叶绿体色素的理化性质

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1、叶绿体色素的性质鉴定叶绿素的背景知识介绍叶绿素分子是由两部分组成的：核心部分是一个卟啉环(porphyrinring)，其功能是光吸收；另一部分是一个很长的脂肪烃侧链，称为叶绿醇(phytol)，叶绿素用这种侧链插入到类囊体膜。与含铁的血红素基团不同的是，叶绿素卟啉环中含有一个镁原子。叶绿素分子通过卟啉环中单键和双键的改变来吸收可见光。各种叶绿素之间的结构差别很小。如叶绿素a和b仅在吡咯环Ⅱ上的附加基团上有差异：前者是甲基，后者是甲醛基。高等植物叶绿体中的叶绿素主要有叶绿素a和叶绿素b两种。它们不溶于水，

2、而溶于有机溶剂，如乙醇、丙酮、乙醚、氯仿等。叶绿素a分子式：C55H72O5N4Mg；叶绿素b分子式：C55H70O6N4Mg。在颜色上，叶绿素a呈蓝绿色，而叶绿素b呈黄绿色。按化学性质来说，叶绿素是叶绿酸的酯，能发生皂化反应。叶绿酸是双羧酸，其中一个羧基被甲醇所酯化，另一个被叶醇所酯化。叶绿素分子含有一个卟啉环的“头部”和一个叶绿醇的“尾巴”。镁原子居于卟啉环的中央，偏向于带正电荷，与其相联的氮原子则偏向于带负电荷，因而卟啉具有极性，是亲水的，可以与蛋白质结合。叶醇是由四个异戊二烯单位组成的双萜，是一个

3、亲脂的脂肪链，它决定了叶绿素的脂溶性。叶绿素不参与氢的传递或氢的氧化还原，而仅以电子传递（即电子得失引起的氧化还原）及共轭传递（直接能量传递）的方式参与能量的传递。卟啉环中的镁原子可被氢离子、铜离子、锌离子所置换。用酸处理叶片，氢离子易进入叶绿体，置换镁原子形成去镁叶绿素，使叶片呈褐色。去镁叶绿素易再与铜离子结合，形成铜代叶绿素，颜色比原来更稳定。人们常根据这一原理用醋酸铜处理来保存绿色植物标本。叶绿醇是亲脂的脂肪族链，由于它的存在而决定了叶绿素分子的脂溶性，使之溶于丙酮、酒精、乙醚等有机溶剂中。由于在结

4、构上的差别，叶绿素a呈蓝绿色，b呈黄绿色。在光下易被氧化而退色。叶绿素不很稳定，光、酸、碱、氧、氧化剂等都会使其分解。酸性条件下，叶绿素分子很容易失去卟啉环中的镁成为去镁叶绿素。叶绿素溶液能进行部分类似光合作用的反应，在光下使某些化合物氧化或还原。人工制备的叶绿素膜在光下能产生光电位和光电流，也能催化某些氧化还原反应。叶绿素的用途造血功能诺贝尔得奖人Dr.RichardWillstatter和Dr.HansFisher发现：叶绿素的分子与人体的红血球分子在结构上很是相似，唯一的分别就是各自的核心为镁原子与

5、铁原子。因此，饮用叶绿素对产妇与因意外失血者会有很大的帮助。帮助解除体内杀虫剂与药物残渣营养学家BernardJensen博士指出，叶绿素能除去杀虫剂与药物残渣的毒素，并能与辐射性物质结合而将之排出体外。此外，他也发现一般上健康的人会比病患者拥有较高的血球计数，但通过吸收大量的叶绿素之后，病患者的血球计数就会增加，健康状况也会有所改善。2.类胡萝卜素类胡萝卜素（carotenoid）是一类由八个异戊二烯单位组成的，含有40个碳原子的化合物，不溶于水而溶于有机溶剂。叶绿体中的类胡萝卜素含有两种色素，即胡萝卜

6、素（carotene）和叶黄素(lutein)，前者呈橙黄色，后者呈黄色。胡萝卜素是不饱和的碳氢化合物，分子式是C40H56，有α、β、γ三种同分异构体。在一些真核藻类中还含有ε－类胡萝卜素。叶子中常见的是β-胡萝卜素，它在动物体内水解后即转变为维生素A。叶黄素是由胡萝卜素衍生的醇类，分子式是C40H56O2。一般情况下，叶片中叶绿素与类胡萝卜素的比值约为3:1，所以正常的叶子呈现绿色。秋天，叶片中的叶绿素较易降解，数量减少，而类胡萝卜素比较稳定，所以叶片呈现黄色。全部的叶绿素和类胡萝卜素都包埋在类囊体膜

7、中，并以非共价键与蛋白质结合在一起，组成色素蛋白复合体（pigmentproteincomplex），各色素分子在蛋白质中按一定的规律排列和取向，以便于吸收和传递光能。一.实验原理1.1叶绿素：主要包括叶绿素a和b分子式:ChlaC55H72O5N4MgChlbC55H70O6N4Mg结构式:卟啉环化合物四个吡咯环与四个=CH-组成一个大环,共轭双键形成一个大π键,环中央有一个镁原子,卟啉环决定叶绿素颜色,也是吸收可见光,并以诱导共振方式传递光能的根本所在,叶醇尾是由四个异戊二烯单位组成的双萜Chla蓝绿

8、色Chlb黄绿色脂溶性:难溶于水,仅溶于酒精、丙酮、已醚、已烷等有机溶剂卟啉环头部呈极性,具亲水性;叶醇尾部具亲脂性皂化反应:Chla、Chlb是双羧酸的酯一个羧基被甲基酯化可发生皂化反应另一个羧基被叶醇基酯化COOCH3C32H30ON4Mg+2KOHCOOC20H39COOKC32H30ON4Mg+CH3OH+C20H39OHCOOK取代反应：卟啉环中的Mg2+可被H2+、Cu2+、Zn2+取代，被Cu2+、Zn2+取代后