Key concepts
Plants
Seasonal changes
Colors
Introduction
Oletko koskaan miettinyt, miksi lehdet muuttuvat vihreästä hämmästyttävään keltaiseen, oranssiin ja punaiseen syksyn aikana? Lehdet saavat loistavat värinsä pigmenteistä, jotka koostuvat erikokoisista, värejä synnyttävistä molekyyleistä.
lämpiminä, aurinkoisina kuukausina kasvit käyttävät lehtiään muuttaakseen auringonvalon ravintoenergiaksi, jota kutsutaan fotosynteesiksi. Tässä käytetään pääasiassa vihreää valoa heijastavaa pigmenttiä, joka antaa lehdille niiden tunnusomaisen värin.
syksyllä, kylmempien, lyhyempien päivien saapuessa, monet puulajit eivät enää tuota ravintoenergiaa lehdillään eivätkä näin ollen enää tarvitse vihreää pigmenttiä. Lehtien muut pigmentit, joista osa oli siellä jo kesällä, tulevat näkyviin. Paljasta nämä syksyn piilovärit erottamalla kasvipigmentit paperikromatografialla. Mitä värejä näet?
Tausta
kasvien lehdissä on monenlaisia pigmenttejä. Klorofylli tekee niistä vihreitä ja auttaa fotosynteesiä lämpiminä, aurinkoisina kuukausina. Kun syksy saapuu ja vihreä, ruokaa tuottava väri haalistuu, muut pigmentit, kuten keltainen, oranssi ja punainen, tulevat näkyvämmiksi.
ksantofyllit ovat keltaisia pigmenttejä, ja karotenoidit antavat lehdille oranssin värin. Fotosynteesi käyttää näitä pigmenttejä myös kesällä, mutta klorofylli, vahvempi pigmentti, voittaa ne. Näiden pigmenttien hajoamiseen kuluu enemmän aikaa kuin klorofyllin hajoamiseen, joten niitä näkyy syksyisissä lehdissä. Niitä löytyy myös porkkanoista, narsisseista, banaaneista ja muista kasveista, joilla on nämä kirkkaat värit. On myös antosyaaneja, voimakkaita punaisia pigmenttejä, joita ei tehdä kesän aikana, vaan jotka esiintyvät vain syksyn värien viimeisessä ryhmässä. Nämä molekyylit antavat myös punaisen sävyn omenoille, karpaloille, mansikoille ja muille.
vaikka lehti on näiden pigmenttien seos, värit voidaan erottaa toisistaan paperikromatografiaksi kutsutulla menetelmällä. Tämä prosessi liuottaa pigmentit ja mahdollistaa niiden imeytymisen paperiliuskalla. Isompien molekyylien on vaikeampi liikkua kudotussa paperissa ja jäädä ensin kiinni paperiin, kun taas pienemmät molekyylit kulkevat kauemmas paperia pitkin. Tämä prosessi erottaa pigmenttien seoksen molekyylikoon—ja värin perusteella.
Materiaalit
• lehtien kääntymisvaiheet (mitä useampi, sitä parempi—noin 10 kutakin väriä on paras)
• sakset
• vahvat, tukevat juomalasit (kolmesta neljään)
• Hankausalkoholi (isopropyylialkoholi)
• puulusikka tai muu puinen astia, jossa on tylppä pää lehtien murskaamiseen
• haarukka
• hyvin pienet kulhot tai teenvaloiset Kynttilänjalat (kolmesta neljään)
• vahva, valkoinen, raskas, erittäin imukykyinen talouspaperi
• viivain
• lyijykynä
• hammastikku
• levy (tai muu pinta, joka suojaa työskentelyaluetta tahrat)
* korkeat lasipurkit, kuten muurauspurkit (kolmesta neljään)
• pyykkipojat tai suuret paperiliittimet (yhdeksästä kahteentoista)
valmistelu
• kerää syksyllä erivaiheisia lehtiä, mieluiten samasta puusta.
* erottele lehdet värin mukaan järjestettyihin erillisiin ryhmiin, joissa on noin 10 suurta lehteä ryhmää kohti. Niiden erottaminen vihreisiin, keltaisiin ja punaisiin paaluihin voi olla helpointa.
* valmistetaan talouspaperiliuskat siten, että kutakin lehtiryhmää kohti tehdään kolmesta neljään liuskaa. Leikkaa vahva, paksu paperipyyhe pitkiksi, sentin levyisiksi suikaleiksi. Niiden tulisi olla niin pitkiä, että ne koskettavat korkeiden lasipurkkien tai muurauspurkkien pohjaa ja ulottuvat vielä päälle. Lyijykynällä, varovasti piirtää viiva yhden tuuman pohjasta kunkin nauhat.
menettely
• leikkaa lehdet saksilla pieniksi paloiksi. Laita jokainen lehtiryhmä juomalasin pohjalle.
* lisää jokaiseen lasiin ruokalusikallinen hankausalkoholia.
* murskaa lehdet puisen lusikan tylpällä päällä hankausalkoholiin noin viiden minuutin ajan, kunnes liuos on tummaa. Miten alkoholin väri on muuttunut?
• anna liuoksen seistä 30 minuuttia pimeässä sisätiloissa.
* käytä haarukkaa poistaaksesi mahdolliset lehtikappaleet liuoksista ja hävitä ne jättäen neste lasiin.
* kaada jokainen liuos hyvin pieneen kulhoon ja jätä se pimeään paikkaan sisätiloihin, jotta suurempi osa alkoholista pääsee haihtumaan. Olet valmis seuraavaan vaiheeseen, kun sekoitat ratkaisuja hammastikulla ja ne tuntuvat paksummilta.
* sekoita jokainen värillinen liuos huolellisesti hammastikulla käyttäen eri hammastikkua, jotta värit eivät sekoittuisi.
* käytä hammastikkua jokaiselle värille ja ”maalaa” sujuvasti ja tasaisesti osa jokaisesta liuoksesta paperipyyhkeen yli piirtämällesi lyijykynänviivalle. Koska jotkut kasvipigmentit voivat värjätä, kannattaa tämä tehdä lautaselle, jotta väri ei tahraa työpintaasi. Kunkin värin, tee tämä käyttämällä yhteensä kolmesta neljään nauhat.
• anna suikaleiden kuivua.
* kun suikaleet ovat kuivumassa, kaada kuhunkin lasipurkkiin sen verran hankausalkoholia, että se vain peittää pohjan. Valmista yksi purkki jokaiselle väriliuokselle.
* laita pigmentoitu Pää kuivasuikaleilla varovasti purkkiin, kunnes se koskettaa juuri alkoholia. Vedä liuskan yläosa purkin aukon päälle ja kiinnitä se pyykkipojalla. Varmista, että jokainen liuska ei kosketa purkin kylkiä, vaan koskee vain purkkiin, jossa se on kiinnitetty. Sijoita ja kiinnitä liuskat samasta liuoksesta samaan purkkiin, mutta pidä ne koskemasta toisiinsa.
• anna lasien istua 30 minuuttia ja katsele paperiliuskoja. Mitä paperiliuskojen värille on tapahtumassa?
• kun yksi väreistä saavuttaa liuskan yläreunan, poista kaikki liuskat ja anna niiden kuivua.
* Katso erilaisia kuivattuja suikaleita. Miten liuskojen värit eroavat toisistaan? Onko eri väriratkaisujen nauhoilla uniikkeja värejä, yhteisiä värejä tai molempia?
* Katso, missä järjestyksessä värit esiintyvät eri liuskoissa. Onko sama väri samassa paikassa eri nauhoina vai eri paikassa? Ovatko värit samassa erotusjärjestyksessä vai eri järjestyksessä jokaisella nauhalla?
* kärki: Jos kromatografiasi on kalpea, yritä käyttää enemmän lehtiä, leikkaa ne pienemmiksi paloiksi ja / tai” maalata ” enemmän liuosta paperipyyhkeeseen kynänraitalle.
* Extra: voit käyttää tätä samaa menetelmää monien eri kasvilähteiden värimolekyylien vertailuun. Voit kokeilla esimerkiksi punakaalia, mustikoita, porkkanaa, punajuurta, pinaattia, kukkia tai muita intensiivisesti värjättyjä kasveja. Miten niiden värimolekyyliseokset vertautuvat toisiinsa?
* Extra: Jos löydät puun, jossa on laaja valikoima värejä, voit toistaa tämän menettelyn käyttämällä lehtiä enemmän välivaiheita muutos. Erityisen hyvä lehtivärien lähde ovat haapapuut.
havaintoja ja tuloksia
Näitkö testiliuskoissasi useita värinauhoja? Huomasitko, että jotkin paikalla olleista nauhoista olivat erilaisia käytettyjen väriratkaisujen suhteen?
vaikka kasvin lehti näyttää lähinnä yhdenväriseltä, se koostuu todellisuudessa pigmenttimolekyylien seoksesta. Tässä menetelmässä paperikromatografia erotteli pigmentit niiden molekyylien koon mukaan. Näin ollen sinun pitäisi nähdä eri värejä eri paikoissa, kun menet pitkin yksi paperipyyhe nauhat, ja järjestys, jossa värit näkyvät pitäisi olla suurin piirtein sama eri väriratkaisuja testasit.
mitkä ovat testiliuskojen eri värinauhat? Nämä ovat lehtien eri pigmenttejä. Niitä, joita saatat nähdä paperipyyhkeen nauhoissa, ovat: vihreät klorofyllit, keltaiset ksantofyllit, oranssit karotenoidit ja punaiset antosyaanit. Pigmentit, joissa on suurempia molekyylejä, jäävät yleensä liuskan alaosaan, jossa liuos ensin ”maalattiin” lyijykynän viivalle, koska niiden on vaikeampi kulkea ylös paperipyyhkeen kudotun kuidun läpi. Pienemmät pigmentit voivat helpommin kulkea paperipyyhkeen läpi, minkä vuoksi ne yleensä kulkevat nauhaa ylempänä.
koska lehden väri riippuu sen sisältämien pigmenttien seoksesta, erivärisissä lehdissä näkyy eri värejä talouspaperiliuskoissaan. Esimerkiksi hyvin vihreillä lehdillä ei välttämättä ole liuskoissaan lainkaan punaisia värejä (antosyaaneja).
siivous
koska jotkin kasvipigmentit voivat värjätä, varo läikyttämästä väriliuoksiasi, kun heität ne pois.
lisää tutkittavaa
” mikä saa puiden lehdet vaihtamaan väriä syksyllä?”from Scientific American
”Why Leaves Change Color,” from S. U. N. Y. College of Environmental Science and Forestry E-Center
”Autumn leaving Color,” from the Fisher Museum, Harvard Forest, Faculty of Arts and Sciences of Harvard University; and Florida International University, Department of Biological Sciences
”Paper Chromatography Resources,” from Science Buddies
”Paper Chromatography: Basic Version,” from Science Buddies
This activity brought to you in partnership with Science Buddies