叶绿素
叶绿素(Chlorophyll)是普遍存在具光合作用能力生物中,主要反射綠光的光合色素的合稱,並可依照其吸收波段被分為葉綠素a, b, c及d。
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光合作用的第一步是光能被叶绿素吸收并将叶绿素离子化。产生的化学能被暂时储存在三磷酸腺苷(ATP)中,并最终将二氧化碳和水转化为氧氣和碳水化合物。叶绿素a和叶绿素b的吸收光谱较为接近,两者在堇紫光(430~480nm)和红光区(640~660nm)都有一吸收高峰,叶绿素ab对绿光的吸收很少,所以呈绿色。[1]
并非只有叶子才有叶绿素,叶柄的薄壁细胞都有叶绿素的存在。就是在一片叶子之中,也并非只有叶肉细胞有叶绿素,维管束鞘和保衛細胞都有叶绿素。当秋天渐渐来临,日照时间和空气适度都逐渐变少时, 一层在叶柄和树的木质部的细胞就慢慢形成了(形成層:在韌皮部與木質部間)。这层细胞妨碍了水和养料的输送,因此光合作用减产了,没有了叶绿素的叶子在短时间内就变成其他颜色了。
化学结构
编辑葉綠素是二氫卟吩色素,結構上和卟啉色素例如血紅素(常見者,中心有一鐵原子)類似。在二氫卟吩環的中央有一個鎂原子。葉綠素有多個側鏈,通常包括一個長的植基。以下是自然界中可以找到的幾種葉綠素:
叶绿素a | 叶绿素b | 叶绿素c1 | 叶绿素c2 | 叶绿素d | 叶绿素f | |
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分子式 | C55H72O5N4Mg | C55H70O6N4Mg | C35H30O5N4Mg | C35H28O5N4Mg | C54H70O6N4Mg | C55H70O6N4Mg |
C2 团 | -CH3 | -CH3 | -CH3 | -CH3 | -CH3 | -CHO |
C3 团 | -CH=CH2 | -CH=CH2 | -CH=CH2 | -CH=CH2 | -CHO | -CH=CH2 |
C7 团 | -CH3 | -CHO | -CH3 | -CH3 | -CH3 | -CH3 |
C8 团 | -CH2CH3 | -CH2CH3 | -CH2CH3 | -CH=CH2 | -CH2CH3 | -CH2CH3 |
C17 团 | -CH2CH2COO-Phytyl | -CH2CH2COO-Phytyl | -CH=CHCOOH | -CH=CHCOOH | -CH2CH2COO-Phytyl | -CH2CH2COO-Phytyl |
C17-C18 键 | 单键 | 单键 | 双键 | 双键 | 单键 | 单键 |
存在 | 普遍存在 | 陆生植物与绿藻、轮藻等 | 多种藻类 | 多种藻类 | 一些红藻 | 某些蓝藻 |
叶绿素和光合作用
编辑紫罗兰叶片的绿色区域包含叶绿素而白色区域无叶绿素存在。将一片脱去淀粉的紫罗兰叶片放在阳光下数小时之后用碘试剂检测,可以发现只有叶片上绿色的区域变色而白色区域没有,也就是说只有绿色区域有淀粉存在。这显示了光合作用在缺乏叶绿素的情况下无法进行,叶绿素存在是光合作用的必要条件。葉綠素 a 為主要進行光反應的色素,故又稱主色素,其餘色素則可吸收光能傳遞給葉綠素 a 進行光反應,故葉綠素 b、類胡蘿蔔素及葉黃素等色素又稱輔助色素。
历史
编辑叶绿素最早是由约瑟夫·比埃纳姆·卡文图和皮埃尔·约瑟夫·佩尔蒂埃于1817年分离并命名的。1906年,叶绿素中镁的存在被发现,这是该元素在活组织中的首次检测。
在德国化学家理查德·威尔施塔特于1905年至1915年完成初步工作后,汉斯·费舍尔于1940年阐明了叶绿素a的一般结构。到1960年,当叶绿素a的大部分立体化学结构已知时,罗伯特·伯恩斯·伍德沃德发表了该分子的全合成。1967年,伊恩·弗莱明完成了最后剩下的立体化学阐明,1990年,伍德沃德和合著者发表了更新的合成。2010年,叶绿素f被宣布存在于蓝藻和其他形成叠层石的产氧微生物中。
參見
编辑參考文獻
编辑- ^ 《植物生物学》第四版 周云龙 刘全儒主编