叶绿素的类别概述.pdf

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1、12生物学通报2014年第49卷第9期叶绿素的类别概述吴志强周韦(1安徽省芜湖市第十二中学安徽芜湖2410022安徽省合肥市光华中学安徽合肥230088)摘要尝试从分类学的角度重新解读叶绿素，着重介绍了叶绿素a、叶绿素b、叶绿素C、叶绿素d、叶绿素f及细菌叶绿素在生物中的分布情况，以及最大吸收光带和波长，并在此基础上简要阐述各种叶绿素的化学结构、功能特点和实践应用。关键词叶绿素细菌叶绿素生物进化中国图书分类号：Q945文献标识码：A叶绿素(chlorophyl1)是一类与光合作用相关来，科研工作者

2、发现了第5种叶绿素——叶绿素f，的重要光合色素．具有丰富的多样性．而这种多样而后续发现的细菌叶绿素的种类更多，分为细菌性是生物在漫长的进化过程中适应不同环境的结叶绿素a、b、e、d、e、f、g等。果。德国化学家韦尔斯泰特经过1O年的艰苦努叶绿素是含镁的四吡咯衍生物，其基本结构与卟啉化合物血红素相似，它们都是由原卟啉Ⅸ力，采用了当时最先进的色层分离法并耗费了成通过生物合成形成的。其分子由2部分组成：核心吨的绿叶．终于发现了其中的神秘捕光物质——部分是起到吸收光能作用的卟啉环，叶绿素依靠叶绿素。由于成

3、功提取了叶绿素，韦尔斯泰特在卟啉中的单键和双键的改变吸收可见光；另一部1915年荣获了诺贝尔化学奖。叶绿素是深绿色光分是被称为叶绿醇的长脂肪烃侧链．叶绿素可利合色素的总称，广泛存在于绿色植物及藻类中，而用这种侧链插入到类囊体膜中。与含铁的血红素在某些动物体中也发现存在叶绿素，例如绿眼虫、不同的是，叶绿素中的卟啉环以镁原子作为替部分共生海绵、海蜗牛等。在相当长的一段时间代[¨。虽然各叶绿素之间的结构差异很小，但却导内，人们认为叶绿素只包括结构相似的4种类型，致形成了不同的吸收光谱(见下表)，并进一步

4、影即叶绿素a、叶绿素b、叶绿素c和叶绿素d。近年响含有该种叶绿素生物的生存与进化。各种叶绿素的分布及其最大吸收光带注：由于各参考文献给出的吸收波长存在差异，表中波长数值是综合后的结果1叶绿素a为酸所破坏．浸制植物标本的保存就是利用此特叶绿素a(C贷H20N4Mg)的分子由4个吡咯环性。在光合作用中．绝大部分叶绿素a的作用是吸通过4个甲烯基(：CH一)连接形成环状结构(即收及传递光能，仅极少数叶绿素a分子起转换光卟啉)，卟啉环中央结合着1个镁原子，同时还具能的作用。它们大都与类囊体膜上蛋白质结合在有

5、1个植基(如叶绿醇)的“尾巴”——即最长的侧一起。虽然叶绿素a的吸收光谱主要集中在蓝紫链。在酸性环境中，卟啉环中的镁可被氢取代称为光和红光，而最新的研究发现在某些藻类去镁叶绿素，呈褐色，当用铜或锌取代氢，其颜色(Chromeravelia)或突变的藻类(Synechocystissp．又变为绿色。此种色素稳定，在光下不褪色，也不PCC6803)中存在一些具有新特征的叶绿素a，其2014年第49卷第9期生物学通报13共同点是最大吸收光谱的红移，即偏向红外光谱。活动均离不开卟啉化合物。有关卟啉化合物理

6、化在当今生态学研究中，普遍采用以叶绿素a浓度性质的研究愈来愈引起重视。一方面，利用叶绿素c作为浮游藻类分布的指示剂及衡量水体初级生产分子的独特性，使之成为非常好的分子标记，用于力、富营养化和污染程度的基本指标[。特别是作探寻植物的进化过程及分析各类群间的亲缘关为富营养化的参数指标．被认为比总磷或总氮含系；另一方面，用于光化学恶性肿瘤治疗的光敏药量更具有参考意义。物大多为卟啉化合物，例如血卟啉、脱镁叶绿素甲2叶绿素b酯一酸A等。其原理为，光敏药物和氧之间存在着叶绿素b(CH为06N4Mg)的分子结构

7、和叶绿素a能量传递，使氧激发成为具有强烈的氧化作用的很相似，两者细微的不同之处在于在叶绿素b分氧，使肿瘤细胞致死。叶绿素c尤其是脱镁叶绿素c子结构上有1个醛基，而叶绿素a相同位置上则可望成为一种高效光化学恶性肿瘤治疗药物_8]。是1个甲基，因此叶绿素b更易溶于极性溶剂。4叶绿素d植物的光合作用包括光系统I和光系统Ⅱ，1943年首次被报道的叶绿素d(C54H7006N4Mg)都是由2种复合体构成，即核心复合物和捕光天与叶绿素a在结构上相似，但I环(C3团)上的乙线复合体。其中捕光天线复合体能捕获光能

8、并迅烯基被醛基取代，从而其吸收峰值与叶绿素a相速传递至反应中心引起光化学反应。叶绿素b是比向长波侧移动约30nm。其主要存在于蓝藻中．构成捕光天线复合体的重要组成部分，它不仅具例如深海单细胞蓝藻(Acaryochlorismarina)以叶有吸收和传递红光和蓝紫光的作用，而且在调控绿素d为主要的捕光色素，其几乎完全替代叶绿光合机构天线的大小、维持捕光天线复合体的稳素a行使功能，能利用叶绿素a、b、e所不能利用定性及对各种环境的适应等过程中都起作用E4；。的近红外光，即波长700～7