Bude se vám hodit: igelitové sáčky na vzorky listů, filtrační papír (lze nahradit bílými papírovými utěrkami), nůžky, hmoždíř nebo miska a větší oblázek či jiný nástroj na rozmělnění listů, technický líh (96%), obyčejná tužka, kapátko, čistá zavařovací sklenice, kolíčky na prádlo, několik pastelek nebo špejlí, několik menších kádinek či sklenic, lihový fix (na popis kádinek), fotoaparát nebo chytrý mobilní telefon, zápisník
V září příroda okolo nás září všemi barvami. Nejlépe viditelné je to na listnatých lesích, jejichž listí žloutne a červená. Kde se najednou v listech vezme červené barvivo? A co se děje s tím zeleným? Podíváme se detailněji na to, jaká všechna barviva listy rostlin mohou skrývat. Využijeme k tomu chromatografii. Že nevíte, co to je? To nevadí. Zkuste si to najít v odborné literatuře, na internetu nebo se zeptejte paní učitelky na chemii, přírodopis nebo fyziku. Dnešní úkol vám ukáže, jak takový chromatograf funguje.
POVINNÁ ČÁST
- Udělejte si procházku podzimní přírodou a najděte alespoň tři listy různých rostlin, z nichž přinejmenším jeden bude zelený a jeden žlutý/oranžový. Pokud se vám povedou sehnat vhodné listy, zkuste sebrat zelený a žlutý/oranžový list z téhož druhu rostliny. Listy sbírejte přímo z rostlin, aby ještě nebyly suché. Zapište si, z jakého druhu stromu či jiné rostliny který list pochází a jakou má barvu. (Tip: dobře to funguje například s listy břečťanu).
- Po návratu do třídy či klubovny se zamyslete, jaké všechny barvy rostliny v listech asi mají? Z filtračního papíru (nebo papírové utěrky, pokud by byla vícevrstevná, rozdělte ji na vrstvy a použijte pouze jednu vrstvu) nastříhejte pásky 2 cm široké a na každou pastelku/špejli jeden nebo dva z nich přicvakněte pomocí kolíčků na rádlo. Proužky musí mít takovou délku, aby po položení pastelky/špejle na sklenici dosáhly asi půl centimetru nad dno (viz ilustrační 1). Zhruba dva centimetry od spodního konce proužku nakreslete čáru obyčejnou tužkou. Na vrchní konec každého proužku nadepište obyčejnou tužkou název jedné z vašich rostlin. Je opravdu důležité použít obyčejnou tužku. Proč?
- V hmoždíři nebo misce rozetřete jeden z listů a přilijte k němu několik mililitrů technického lihu. Abyste se zbavili větších zbytků listů, výslednou směs přefiltrujte přes filtrační papír či utěrku do menší kádinky (nebo sklenice). Kádinku si nadepište druhem rostliny, ze které list pocházel. Hmoždíř a tlouček opláchněte a postup opakujte s ostatními listy (roztok z každého přefiltrujte přes nový kus filtračního papíru do nové kádinky, aby se roztoky vzájemně nekontaminovaly).
- Na každý proužek připraveného filtračního papíru naneste na čáru, kterou jste na něj nakreslili tužkou, extrakt z rostliny, jejíž jméno máte na proužku. Kapátkem vždy rovnoměrně naneste trochu extraktu, nechte jej zaschnout (zhruba 30–60 sekund), naneste znovu a tak pořád dokola 10–15x.
- Do každé sklenice nalijte technický líh zhruba do výšky 0,75–1 cm ode dna. Na každou sklenici položte jednu pastelku/špejli s proužky. Zkontrolujte, že se papírky nedotýkají vzájemně mezi sebou ani stěn sklenic a že jsou jejich konce ponořené do lihu. Čáry s naneseným extraktem ale musí být nad hladinou! Pozorujte, co se bude dít. Postupně se z vrstvy extraktu budou vymývat různé barvy a budou šplhat vzhůru papírkem. Ve chvíli, kdy líh dovzlíná zhruba do půlky papírků, papírky ze sklenic vyjměte a nechte usušit.
- Prohlédněte si jednotlivé barevné skvrny na papírcích. Jaké všechny barvy najdete? Liší se nějak jednotlivé druhy mezi sebou? Jaké barvy obsahoval extrakt ze zeleného listu a jaké ze žlutého či oranžového? Můžete zkusit s pomocí hledání na internetu zjistit názvy barviv, která jste pozorovali. Porovnejte své odhady z první otázky s výsledky experimentu.
Všechna svá pozorování zapište a vyfoťte či nakreslete.
OTÁZKY K POVINNÉ ČÁSTI
- Jaké všechny barvy byste řekli, že barviva v listech běžně mají (bez hledání v knihách či na internetu)? Dokážete některá z nich pojmenovat?
- K čemu je rostlinám užitečná fotosyntéza? Popište (adekvátně k věku vašeho týmu), co se při ní děje.
- Co je odpadním produktem fotosyntézy a jaký význam to má v přírodě?
- Zapište, z jakých druhů rostlin jste sebrali listy a jakou měly v době sběru barvu.
- Proč je důležité pro nadepisování proužků používat obyčejnou tužku, a ne například fixu nebo inkoustové pero?
- Jaké všechny barvy jste pozorovali na chromatogramech (proužcích s vyvzlínanými barvivy)? Můžete zkusit s pomocí hledání na internetu zjistit názvy barviv, která jste pozorovali.
- Lišily se nějak jednotlivé druhy rostlin mezi sebou v barvách (barvivech), které obsahovaly? Jaké barvy obsahoval extrakt ze zeleného listu a jaké ze žlutého či oranžového?
- Co jste se během experimentu naučili? Překvapilo vás něco?
- Pokuste se popsat, co rostliny s barvivy v listech na podzim dělají a proč.
TIPY NA DALŠÍ ŘEŠENÍ
- Jaké další funkce kromě fotosyntézy mohou plnit rostlinná barviva v listech? A jaké v jiných rostlinných orgánech?
- Chromatografie výborně funguje s tmavými barevnými fixami. Místo nanášení extraktu stačí udělat na proužek filtračního papíru čárku jednou barvou fixy. Můžete vyzkoušet fixy lihové, obyčejné vodou rozpustné fixy s vodou místo lihu, nebo další. Vyzkoušejte i černou barvu. Co jste zjistili o ní?
- Můžete ve stejném experimentu vyzkoušet i jiná rozpouštědla (například voda, Alpa, aceton, technický benzín…). S rozpouštědly pracujte vždy pod dohledem dospělého.
- Posviťte na svůj chromatogram UV baterkou (stačí obyčejná z papírnictví, která se prodává společně s fixem s „neviditelným inkoustem“). Změnily některé proužky barvy? Které? Objevily se nějaké nové proužky, které předtím nebyly viditelné? Čím si tyto jevy vysvětlujete?
- Zkoumali jste ve svém experimentu listy olší? Možná jste si všimli, že olšové listy se nedají najít na stromech žluté/oranžové. Jak to, že si tyto stromy mohou dovolit shazovat listy zelené?
Tipy pro další řešení – starší:
- Zjistěte něco víc o chlorofylu. Jaké molekule v našem těle je podobný a čím se od ní liší?
- Najděte něco víc o dalších rostlinných barvivech. Podílejí se na fotosyntéze i jiná barviva než chlorofyl? Jak?
- Zjistěte, co je to retenční faktor. Zkuste ho na svých chromatografech změřit. (V takovém případě po vyndání papírku ze sklenice vyznačte tužkou nejvyšší bod, kam líh dovzlínal a pak teprve dejte papírek sušit.)
- Na základě retenčního faktoru můžete zkusit určit názvy jednotlivých barviv na chromatogramu (viz např. Hao T. Quach, Robert L. Steeper, and G. William Griffin: An Improved Method for the Extraction and Thin-Layer Chromatography of Chlorophyll a and b from Spinach, 2004, dostupný z https://www.researchgate.net/publication/231266597_An_Improved_Method_for_the_Extraction_and_Thin-Layer_Chromatography_of_Chlorophyll_a_and_b_from_Spinach
Mohlo by vás zajímat:
