Pigmentos: extracción de clorofila en ortiga - Laboratorio de Bioquímica

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE QUÍMICA, ING. QUÍMICA E ING. AGROINDUSTRIAL

Departamento académico de Orgánica Laboratorio de Bioquímica

INFORME: “Reacciones cualitativas sobre pigmentos de las plantas” PROFESOR: Juan Carlos Woolcott ALUMNA: Falconi Agapito, Ofelia FECHA: 27-11-13

Reacciones Re acciones cual cual ititati ativas vas sobre sobre pi gme gmentos ntos de plantas plan tas 2013

RESUMEN Se extraerá de la ortiga, con el solvente alcohol etílico, el pigmento de la clorofila en forma de clorofilida de color verde; luego se realizaran pruebas químicas con este extracto.

INTRODUCCION Si es posible encontrar en el reino vegetal todos los matices y combinaciones de colores del espectro, existe un predominio general de los colores primarios: verde, amarillo, rojo, azul. Estos colores son conferidos a los vegetales por determinados compuestos químicos definidos, llamados pigmentos. En las frutas y vegetales, el color se debe principalmente al concurso de tres familias de pigmentos: clorofilas, carotenoides y antocianinas, que son responsables de la coloración verde, roja-amarilla, y azul-violeta respectivamente. Se puede afirmar que entre todos los pigmentos presentes en los organismos vivos, no hay duda que los caratenoides son, después de las clorofilas, los más ampliamente distribuidos en la Naturaleza. Se los encuentra en todo el reino vegetal, tanto en tejidos fotosintéticos como no fotosintéticos (siendo responsables del c olor amarillo, naranja y rojo de la mayoría de frutos), en bacterias, algas, hongos y an imales.

MARCO TEORICO Fotosíntesis La fotosíntesis es el proceso por el cual los organismos fotótrofos transforman la luz solar en energía para la producción de glucosa y otras biomoléculas. La fotosíntesis se lleva a cabo en las algas protistas, algunas bacterias y cianob acterias y en plantas superiores.

La fotosíntesis en la que la energía lumínica dirige la reducción del carbono, es esencialmente lo contrario del metabolismo oxidativo de los hidratos de carbono. Por lo tanto, los hidratos de carbono producidos por fotosíntesis sirven como fuente de energía tanto para los organismos que los producen por sí solos como para los organismos no fotosintéticos que consumen en forma directa o indirecta organismos fotosintéticos. El proceso de fotosíntesis se realiza en dos fases: Producción de energía química a partir de energía luminosa. Producción de biomoléculas utilizando la energía química (ATP Y NADPH). En las células eucarióticas fotosintéticas tanto las reacciones dependientes de la luz como las de fijación de carbono tienen lugar en los cloroplastos, orgánulos intracelulares limitados por una membrana que son variables en forma y tienen generalmente unos pocos micrómetros de diámetro. El compartimiento interior de los cloroplastos contiene vesículas o sacos llamados tilacoides. tilacoides. Los pigmentos fotosintéticos y los complejos enzimáticos que llevan a cabo las reacciones luminosas y la síntesis del ATP están incrustados en las membranas de los tilacoides.

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Absorción de la luz La luz visible es radiación electromagnética de una longitud de onda de entre 400 y 700 nm, que es una pequeña parte del espectro electromagnético, abarcando del violeta al rojo La energía de un fotón individual es mayor en el extremo violeta del espectro que en el rojo. La energía, E energía, E , de un mol de fotones de luz visible es de 170 a 300 kJ, según la ecuación de Planck:

La luz está formada por cuantos de luz o fotones capaces de incidir en las moléculas y provocar modificaciones en los niveles energéticos de sus átomos. Cuando un electrón absorbe energía se desplaza a un nivel energético superior. Inmediatamente después el electrón regresa al nivel energético del que partió, desprendiendo energía en forma de luz. Durante la fotosíntesis, el electrón que ha absorbido la energía necesaria para elevar su nivel energético, pasa por una serie de transportadores electrónicos que transforman esta energía en ATP o NADPH, antes de que el electrón vuelva al nivel energético basal. De toda la radiación incidente sobre una hoja, sólo los fotones cuya longitud de onda está comprendida entre los 400 y los 700 nm resultan útiles para la fotosíntesis. El flujo de fotones fotosintéticos (PPF) que es absorbido por las hojas, constituye la fuente de energía utilizada en la fotosíntesis y determina la tasa de a similación del CO2.

Pigmentos Los pigmentos son sustancias sustancias químicas que absorben la luz y su color es el resultado de la λ reflejada (no absorbida). En la fotosíntesis, la absorción de energía luminosa se lleva a cabo a través de los pigmentos fotosintéticos, que son sustancias químicas que se desestabilizan con la absorción de fotones de una parte del espectro de luz. Los organismos que realizan fotosíntesis contienen estas sustancias. Los pigmentos fotosintéticos absorben una parte del espectro.


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Clorofila. Las clorofilas son los pigmentos más importantes que absorben luz en las membranas de los tilacoides, son pigmentos verdes con estructuras policíclicas planas, se parecen a la protoporfirina de la hemoglobina, excepto en que la posición central está 2+ 2+ ocupada por Mg en lugar de Fe . Todas las clorofilas tienen una cadena lateral larga de fitol esterificado a un grupo carboxilo sustituyente del anillo IV. Además, las clorofilas tienen un quinto anillo de cinco átomos que no está presente en el hemo. La clorofila es una molécula molécula compleja, formada por cuatro anillos pirrólicos pirrólicos que rodean el 2+ Mg , tiene una estructura poliénica extendida con enlaces sencillos y dobles alternantes. Además poseen una cadena fitol larga (C20H39OH). Este tipo de polienos muestra una absorción fuerte característica en la región visible del espectro; las clorofilas tiene coeficiente de absorción molar anormalmente elevados por lo que están especialmente capacitados para absorber la luz visible durante la fotosíntesis.

Los cloroplastos contienen tanto clorofila a como clorofila b. aunque las dos son verdes, sus espectros de absorción son lo bastante diferentes como para que los dos pigmentos complementen sus gamas de absorción de la luz en la región visible. La mayoría de plantas contienen el doble de clorofilas a que de clorofila b. Además de las clorofilas, los fotótrofos contienen otros pigmentos como los carotenoides los carotenoides y y las xantofilas, xantofilas, que absorben otras partes del espectro que no absorben las clorofilas. De esta manera se colecta mayor cantidad de energía ampliando el espectro de absorción y mejorando la eficiencia del proceso.

Carotenoides (pigmentos accesorios). Son una clase de pigmentos terpenoides de 40 átomos de carbono, en su mayoría son solubles en solventes apolares y de coloraciones que oscilan entre el amarillo y el rojo. Al captar luz en una región del espectro no utilizada por otros organismos, un organismo fotosintético puede reclamar un nicho ecológico propio. Por ejemplo las ficobilinas, presentes en las algas rojas y en cian obacterias. Los carotenoides se clasifican en dos grupos: carotenos y xantófilas. Los carotenos sólo contienen carbono e hidrógeno como el β -caroteno -caroteno y el el licopeno, licopeno, mientras que las xantófilas contienen además oxígeno como la luteína.


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El carotenoide carotenoide más comúnmente encontrado es el β-caroteno; β-caroteno; y la luteína es la xantófila más abundante, pero siempre se encuentra en menor proporción que el β-caroteno. β-caroteno. Los carotenoides junto con los flavonoides y las clorofilas, son los pigmentos vegetales más distribuidos. Los flavonoides confieren también coloraciones similares, inclusive color azul a muchas flores y frutos, mientras que las clorofilas se reconocen fácilmente por su coloración verde.

PARTE EXPERIMENTAL 1. Instrumental, reactivos. Termómetro, tubos de ensayo, goteros, mortero, pipeta de 5mL, balanza analítica, baño maría, papel filtro. Etanol al 96%, hidróxido de bario, bencina, ácido ascórbico, ácido clorhídrico al 10%.

2. Material de investigación. Hojas de ortiga. 3. Desarrollo de la investigación. a. Ex tracción tr acción de pigmentos de l as hoj as de orti ort i ga. Se muele 5 gramos de ortiga, se seca en un mortero y se añade 5 ml de etanol. Se mezcla bien; se pasa la masa obtenida en un tubo de ensayo y se pone a calentar en baño maría a 90ºC, hasta el punto de ebullición del alcohol. Se filtra el contenido a través de un papel de filtro en otro tubo de ensayo y se guarda el extracto para pruebas posteriores. b. F r accionami accion amientos entos de pigmentos. Se coloca en un tubo de ensayo limpio, 10 gotas del extracto obtenido y se añade a este un volumen igual de bencina. Se agita cuidadosamente el contenido del tubo, golpeando suavemente con el dedo en el fondo del tubo. c. Precipitación de la clor ofi la por saponif saponif icación. icación. Colocar en un tubo de ensayo 10 gotas del extracto líquido y se añade 20 gotas de la solución saturada de hidróxido de bario; se agita cuidadosamente la mezcla y anotar los cambios observados. d. Reducci Reducci ón de la clor ofi l a con el ácido ascó ascórbi rbi co. Se agrega a 10 gotas del extracto liquido 2 gotas de agua y varios cristales de acido ascórbico. Se lleva a calentar en baño maría a 70-80ºC durante 3-5 minutos y se observa el cambio de coloración.


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e. Obtención Obtención de feofiti feofi tina na a parti parti r de la clorof il a. En un tubo de ensayo a 5 gotas del filtrado se añade una gota de HCl. Se Observa el cambio de la cloración.

DISCUSIÓN DE RESULTADOS Los pigmentos fotosintéticos pueden extraerse de los tejidos gracias a su solubilidad en disolventes orgánicos como éter y benceno. Sin embargo, para que su extracción sea completa, el primer paso - la trituración – trituración – no no se realiza con estas sustancias sino con otras que además de disolver los pigmentos sean solubles en agua, como acetona o alcohol etílico, ya que gran parte del peso fresco de los tejidos vegetales corresponde al agua. Posteriormente el extracto acetónico o alcohólico se mezcla con éter o benceno, en los que se disuelven las clorofilas y parte de los carotenos y xantofilas. Pigmentos como la clorofila y la clorofilida son solubles en bencina, pero la xantófila no lo es. La bencina (éter de petróleo), es una mezcla de componentes volátiles e inflamables de la 3 serie de los hidrocarburos o alcanos. Su densidad es 0.68 g/cm . Si comparamos la densidad 3 de la bencina con la del alcohol etílico, que es 0.78 g/cm , observamos que la densidad de la bencina es menor que la del alcohol es por ello que al producirse el fraccionamiento de los pigmentos la coloración verde se observa en la parte superior del tubo, que corresponde a la clorofila y clorofilida en bencina; y, en la parte inferior se ve un color amarillo, por la presencia de las xantófilas. La xantófila se disuelve en el alcohol porque es una molécula levemente hidrofílica, tiene un grupo hidroxilo – hidroxilo – OH, OH, que la asemeja al alcohol Se llama saponificación a la reacción química química que tiene lugar lugar entre un ácido graso graso o un portador de ácido graso y una base, obteniéndose como producto la sal de dicho ácido y dicha base. En la estructura de la clorofila se observa que contiene una parte llamada fitol que funciona como acido graso y al reaccionar con una base o un álcali, en este caso Ba(OH)2, forma una sal. Entonces al reaccionar ambas, la clorofila y la base, como resultado se forman sales de las clorofilidas A y B, en forma de precipitado blanco, pues son insolubles en agua. Se observa un cambio de color sobre el precipitado formado de color amarillo, que es por la presencia de caroteno y xantófila en el extracto El ácido ascórbico (vitamina C), es un agente reductor suave y la clorofila posee grupos reducibles, ésteres, entonces la acción del ácido ascórbico sobre estos grupos provoca una reducción en la clorofila hasta alcoholes que se observa por una coloración amarilla. El ácido ascórbico como agente reductor, se oxida fácilmente a ácido deshidroascórbico. Es una vitamina hidrosoluble, es por ello que se agrega agua en la cual se disuelve fácilmente Al agregar el HCl al extracto de pigmentos, este ácido ingresa a la composición de la clorofila donde el átomo central de magnesio es fácilmente reemplazado por hidrógeno, dando lugar a las feofitinas feo fitinas respectivas, respectivas, las cuales cu ales se identifican por el color c olor pardo oliva.


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CONCLUSIONES Al solubilidad en solventes polares de los pigmentos de una planta, es lo que se observa en la parte de fraccionamiento de pigmentos. Si es soluble la clorofila en bencina, se vio que si lo es. Mediante la reacción de saponificación podemos separar la clorofila de los otros pigmentos, ya que estos no poseen ésteres en su estructura. La obtención de la feofitina podría servir como un método de conservación de la clorofila, ya que podemos sustituir el hidrógeno por el cobre y este producto, verde azulado, se conserva en el tiempo. La clorofila, caroteno y xantofila, posee muchos dobles enlaces conjugados y esto hace que absorban eficazmente luz en la zona visible del espectro. En el cual la clorofila es el principal pigmento absorbente de luz; y esta energía luminosa se convierte en energía química para la fotosíntesis.

BIBLIOGRAFIA Bioquímica, Bioquímica, Escrito por Antonio Antonio Peña, Antonio Peña Díaz. Publicado por Editorial Limusa, 1988 Principios de Bioquímica, Bioquímica, Lehninger, cuarta edición. Fundamentos de Bioquímica, Bioquímica, Donald Voet, segunda edición, Biología uno, uno, Leonor Oñate Ocaña, tercera edición, Cengage Learning Editores.


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ANEXO

Acción Acción del H Cl sobre sobre la clorofi la


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