом по числу каротиноидных пигментов является стручковый красный перец.
Какие пигменты составляют окраску листа?
Первый опыт мы провели с целью выяснить, какие пигменты обеспечивают листьям растения зеленую окраску.
Оборудование, необходимое для проведения опыта: свежие листья комнатных растений, 95% - ый этиловый спирт, бензин, ступка фарфоровая, пробирка, воронка, ножницы, фильтровальная бумага.
Ход опыта. Прежде всего, получили вытяжку пигментов. Лучше, если вытяжка будет концентрированной, темно-зеленой. Можно использовать листья любых травянистых растений, а лучше всего теневыносливых комнатных растений - они мягче, легче растираются, содержат больше хлорофилла. К измельченным листьям добавили 5-10 мл этилового спирта, на кончике ножа мел для нейтрализации кислот клеточного сока и растерли их в фарфоровой ступке до однородной зеленой массы. Подлили еще этилового спирта и осторожно продолжили растирание, пока спирт не окрасился в интенсивный зеленый цвет. Полученную спиртовую вытяжку отфильтровали в чистую сухую пробирку или колбу.
После чего мы убедились в том, что спиртовая вытяжка пигментов помимо зеленых содержит еще и желтые пигменты. Для этого на фильтровальную бумагу нанесли стеклянной палочкой каплю спиртовой вытяжки пигментов листа. Через 3-5 мин на бумаге образовались цветные концентрические круги: в центре зеленый (хлорофилл), снаружи - желтый (Каротиноиды) .
Вывод: Разделение пигментов обусловлено их различной адсорбцией (поглощением в поверхностном слое) на фильтровальной бумаге и неодинаковой растворимостью в растворителе, в данном случае - этиловом спирте. Каротиноиды хуже, по сравнению с хлорофиллом, адсорбируются на бумаге, больше растворимы в спирте, поэтому передвигаются по фильтровальной бумаге дольше хлорофилла.
Таким образом, в создании цвета листа участвуют две группы пигментов - зеленые и желтые. Содержание хлорофилла в сформировавшихся листьях примерно в 3 раза выше, чем каротиноидов, поэтому желтый цвет каротиноидов маскируется зеленым цветом хлорофилла. Количественное соотношение хлорофилла и каротиноидов не постоянно, оно зависит от возраста листа, физиологического состояния растения. Если содержание хлорофилла уменьшается, листья приобретают желто-зеленый или желтый цвет. (Приложение 1).
При каком освещении желтеют листья?
Различные факторы внешней среды (освещенность растений, температура воздуха, водоснабжение) оказывают влияние на окраску листьев. Например, в зависимости от погодных условий цвет листьев клена меняется от желтого до пурпурно-красного.
Цель опыта - установить устойчивость хлорофилла в листьях растений без освещения.
Оборудование: для опыта нужны листья любого растения (пеларгонию-герань), которые уже закончили рост, но еще не имеют внешних признаков старения, черный и синий листы бумаги.
Ход опыта. Половину листовой пластинки закрыли с двух сторон черной и синей бумагой. Растение поставили в хорошо освещенное место. Спустя 6-7 дней сняли бумагу, сравнили цвет половинок листа. Хорошо заметны различия в окраске: освещенная часть зеленая, а затемненная - желтая.
Вывод: Результаты опыта свидетельствуют, что снижение интенсивности и продолжительности освещения листьев ускоряет распад молекул хлорофилла в хлоропластах. Мы сравнили устойчивость хлорофилла в листьях герани и пеларгонии. Самый неустойчивый пигмент в листьях герани, он разрушается за 7 дней, а самый устойчивый у кактуса перескии, разрушается через 17 дней. (Приложение 2)
Влияние кислорода на разрушение хлорофилла.
Для разрушения хлорофилла необходимо еще одно условие - кислород. Проводимый опыт ставит своей целью доказать, что без кислорода хлорофилл не разрушается или разрушается медленнее.
Оборудование: стакан c водой, лист плотной бумаги, зеленые листья растения.
Ход опыта: Стареющий, но еще сохранивший зеленый цвет лист любого светолюбивого растения опустили в стакан с водой так, чтобы только половина листа его находилась под водой. Для этого закрепили лист в прорези укрывающей стакан плотной бумаги. Стакан поставили в темное место.
Вывод: Через 3 - 5 дней станут заметны различия в окраске листа: находившаяся в воде часть сохранит зеленый цвет, другая - пожелтеет. Уменьшение скорости распада хлорофилла в той части листа, которая находилась в воде, свидетельствует, что в разрушении хлорофилла важную роль играет процесс дыхания. Содержание кислорода в воде намного ниже, чем в воздухе. ( Приложение 3)
Влияние на хлорофилл химических веществ.
Как органическое вещество, пигмент хлорофилл должен разрушаться от воздействия различных химических веществ.
Цель этого опыта - проверить, как воздействует на хлорофилл соляная кислота.
Оборудование: Для опыта нужны "чернила" - 10%-ая соляная кислота, листья растений, палочка.
Ход опыта: Заостренный конец палочки смочили в соляной кислоте и нанесли на лист рисунок. На зеленом фоне многих листьев постепенно появилось пятнышко бурого цвета. На листе монстеры и кливии мы пытались нарисовать смайлик, но он не получился, и результаты влияния были точечными.
У остальных растений бурое пятно сначала было маленьким, размером с копеечную монету, а на следующий день увеличилось. Значит, скорость изменения цвета в месте нанесения кислоты зависит от плотности покровов листа. Появление бурой окраски обусловлено проникновением кислоты внутрь клеток и образованием в них особого вещества - феофитина.
В результате опыта мы получили вот такие результаты:
1. Лимон через 25мин.
2. Герань (пеларгония) через 2мин.
3. Китайская роза через 27мин.
4. Хлорофитум через 7 минут.
5. Традесканция через 10мин.
6. Переския (кактус) через 15мин.
7. Пасифора желтая - через 7мин.
8. Монстера и Кливия - точечные изменения через сутки.
Вывод: Хлорофилл разрушается при воздействии на него соляной кислоты, а значит, и других кислот. Следовательно, газообразные выделения промышленных предприятий, которые часто содержат в себе химические вещества (например, сернистый ангидрит), которые, проникая через устьица в листья, растворяются в цитоплазме клеток и образуют кислоту. Накопление ее в больших количествах в цитоплазме вызывает разнообразные нарушения обмена веществ в клетках, в том числе и разрушение хлорофилла. Внешне такие повреждения могут выражаться в появлении на листьях бурых пятен. ( Приложение 4)
Воздействие на пигмент хлорофилл высокой температуры.
Образование феофитина в листьях многих растений может происходить также и при нагревании листа выше 70 - 80 С. Цель данного опыта - показать, что разрушение хлорофилла и образование феофитина в листьях растений возможно и при воздействии на клетки листьев высокой температуры.
Оборудование: Для опыта нужны зеленые листья различных растений, спиртовка, стеклянная палочка.
Ход опыта: Мы прикасались к листу концом сильно нагретой стеклянной палочки или прокололи его раскаленной препаровальной иглой. Во всех случаях возникли своеобразные изменения окраски листа: зеленые круги с неровными бурыми кольцами.
Вывод: Появление бурых колец обусловлено поступлением кислот клеточного сока из вакуолей в цитоплазму, а затем в хлоропласты. Под действием температуры раскаленной стеклянной палочки происходит разрушение молекул хлорофилла, образование феофитина и появление бурого окрашивания. Поскольку химический состав листьев различных растений имеет свои особенности, можно получить различные картины колец отмирания. Желтые, коричневые пятна отмирания появляются на листьях и в природных условиях под влиянием сильного перегрева, засухи. (Приложение 5)
Выводы.
Исследовав вопрос о растительных пигментах, мы узнали, что пигменты играют очень значительную роль в природе и имеют огромное значение для жизни на Земле. Многие природные пигменты принимают участие в важных метаболических или физиологических процессах. Особенно детально изучено значение хлорофилла и других пигментов в фотосинтезе. Во многих случаях, однако, единственной известной функцией пигмента является то, что он придает окраску организму или той его части, которая содержит данный пигмент. В растительном царстве ярко окрашенные цветки и плоды, контрастно выделяющиеся на общем фоне зеленой окраски листвы, привлекают внимание насекомых и других животных. Благодаря этому растения извлекают для себя пользу при опылении и распространении семян. По итогам работы были установлены следующие выводы:
1. В создании цвета листа участвуют различные группы пигментов.
2. Молекулы хлорофилла разрушаются при уменьшении освещенности, при недостатке кислорода, при воздействии кислот и высоких температур.
Изменение условий обитания растений и влияние человека, может привести к разрушению хлорофилла и гибели растений разных природных зон.
Список литературы и Интернет-ресурсов.
-
Энциклопедия для детей. Биология; "Аванта +", М., 1993.
-
Биология. Первое сентября. № 44, 45, 46, 1999.
-
ru.wikipedia.org - Википедия.
lib.e-science.ru - Портал Естественных наук.
Приложения.
Приложение 1. Какие пигменты составляют окраску листа?
Приложение 2
.При каком освещении желтеют листья?
Приложение 3.
Необходимость кислорода для разрушения хлорофилла.
Приложение 4
Влияние на хлорофилл химических веществ.
Приложение 5.
Образование колец отмирания на листьях.