Опыт 4. Изменение окраски крезолового красного при поглощении листом СО2.

Цель работы: доказать, что живой лист растения поглощает СО₂ из воздуха при фотосинтезе. Для этого используют индикатор – крезоловый красный, который меняет свою окраску при изменении рН среды.

Ход работы: в три сосуда наливают водопроводную воду до ½ объема. В I сосуд – воду, содержащую СО₂ не более 0,3% (как в воздухе), со значением рН, близким к нейтральной, во II сосуд – прокипяченную воду, остуженную при закрытой пробке (без СО₂), со слабощелочной реакцией, в III сосуд – воду, обогащенную СО₂ путем 10-ти минутного вдувания через трубочку вдыхаемого воздуха, со слабокислым значением рН, которое обусловлено наличием в воде СО₂.

Во все три сосуда добавляют одинаковое количество крезолового красного до окрашивания растворов: в I – до темно-желтого, во II – до красного, в III – до светло-желтого. К пробке III сосуда крепят крючок, на крючок надевают лист и опускают в сосуд. Сосуды выставляют на свет. Спустя 12 часов отмечают изменения, произошедшие с растворами индикатора. В III сосуде лист поглощает НСО₃^- из раствора, и он изменяет желтую окраску на красную в связи с изменением значения рН до слабощелочного (таблица 1).

Таблица 1

Вариант опыта	Окраска крезолового-красного	рН среды	Изменения окраски
СО2 мало	Темно-желтая	Нейтральная
СО2 отсутствует	Красная	Слабощелочная
СО2 много+лист	Светло-желтая	Кислая

Задание: данные опыта внести в таблицу, объяснить причину изменения окраски.

Опыт 5. Фотосенсибилизирующее действие хлорофилла на реакцию переноса водорода (по Гуревич)

Сущность световой фазы фотосинтеза заключается в окислении воды до молекулярного кислорода с помощью световой энергии, поглощенной хлорофиллом. Освобождающиеся при этом электроны передаются затем через цепь промежуточных переносчиков к НАДФ, который восстанавливается до НАДФ·Н₂. Кроме того, при переносе электронов часть энергии расходуется на образование АТФ, т. е. фотосинтетическое фосфорилирование.

Считают, что в переносе электронов воды к НАДФ участвуют последовательно две пигментные системы, которые содержат различные формы хлорофилла а, отличающиеся максимумами поглощения в длинноволновой части спектра. В первую систему входят также каротиноиды, а во вторую- хлорофилл b и ряд других вспомогательных пигментов.

Итак, конечный результат фотоокисления воды - выделение молекулярного кислорода и образование богатых энергией и восстановительной силой соединений - АТФ и НАДФ-Н₂, необходимых для последующего восстановления углекислого газа.

Упрощенную схему фотолиза воды можно представить сле­дующим образом:

H₂O + HAДФ + АДФ + Н₃РО₄ (свет, Хл) → НАДФ·Н₂ + АТФ + 1/2О₂

Как видно из уравнения, хлорофилл выполняет здесь функцию - фотосенсибилизатора, способствующего переносу электрона (водорода) к НАДФ.

Фотосенсибилизирующая роль хлорофилла может быть продемонстрирована в модельных реакциях с выделенным из растений пигментом. Для этого в качестве источника водорода берут аскорбиновую кислоту, а акцептора водорода - метиловый красный, который, присоединяя водород, восстанавливается в неокрашенное лейкосоединение. Аскорбиновая кислота окисляется в дегидроаскорбиновую кислоту по схеме:

АН₂ + М + Хл → А + МН₂ + Хл,

где АН₂ - донор электронов (аскорбиновая кислота);

М - акцептор электронов (метиловый красный);

А - дегидроаскорбиновая кислота;

МН₂ - бесцветная лейкоформа метиловый красный,

Хл - хлорофилл.

Цель исследования: установить роль хлорофилла как фотосенсибилизатора в процессах переноса электронов к НАДФ+.

Объекты исследования - спиртовая вытяжка из листьев амариллиса, плюща или других растений.

Реактивы: 85%-ый этиловый спирт, СаСО₃, аскорбиновая кислота (кристаллическая), метиловый красный (насыщенный раствор в этиловом спирте), раствор хлорофилла (спиртовая вытяжка из листьев).

Оборудование - пробочные сверла 8-10 мм, ножницы, колбы на 100 мл (2 шт.), воронки (2 шт.), стеклянная палочка, бумажные фильтры, кварцевый песок или толченое стекло, вазелин, колба Бунзена, стеклянный фильтр № 2 или № 3, насос Камовского или водоструйный, градуированные пипетки на 10 мл и на 1 мл, средние пробирки, штатив, электрическая настольная лампа на 300 Вт., стеклянный сосуд с плоскопараллельными стенками.

Схема исследований:

1. Вытяжка хлорофилла + аскорбиновая кислота + метиловый красный + свет (контрольный вариант).

2. Вытяжка хлорофилла + аскорбиновая кислота + метиловый красный + темнота.

3. Вытяжка хлорофилла + метиловый красный + свет.

4. Спирт + аскорбиновая кислота + метиловый красный.