Weird Science

Światło zimne z natury - berberyna i parietyna

Poniższy arty­kuł został opu­bli­ko­wany pier­wot­nie w cza­so­pi­śmie dla nau­czy­cieli Bio­lo­gia w Szkole (4/2018):

Ilustracja

Ples M., Świa­tło zimne z natury - ber­be­ryna i parie­tyna, Bio­lo­gia w Szkole, 4 (2018), Forum Media Pol­ska Sp. z o.o., str. 59-63

Bio­lo­gia jako nauka łączy ze sobą zagad­nie­nia z obszaru fizyki, che­mii i innych dzie­dzin - obej­muje sze­roki wach­larz tema­tów badaw­czych, które bywają postrze­gane jako osobne dys­cy­pliny nau­kowe. Wszyst­kie one odwo­łują się do zja­wi­ska życia, ale uwy­pu­klają różne jego aspekty. Pod­stawą bio­lo­gii są oczy­wi­ście te same prawa, którymi posłu­guje się fizyka, che­mia oraz pozo­stałe nauki przy­rod­ni­cze - można tu wspom­nieć choćby o zasa­dach ter­mo­dy­na­miki czy pra­wie zacho­wa­nia masy [1].

Mimo, że zwy­kle sto­suje się ści­słe roz­różn­ie­nie dzie­dzin przy­rod­ni­czych m.in. na bio­lo­gię, che­mię i fizykę, to podział ten jest w rze­czy­wi­sto­ści bar­dzo płynny, a gra­nice pomiędzy nau­kami nie­o­stre. Opi­sy­wane roz­różn­ie­nie ma oczy­wi­ście na celu usy­s­te­ma­ty­zo­wa­nie wie­dzy zgro­ma­dzo­nej przez poko­le­nia nau­kow­ców, ale samo w sobie cza­sem staje się źródłem nie­po­ro­zu­mień – przy­kła­dem może być na przy­kład trud­ność prze­ko­na­nia wielu osób o tym, że reak­cje che­miczne zacho­dzące w orga­ni­zmach żywych nie różnią się w spo­sób zasad­ni­czy od wielu pro­ce­sów, które potra­fimy dziś odtwo­rzyć w sztucz­nych warun­kach. Podej­ście trak­tu­jące nauki przy­rod­ni­cze jako inte­gralną całość wydaje się być całk­o­wi­cie uza­sad­nione, ale w dydak­tyce – przy­najm­niej na począt­ko­wych eta­pach nau­cza­nia – jego wpro­wa­dze­nie może być utrud­nione. Myślę więc, że mimo sto­so­wa­nia tra­dy­cyj­nego podziału nauk warto też wska­zy­wać na ele­menty ist­nie­jące nie­jako na ich styku, to jest będące jed­no­cze­śnie obiek­tem zain­te­re­so­wa­nia różn­ych dzie­dzin.

Jed­nym z takich ele­men­tów są barw­niki natu­ralne pocho­dze­nia orga­nicz­nego. Z łatwo­ścią można dzięki nim powiązać bio­lo­gię z pozo­sta­łymi gałęziami wie­dzy przy­rod­ni­czej. Barw­niki takie są prze­cież sub­stan­cjami che­micz­nymi (che­mia), wypro­du­ko­wa­nymi przez orga­ni­zmy żywe na dro­dze różn­o­rod­nych pro­ce­sów meta­bo­licz­nych (bio­lo­gia). Sama barwa jest nato­miast wra­że­niem, jakie odczu­wamy po pobu­dze­niu siat­kówki przez świa­tło (neu­ro­bio­lo­gia), którego skład wid­mowy zależy od pew­nych zja­wisk fizycz­nych, np. selek­tyw­nego poch­ła­nia­nia lub emi­sji (fizyka).

Warto przy­pom­nieć, że barw­niki mody­fi­kują zwy­kle świa­tło odbite – same oczy­wi­ście nie świecą. Oddzielną kate­go­rią sub­stan­cji są tzw. barw­niki flu­o­re­scen­cyjne, które po poch­ło­nięciu ener­gii w for­mie pro­mie­nio­wa­nia elek­tro­ma­gne­tycz­nego o odpo­wied­niej dłu­go­ści fali oddają ją następ­nie do śro­do­wi­ska w postaci świa­tła widzial­nego [2]. Flu­o­re­scen­cja należy do klasy zja­wisk fizycz­nych nazy­wa­nych zbior­czo lumi­ne­scen­cją (zim­nym świe­ce­niem), czyli feno­me­nów, w których pro­mie­nio­wa­nie elek­tro­ma­gne­tyczne pow­staje na dro­dze innej niż ter­miczna.

Ist­nieje wiele natu­ral­nych barw­ni­ków flu­o­re­scen­cyj­nych. Chyba naj­czę­ściej spo­ty­ka­nymi są chlo­ro­file (np. chlo­ro­fil A o wzo­rze C55H72MgN4O5), świe­cące pod wpły­wem ultra­fio­letu czer­wo­nym świa­tłem [3]. Nieco mniej znane są podobne wła­ści­wo­ści esku­liny C15H16O9 występu­jącej m.in. w drew­nie kasz­ta­now­ców Aescu­lus [4]. Innym przy­kła­dem jest chi­nina C20H24N2O2 obecna w korze drzewa chi­no­wego Cin­chona występu­jącego w Andach.

W niniej­szym arty­kule chciałbym przed­sta­wić Sza­now­nemu Czy­tel­ni­kowi inne, mniej znane i rza­dziej oma­wiane, a przy tym bar­dzo inte­re­su­jące barw­niki pocho­dze­nia natu­ral­nego. Jeden z nich będzie będzie miał źródło w rośli­nach, zaś pocho­dze­nie dru­giego może się wydać nieco zaska­ku­jące. W każdym razie obie sub­stan­cje są łatwe do pozy­ska­nia z ota­cza­jącego nas śro­do­wi­ska, co jest bar­dzo korzystne dla każd­ego eks­pe­ry­men­ta­tora.

Ber­be­ryna z ber­be­rysu i glist­nika jaskółczego ziela

Pierw­szą sub­stan­cją, której wła­ści­wo­ści chciałbym przy­bli­żyć jest ber­be­ryna C20H18NO4+ o wzo­rze struk­tu­ral­nym przed­sta­wio­nym na Rys.1.

Ilustracja
Rys.1 – Wzór struk­tu­ralny ber­be­ryny

Jest to alka­loid izo­chi­no­li­nowy nale­żący do klasy pro­to­ber­be­ryn. Ber­be­ryna występuje w tkan­kach licz­nych roślin, m.in. u gorzk­nika kana­dyj­skiego Hydra­stis cana­den­sis i wielu gatun­ków cyno­woda np. Cop­tis chi­nen­sis. Wśród spo­ty­ka­nych u nas roślin naj­więcej ber­be­ryny występuje w korze­niach i łody­gach ber­be­ry­sów, na przy­kład ber­be­rysu zwy­czaj­nego Ber­be­ris vul­ga­ris - nawet do 1,24% [5].

Chciałbym ostrzec Czy­tel­ni­ków, ponie­waż ber­be­ryna i pokrewne jej związki mogą być szko­dliwe, tak więc należy zacho­wać ostrożn­ość zarówno przy mani­pu­la­cjach z samą sub­stan­cją, jak i zawie­ra­jącym ją mate­ria­łem roślin­nym.

Ber­be­rys zwy­czajny jest krze­wem nale­żącym do rodziny ber­be­ry­so­wa­tych Ber­be­ri­da­ceae. Natu­ral­nie występuje w sta­nie dzi­kim w Euro­pie, uległ też zado­mo­wie­niu na Półw­y­spie Skan­dy­naw­skim i Wyspach Bry­tyj­skich.

Ber­be­rys zwy­czajny występo­wał kie­dyś pospo­li­cie na całym obsza­rze Pol­ski. Rósł na mie­dzach, zbo­czach, w zaro­ślach i na obrze­żach lasów. Zau­wa­żono jed­nak, że obec­ność ber­be­rysu może być szko­dliwa dla oko­licz­nych upraw, ponie­waż krzew jest żywi­cie­lem pośred­nim rdzy zbo­żo­wej Puc­ci­nia gra­mi­nis - grzyb ten wywo­łuje groźną cho­robę zbóż zwaną rdzą źdźb­łową [6].

Jako, że ber­be­rys miał zasto­so­wa­nie już w medy­cy­nie ludo­wej, to zdo­był wiele nazw lokal­nych - bywa okre­ślany między innymi jako kwa­śnica pospo­lita lub kwa­śniec [7].

Oma­wiany krzew jest dziś wyko­rzy­sty­wany dosyć często jako roślina ozdobna. Ist­nieje wiele gatun­ków i odmian ber­be­rysu - niek­tóre wyróżn­iają się np. barw­nymi liśćmi (Fot.1).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.1 – Ber­be­rys, pokrój

Krzew dora­sta do wyso­ko­ści 3m. Pędy są wypo­sa­żone w cier­nie. Liście ber­be­rysu są odw­rot­nie jajo­wate, ale mogą być też podłużno-elip­tyczne, o dłu­go­ści 3-6 cm, sto­jące pęcz­kami na krót­k­o­pędach (Fot.2).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.2 – Ulist­niony pęd ber­be­rysu

Kwiaty są nie­wiel­kie, barwy żółtej zebrane w zwi­sa­jące grona. Wydzie­lają słodki zapach. Owoc w postaci wie­lo­na­sien­nej czer­wo­nej jagody jest czer­wony.

Flu­o­re­scen­cja ber­be­ryny jest tak wyraźna, że można ją zaob­ser­wo­wać nawet bez izo­la­cji tej sub­stan­cji z tka­nek rośliny. By móc się o tym prze­ko­nać wystar­czy zao­pa­trzyć się w kilka nie­wiel­kich korzeni bocz­nych np. ozdob­nego gatunku ber­be­rysu. Nie pole­cam pobie­ra­nia korzeni ber­be­rysu zwy­czaj­nego rosnącego w natu­ral­nym śro­do­wi­sku, ponie­waż może to zasz­ko­dzić tej sto­sun­kowo rzadko występu­jącej dziś rośli­nie.

Korze­nie po deli­kat­nym umy­ciu naj­le­piej jest roz­ło­żyć na czar­nym papie­rze. Warto zau­wa­żyć, że dosyć łatwo można z nich złusz­czyć wierzch­nią war­stwę – pod spo­dem znaj­dują się dużo jaśniej­sze tkanki (Fot.3).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.3 – Korzeń ber­be­rysu; warunki nor­malne

Przy świe­tle dzien­nym nie zau­wa­żamy w tym wypadku niczego szcze­gól­nego. Wystar­czy jed­nak zaciem­nić pomiesz­cze­nie i oświe­tlić frag­ment rośliny świa­tłem ultra­fio­le­to­wym. Naszym oczom ukaże się wtedy widok jak na Fot.4.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.4 – Korzeń ber­be­rysu; oświe­tle­nie świa­tłem ultra­fio­le­to­wym

Po oświe­tle­niu świa­tłem UV odsło­nięte, nie­skor­ko­wa­ciałe tkanki korze­nia ber­be­rysu zaczy­nają świe­cić żółt­o­zie­lo­nym bla­skiem. Efekt jest tak wyraźny, że może być wręcz zaska­ku­jący.

Ber­be­ryna jest roz­pusz­czalna w wodzie i dosyć łatwo ulega wypłu­ka­niu z tka­nek roślin. Foto­gra­fia 5A przed­sta­wia kilka odłam­ków korzeni, które po umy­ciu pod bie­żącą wodą zostały roz­ło­żone na sączku.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.5 – Ber­be­ryna z korzeni ber­be­rysu; A – wil­gotne korze­nie roz­ło­żone na sączku, B – plamy ber­be­ryny flu­o­ry­zu­jące pod wpły­wem świa­tła UV

Po usu­nięciu korzeni na bibule pozo­stają ślady ber­be­ryny. Na świe­tle widzial­nym są one żółt­awe i mało efek­towne, nato­miast po oświe­tle­niu ultra­fio­le­tem plamy nawet po wysch­nięciu flu­o­ry­zują bar­dzo jasno (Fot.5B).

Innym źródłem ber­be­ryny może być glist­nik jaskółcze ziele Che­li­do­nium majus z rodziny mako­wa­tych Papa­ve­ra­ceae. Roślina ta występuje na dużych poła­ciach Eura­zji – w Pol­sce jest pospo­lita.

Glist­nik naj­chęt­niej żyje na obrze­żach lasów i w zaro­ślach, w wil­got­nych grądach oraz żyznych buczy­nach [8]. Może być zakwa­li­fi­ko­wany jako roślina rude­ralna, rośnie więc na przy­dro­żach, rumo­wi­skach i wysy­pi­skach odpa­dów. W par­kach i ogro­dach jest naj­czę­ściej trak­to­wany jako chwast.

Pokrój opi­sy­wa­nej rośliny jest sil­nie roz­ga­łęziony (Fot.6). Osiąga ona wyso­kość 0,3 - 1m.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.6 – Pokrój glist­nika jaskółczego ziela

Łodyga glist­nika jest w prze­kroju okrągła – począt­kowo odsta­jąco owło­siona. Wło­ski późn­iej zani­kają. Roślina posiada sys­tem korze­niowy typu palo­wego z dosyć gru­bym korze­niem główny i mno­gimi korze­niami bocz­nymi [9].

Liście są 3-kla­powe i krót­k­o­o­gon­kowe. U nasady ogo­nek liści roz­sze­rza się i słabo obej­muje łodygę. Liście z wierz­chu są jasno­zie­lone, a spo­dem nieco sine i słabo owło­sione.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.7 – Liście glist­nika jaskółczego ziela

Roślina kwit­nie od maja do czerwca [10]. Kwiaty występują w bal­dasz­kach w licz­bie 3 do 8. Szy­pułki kwia­towe mają dłu­gość 2-8cm, a same kwiaty są nie­wiel­kie - ich śred­nica nie prze­kra­cza 2,5cm. Koronę budują 4 płatki. Zalążnia jest jed­no­ko­mo­rowa, zaś słu­pek dwu­krotny z dwu­dziel­nym zna­mie­niem. Łatwo też zau­wa­żyć liczne pręciki barwy żółtej. Owoc glist­nika ma formę rów­no­wąskiej zie­lo­nej torebka (Fot.8). Pęka ona dwiema kla­pami od nasady. Nie­wiel­kie nasiona występują w dużej ilo­ści. Każde z nich jest zao­pa­trzone w mięsi­sty ela­jo­som. Ta cie­kawa struk­tura, nazy­wana też często ciałk­iem mrów­czym obfi­tuje w tłusz­cze i węglo­wo­dany. Ela­jo­som jest chęt­nie zja­dany przez mrówki, które prze­no­sząc nasiona do gniazda przy­czy­niają się do roz­sie­wa­nia rośliny - owady wyko­rzy­stują bowiem jedy­nie ela­jo­somy, pozo­sta­wia­jąc nasiona nietk­nięte [11]. Dodat­kowo mrówki chro­nią nasiona przed rośli­no­żer­cami.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.8 – Kwiaty i owoce glist­nika jaskółczego ziela

W przy­padku glist­nika duże ilo­ści ber­be­ryny występują w soku mlecz­nym tej rośliny.

Sok mleczny to nie­prze­zro­czy­sta zawie­sina wodna gro­ma­dzona w waku­o­lach komórek mlecz­nych wielu roślin. Skład che­miczny i wła­ści­wo­ści fizyczne soku mlecz­nego są bar­dzo zróżn­i­co­wane w zależn­o­ści od gatunku rośliny [12]. Sub­stan­cja ta jest wytwa­rzana naj­czę­ściej przez rośliny z rodziny mako­wa­tych Papa­ve­ra­ceae, astro­wa­tych Aste­ra­ceae i wil­czom­le­czo­wa­tych Euphor­bia­ceae.

W skład zawie­siny wcho­dzić mogą węglo­wo­dany, woski, żywice, gumy, zróżn­i­co­wane białka, olejki ete­ryczne, alka­lo­idy, kau­czuk i inne sub­stan­cje.

Po prze­ła­ma­niu łodygi glist­nika zaczyna z niej wypły­wać żółto-poma­rańczowy sok mleczny (Fot.9). Był on w medy­cy­nie ludo­wej wyko­rzy­sty­wany do usu­wa­nia bro­da­wek.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.9 – Prze­cięta łodyga glist­nika; widoczne kro­ple soku mlecz­nego

Sok mleczny glist­nika zwy­czaj­nego po usz­ko­dze­niu łodygi wypływa z niej na tyle obfi­cie, że z łatwo­ścią można zebrać kilka kro­pli i roz­pu­ścić je w wodzie. Oczy­wi­ście podobny wyciąg można przy­rządzić poprzez roz­cie­ra­nie tka­nek rośliny z wodą, a następ­nie prze­sącze­nie dla oddzie­le­nia sta­łych zanie­czysz­czeń. W obu przy­pad­kach otrzy­muje się żółt­awą ciecz (Fot.10A), która po wysta­wie­niu na świa­tło ultra­fio­le­towe zaczyna wyraźnie flu­o­ry­zo­wać (Fot.10B).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.10 – Wyciąg z glist­nika jaskółczego ziela; A – warunki nor­malne, B – oświe­tle­nie świa­tłem UV

Parie­tyna ze zło­to­ro­stu ścien­nego

Parie­tyna C16H12O5 jest natu­ral­nym barw­ni­kiem, którego budowa cząsteczki jest oparta na szkie­le­cie antra­chi­nonu C14H8O2. Struk­turę parie­tyny opi­suje Rys.2.

Ilustracja
Rys.2 – Wzór struk­tu­ralny parie­tyny

Szko­dli­wość parie­tyny nie została dokład­nie opi­sana – zale­cana jest więc ostrożn­ość jak zaw­sze przy pracy z sub­stan­cjami che­micz­nymi.

W warun­kach nor­mal­nych parie­tyna jest poma­rańczo­wo­żółtym cia­łem sta­łym. Związek ten jest wytwa­rzany między innymi przez poro­sty Liche­nes. Pewne jej ilo­ści występują także w rabar­ba­rze kędzie­rza­wym Rheum rha­bar­ba­rum i szcza­wiu kędzie­rza­wym Rumex cri­spus.

Poro­sty lub grzyby zli­che­ni­zo­wane to tra­dy­cyjna nazwa inte­re­su­jących orga­ni­zmów sym­bio­tycz­nych skła­da­jących się z grzy­bów Fungi i pro­ka­rio­tycz­nych cyja­no­bak­te­rii Cya­no­bac­te­ria lub euka­rio­tycz­nych zie­le­nic Chlo­ro­phyta. Pojęcie poro­stu nie jest dziś ujmo­wane w kate­go­riach sys­te­ma­tycz­nych, a jedy­nie w eko­lo­gicz­nych. Z tego powodu nie są one opi­sy­wane jako odrębne od grzy­bów, a ich sys­te­ma­tyka doty­czy jedy­nie sym­bionta grzy­bo­wego.

Poro­sty są orga­ni­zmami odpor­nymi na nie­ko­rzystne warunki śro­do­wi­ska natu­ral­nego. Często występują jako orga­ni­zmy pio­nier­skie, tj. zasie­dla­jące jako pierw­sze nowe obszary. Nie­stety wiele z nich jest wrażl­i­wych na zanie­czysz­cze­nie śro­do­wi­ska powo­do­wane przez czło­wieka.

Parie­tyna występuje szcze­gól­nie często u poro­stów z rodziny zło­to­ro­sto­wa­tych Telo­schi­sta­ceae. Jest domi­nu­jącym barw­ni­kiem ple­chy jaskraw­ców Calo­placa. Jako jeden z ważn­iej­szych pro­duk­tów występuje też u zło­to­ro­stów Xan­tho­ria.

Dosyć łatwym do zna­le­zie­nia przed­sta­wi­cie­lem inte­re­su­jących nas poro­stów jest zło­to­rost ścienny Xan­tho­ria parie­tina. W Pol­sce jest on pospo­lity na tere­nie całego kraju. Wspom­niany orga­nizm jest kosmo­po­li­tyczny - występuje na wszyst­kich kon­ty­nen­tach poza Antark­tydą. Bytuje na korze i drew­nie drzew oraz krze­wów, na ska­łach wapien­nych, a nawet beto­nie [13]. Uka­zany na Fot.11 okaz zło­to­ro­stu pocho­dzi z mojego ogrodu, a kon­kret­niej z ota­cza­jącego go beto­no­wego ogro­dze­nia.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.11 – Zło­to­rost ścienny pora­sta­jący beto­nowe ogro­dze­nie

Ciało tego gatunku ma postać list­ko­wa­tej, rozet­ko­wa­tej lub nie­re­gu­lar­nej ple­chy. W jej struk­tu­rze występują liczne glony z gatun­ków Tre­bo­u­xia arbo­ri­colaTre­bo­u­xia irre­gu­la­ris [14]. Ple­cha osiąga sze­ro­kość naj­czę­ściej 2-10cm i jest przy tym jest głęboko wci­nana, jej odcinki są gład­kie lub pomarsz­czone (Fot.12). Ści­śle przy­lega do pod­łoża, wzno­szą się tylko jej brzegi. Brzegi ple­chy są posze­rzone i zao­krąglone.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.12 – Powięk­sze­nie obra­zu­jące szcze­góły budowy ple­chy zło­to­ro­stu ścien­nego

Górna, dobrze oświe­tlona powierzch­nia ma inten­sywną żółtą lub żółt­o­po­ma­rańczową barwę, w zacie­nio­nych rejo­nach jest sza­ro­zie­lona (Fot.13A). Dolna powierzch­nia ple­chy jest bia­ława, żółte są jedy­nie jej brzegi (Fot.13B).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.13 – Ple­cha zło­to­ro­stu ścien­nego; A – powierzch­nia górna, B – powierzch­nia dolna

Do doświad­czeń wystar­czy nie­wielka ilość poro­stu – nie należy zbie­rać całej ple­chy, ponie­waż wzrost poro­stów jest raczej powolny. Parie­tynę można wyek­s­tra­ho­wać z poro­stów na różne spo­soby, jed­nak naj­prost­szym w szkol­nych warun­kach jest silne ucie­ra­nie nie­wiel­kiej ilo­ści roz­drob­nio­nej ple­chy zło­to­ro­stu z kil­koma-kil­ku­na­stoma mili­li­trami alko­holu ety­lo­wego C2H5OH. Po prze­sącze­niu uzy­sku­jemy kla­rowny żółty płyn (Fot.14).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.14 – Alko­ho­lowy wyciąg ze zło­to­ro­stu

Żółta barwa wyciągu jest spo­wo­do­wana obec­no­ścią inte­re­su­jącej nas sub­stan­cji tj. parie­tyny. Można cza­sem zau­wa­żyć też deli­katny zie­lony odcień, który może być skut­kiem zanie­czysz­cze­nia chlo­ro­fi­lem pocho­dzącym z komórek sym­bio­tycz­nych glo­nów.

Aby prze­ko­nać się o cie­ka­wych wła­ści­wo­ściach parie­tyny naj­le­piej prze­nieść kilka mili­li­trów wyciągu do pro­bówki i obser­wo­wać w świe­tle UV. Można wtedy zau­wa­żyć bar­dzo jasną żółtą lub żółt­o­po­ma­rańczową flu­o­re­scen­cję (Fot.15A). Gdy jed­nak zal­ka­li­zu­jemy roz­twór przez dodat­nie kilku kro­pli zasady - np. wod­nego roz­tworu wodo­ro­tlenku sodu NaOH – to zaob­ser­wu­jemy zanik żółtej flu­o­re­scen­cji (Fot.15B). W razie zanie­czysz­cze­nia chlo­ro­fi­lem można wtedy zaob­ser­wo­wać jego dużo słab­szą w tych warun­kach, czer­woną flu­o­re­scen­cję, która była wcze­śniej przyćm­iona przez świe­ce­nie parie­tyny. To jed­nak nie koniec, bowiem zakwa­sze­nie roz­tworu (kwa­sem octo­wym CH3COOH lub innym) przyw­raca żółtą flu­o­re­scen­cję (Fot.15C).

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.15 – Flu­o­re­scen­cja alko­ho­lo­wego roz­tworu parie­tyny w świe­tle UV; A – surowy wyciąg z poro­stu, B – wyciąg zal­ka­li­zo­wany, C – wyciąg zakwa­szony

Na pod­sta­wie prze­pro­wa­dzo­nego doświad­cze­nia i obser­wa­cji jeste­śmy więc upraw­nieni do wyciągnięcia wnio­sku, że parie­tyna może pełnić rolę flu­o­re­scen­cyj­nego wskaźn­ika odczynu śro­do­wi­ska.

Prze­pro­wa­dza­jąc podobne obser­wa­cje przy świe­tle dzien­nym możemy zau­wa­żyć, że wtedy także występują wyraźne zmiany barwy: w śro­do­wi­sku kwa­śnym i obo­jęt­nym roz­twór jest żółty, zaś przy zasa­do­wym czer­wony.

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Fot.16 – Zmiany barwy alko­ho­lo­wego roz­tworu parie­tyny; A – surowy wyciąg z poro­stu, B – wyciąg zal­ka­li­zo­wany, C – wyciąg zakwa­szony

Ostat­nia obser­wa­cja po głęb­szym zasta­no­wie­niu nie powinna nas dzi­wić. Prze­cież lak­mus – znany wskaźnik pH – także występuje wła­śnie w poro­stach m.in. u Roc­cella fuci­for­mis żyjącego u wybrzeży Morza Śródziem­nego i Atlan­tyku.

Nie tylko cie­ka­wostka

Opi­sane powy­żej zasto­so­wa­nie ber­be­ryny i parie­tyny jest inte­re­su­jące z dydak­tycz­nego punktu widze­nia – pozwala na naukę przez doświad­cze­nie w każdej, nawet nie­zbyt bogato wypo­sa­żo­nej pra­cowni. Chciałbym jed­nak zazna­czyć, że oba związki che­miczne mają dużo szer­sze zasto­so­wa­nie.

Dzięki sil­nym wła­ści­wo­ściom bar­wiącym sub­stan­cje zawie­ra­jące ber­be­rynę były wyko­rzy­sty­wane do bar­wie­nia różn­ych mate­ria­łów, m.in. wełny, skóry czy drewna. W półn­oc­nych Indiach metody te sto­suje się do dzi­siaj [15]. Ber­be­rynę wyko­rzy­stuje się także jako barw­nik mikro­sko­powy do ozna­cza­nia komórek boga­tych w hepa­rynę C12H19NO20S3, np. komórek tucz­nych (masto­cy­tów).

Ber­be­ryna pozy­ski­wana z ber­be­rysu, glist­nika lub innych roślin wyka­zuje silną aktyw­ność bio­lo­giczną. Spek­trum efek­tów jej dzia­ła­nia jest bar­dzo sze­ro­kie: prze­ciw­bak­te­ryjne, prze­ciw­pier­wot­nia­kowe, prze­ciw­bie­gun­kowe, prze­ciw­ra­kowe, prze­ciw­cu­krzy­cowe, prze­ciw­nad­ci­śnie­niowe oraz prze­ciw­za­palne [16][17]. Ponadto obec­ność ber­be­ryny wpływa na meta­bo­lizm i może mieć korzystne efekty w reduk­cji tkanki tłusz­czo­wej. Wła­ści­wo­ści te mogą być pomocne w lecze­niu cho­rób takich jak zespół meta­bo­liczny i niek­tóre typy cukrzycy.

Nie­stety, ber­be­ryna odz­na­cza się niską bio­do­stęp­no­ścią przy poda­wa­niu doust­nym - powo­dem jest słabe wch­ła­nia­nie z prze­wodu pokar­mo­wego. Koniecz­no­ścią staje się więc sto­so­wa­nie dużych dawek, co z kolei może powo­do­wać nie­ko­rzystne skutki uboczne. Jed­nym z pro­ble­mów sto­so­wa­nia ber­be­ryny jest fakt, że powo­duje ona uwal­nia­nie bili­ru­biny C33H36N4O6 z kom­pleksu albu­mi­no­wego obec­nego we krwi.

Parie­tyna naj­praw­do­po­dob­niej ma za zada­nie chro­nić poro­sty przed pro­mie­nio­wa­niem ultra­fio­le­to­wym typu UV-B. Stwier­dzono też, że wła­śnie takie pro­mie­nio­wa­nie sty­mu­luje pro­duk­cję parie­tyny u tych orga­ni­zmów [18].

Znane są wła­ści­wo­ści prze­ciw­grzy­bi­cze parie­tyny - zwal­cza ona paso­żyty powo­du­jące cho­roby roślin nazy­wane zbior­czo mącz­nia­kami praw­dzi­wymi.

Przed­mio­tem ciągłych badań jest wpływ parie­tyny na szlaki meta­bo­liczne. Oka­zało się bowiem, że tłumi ona dzia­ła­nie dehy­dro­ge­nazy 6-fos­fo­glu­ko­nia­no­wej, czyli enzymu kata­li­zu­jącego jedną z reak­cji fazy oksy­da­cyj­nej szlaku pen­to­zo­fos­fo­ra­no­wego. Może mieć to duże zna­cze­nie w onko­lo­gii. W warun­kach labo­ra­to­ryj­nych stwier­dzono możl­i­wość zaha­mo­wa­nia roz­woju wielu rodza­jów nowo­two­rów [19]. Warto zazna­czyć, że dla zdro­wych komórek parie­tyna wydaje się być nie­tok­syczna.

Jak widać, nawet przy sto­sun­kowo skrom­nych środ­kach – cza­sem wycho­dząc jedy­nie na zew­nątrz i roz­gląda­jąc się z uwagą po ota­cza­jącym nas świe­cie – można zdo­być mate­riały umożl­i­wia­jące prze­pro­wa­dze­nie inte­re­su­jących obser­wa­cji oraz doświad­czeń. Może być to źródłem satys­fak­cji zarówno dla nau­czy­ciela, jak i jego ucz­nia.

Lite­ra­tura:

Auto­rem foto­gra­fii i rysun­ków jest Marek Ples.

W powyższym tek­ście doko­nano nie­wiel­kich zmian edy­tor­skich w sto­sunku do wer­sji opu­bli­ko­wa­nej w  cza­so­pi­śmie, w celu uzu­pełn­ie­nia i lep­szego przy­sto­so­wa­nia do pre­zen­ta­cji na stro­nie inter­ne­to­wej.

Marek Ples

Aa