245,23.DOC

1. Пігменти листків кімнатних рослин
Виконавець: учениця 7 класу
Керівник: учитель біології
ЗМІСТ
Вступ …………………………………………………………….. ………. 3
Розділ 1. Роль пігментів у житті рослин………………. ….. ………. . .. 4
Висновки до розділу 1. …………………………………………………. 6
Розділ 2. Методи дослідження та їх застосування ……………………. 7
Висновки до розділу 2……………………………………………………. 8
Розділ 3. Виявлення вмісту пігментів у листках кімнатних рослин…… 9
3.1. Характеристика досліджуваних рослин……………… ……… 9
3.2.Виявлення оптимального методу хроматографії для
застосування ………………………………………………….. 10
3.3. Виявлення вмісту пігментів …………………………………… 11
3.4. Оцінка вмісту пігментів та інтерпретація результатів……… 13
Висновки до розділу 3. …………………………………………………… 14
Висновки…………………………………………………………………. 16
Список використаної літератури ………………………………………. 17
Додатки

2. 2
ВСТУП
Листя рослин є зеленими фабриками життя, адже завдяки пігментам
поглинають сонячне світло і здійснюють фотосинтез. Але колір листя у рослин
варіює від світло- до темно-зеленого, а деякі з них навіть фіолетові чи білі.
Напевно, фотосинтез буде відбуватися з різною інтенсивністю [13].
Ми обрали тему роботи «Пігменти листків кімнатних рослин».
Мета – виявлення оптимального методу паперової хроматографії для
отримання пігментів та визначити їх вмісту в листках різних кімнатних рослин.
Об’єкт дослідження – пігменти листків кімнатних рослин.
Предмет дослідження – з’ясувати закономірності вмісту різних видів
пігментів у листках світлолюбних та тіне витривалих кімнатних рослин.
Висунули гіпотезу, що у листках рослин різних екологічних груп
(світлолюбних та тіне витривалих) співвідношення пігментів буде не однаковим.
Для досягнення мети роботи були сформульовані наступні задачі:
1. З’ясувати типи пігментів рослин та їхню біологічну роль.
2. Підібрати доступні методики визначення вмісту пігментів та обрати
оптимальний.
3. Підібрати для дослідження кімнатні рослини різних екологічних груп
(світлолюбні та тіне витривалі).
4. Провести досліди із виявлення пігментів різних типів.
5. Зробити висновки про оптимальний метод хроматографії та вміст пігментів у
кімнатних рослинах.
Актуальним є визначення доступного методу хроматографії для виявлення
пігментів рослин та уточнення впливу пігментів на адаптації рослин до світла у
відповідності до літературних джерел (wikipedia).
Дослідження проводилися у домашніх умовах протягом жовтня-грудня 20..
року.

3. 3
РОЗДІЛ 1
РОЛЬ ПІГМЕНТІВ У ЖИТТІ РОСЛИН
Фотосинтез – це процес утворення органічних речовин із карбон (IV) оксиду і
води з використанням енергії світла, що відбувається в хлоропластах (пігментах)
зелених рослин. Загальне рівняння фотосинтезу:
6 CO2 + 6 H2O=C6H12O6 + 6O2
За сучасними даними, вищі зелені рослини при їхньому освітленні
сонячними променями за одну годину поглинають близько 390 ккал енергії на 1
м2
листової поверхні. Засвоєння сонячної енергії та її передачу на потреби
біохімічних реакцій здійснюють особливі забарвлені речовини – пігменти. Їх
загальною рисою є оптична активність, тобто здатність поглинати сонячні
промені у тій чи іншій зоні спектру. При цьому у спектрі з'являються так звані
смуги поглинання, що відповідають ділянкам, енергія яких засвоєна пігментом.
Непоглинені ділянки сонячного спектра відбиваються, що і зумовлює забарвлення
пігмента. Наприклад, зелений пігмент хлорофіл поглинає червоні і сині промені,
тоді як зелені відбиваються [7].
Пігменти пластид належать до трьох класів: хлорофіли, каротиноїди і
фікобіліни. Найважливішу роль у процесі фотосинтезу відіграють хлорофіли [10].
Для вищих зелених рослин найбільш важливі два зелені пігменти:
1) хлорофіл a, що має зеленувато-синій колір і є основним пігментом
хлоропластів;
2) хлорофіл b зеленувато-жовтого кольору, що також входить до складу
хлоропластів вищих рослин і переносить засвоєну ним енергію на хлорофіл a.
Найчастіше співвідношення молекул хлорофілу а і b в хлоропластах становить
3:1.
Хлоропласти містять численні додаткові пігменти, важливі для нормального
протікання фотосинтезу. З їхньою допомогою хлоропласти вищих наземних
рослин переважно засвоюють енергію у зоні сонячного спектру від 380 до 740 нм.
Цю частину сонячного випромінювання називають фотосинтетично активною
радіацією.
Каротиноїди передають енергію засвоєних ними квантів зеленої і синьої
частин сонячного спектру хлорофілу “а” і цим покращують його енергетичне
забезпечення при зниженому освітленні. За високої освітленості каротиноїди,
навпаки, захищають хлорофіл від фоторуйнування.
Крім того, у листках наявні каротиноїди. Вони мають різний колір: жовтий,
червоний, помаранчевий. Найбільш поширеним з групи каротиноїдів є каротин β.
Широко представленими є і антоціани – пігменти дуже різноманітного
забарвлення. Вони здебільшого містяться у вакуолях [4].

4. 4
Основну функцію з поглинання енергії сонячного світла й передачі її на
реакції синтезу органічних речовин виконують хлорофіли. Хлорофіл а поглинає
близько 80% енергії в частині червоних і синьо-фіолетових променів спектру. У
зоні зелених променів відбивається 40% енергії. Хлорофіл b поглинає в
основному промені з довжиною хвилі 650 нм. Зона поглинання променів у синьо-
фіолетовій частині спектру в нього дещо ширша, ніж у хлорофілу а [5, 7].
Фізіологічна функція каротиноїдів не обмежується їхньою участю в передачі
енергії на молекули хлорофілів. Каротиноїди — переносники активного кисню,
вони беруть участь в окисно-відновних реакціях завдяки наявності значної
кількості подвійних зв'язків. їм належить певна функція у статевому процесі
рослин, а саме: вони зумовлюють забарвлення пелюсток квітів, плодів,
коренеплодів [2].
В адаптації рослин до змінних умов освітлення задіяні різні біохімічні та
анатомо-морфологічні механізми. Рослини, пристосовані до високого та низького
рівня освітлення. Відрізняються загальною площею листка, кількістю
хлоропластів, вмістом і складом пігментів. Визначення особливостей пігментного
апарату рослин з різною толерантністю до світла має велике значення для
з’ясування механізмів їх адаптації до умов навколишнього середовища [12].
Висновки до розділу 1.
1. Засвоєння сонячної енергії та її передачу на потреби фотосинтезу здійснюють
особливі забарвлені речовини – пігменти.
2. Пігменти пластид належать до трьох класів: хлорофіли, каротиноїди і
фікобіліни.
3. Основну функцію з поглинання енергії сонячного світла й передачі її на реакції
синтезу органічних речовин виконують хлорофіли.
4. Пігменти рослин мають значення для їхнього пристосування до умов
освітлення.

5. 5
РОЗДІЛ 2
МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ ТА ЇХ ЗАСТОСУВАННЯ
У роботі було використано спостереження, експериментальний та
статистичний методи дослідження.
Для вивчення пігментів здійснюють їх виділення із рослинного матеріалу
для розділення. Враховують, що хлорофіл і каротиноїди не розчиняються у воді, а
фікобіліни – розчиняються. Для виділення пластидних пігментів користуються
полярними розчинниками, наприклад, етиловим спиртом [8].
Вперше швидкий метод розподілу окремих компонентів із суміші
фотосинтезуючих пігментів запропонував у 1904 році М.С. Цвєт шляхом
адсорбційної хроматографії на колонках [2].
Скористалися методом Д. Сапожнікова, заснованого на різних ступенях
поглинання пігментів адсорбуючими речовинами. Такою речовиною в дослідах
слугує фільтрувальний папір.
Для дослідження необхідно було підготувати розчини хлорофілу з листя
рослин. Для цього у кожної рослини береться один лист. Від листка відрізати
пластинку площею 1×2 см. Пластинка подрібнювалась на шматочки, поміщалась
в склянку с 20 мл 95% етиловим спиртом і 1 годину нагрівалась на водяній бані
[1,8].
Для дослідів брали листки 5 кімнатних рослин: сенполія, пеларгонія,
хлорофітум, каланхое, традесканці.
Хроматогорафію можна робити вертикальним та горизонтальним способом.
За вертикальної хроматографії в хімічну склянку на висоту 10 мм наливають
спиртовий екстракт суміші пігментів. В нього занурюють смужку
фільтрувального паперу (10 мм завширшки та завдовжки 100 мм). Зелені пігменти
адсорбуються сильніше, тому на папері з’являються спочатку зелена смужка
хлорофілу, потім вище за них – жовта (каротину і ксантофілу), і нарешті –
найвища смуга – безколірна від чистого спирту.
Для проведення дослідження була зібрана наступна установка ( Рис. 1.)
Корок
Скріпка
Хроматографічний папір
Пробірка
Стартова лінія
Розчинник
Рис. 1. Схема установки.

6. 6
У скляну пробірку до позначки 1 см наливається розчинник. На
хроматографічному папері за допомогою олівця і лінійки на відстані 2 см
проводиться лінія. В центрі цієї лінії за допомогою капіляру поміщається крапля
досліджуваного розчину. Пробірку з розчином і вертикально закріпленим
папером закриваю корком. Через 2 години хроматографічний папір знімається і
висушується. На отриманій хроматограмі вимірюємо площу хроматографічних
плям. Дослідження повторюємо 5 разів і з різними розчинниками.
За горизонтальної хроматогорафії на кружку фільтрувального паперу
роблять поряд два надрізи до центру. Смужка відгинається і занурюється в
спиртовий розчин пігментів, налитий у чашку Петрі. Адсорбція пігментів
фільтрувальним папером дає кольорові концентричні кола – хроматограму
пігментів листка [1, 2].
Під час дослідів проводили виміри довжини смужи кожного пігменту і
отримані результати представляли у вигляді таблиць, фото, діаграм.
Висновки до розділу 2.
1. За допомогою методу паперової хроматографії можна встановити та
оцінити інтенсивність вміст пігментів у лисках рослин.
2. З метою порівняння та оцінки результатів досліди слід проводити у
декількох варіантах.

7. 7
РОЗДІЛ 3
ВИЯВЛЕННЯ ВМІСТУ ПІГМЕНТІВ У ЛИСТКАХ КІМНАТНИХ РОСЛИН
3.1. Характеристика досліджуваних рослин
Традеска́нция зебрина (Tradescantia zebrina) — рід багаторічних вічнозелених
трав`янистих рослин родини Коммелінові (Commelinaceae). Багато видів-
популярні кімнатні рослини. Традесканція здатна пристосовуватися до будь яких
умов існування; вони тіне витривалі, але у занадто темному місці витягуються і
частково втрачають декоративність. Рослини здатні витримувати й надлишок
освітлення, однак це може викликати появу опіків та відмирання частини листків
[11].
Сенполія фіалкоквіткова, узамбарська фіалка (Saintpaulia H.Wendl.) — рід
трав'янистих рослин із тропічних районів центральної і західної Африки з
оксамитовими зеленими листками і фіолетовими квітами без запаху. Фіалки
світлолюбні рослини, але люблять розсіяне світло, воно береже сенполію від
сонячних опіків [ 9].
Пеларгонія зональна (Pelargonium zonale ), або калачики— рід квіткових
рослин з родини геранієвих (Geraniaceae). Багаторічні трав'янисті або
напівчагарникові рослини. Рослини світлолюбні, невибагливі в культурі, легко
переносять нестачу вологи [6].
Каланхое Блоссфельда (Kalanchoe blossfeldiana ) — рід трав'янистих
сукулентів з родини Товстолистих. Багато-, дво-, рідше однорічні сукулентні
рослини. Світлолюбні рослини, але від сильного сонця потрібно притінення, тому
що можуть з'явитися опіки [3].
Хлорофі́тум хохлатий (Chlorophytum comosum ) — рід трав'янистих рослин.
Рід відноситься до підродини Аговових родини Холодкових. Є одним з
найпоширеніших невибагливих кімнатних рослин. Хлорофітум належить до
світлолюбних рослин. Віддає перевагу яскравому розсіяному світлу. Добре росте
біля східного чи західного вікна. Може рости і на північному вікні, але в дуже
темному місці рослина втрачає декоративну привабливість [14].
Узагальнені відомості про біологічні особливості рослин, насіння яких взято
для дослідження, подані у таблиці 1.
Таблиця 3.1.
Екологічні особливості рослин
Назва
рослини
Екологічні особливості рослин
вимоги до тепла вимоги до води вимоги до світла
Сенполія теплолюбна помірно
вологолюбна
світлолюбна

8. 8
Усі рослини, що взяті для дослідження, є теплолюбнеими, по відношенню до
вологи поділяються на вологолюбні, посухостійкі та ті, що витримують нестачу
вологи чи помірно вологолюбні. Окрім традесканції, усі є світлолюбними, але
вимагають для нормального розвитку притінення.
3.2. Виявлення оптимального методу хроматографії для застосування
Попередньо було виконано три серії дослідів для виявлення оптимального
методу паперової хроматографії.
Вибір щільності паперу для проведення хроматографічного аналізу.
Вірно обраний папір для хроматографії дуже важливий для успіху
дослідження. Найкращі результати виходять лише при використанні паперу з
чистої бавовни. Випускаються спеціальні сорти паперу для хроматографії
(швидко фільтруюча і повільно фільтруюча). Маємо два види паперу: тонко
фільтрованого у формі кола і щільного повільно фільтруючого (вирізано у формі
квадрату).
Для вибору паперу проводжу дослід зі спиртовою настоянкою валеріани:
поміщаю краплю настоянки на зразок паперу. Результат наступний: крапля на
щільному папері утворює хроматограму з чіткими межами.
Подібний дослід проводжу зі спиртовою настоянкою календули і водяним
розчином червоної туші. Результат: крапля на щільному папері утворює більш
рівну хроматограму з чіткими межами (Додаток А, Фото 2).
Висновок: для хроматографічного аналізу найбільш придатний щільний
повільно фільтруючий папір.
Вибір умов для проведення хроматографічного аналізу.
Проводжу дослід на щільному повільно фільтруючому папері з водним
розчином синьої туші. У першому випадку на папір поміщаю краплю розчину і
краплю води, у другому – краплю розчину і 3 краплі води. Краща хроматограма
на зразку із більш розбавленим розчином.
Висновок: для отримання якісної хроматограми необхідно зіткнення
хроматографічного паперу з розчинником, а, значить, слід використовувати більш
розбавлений розчин .
Вибір варіанту паперової хроматографії.
Пеларгонія теплолюбна витримує нестачу
вологи
світлолюбна
Хлорофітум теплолюбна посухостійка світлолюбна, витримує
незначне затемнення
Каланхое теплолюбна посухостійка світлолюбна, але
потребує притінення
Традесканція теплолюбна вологолюбна тіне витривала

9. 9
З відомих варіантів – висхідної, низхідної, горизонтальної і радіальної
паперової хроматографії – обираю оптимальну.
Для цього проводжу дослідження з водяними розчинами зеленої і червоної
туші. Результат свідчить про те, що найкраще пігменти розподілилися при
висхідній хроматографії.
Висновок: для подальшого дослідження будемо використовувати висхідну
паперову хроматографію.
3.3. Виявлення вмісту пігментів
Отримавши витяжку хлорофілу з листя, наносимо її у вигляді крапель на
папір до утворювання на лінії старту плями інтенсивного зеленого кольору.
Підвісимо смужку паперу таким чином, щоб язичок на 1 см був занурений у
розчинник – етиловий спирт. Під впливом капілярних сил розчинник підіймається
по паперу, а разом з ним підіймаються і барвники. Але просуваються барвники по
паперу з різною швидкістю.
Спостерігаємо наступне:
- знизу пляма вихідної суміщі на старті;
- наступна ділянка хроматограми – жовто-зелена пляма (хлорофіл b);
- далі – жовта пляма (ксантофіл);
- вище – синьо-зелена пляма (хлорофіл а);
- зверху – помаранчева пляма (каротин)
Висновок: дослідження хроматограми вказує на те, що в отриманих розчинах
міститься декілька барвників.
Довжину смужок виміряли і результати занесли до таблиці ( Табл.2), на основі
якої побудували діаграми (Рис.2).
Таблиця 3.2.
Довжина смужки барвника на хроматограмі
Назва рослин
Довжина смужки, мм
Хлорофіл b Ксантофіл Хлорофіл а Каротин
Сенполія №1 2 2 4 1
Пеларгонія №2 4 2 6 1
Хлорофітум №3 14 10 7 3
Каланхое №4 4 4 6 2
Традесканція №5 3 3 8 3

10. 10
Рис. 2. Діаграми вмісту пігментів у листках кімнатних рослин
3.4. Оцінка вмісту пігментів та інтерпретація результатів
Існує пряма залежність між кількістю пігменту в листках, інтенсивністю
фотосинтезу, ростом і розвитком рослин та їх продуктивністю. Вміст хлорофілу в
хлоропластах також залежить від виду рослин, екологічних умов тощо. Значний
вплив на біосинтез хлорофілу мають також такі фактори, як освітлення та
температура, водний режим, вміст в повітрі газоподібних промислових викидів,
іонізуючого опромінення та інших чинників [13].
Визначити такі співвідношення для досліджуваних кімнатних рослин
(Таблиця 3.3., Рис. 3.)
Таблиця 3.3.
Порівняльний вміст пігментів у зразках листків кімнатних рослин
Назва
рослин
Хлорофіли Каротиноїди Хл. а+b
а b а+b а/b каротиноїди
Сеноплія 4 2 6 2 3 2
Пеларгонія 6 4 10 1,5 3 3, 3
Хлорофітум 7 14 21 0,5 13 1,66
Каланхое 6 4 10 1,5 6 1,66
Традесканція 8 3 11 2,66 6 1,83

11. 11
Рис 3. Порівняльний вміст пігментів у листках кімнатних рослин
У листках тіньових рослин помітно зменшується співвідношення хлорофілів
а/b, що свідчить по переважаюче накопичення хлорофілу b. Серед досліджуваних
рослин це традесканція та сенполія (за літературними даними лише традесканція).
Важливою характеристикою пігментного апарату рослин є співвідношення
між кількістю каротиноїдів та хлорофілом. У наших дослідах у листках рослин
виявлено вище співвідношення хлорофіл/ ксантофіл у пеларгонії та сенполії.
Одержані нами результати щодо вмісту пігментів та їх співвідношення не в
усіх випадках узгоджуються з літературними даними, згідно яких листя рослин в
умовах обмеженої кількості світла характеризуються вищім вмістом пігментів,
нижчім співвідношення хлорофілів а/b ніж у рослин за високої інтенсивності
світла [12].
Висновки до розділу 3.
1. Для хроматографічного аналізу найбільш придатний щільний повільно
фільтруючий папір.
2. Для отримання якісної хроматограми необхідно зіткнення
хроматографічного паперу з розчинником, а, значить, слід використовувати
більш розбавлений розчин.
3. Висхідна паперова хроматографія краще підходе для експериментів із
розділу пігментів листя рослин.
4. Дослідження хроматограми вказує на те, що в отриманих розчинах
міститься декілька барвників.
5. Хлорофілу а найбільше міститься у традесканції, а хлорофілу b у
хлорофітума. Ксантофіл переважає у хлорофітума, а каротину однаковий
вміст у хлорофітума та традесканції.
6. Шляхом знаходження співвідношень між пігментами встановили, що окрім
традесканції, сенполія та пеларгонія пристосовані до перенесення затінення.
7. Відомості щодо відношення до світла у вивчених рослин отримані завдяки
дослідженням співпали із літературними даними тільки з приводу
хлорофітума та каланхое. Інші рослини, що в літературі зазначені як
світлолюбні, насправді здатні витримувати затінення, адже мають достатній
вміст фотосинтезуючих пігментів.

12. 12
ВИСНОВКИ
Дослідивши і порівнявши в міст різних пігментів у листках кімнатних рослин
переконалися, що наша гіпотеза підтвердилася, тобто за вмістом пігментів різних
видів можна визначити екологічну характеристику рослин, а саме, належать вони
до світлолюбних чи тіне витривалих. Робота дала можливість зробити наступні
висновки:
1. Засвоєння сонячної енергії та її передачу на потреби фотосинтезу
здійснюють особливі забарвлені речовини – пігменти.
2. За допомогою методу паперової хроматографії можна встановити та оцінити
інтенсивність вміст пігментів у лисках рослин.
3. Висхідна паперова хроматографія на цупкому папері із розбавленим розчином
краще підходе для експериментів із розділу пігментів листя рослин.
4. Дослідження хроматограми вказує на те, що в отриманих розчинах міститься
декілька барвників, а саме: хлорофіли а та b, каротин та ксантофіл.
5. Хлорофілу а найбільше міститься у традесканції, а хлорофілу b у
хлорофітума. Ксантофіл переважає у хлорофітума, а каротину однаковий
вміст у хлорофітума та традесканції.
6. Відомості щодо відношення до світла у вивчених рослин, отримані із сайту
wikipedia.org частково підтвердилися шляхом знаходження співвідношень між
пігментами: традесканція та пеларгонія є тіне витривалими рослинами.
Показники співідношення кількості пігментів у хлорофітума та каланхое
свідчить про їхню гарну пристосованість до потужного освітлення, а от
відомості щодо пеларгонії та сенполії не співпали.
7. Отримані результати можна використати для створення уточнених
рекомендацій по догляду за кімнатними рослинами.

13. 13
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
1. Алесковский В.Б., Бардин В.В., Булатов М.И. Физико-химические методы
анализа. Практическое руководство.- Л.: Химия, 1988.
2. Виділення суміші пігментів листка. Дослідження фізико-хімічних
властивостей пігментів. Електронний ресурс. [Режим доступу]:
https://studall.org/all-49391.html
3. Каланхое. Електронний ресурс. [Режим доступу]:
https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%B0%D0%BB%D0%B0%D0%BD
%D1%85%D0%BE%D0%B5
4. Лебедева Т. С., Сытник К. М. Пигменты растительного мира. К.: Наук.
думка,1986. 84 с.
5. Ольшанова К.М. Практикум по хроматографическому анализу. М., Высшая
школа, 1970.
6. Пеларгонія. Електронний ресурс. [Режим доступу]:
https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%B5%D0%BB%D0%B0%D1%80
%D0%B3%D0%BE%D0%BD%D1%96%D1%8F
7. Пігментна система зелених рослин. Електронний ресурс. [Режим
доступу]:https://pidruchniki.com/86593/ekologiya/pigmentna_sistema_zelenih_r
oslin
8. Посудін Ю. І. Фізика і біофізика навколишнього середовища. К.: СВІТ, –
2000, –306 с.
9. Сенполія. Електронний ресурс. [Режим доступу]:
https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B5%D0%BD%D0%BF%D0%BE
%D0%BB%D1%96%D1%8F
10. STEM-лабораторія МАНЛаб. Електронний ресурс. [Режим доступу]:
https://stemua.science/
11. Традесканція. Електронний ресурс. [Режим доступу]:
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D1%80%D0%B0%D0%B4%D0%B5%
D1%81%D0%BA%D0%B0%D0%BD%D1%86%D0%B8%D1%8F
12. Фомишина Р.М., Сиваш О.О., Захарова Т.О., Золотарьова О.К. Роль
хлорофілази в адаптації рослин до умов освітлення. Український
ботанічний журнал. 2009,– т.66, №1, С. 94-102
13. Фотосинтетичні пігменти листка. Електронний ресурс. [Режим доступу]:
https://studfile.net/preview/5063453/page:4/
14. Хлорофітум. Електронний ресурс. [Режим доступу]:
https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%A5%D0%BB%D0%BE%D1%80%D0%BE
%D1%84%D1%96%D1%82%D1%83%D0%BC