Проект Растительные пигменты

«Изучение свойств растительных пигментов»

Климов Роман Александрович.
Россия, Тюменская область, Викуловский район, с.Викулово, МАОУ «Викуловская средняя общеобразовательная школа №1», 6 «В» класс.

План исследований

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? Я думаю, что каждый человек, 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?» Меня заинтересовали эти вопросы, и я выдвинул гипотезу. Возможно, что в клетках листьев, лепестков, плодов находятся вещества придающие различную окраску этим органам.

                  В ходе выполнения работы использовались следующие методы:
          1. Изучение теоретических источников информации;        
          2. Проведение опытов по выделению пигментов,(по методу Михаила Семеновича Цвета), влияние освещенности на  выработку пигментов, влияние химических веществ на пигменты;
          3. Систематизация         и         обобщение         полученных         результатов.

Библиография

1.Батурицкая Н. В., Фенчук Т. Д. Удивительные опыты с растениями: Кн. для учащихся.—Мн.: Нар. асвета, 1991.—208 с.: ил. Биология. Первое сентября. № 44, 45, 46, 1999.

2,Суетин М. И. Coleusfrederici, как объект ботанических опытов  / М. И. Суетин // Теория и практика образования в современном мире: материалы II междунар. науч. конф. (г. Санкт-Петербург, ноябрь 2012 г.).  — СПб.: Реноме, 2012. — С. 94-95.

3.Энциклопедия для детей. Биология; "Аванта +", М., 1993.

«Изучение свойств растительных пигментов»

Климов Роман Александрович.
Россия, Тюменская область, Викуловский район, с.Викулово, МАОУ «Викуловская средняя общеобразовательная школа №1», 6 «В» класс.

Что такое «пигмент»? Какие бывают пигменты?

Изучив специальную литературу, я выяснил, 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. Хлорофилл обладает жизненно важной функций: перехват солнечных лучей и преобразование полученной энергии в питательные вещества — простые сахара, которые получаются из воды и углекислого газа. Эти сахара являются основой питания растений — источниками углеводов, необходимых для роста и развития. 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. 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.

         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 антоциана. 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 Михаил Семёнович Цвет (1872—1919) — русский ботаник-физиолог и биохимик растений. 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.

«Изучение свойств растительных пигментов»

Климов Роман Александрович.
Россия, Тюменская область, Викуловский район, с.Викулово, МАОУ «Викуловская средняя общеобразовательная школа №1», 6 «В» класс.

Методика проведения работы.

Опыт №1. Какие пигменты составляют окраску листа?

Опыт проведем с целью выяснить, какие пигменты обеспечивают листьям растения зеленую окраску.

Оборудование, необходимое для проведения опыта:  свежие листья комнатных растений, 95% -ый этиловый спирт,  ступка фарфоровая, пробирка, воронка, ножницы, фильтровальная бумага. 

Ход опыта. Прежде всего, получим вытяжку пигментов. Лучше, если вытяжка будет концентрированной, темно-зеленой. Можно использовать листья любых травянистых растений, а лучше всего теневыносливых комнатных растений - они мяче, легче растираются, содержат больше хлорофилла. К измельченным листьям добавим 5-10 мл этилового спирта, на кончике ножа мел для нейтрализации кислот клеточного сока и разотрем их в фарфоровой ступке до однородной зеленой массы,  пока спирт не окрасится в интенсивный зеленый цвет. Полученную спиртовую вытяжку отфильтруем в чистую сухую          колбу.
              Убедимся в том, что спиртовая вытяжка пигментов помимо зеленых содержит еще и желтые пигменты. Для этого на фильтровальную бумагу нанесем стеклянной палочкой каплю спиртовой вытяжки пигментов листа. Через 3-5 мин на бумаге образуются цветные концентрические круги: в центре зеленый (хлорофилл), снаружи - желтый (каротиноиды) (Приложение 1).

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.

Опыт №2 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 этого опыта – установить устойчивость хлорофилла в листьях растений без освещения.

Оборудование: для опыта нужны листья любого растения, которые уже закончили рост, но еще не имеют внешних признаков старения, стакан, черный лист бумаги.

Ход опыта.  Половину листовой пластинки закрываем с двух сторон черной бумагой. Лист помещаем в стакан с водой и ставим в хорошо освещенное место. Спустя 4-5 дней снимем бумагу, сравним 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. (Приложение 2)

         Опыт №3 Необходимость кислорода для разрушения 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 опустим в стакан с водой так, чтобы только половина листа его находилась под водой. Для этого закрепим лист в прорези укрывающей стакан плотной бумаги. Стакан поставим 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)

Опыт №4Влияние 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 смочим в соляной кислоте и нанесем на лист рисунок. На зеленом фоне листа бегонии постепенно появляется  рисунок звездочки бурого цвета.   Появление бурой окраски обусловлено проникновением кислоты внутрь клеток и образованием в них особого вещества - феофитина.

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)

          Опыт №5 Влияние количества света на интенсивность окраски листьев колеуса

Оборудование: 2 черенка колеуса  гибридного, два стакана с водой.

Ход опыты: Одно растение поставили на яркий свет на окне, другое в условиях рассеянного излучения.

Вывод: На свету окраска листьев становится значительно  ярче, краснее, а при рассеянном освещении листья зеленеют. Колеус гор обитают в мощном потоке ультрафиолетового излучения. У этих растений в процессе эволюции возникли защитные механизмы в виде сопутствующих хлорофиллу пигментов (антоцианы, каротиноиды), которые поглощают избыточную солнечную радиацию и превращают ее в тепло. Не случайно высокогорные растения содержат в листьях больше антоцианов, чем растения долин.

(Приложение №5)

Выводы

Исследовав вопрос о растительных пигментах, я узнал, 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. Снижение интенсивности и продолжительности освещения листьев ускоряет распад молекул хлорофилла в хлоропластах.
3. Уменьшение скорости распада хлорофилла в той части листа, которая находилась в воде, свидетельствует, что в разрушении хлорофилла важную роль играет процесс дыхания.
4. Хлорофилл разрушается при воздействии на него кислоты.

Работа имеет практическое значение. Знание способов изменения окраски растительных пигментов можно использовать при разработке проектов озеленения различных участков города опираясь на те, или иные экологические факторы окружающей среды. А по окраске растений и ее интенсивности можно судить о наличии вредных веществ в атмосфере и почве.

Литература

1. Батурицкая Н. В., Фенчук Т. Д. Удивительные опыты с растениями: Кн. для учащихся.—Мн.: Нар. асвета, 1991.—208 с.: ил. Биология. Первое сентября. № 44, 45, 46, 1999.
2. http://ru.wikipedia.org – Википедия. 
3. Суетин М. И. Coleusfrederici, как объект ботанических опытов  / М. И. Суетин // Теория и практика образования в современном мире: материалы II междунар. науч. конф. (г. Санкт-Петербург, ноябрь 2012 г.).  — СПб.: Реноме, 2012. — С. 94-95.
4. Энциклопедия для детей. Биология; "Аванта +", М., 1993.
5. http://lib.e-science.ru – Портал Естественных наук.

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

«Викуловская средняя общеобразовательная школа №1»

муниципальная научно-практическая конференция молодых исследователей

«Шаг в будущее-2015»

Исследовательская работа

«Изучение растительных пигментов»

                                                                     Автор: Климов Роман ученик 6 «в» класса

                                                    МАОУ «Викуловская СОШ №1»

                                                              Руководитель: Вайнтруб Наталья Николаевна.

                                               учитель биологии

                                      МАОУ «Викуловская СОШ №1»

Викулово 2015

 «Изучение свойств растительных пигментов»

Климов Роман Александрович.
Россия, Тюменская область, Викуловский район, с.Викулово, МАОУ «Викуловская средняя общеобразовательная школа №1», 6 «В» класс.

Аннотация

         Работа посвящена вопросам физиологии растений. В ходе работы проводиться выделение пигмента хлорофилла. Приводятся опыты по изучению свойств, хлорофилла.
        Цель моей работы – выяснить, от чего зависит цвет растения.
Задачи, которые я перед собой поставил:

1. Изучить литературу с целью выяснить, какие вещества придают органам растения различную окраску;
2. Провести несколько практических опытов с целью выявления особенностей этих пигментов.

         Анализируя теоретический материал по теме. «Изучение свойств растительных пигментов».  В данной статье автор  раскрывает основные причины окраски листьев. 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?

         В качестве ключевого доказательства проводятся опыты в химической лаборатории.

         На основе проведенного исследования установлено что, в создании цвета листа участвуют  различные группы пигментов, снижение интенсивности и продолжительности освещения листьев ускоряет распад молекул хлорофилла в хлоропластах, уменьшение скорости распада хлорофилла в той части листа, которая находилась в воде, свидетельствует, что в разрушении хлорофилла важную роль играет процесс дыхания.

Содержание

План исследования ……………………………………………………………………...4

План исследований. Что такое «пигмент»? Какие бывают пигменты?……………………………………………………………………………..….5

Методика проведения исследовательской работы…………………………………….7

Выводы………………………………………………………………………………….10

Литература………………………………………………………………………………11

Приложения