葉綠體色素的理化性質(zhì)

葉綠體色素的性質(zhì)鑒定葉綠體色素的理化性質(zhì)共27頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁(yè)!葉綠素的背景知識(shí)介紹葉綠素分子是由兩部分組成的：核心部分是一個(gè)卟啉環(huán)(porphyrinring)，其功能是光吸收；另一部分是一個(gè)很長(zhǎng)的脂肪烴側(cè)鏈，稱(chēng)為葉綠醇(phytol)，葉綠素用這種側(cè)鏈插入到類(lèi)囊體膜。與含鐵的血紅素基團(tuán)不同的是，葉綠素卟啉環(huán)中含有一個(gè)鎂原子。葉綠素分子通過(guò)卟啉環(huán)中單鍵和雙鍵的改變來(lái)吸收可見(jiàn)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(tuán)上有差異：前者是甲基，后者是甲醛基。葉綠體色素的理化性質(zhì)共27頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁(yè)!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(jī)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(lán)綠色，而葉綠素b呈黃綠色。按化學(xué)性質(zhì)來(lái)說(shuō)，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(gè)羧基被甲醇所酯化，另一個(gè)被葉醇所酯化。葉綠體色素的理化性質(zhì)共27頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁(yè)!葉綠素分子含有一個(gè)卟啉環(huán)的“頭部”和一個(gè)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(gè)異戊二烯單位組成的雙萜，是一個(gè)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。葉綠體色素的理化性質(zhì)共27頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁(yè)!葉綠素不很穩(wěn)定，光、酸、堿、氧、氧化劑等都會(huì)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(jìn)行部分類(lèi)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)。葉綠體色素的理化性質(zhì)共27頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁(yè)!2.類(lèi)胡蘿卜素類(lèi)胡蘿卜素（carotenoid）是一類(lèi)由八個(gè)異戊二烯單位組成的，含有40個(gè)碳原子的化合物，不溶于水而溶于有機(jī)溶劑。葉綠體中的類(lèi)胡蘿卜素含有兩種色素，即胡蘿卜素（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(lèi)中還含有ε－類(lèi)胡蘿卜素。葉子中常見(jiàn)的是β-胡蘿卜素，它在動(dòng)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(lèi)，分子式是C40H56O2。葉綠體色素的理化性質(zhì)共27頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁(yè)!

一.實(shí)驗(yàn)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(gè)吡咯環(huán)與四個(gè)=CH-組成一個(gè)大環(huán),共軛雙鍵形成一個(gè)大π鍵,環(huán)中央有一個(gè)鎂原子,卟啉環(huán)決定葉綠素顏色,也是吸收可見(jiàn)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(gè)異戊二烯單位組成的雙萜Chla藍(lán)綠色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(jī)溶劑卟啉環(huán)頭部呈極性,具親水性;葉醇尾部具親脂性

葉綠體色素的理化性質(zhì)共27頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁(yè)!皂化反應(yīng):Chla、Chlb是雙羧酸的酯一個(gè)羧基被甲基酯化可發(fā)生皂化反應(yīng)另一個(gè)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+取代后仍保持綠色葉綠體色素的理化性質(zhì)共27頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁(yè)!葉綠體色素的理化性質(zhì)共27頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁(yè)!1.2類(lèi)胡蘿卜素類(lèi)胡蘿卜素胡蘿卜素橙黃色不溶于水葉黃素鮮黃色溶于有機(jī)溶劑分子式、結(jié)構(gòu)式：胡蘿卜素：C40H56有α、β、γ三種同分異構(gòu)體葉黃素是胡蘿卜素的衍生物，其兩端的紫羅蘭酮環(huán)第四位C上的H被OH取代，分子式為C40H56O2

類(lèi)胡蘿卜素吸收光譜都在藍(lán)紫光部分，所吸收的光能傳遞給葉綠素用于光合作用，保護(hù)葉綠素分子不被氧化或陽(yáng)光破壞

葉綠體色素的理化性質(zhì)共27頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁(yè)!二.試劑與材料2.1實(shí)驗(yàn)試劑：石油醚（沸程60℃∽90℃）、丙酮、甲醇、氫氧化鉀、石英砂、碳酸鎂、氯化鈉、醋酸銅。2.2儀器和器皿：分光光度計(jì)、臺(tái)秤、剪刀、研缽、移液管、漏斗、大試管、層析缸2.3材料：新鮮菠菜葉片，不同顏色的花和果實(shí)。葉綠體色素的理化性質(zhì)共27頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁(yè)!四.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容4.1葉綠素的熒光現(xiàn)象觀察：取葉綠體色素提取液少許于1支試管中，用反射光和透射光觀察提取液的顏色有何不同，反射光下觀察到的提取液顏色即為葉綠素產(chǎn)生的熒光顏色。左：透射光下右：反射光下葉綠體色素的理化性質(zhì)共27頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁(yè)!4.3葉綠體色素的理化性質(zhì)

氫和銅對(duì)葉綠素中鎂的替代作用取4ml色素提取液于試管中,加入數(shù)滴5%鹽酸，慢慢搖動(dòng)，可見(jiàn)逐漸由綠色變?yōu)楹稚?。葉綠素中的鎂被鹽酸中的氫替代，變成了去鎂葉綠素。取一半上述變成了去鎂葉綠素溶液，加入少許醋酸銅結(jié)晶，緩慢加熱，這時(shí)，去鎂葉綠素中的氫又被銅取代。銅代葉綠素為何種顏色？葉綠體色素的理化性質(zhì)共27頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁(yè)!六.注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中注意安全，石油醚、丙酮等試劑要遠(yuǎn)離火源。研磨過(guò)程中丙酮要少量多次加入，以免研磨時(shí)四處飛濺。過(guò)濾時(shí)不要使用濾紙而使用棉花，棉花塞在漏斗基部要松緊適當(dāng)。葉綠素要避光保存。葉綠體色素的理化性質(zhì)共27頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁(yè)!4、通常在提取葉綠體色素時(shí)都使用含有一定比例水分的有機(jī)溶劑（95%乙醇或80%丙酮），為什么不能使用無(wú)水乙醇或丙酮？葉綠體色素的理化性質(zhì)共27頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁(yè)!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(jìn)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(lái)更穩(wěn)定。人們常根據(jù)這一原理用醋酸銅處理來(lái)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(jī)溶劑中。由于在結(jié)構(gòu)上的差別，葉綠素a呈藍(lán)綠色，b呈黃綠色。在光下易被氧化而退色。葉綠體色素的理化性質(zhì)共27頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁(yè)!葉綠素的用途造血功能諾貝爾得獎(jiǎng)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鐵原子。因此，飲用葉綠素對(duì)產(chǎn)婦與因意外失血者會(huì)有很大的幫助。幫助解除體內(nèi)殺蟲(chóng)劑與藥物殘?jiān)鼱I(yíng)養(yǎng)學(xué)家BernardJensen博士指出，葉綠素能除去殺蟲(chóng)劑與藥物殘?jiān)亩舅?，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(huì)比病患者擁有較高的血球計(jì)數(shù)，但通過(guò)吸收大量的葉綠素之后，病患者的血球計(jì)數(shù)就會(huì)增加，健康狀況也會(huì)有所改善。葉綠體色素的理化性質(zhì)共27頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁(yè)!一般情況下，葉片中葉綠素與類(lèi)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(lèi)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(lèi)胡蘿卜素都包埋在類(lèi)囊體膜中，并以非共價(jià)鍵與蛋白質(zhì)結(jié)合在一起，組成色素蛋白復(fù)合體（pigmentproteinplex），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。葉綠體色素的理化性質(zhì)共27頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁(yè)!葉綠體色素的理化性質(zhì)共27頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁(yè)!光學(xué)特性：（1）吸收光譜：色素溶液隨波長(zhǎng)改變而發(fā)生光吸收變化的圖譜ChlaChlb的吸收光譜有二個(gè)強(qiáng)吸收峰640——660nm紅光部分葉綠素特有410——470nm藍(lán)紫光部分卟啉環(huán)化合物共有（2）熒光和磷光熒光現(xiàn)象：Chl溶液在透射光下呈綠色，而反射光下呈紅色的現(xiàn)象。強(qiáng)度大，壽命短（10-9秒）磷光：Chl溶液停止光照后，仍能在一定時(shí)間內(nèi)放出暗紅色的光。壽命長(zhǎng)（10-2秒——10-3秒）

葉綠體色素的理化性質(zhì)共27頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁(yè)!葉綠體色素的理化性質(zhì)共27頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁(yè)!葉綠體色素的理化性質(zhì)共27頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁(yè)!三.實(shí)驗(yàn)操作

丙酮研磨提取葉綠素↓過(guò)濾、洗研缽及殘?jiān)?mL丙酮提取液余下的色素提取液用石油醚萃取↓↓↓↓↓加入6NHCl紙層析熒光皂化反應(yīng)光破壞（脫鎂葉綠素）↓↓分離色素Cu取代

葉綠體色素的理化性質(zhì)共27頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁(yè)!4.2皂化作用在觀察過(guò)熒光現(xiàn)象的色素提取液中加入1ml20%KOH-甲醇溶液，充分搖勻，靜置片刻，再加入5ml苯,混勻，然后用滴管沿著管壁緩緩加入1ml蒸餾水。靜置片刻，溶液慢慢分為三層：上層為苯，其中的色素為類(lèi)胡蘿卜素和葉黃素；下層為乙醇溶液，其中的色素為已經(jīng)皂化的葉綠素a、b素和少量葉黃素；試管底部同時(shí)出現(xiàn)白色沉淀。另取4ml色素提取液做對(duì)照，其他步驟都一樣，只是不加KOH-甲醇溶液。葉綠體色素的理化性質(zhì)共27頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁(yè)!五.結(jié)果與分析對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象作好詳細(xì)記錄，并加以解釋請(qǐng)對(duì)皂化反應(yīng)現(xiàn)象做出合理解釋?zhuān)皇菃螁斡梅磻?yīng)方程式來(lái)表示葉綠體色素的理化性質(zhì)共27頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第