葉綠體色素的理化性質(zhì)

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1、葉綠體色素的性質(zhì)鑒定葉綠素的背景知識介紹葉綠素分子是由兩部分組成的：核心部分是一個卟啉環(huán)(porphyrinring)，其功能是光吸收；另一部分是一個很長的脂肪烴側(cè)鏈，稱為葉綠醇(phytol)，葉綠素用這種側(cè)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(huán)中含有一個鎂原子。葉綠素分子通過卟啉環(huán)中單鍵和雙鍵的改變來吸收可見光。各種葉綠素之間的結(jié)構(gòu)差別很小。如葉綠素a和b僅在吡咯環(huán)Ⅱ上的附加基團上有差異：前者是甲基，后者是甲醛基。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，

2、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(xué)性質(zhì)來說，葉綠素是葉綠酸的酯，能發(fā)生皂化反應(yīng)。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(huán)的“頭部”和一個葉綠醇的“尾巴”。鎂原子居于卟啉環(huán)的中央，偏向于帶正電荷，與其相聯(lián)的氮原子則偏向于帶負(fù)電荷，因而卟啉具有極性，是親水的，可以與蛋白質(zhì)結(jié)合。葉醇是由四個異戊二烯單位組成的雙萜，是一個

3、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(huán)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(jié)合，形成銅代葉綠素，顏色比原來更穩(wěn)定。人們常根據(jù)這一原理用醋酸銅處理來保存綠色植物標(biāo)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(jié)

4、構(gòu)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。葉綠素不很穩(wěn)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(huán)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(yīng)，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(chǎn)生光電位和光電流，也能催化某些氧化還原反應(yīng)。葉綠素的用途造血功能諾貝爾得獎人Dr.RichardWillstatter和Dr.HansFisher發(fā)現(xiàn)：葉綠素的分子與人體的紅血球分子在結(jié)構(gòu)上很是相似，唯一的分別就是各自的核心為鎂原子與

5、鐵原子。因此，飲用葉綠素對產(chǎn)婦與因意外失血者會有很大的幫助。幫助解除體內(nèi)殺蟲劑與藥物殘渣營養(yǎng)學(xué)家BernardJensen博士指出，葉綠素能除去殺蟲劑與藥物殘渣的毒素，并能與輻射性物質(zhì)結(jié)合而將之排出體外。此外，他也發(fā)現(xiàn)一般上健康的人會比病患者擁有較高的血球計數(shù)，但通過吸收大量的葉綠素之后，病患者的血球計數(shù)就會增加，健康狀況也會有所改善。2.類胡蘿卜素類胡蘿卜素（carotenoid）是一類由八個異戊二烯單位組成的，含有40個碳原子的化合物，不溶于水而溶于有機溶劑。葉綠體中的類胡蘿卜素含有兩種色素，即胡蘿卜

6、素（carotene）和葉黃素(lutein)，前者呈橙黃色，后者呈黃色。胡蘿卜素是不飽和的碳?xì)浠衔?，分子式是C40H56，有α、β、γ三種同分異構(gòu)體。在一些真核藻類中還含有ε－類胡蘿卜素。葉子中常見的是β-胡蘿卜素，它在動物體內(nèi)水解后即轉(zhuǎn)變?yōu)榫S生素A。葉黃素是由胡蘿卜素衍生的醇類，分子式是C40H56O2。一般情況下，葉片中葉綠素與類胡蘿卜素的比值約為3:1，所以正常的葉子呈現(xiàn)綠色。秋天，葉片中的葉綠素較易降解，數(shù)量減少，而類胡蘿卜素比較穩(wěn)定，所以葉片呈現(xiàn)黃色。全部的葉綠素和類胡蘿卜素都包埋在類囊體膜

7、中，并以非共價鍵與蛋白質(zhì)結(jié)合在一起，組成色素蛋白復(fù)合體（pigmentproteincomplex），各色素分子在蛋白質(zhì)中按一定的規(guī)律排列和取向，以便于吸收和傳遞光能。一.實驗原理1.1葉綠素：主要包括葉綠素a和b分子式:ChlaC55H72O5N4MgChlbC55H70O6N4Mg結(jié)構(gòu)式:卟啉環(huán)化合物四個吡咯環(huán)與四個=CH-組成一個大環(huán),共軛雙鍵形成一個大π鍵,環(huán)中央有一個鎂原子,卟啉環(huán)決定葉綠素顏色,也是吸收可見光,并以誘導(dǎo)共振方式傳遞光能的根本所在,葉醇尾是由四個異戊二烯單位組成的雙萜Chla藍綠

8、色Chlb黃綠色脂溶性:難溶于水,僅溶于酒精、丙酮、已醚、已烷等有機溶劑卟啉環(huán)頭部呈極性,具親水性;葉醇尾部具親脂性皂化反應(yīng):Chla、Chlb是雙羧酸的酯一個羧基被甲基酯化可發(fā)生皂化反應(yīng)另一個羧基被葉醇基酯化COOCH3C32H30ON4Mg+2KOHCOOC20H39COOKC32H30ON4Mg+CH3OH+C20H39OHCOOK取代反應(yīng)：卟啉環(huán)中的Mg2+可被H2+、Cu2+、Zn2+取代，被Cu2+、Zn2+取代后