. Chiết rút sắc tố từ lá và xác định tính cảm quang của clorophin

Bài 7. Chiết rút sắc tố từ lá và xác định tính cảm quang của clorophin I. MỤC TIÊU 1. Quan sát được hỗn hợp sắc tố rút ra từ lá: Nhóm chlorophin có màu xanh lục, nhóm carotenoit có màu vàng. Trong hỗn hợp sắc tố, màu lục của chlorophin lấn át màu vàng của carotenoit, vì chlorophin chiếm tỷ lệ cao về hàm lượng. Do đó hỗn hợp sắc tố này có màu xanh lục. 2. Củng cố kiến thức đã học về sắc tố quang hợp ở các bài lí thuyết 3. Rèn kĩ năng thao tác với các dụng cụ và hoá chất trong phòng thí nghiệm, đặc biệt là kĩ năng tách chiết hỗn hợp dung dịch màu và kĩ năng tiến hành các phản ứng hóa học, cũng như kĩ năng quan sát, nhận xét kết quả thí nghiệm trong ống nghiệm. II. CƠ SỞ KHOA HỌC 1. Do có nhân Mg trong vòng pyron mang tính tan trong nước và kết hợp với protein màng, trong khi đó đuôi dài cacbon của gốc rượu phytol lại mang tính kị nước và hướng tới cấu trúc lipit của màng tilacoit, nên phân tử clorophin chủ yếu hoà tan trong dung môi hữu cơ. Tuy nhiên để tách tốt clorophin ra khỏi lá, người ta không dùng ête petrol hay benzen, mà dùng cồn hay axeton pha với một ít nước để tách được hết phân tử clorophin từ lá. Các sắc tố của nhóm carotenoit cũng được tách chiết theo phương pháp này. 2. Clorophin tách rời khỏi phức hệ sắc tố vẫn có khả năng hoạt động quang hoá, tức là vẫn có khả năng bị kích thích bởi ánh sáng và khi đó có thể làm được vai trò chuyển H+ và e trung gian. Hiện tượng này gọi là tính chất cảm quang của clorophin. Trong bài thực hành này, dịch sắc tố rút từ lá được dùng làm chất truyền điện tử trung gian trong phản ứng oxi hoá khử. Dưới tác dụng của ánh sáng các phân tử clorophin sẽ chuyển proton và điện tử từ chất khử mạnh (axit ascorbic) đến chất oxi hoá mạnh (đỏ methyl) làm đỏ methyl mất màu (đỏ methyl ở trạng thái oxi hoá có màu đỏ, khi ở trạng thái bị khử thì mất màu). Phản ứng oxi hóa khử đã xảy ra. Trong khi đó, vì cách xa nhau về thế oxi hóa khử, axit ascorbic không thể chuyển e- trực tiếp cho methyl đỏ và phản ứng oxi hóa khử không xảy ra. III. THIẾT BỊ – HÓA CHẤT- MẪU VẬT Lá (lá khoai lang hoặc lá dâu, lá sắn dây, ...) tươi Đũa thuỷ tinh Cồn etilic hoặc axeton 80% Giá ống nghiệm và các ống nghiệm Phễu lọc Pipet loại thông thường, cỡ 10ml Kéo Giấy lọc Cối chày sứ Dịch chiết sắc tố Các ống nghiệm Axit ascorbic dạng tinh thể (nếu không mua được thì thay bằng vitamin C nghiền nhỏ) Dung dịch đỏ methyl 0,04 % trong cồn Đèn chiếu sáng Giấy đen để bọc ống nghiệm (giấy nhôm) IV. TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM Bước 1. Chiết rút sắc tố từ lá Lá tươi (khoảng 2-3 gam) cắt nhỏ cho vào cối sứ (vứt bỏ phần gân lá). Nghiền các mẩu lá cùng với một ít dung môi (cồn hoặc axeton 80% đã chuẩn bị) đến nhuyễn (thành một thể đồng nhất). Thêm dung môi, rửa chày sứ, dùng đũa thuỷ tinh đổ dung dịch vào ống nghiệm qua phễu lọc. Dung dịch sắc tố thu được sẽ được dùng để xác định tính cảm quang của clorophin. Bước 2. Xác định tính cảm quang của clorophin Cho vào ống nghiệm 1 và 2 một lượng dịch sắc tố như nhau (2 ml). Thêm vào mỗi ống nghiệm một ít tinh thể axit ascorbic cho tới bão hoà (khi thấy còn một ít tinh thể không tan được nữa, lấng xuống đáy ống nghiệm). Tiếp tục thêm vào mỗi ống nghiệm 1 ml dung dịch đỏ methyl. Lắc mạnh hỗn hợp và đặt một ống nghiệm ra ánh sáng, một ống nghiệm trong tối ( hoặc bọc ống nghiệm bằng giấy đen ). Còn ống nghiệm thứ 3, 4 (ống đối chứng) ta cho 2 ml cồn thay cho dịch sắc tố, sau đó cũng cho axit ascorbic và đỏ methyl như 2 ống nghiệm 1 và 2, đặt ống nghiệm 3 ngoài sáng, ống nghiệm 4 trong tối. Sau một thời gian khoảng 30 phút, quan sát sự thay đổi màu ở 4 ống nghiệm, ghi lại kết quả theo thứ tự sau: Ống nghiệm Thành phần hỗn hợp Điều kiện 1 2ml clorophin + axit ascorbic + 1 ml đỏ methyl sáng 2 2ml clorophin + axit ascorbic + 1 ml đỏ methyl tối 3 2 ml cồn + axit ascorbic + 1 ml đỏ methyl sáng 4 2 ml cồn + axit ascorbic + 1 ml đỏ methyl tối V. PHÂN TÍCH KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ VIẾT BÁO CÁO GV giúp HS phân tích kết quả thí nghiệm theo các hướng sau : - Khi chiết rút sắc tố từ lá cây bằng dung môi hữu cơ, ta chỉ thu được 2 nhóm sắc tố : Clorophin có màu lục và Carotenoit có màu vàng. Nhưng ta chỉ nhìn thấy dịch chiết có màu lục, vì Clorophin có hàm lượng lớn hơn Carotenoit hàng chục lần, nên màu của nó lấn át màu của Carotenoit. Sau khi quan sát màu sắc ở các ống nghiệm, sẽ thấy: - Bắt đầu thí nghiệm cả 4 ống nghiệm đều có màu đỏ của Methyl ở trạng thái oxi hóa. Nhưng sau thí nghiệm, khoảng 30 phút, thấy ống nghiệm 1 màu đỏ chuyển sang màu lục, còn các ống nghiệm 2,3,4 vẫn giữ màu đỏ. - HS phải giải thích được sự chuyển màu của ống nghiệm 1 là do Clorophin khi được chiếu sáng đã bị kích thích, điện tử bật ra khử Methyl đỏ. Methyl đỏ bị khử đã mất màu đỏ và màu lục của Clorophin xuất hiện. Lỗ trống điện tử của Clorophin được lấp đầy bởi điện tử của axit Ascorbic. Gợi ý tổ chức thực hiện * Nội dung: Học sinh cần nắm vững phương pháp chiết rút sắc tố trên cơ sở hiểu biết về khả năng hoà tan trong dung môi hữu cơ khác nhau của các sắc tố khác nhau. * Phương pháp và hình thức tổ chức dạy học: Sau khi giảng xong phần lý thuyết, tuỳ theo trang thiết bị của trường mà chia học sinh thành các nhóm nhỏ để tiến hành thí nghiệm. Giáo viên theo dõi các nhóm. Học sinh làm thí nghiệm và ghi chép kết quả vào vở thực tập riêng. VI. CÂU HỎI ĐÁNH GIÁ VÀ MỞ RỘNG VẤN ĐỀ 1. Vì sao phải tách chiết hỗn hợp sắc tố bằng dung môi hữu cơ? 2. Dựa vào cơ sở khoa học nào để chứng minh tính cảm quang của Clorophin ? Mục đích và ý nghĩa của thí nghiệm ? 3. Về hệ sắc tố quang hợp của thực vật : Giải thích tại sao lá cây màu xanh lục ? Trong các chất sau đây, chất nào màu sắc không liên quan trực tiếp đến chức năng của nó : clorophin, hồng cầu, cytocrom, phytocrom? Rút sắc tố ra khỏi lá bằng một dung môi hữu cơ. Sau đó đưa dịch sắc tố lên giấy sắc kí và cột sắc kí . Các sắc tố thành phần sẽ được tách ra thành 4 vạch. Cho biết tên các sắc tố thành phần và giải thích? 4. Một học sinh đã thực hiện một thí nghiệm như sau : Chuẩn bị 3 bình thuỷ tinh có nút kín A, B, C . Bình B và C treo hai cành cây có diện tích lá là 50 cm2. Bình B chiếu sáng, còn bình C che tối trong 20 phút. Sau đó lấy cành lá ra rồi cho vào các bình A, B, C, mỗi bình một lượng Ba(OH)2 như nhau, lắc đều, sao cho CO2 trong bình được hấp thụ hết. Tiếp theo, trung hoà Ba(OH)2 còn thừa bằng HCl. Các số liệu thu được là : 21, 16, 15,5 ml HCl cho mỗi bình. A. Hãy chọn phương án đúng khi sắp xếp các bình tương ứng với các số liệu thu được: a. A > B > C b. B > A > C c. C > A > B d. B > C > A e. A > C > B B. Khi biết 1ml HCl tương ứng với 0,6 mg CO2, một học sinh đã tính cường độ quang hợp (mg CO2 hấp thụ/dm2 lá. giờ) và cường độ hô hấp (mg CO2 thải ra/dm2 lá. giờ). Hãy chọn kết quả đúng trong các kết quả sau: 1. Quang hợp : a. 12 b. 15 c. 18 d. 25 e. 30 2. Hô hấp : a. 1,2 b. 1,5 c. 2,0 d. 1,8 e. 3,0 C. Căn cứ vào kết quả thu được, hãy cho biết học sinh đã sử dụng cây gì để làm thí nghiệm trên: a. cây C3 b. cây C4 c. cây thuộc nhóm thực vật CAM d. cây C4 ưa sáng e. không xác định được D. Để cường độ đạt cao nhất ở cây này, phải nâng cường độ ánh sáng lên bao nhiêu : a. ánh sáng mặt trời toàn phần b. 1/3 ánh sáng mặt trời toàn phần c. 1/5 ánh sáng mặt trời toàn phần d. 1/2 ánh sáng mặt trời toàn phần e. không xác định được E. Để cây trong bình có cường độ quang hợp bằng cường độ hô hấp, phải thay đổi nồng độ CO2 thế nào : a. 0 ppm b. 10 ppm c. 30-70 ppm d. 0-10 ppm e. > 70 ppm