公共營養師三級備考資料：葉綠素及其性質結構

更新時間：2012-11-13 18:29:08 來源：|0

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　　葉綠素

　　葉綠素是植物進行光合作用的主要色素，是一類含脂的色素家族，位于類囊體膜。葉綠素吸收大部分的紅光和紫光但反射綠光，所以葉綠素呈現綠色，它在光合作用的光吸收中起核心作用。葉綠素為鎂卟啉化合物，包括葉綠素a、b、c、d以及原葉綠素和細菌葉綠素等。葉綠素不很穩定，光、酸、堿、氧、氧化劑等都會使其分解。酸性條件下，葉綠素分子很容易失去卟啉環中的鎂成為去鎂葉綠素。葉綠素有造血、提供維生素、解毒、抗病等多種用途。

　　葉綠素的分類

　　葉綠素分為葉綠素a、葉綠素b、葉綠素c、葉綠素d、原葉綠素和細菌葉綠素等。

葉綠素名稱	存在場所	最大吸收光帶
葉綠素a	所有綠色植物中	紅光和藍紫光
葉綠素b	高等植物、綠藻、眼蟲藻、管藻	紅光和藍紫光
葉綠素c	硅藻、甲藻、褐藻	紅光和藍紫光
葉綠素d	紅藻	紅光和藍紫光
原葉綠素	黃化植物（幼苗期）	近于紅光和藍紫光
細菌葉綠素	紫色細菌	紅光和藍紫光

　　葉綠素的化學結構

　　19世紀初，俄國化學家、色層分析法創始人M.C.茨韋特用吸附色層分析法證明高等植物葉子中的葉綠素有兩種成分。德國H.菲舍爾等經過多年的努力，弄清了葉綠素的復雜的化學結構。1960年美國R.B.伍德沃德領導的實驗室合成了葉綠素a。至此,葉綠素的分子結構得到定論。

　　葉綠素分子是由兩部分組成的：核心部分是一個卟啉環(porphyrin ring)，其功能是光吸收;另一部分是一個很長的脂肪烴側鏈，稱為葉綠醇(phytol)，葉綠素用這種側鏈插入到類囊體膜。與含鐵的血紅素基團不同的是，葉綠素卟啉環中含有一個鎂原子。葉綠素分子通過卟啉環中單鍵和雙鍵的改變來吸收可見光。各種葉綠素之間的結構差別很小。如葉綠素a和b僅在吡咯環Ⅱ上的附加基團上有差異：前者是甲基，后者是甲醛基。細菌葉綠素和葉綠素a不同處也只在于卟啉環Ⅰ上的乙烯基換成酮基和環Ⅱ上的一對雙鍵被氫化。

　　葉綠素的化學性質

　　高等植物葉綠體中的葉綠素主要有葉綠素a 和葉綠素b 兩種。它們不溶于水，而溶于有機溶劑，如乙醇、丙酮、乙醚、氯仿等。葉綠素a分子式：C55H72O5N4Mg;葉綠素b分子式：C55H70O6N4Mg。在顏色上，葉綠素a 呈藍綠色，而葉綠素b 呈黃綠色。按化學性質來說，葉綠素是葉綠酸的酯，能發生皂化反應。葉綠酸是雙羧酸，其中一個羧基被甲醇所酯化，另一個被葉醇所酯化。

　　葉綠素分子含有一個卟啉環的“頭部”和一個葉綠醇的“尾巴”。鎂原子居于卟啉環的中央，偏向于帶正電荷，與其相聯的氮原子則偏向于帶負電荷，因而卟啉具有極性，是親水的，可以與蛋白質結合。葉醇是由四個異戊二烯單位組成的雙萜，是一個親脂的脂肪鏈，它決定了葉綠素的脂溶性。葉綠素不參與氫的傳遞或氫的氧化還原，而僅以電子傳遞(即電子得失引起的氧化還原)及共軛傳遞(直接能量傳遞)的方式參與能量的傳遞。

　　卟啉環中的鎂原子可被氫離子、銅離子、鋅離子所置換。用酸處理葉片，氫離子易進入葉綠體，置換鎂原子形成去鎂葉綠素，使葉片呈褐色。去鎂葉綠素易再與銅離子結合，形成銅代葉綠素，顏色比原來更穩定。人們常根據這一原理用醋酸銅處理來保存綠色植物標本。葉綠醇是親脂的脂肪族鏈，由于它的存在而決定了葉綠素分子的脂溶性，使之溶于丙酮、酒精、乙醚等有機溶劑中。由于在結構上的差別，葉綠素a呈藍綠色，b呈黃綠色。在光下易被氧化而退色。葉綠素是雙羧酸的酯，與堿發生皂化反應。

　　葉綠素不很穩定，光、酸、堿、氧、氧化劑等都會使其分解。酸性條件下，葉綠素分子很容易失去卟啉環中的鎂成為去鎂葉綠素。葉綠素溶液能進行部分類似光合作用的反應，在光下使某些化合物氧化或還原。人工制備的葉綠素膜在光下能產生光電位和光電流，也能催化某些氧化還原反應。

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