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Chromatografie der Blattfarbstoffe – Chlorophyll, Carotinoide, Xanthophyll

Erfahrt, warum Blätter im Herbst bunt werden und welche Farbstoffe dabei eine Rolle spielen. Mit der Chromatografie könnt ihr die Blattfarbstoffe trennen und identifizieren. Interessiert? Das und mehr erfahrt ihr im folgenden Text!

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Bio-Team
Chromatografie der Blattfarbstoffe – Chlorophyll, Carotinoide, Xanthophyll
lernst du in der 11. Klasse - 12. Klasse - 13. Klasse

Chromatografie der Blattfarbstoffe – Chlorophyll, Carotinoide, Xanthophyll Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Chromatografie der Blattfarbstoffe – Chlorophyll, Carotinoide, Xanthophyll kannst du es wiederholen und üben.
  • Beschreibe den Versuchsaufaufbau bei der Chromatographie der Blattfarbstoffe.

    Tipps

    Die mobile Phase ist die Probe.

    Die stationäre Phase ist das Kieselgel auf der Platte.

    Lösung

    Der Aufbau des Versuches besteht aus einer Chromatographiekammer, die mit einem Laufmittel gefüllt wurde. In diese wird eine Kieselgelplatte gestellt, auf die zuvor die Probe aufgetragen wurde. Die Probe bezeichnet man auch als mobile Phase, weil sie im Verlauf des Versuches über die Platte wandert. Sie enthält die Blattfarbstoffe, welche mit der Zeit auf der Platte aufgetrennt werden. Das Kieselgel hingegen wird als stationäre Phase bezeichnet.

  • Nenne die Blattfarbstoffe, die mithilfe der Dünnschichtchromatographie aufgetrennt werden.

    Tipps

    Der Farbstoff $\beta$-Carotin kommt in großen Mengen in Karotten vor.

    Je besser sich ein Farbstoff im Lösungsmittel lösen kann, desto weiter wird es auf der Platte getragen.

    Bei der Löslichkeit gilt:

    Gleich und Gleich gesellt sich gern.

    Lösung

    Das Ergebnis des Versuches zeigt die aufgetrennten Blattfarbstoffe. Doch wie können sie identifiziert werden?

    Das verwendete Lösungsmittel ist unpolar. Da sich Gleiches in Gleichem löst, kann man davon ausgehen, dass unpolare Blattfarbstoffe am weitesten laufen. Daher befinden sich ganz oben auf der Platte die Carotine.

    Die Chlorophylle weisen unter den Blattfarbstoffen eine mittlere Polarität auf. Man erkennt sie außerdem an ihrer grünlichen Farbe.

    Ganz unten befinden sich die Xantophylle mit der höchsten Polarität und somit mit der geringsten Löslichkeit im verwendeten Lösungsmittel.

  • Erkläre die Funktionen der Blattfarbstoffe.

    Tipps

    Ein Provitamin ist eine Vorstufe eines Vitamins, die zu diesem Vitamin verarbeitet werden kann.

    Auch die Carotine und die Xanthophylle absorbieren Licht, aber in anderen Wellenlängenbereichen als Chloropyhll.

    Es handelt sich um das Provitamin A, welches in besonders großen Mengen in Karotten vorhanden ist.

    Lösung

    Am häufigsten sind die Chlorophylle a und b. Sie sind Teil der Lichtsammelkomplexe, welche eine wichtige Rolle in der Fotosynthese spielen. Die Chlorophylle bilden zudem auch die beiden Zentralmoleküle in diesen Komplexen und spielen daher eine zentrale Rolle in der Lichtreaktion der Fotosynthese. Des Weiteren sind die Chlorophylle dafür verantwortlich, dass Pflanzen uns grün erscheinen, denn sie absorbieren blaues und rotes Licht.

    Die Carotine sind ebenfalls Teil der Lichtsammelkomplexe. Dort leiten sie Elektronen zu den Zentralatomen weiter. Außerdem schützen sie die Chlorophyllmoleküle vor überschüssiger Energie aus dem Sonnenlicht. Das ß-Carotin wird auch als Provitamin A bezeichnet, denn es kann von unserem Körper, wenn wir es über die Nahrung aufnehmen, leicht zu Vitamin A umgebaut werden. Das ß-Carotin hat eine rote Färbung und kommt in großen Mengen in Karotten vor.

    Die Xantophylle sind, genauso wie die anderen Blattfarbstoffe, Teil der Lichtsammelkomplexe. Genauso wie die Carotine vergrößern sie somit das Gesamtabsorptionspektrum der Pflanzen. Dies steigert die Effektivität der Fotosynthese. Ebenfalls wie die Carotine, besitzen auch die Xantophylle eine Schutzfunktion.

  • Ermittle die Funktionsweise der Dünnschichtchromatographie.

    Tipps

    Ein Merksatz lautet:

    Gleiches löst sich in Gleichem.

    Ist ein Stoff im Laufmittel gut lösbar, wird er von diesem mitgetragen.

    Lösung

    Vielen Dank für deine Hilfe!

    Die Dünnschichtchromatographie ist eines von vielen chemischen Trennverfahren. Es ermöglicht die Auftrennung von Stoffgemischen nach ihrer Polarität.

    Alle chromatographischen Verfahren basieren auf zwei Phasen, einer mobilen und einer stationären Phase. Bei der Dünnschichtchromatographie wird die Probe auf die stationäre Phase, die Kieselgelplatte, aufgetragen. Die mobile Phase, also das Laufmittel in Form eines organischen Lösungsmittels, transportiert die Bestandteile der Probe mithilfe der Kapillarkräfte über die Platte.

    Dabei gilt: Je besser sich die Substanz im Laufmittel löst, desto weiter läuft die Probe. Da sich Gleiches am besten in Gleichem löst, sind Stoffe mit geringer Polarität besser löslich im unpolaren organischen Lösungsmittel und laufen weiter. Zudem adsorbieren polare Stoffe fester auf der Kieselgeloberfläche und haben auch daher eine geringere Laufstrecke.

  • Beschreibe die Extraktion der Blattfarbstoffe.

    Tipps

    Das sind ein Mörser und ein Pistill.

    Lösung

    Die Extraktion der Blattfarbstoffe vor der Chromatographie ist ein wichtiger Schritt dieses Versuchs.

    Die Blattfarbstoffe werden durch das Zerstoßen im Mörser aus den Zellen der Blattfarbstoffe freigesetzt. Sie können sich direkt in dem vorhandenen Lösungsmittel lösen. Die anschließende Filtration ist wichtig, damit größere Blattreste die Chromatographie nicht stören.

  • Analysiere die Wirkung verschiedener Lösungsmittel auf das Ergebnis der Dünnschichtchromatographie.

    Tipps

    Die Blattfarbstoffe selbst sind alle eher unpolar.

    Polarität der Lösungsmittel: Wasser > Isopropanol > Petrolether

    „Gleiches löst sich am besten in Gleichem.“

    Lösung

    Wasser ist ein stark polares Lösungsmittel. Da die Blattfarbstoffe eher unpolar sind, lösen sie sich nur schlecht im Wasser. Während der Dünnschichtchromatographie ist ihre Laufstrecke daher gering. Wasser ist somit nicht geeignet für dieses Trennverfahren.

    Isopropanol ist ein Alkohol und damit ein polares Lösungsmittel. Es ist allerdings weniger polar als Wasser. Deswegen können sich die Blattfarbstoffe etwas besser lösen und wandern über die Platte. Die Polarität ist aber noch zu hoch, um die Stoffe klar sichtbar zu trennen.

    Petrolether ist eine Mischung verschiedener organischer Substanzen. Alle diese Substanzen haben gemeinsam, dass sie sehr unpolar sind. Die unpolaren Blattfarbstoffe können sich sehr gut darin lösen. Manche allerdings noch besser als andere, deswegen lassen sie sich mit diesem Lösungsmittel sehr gut auftrennen.