EXTRACCION DE PIGMENTO FOTOSINTETICO

Objetivo general

• Verificar por medio de la técnica de cromatografía la extracción de pigmentos fotosintético con lo cual se tuvieron que utilizar muchas muestras de flores y hojas de distintos colores para realización satisfactoria de la extracción de pigmentos.

Objetivos específicos

• Realizar la extracción de pigmentos fotosintéticos por medio de la técnica de cromatografía.

• Separar e identificar los pigmentos presentes en hojas y plantas de las distintas especies a estudiar.

Hipótesis

• Los pigmentos de las plantas se pueden obtener por medio de la cromatografía y los resultados pueden quedar registrados en papel filtro.

Hipótesis nula

Los pigmentos de las platas no se pueden obtener por medio de la cromatografía por lo tanto se debe utilizar otros método de extracción de pigmentos

Hipótesis estadística

La cromatografía nos permite registrar lo resultad de la extracción de pigmentos en al menos el 80% de las plantas en las que se aplica esta técnica.

Introducción

La clorofila es un pigmento color verde que se halla presente 
en las hojas y tallos de muchos vegetales y es el responsable del proceso de fotosíntesis, este proceso permite a las plantas adsorber energía por medio de la luz solar. Este pigmento se encuentra prácticamente en todas las plantas con semilla helechos, muscos y algas encontrándose en el interior de células vegetales específicamente en un orgánulo llamado cloroplasto, los cuales son simplemente plásticos que contienen pigmentos clorofílicos.

Un pigmento son los matices y combinaciones de colores del espectro, entre estos colores están los que tienen un predominio general es decir los colores primarios rojo, verde, amarillo, azul los cuales son conferidos a los vegetales por determinados compuestos químicos definidos llamados pigmentos.

Para la elaboración y separación de la extracción de pigmentos fotosintéticos se utilizó la técnica de cromatografía que consiste en separar los pigmentos fotosintéticos presentes en una planta específicamente las hojas y flores.

 

Marco teórico

Cuando se observa la naturaleza, el color es una de las características que se destaca por la gran diversidad que presenta. En la naturaleza, el color cumple funciones importantes, entre ellas la capacidad fotosintética de los vegetales, ya que la principal molécula involucrada en la absorción de energía lumínica es la clorofila, uno de los pigmentos predominantes en la naturaleza.

El color de las plantas también influye sobre el potencial de una planta para reproducirse. En particular, el color de las flores atrae a los polinizadores que transportan el polen y facilitan la fecundación, mientras que la pigmentación de frutas y semillas atrae a los animales consumidores que luego dispersan las semillas y la especie hacia nuevos espacios.

Un pigmento es cualquier sustancia que absorbe luz. El color de un pigmento es el resultado de la longitud de onda reflejada (no absorbida). La clorofila, el pigmento verde de todas las células fotosintéticas, absorbe todas las longitudes de onda, excepto el verde, el cual es reflejado y percibido por nuestros ojos. Un cuerpo negro absorbe toda o casi todas las longitudes de onda.

Los pigmentos se localizan en vacuolas o vesículas. En los vegetales, los pigmentos pueden localizarse en diferentes orgánulos denominadas plástidos. Estas moléculas son capaces de absorber ciertas longitudes de onda y reflejar otras, de acuerdo a su estructura química. Las longitudes que se reflejan son aquellas que los ojos reciben y que el cerebro interpreta como “color”.

La luz blanca es una mezcla del espectro visible de luz. Cuando esta luz se encuentra con un pigmento, algunas ondas son absorbidas por los pigmentos, mientras otras son reflejadas. El espectro de luz reflejado se percibe como color.

En general, el color que presenta un determinado tejido u órgano vegetal, depende del predominio de un pigmento o de la combinación de varios de ellos. A simple vista el color verde es el mayoritario en las especies vegetales. Esta coloración es debida a la presencia de dos de los principales pigmentos vegetales, la clorofila a y la clorofila b, que se encuentran en prácticamente todas las plantas con semillas, los helechos, musgos y algas. La síntesis de la clorofila depende de la presencia de la luz, por lo tanto, aunque podría fabricarse en diferentes órganos de las plantas, su expresión dependerá de la exposición de cada tejido a la luz. Otros pigmentos también están presentes en las plantas verdes, pero enmascarados por la clorofila. La síntesis, el tipo de pigmento y su concentración en una planta pueden ir variando ya que responden a factores externos como las condiciones climáticas o al estrés originado por el ataque de algún patógeno. Esto explica la variación de color en especies forestales a lo largo de las estaciones del año. En el otoño cuando la energía lumínica se reduce, disminuye también la producción de clorofila, por lo cual se manifiestan los pigmentos naranja, morado y amarillo que estaban enmascarados por la clorofila, ahora ausente.

Los pigmentos se localizan en diferentes orgánulos según el tipo de molécula y su función

La clorofila se encuentra específicamente en los orgánulos vegetales llamadas cloroplastos, en las membranas internas o tilacoides. Asociados con la clorofila, existen también en los cloroplastos otra clase de pigmentos denominados “accesorios” que forman parte del complejo antena de la fotosíntesis, de color amarillo y amarillo-anaranjado, denominados xantofilas y carotenoides, respectivamente. Estos pigmentos se alojan además en otros plástidos, dando el color característico de las flores o frutos. Otros pigmentos son las antocianinas. Son pigmentos hidrosolubles que se hallan en las vacuolas de las células vegetales y que otorgan el color rojo, púrpura o azul, dependiendo del pH vacuolar, a hojas, flores y frutas. Desde el punto de vista químico, las antocianinas pertenecen a un grupo denominado flavonoides y se encuentran ampliamente distribuidos entre las plantas.

Los pigmentos de los cloroplastos se pueden clasificar en dos grupos principales: las clorofilas y los carotenoides. Las clorofilas, los pigmentos verdes del cloroplasto y son las más importantes de las plantas. En la actualidad se pueden distinguir por lo menos ocho tipos de clorofilas: las clorofilas a, b, c, d, y e, la bacterioclorofila a, bacterioclorofila b y clorofila de clorobio (bacterioviridina). Las clorofilas a y b son las mejor conocidas y las más abundantes. La clorofila a se encuentra en todos los organismos fotosintéticos (plantas, ciertos protistas y cianobacterias). La clorofila b, está presente en todas las plantas verdes (algas verdes, euglenophytas y plantas superiores)

Los carotenoides son compuestos lipídicos que se encuentran ampliamente distribuidos tanto en animales como en plantas y presentan colores que varían desde el, amarillo hasta el púrpura. Los carotenoides hidrogenados (es decir, exclusivamente formados por carbono e hidrógeno) se llaman carotenos y aquellos que contienen oxígeno reciben el nombre de xantofilas.

Aunque no están presentes en los cloroplastos todas las plantas, existen otros pigmentos importantes para las plantas, como por ejemplo las antocianinas (presente en los pétalos de las flores) y las ficobilinas, las cuales están presentes en las algas rojas y verde azules. Las ficobilinas rojas se denominan ficoeritrina y las azules, ficocianinas. Entre estos los más importantes son la clorofila a y clorofila b también existen otros como lo son los pigmentos accesorios que son pigmentos que absorben la energía luminosa y la pasan a la clorofila a (pigmento principal), que es el pigmento más relacionado con la transferencia de electrones hacia los enlaces químicos. Los pigmentos accesorios permiten a las algas vivir en una variedad de lugares mucho mayor a la que se podría tener si carecieran de ellos. Debido a que la composición e intensidad de la luz cambia con el incremento de la profundidad del agua, las características de la luz recibida y absorbida por las algas marinas de profundidad donde están. La variación en la composición pigmentaria para un uso óptimo de la luz disponible es por lo tanto muy importante en gran medida de la profundidad donde están. La variación en la composición pigmentaria para un uso óptimo de la luz disponible es por lo tanto muy importante.

Diferentes tipos de plástidos.

Los carotenoides pueden estar localizados en diferentes plástidos como los cromoplastos, amiloplastos, elioplastos, leucoplastos y etioplastos.

Las antocianinas: Las funciones de las antocianinas en las plantas son múltiples, desde la protección de la radiación ultravioleta hasta la atracción de insectos polinizadores. Las antocianinas se encuentran en muchas frutas oscuras (como la frambuesa, zarzamora, cereza, mora y uva) y muchas verduras. Hasta ahora fueron reconocidas 19 diferentes antocianinas, y presentan un abanico inmenso de colores que varían entre el púrpura, azul, rojo-violeta, rojo-salmón, entre otros. Un factor que contribuye a la variedad de colores en flores, hojas y frutas es la coexistencia de varias antocianinas en un mismo tejido, por ejemplo en las flores de la malva real se puede encontrar malvidina y delfinidina.

Los carotenoides

El otro gran grupo de pigmentos son los carotenoides, que dan color rojo-anaranjado o amarillo a las flores, hojas, frutos y semillas, y se diferencian de las antocianinas por su estructura química y su localización celular. Los carotenoides no son solubles en agua, sino que se encuentran unidos a las proteínas de la membrana tilacoidal de los cloroplastos o asociados a proteínas o en forma de cristales en otro tipo de plástidos. El β-caroteno es el carotenoide más abundante en la naturaleza y el más importante para la dieta humana. Al ser ingerido, el β-caroteno es transformado en Vitamina A en la mucosa del intestino delgado, y ésta es almacenada principalmente en el hígado en forma de retinol. La vitamina A es esencial para la visión nocturna y mantener saludable la piel y los tejidos superficiales. Es necesaria para el crecimiento y la diferenciación del tejido epitelial, y se requiere en el crecimiento del hueso, la reproducción y el desarrollo embrionario. Junto con algunos carotenoides, la vitamina A refuerza el sistema inmune. El β-caroteno también puede ser absorbido y almacenado en el tejido graso sin ser modificado. Los carotenoides resultan esenciales para la fotosíntesis como pigmentos accesorios en la absorción de luz y protegiendo a las plantas de la luz solar, además se unen a moléculas dañinas y evitan que dañen el ADN de las células.

Las betalaínas

Al igual que los carotenoides y flavonoides, las betalaínas también cumplen una función importante en la atracción de animales, pero se cree que tienen funciones adicionales como la absorción de luz ultravioleta y protección contra los herbívoros. Estos pigmentos, rojo-violeta y amarillos, están presentes en 10 familias de plantas. Las betalaínas y las antocianinas son mutuamente excluyentes, por lo que cuando se encuentran betalaínas en una planta, estarán ausentes las antocianinas, y viceversa.

Se podría asegurar sin miedo a equivocarse que los pigmentos fotosintéticos son la base de la vida sobre el planeta Tierra. Son las sustancias capaces de captar energía lumínica y de transformarla en energía química mediante la fotosíntesis. Pero la captación de energía para la función fotosintética no es la única función de los pigmentos fotosintéticos en las plantas. La gran variedad de sustancias que responden al concepto de pigmentos se diferencia en su biogénesis y en su composición y estructura molecular, diferencias que son la causa de sus distintas propiedades. Los diferentes tipos de clorofilas, por ejemplo, que se dan en los distintos organismos fotosintéticos presentan pequeñas diferencias que marcaron ya desde su aparición su adaptabilidad para aprovechar la energía lumínica en ambientes muy diferenciados.

 

Se llama cromatografía a una técnica que permite separar o fraccionar, los componentes de una mezcla de sustancias biológicas. El término deriva del griego chroma: color y graphein: escribir, ya que los primeros ensayos del método tuvieron por objeto, separar compuestos que eran naturalmente coloreados. Así hoy en día la mejor manera de separar los pigmentos, consiste en macerar plantas en un disolvente, filtrar la muestra para separar el sobrenadante y restos de vegetales y posteriormente determinar que pigmentos están presentes. Esto se logra colocando un trozo de papel en contacto con el filtrado y por simple capilaridad, el disolvente arrastra consigo los pigmentos. En términos prácticos la cromatografía permite separar los componentes de cualquier muestra, por lo que es muy utilizada para la separación de muestras en diversas empresas. Para esta técnica hemos usado hojas y alcohol para la separación de los pigmentos fotosintéticos.

Metodología

Los cloroplastos deben su color verde a un pigmento denominado clorofila. Sin embargo, lo que en realidad existe en los cloroplastos es una mezcla de pigmentos representados principalmente por dos tipos de clorofila (clorofila a y clorofila b), por b caroteno y por xantofila.

Todas estas sustancias presentan un grado diferente de solubilidad, lo cual permite su separación cuando una solución de la misma asciende por capilaridad por una tira de papel poroso (papel de filtro), ya que las más solubles se desplazarán a mayor velocidad, pues acompañarán fácilmente al disolvente a medida que éste va ascendiendo. De esta forma, al cabo de cierto tiempo, a lo largo del papel de filtro se irán situando los distintos pigmentos en forma de bandas coloreadas, tanto más desplazadas cuanto más solubles sean los pigmentos a que pertenecen y tanto más anchas cuanto mayor sea la abundancia de estos en la mezcla.

Para la extracción y separación de pigmentos fotosintéticos se realizaron dos recorridos por el campus universitario para seleccionar flores y hojas con un corte aproximado de 30cm una para realizar extracción de pigmentos fotosintéticos y la otra para utilizar la técnica de herborización utilizando una prensa para su posterior identificación especialmente las que presentan colores intensos como lo son las rosa.

El primer paso fue buscar plantas de colores de intensos recorriéndose una buena parte del campus universitario para la obtención de estas. Después de la obtención de las plantas se procedió al trabajo en el laboratorio como primer paso después de ordenadas las plantas es tener los materiales necesarios para la extracción de pigmentos luego de tener el mortero, el pistilo, alcohol 90, tiras de papel filtro, las distintas clases de flores y hojas, caja de Petri y embudo.

1. Colocar en un mortero trozos de hojas de un vegetal quitando las terminaciones nerviosas.

2 .Añadir una pequeña cantidad de alcohol 90.

3. Triturar hasta que el líquido adquiera una coloración intensa.

4. Filtrar en un embudo.

4. Colocar el filtrado en una placa Petri, y sobre ella una tira de papel filtro (un rectángulo de unos 15 centímetros de ancho por 10 centímetros de alto doblado en V para que se mantenga en pie sobre la caja Petri.

 5. Dejar reposar nuestro experimento hasta que el alcohol suba sobre el papel filtro para poder observar los pigmentos extraídos.

Después de preparada la técnica se espera que el alcohol suba y es colocado en laminillas de vidrio y allí se pueden observar distintas líneas de colores dependiendo de la hoja o flor de la que se ha extraído los pigmentos.

 

Si por ejemplo el pigmento extraído es de una planta con hojas moradas intensas el resultado de la técnica de cromatografía será morado intenso al principio luego otra pequeña capa demorado más claro, luego una pequeña franja de blanco y así sucesivamente se puede observar lo obtenido por medio de extracción de pigmentos fotosintéticos.

se puede observar los diferentes colores que se obtienen de las diferentes hojas .

conclusión:

Después de realizado este trabajo de investigación podemos decir que la cromatografía es un método sumamente interesante ya que existen diferentes métodos para llevarlo a cabo, pero el que nosotros utilizamos que fue el de la cromatografía de papel nos dio los resultados que esperábamos que era la obtención de pigmentos de las hojas y flores de las cuales extrajimos las diferentes muestras.
La importancia de la cromatografía radica en la obtención de pigmentos de diferentes plantas con el conocimiento necesario se puede determinar cuanta luz y cuanta energía química produce o necesita dicha planta para mantenerse en el medio, porque hay que recordar que la obtención de la energia la hace a través de la luz del sol, pero los diferentes tipos de colores absorben la energía en diferentes longitudes de onda; se puede establecer con conocimientos mas profundos una tabla que me establezca la cantidad de luz que necesita determinada planta solamente al ver las proporciones de sus colores en sus hojas y flores asi como el tipo de pigmentos que contienen cada una de ellas, ya que estas ultimas si hay tablas que establecen los valores determinados del tipo de clorofila y en color que lo representa en la extracción.


Recomendaciones:

• Siempre macerar bien las hojas y dependiendo si las hojas o flor es dura o no agregar bastante o poco alcohol para tener una buena extractaron. 

• No es recomendable que se le agregue mucho alcohol, mejor que vaya bien concentrada la mezcla para tener mejores resultados. 
• La cromatografía en cajas Petri es bastante fácil y un buen método, mas sin embargo la cromatografía en un vaso precipitado y una tira de papel filtro no es tan buena o hay que tener mejores parámetros para que se realiza con éxito.
• no hay que dejar las muestras varios dias porque pierde efectividad cuesta mas obtener los resultados deseados en mejor las muestras al instante.
• siempre en necesario lavar bien los recipientes para tomar otra muestra ṕorque puede ir residuos de la muestra anterior y darnos datos erróneos como resultados.

El siguiente vídeo ayuda a comprender mejor lo que esta escrito aqui.