叶绿体色素的理化性质共29页

一. 实验原理
1.1 叶绿素： 主要包括叶绿素a和b
分子式: Chla C55H72O5N4Mg Chlb C55H70O6N4Mg
结构式: 卟啉环化合物 四个吡咯环与四个=CH-组成一 个大环,共轭双键形成一个大π键,环中央有一个镁原子, 卟啉环决定叶绿素颜色,也是吸收可见光,并以诱导共振 方式传递光能的根本所在,叶醇尾是由四个异戊二烯单 位组成的双萜
叶绿体色素的性质鉴定
卟啉环中的镁原子可被氢离子、铜离子、锌 离子所置换。用酸处理叶片，氢离子易进入 叶绿体，置换镁原子形成去镁叶绿素，使叶 片呈褐色。去镁叶绿素易再与铜离子结合， 形成铜代叶绿素，颜色比原来更稳定。人们 常根据这一原理用醋酸铜处理来保存绿色植 物标本。 叶绿醇是亲脂的脂肪族链，由于它
左：透射光下 右：反射光下
4.2 皂化作用
在观察过荧光现象的色素提取液中加入1ml 20%KOH-甲醇溶 液，充分摇匀，静置片刻，再加入5ml苯,混匀，然后用滴管 沿着管壁缓缓加入1ml蒸馏水。静置片刻，溶液慢慢分为三 层：上层为苯，其中的色素为类胡萝卜素和叶黄素；下层为 乙醇溶液，其中的色素为已经皂化的叶绿素a、b素和少量叶 黄素；试管底部同时出现白色沉淀。另取4ml色素提取液做 对照，其他步骤都一样，只是不加KOH-甲醇溶液。
↓
↓
2mL丙酮提取液 余下的色素提取液用石油醚萃取
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↓↓
↓↓
加入6N HCl
纸层析 荧光 皂化反应 光破坏
（脱镁叶绿素） ↓
↓
分离色素
Cu取代
四. 实验内容 4.1 叶绿素的荧光现象观察：
取叶绿体色素提取液少许于1支试管中，用反射光和 透射光观察提取液的颜色有何不同，反射光下观察 到的提取液颜色即为叶绿素产生的荧光颜色。
叶绿体色素的理化性质
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 观而不 盲目。 ——马 克思
C32H30ON4Mg
+CH3OH+C20H39OH
COOK
取代反应：卟啉环中的Mg2+可被H2+、Cu2+、 Zn2+取代，被Cu2+、Zn2+取代后仍保持绿色
•光学特性：
（1）吸收光谱：色素溶液随波长改变而发生光吸收 变化的图谱 Chla Chlb的吸收光谱有二个强吸收峰 640——660nm 红光部分 叶绿素特有 410——470nm 蓝紫光部分 卟啉环化合物共有 （2）荧光和磷光 荧光现象：Chl溶液在透射光下呈绿色，而反射 光下呈红色的现象。强度大，寿命短（10-9秒） 磷光： Chl溶液停止光照后，仍能在一定时间内 放出暗红色的光。 寿命长（10-2秒——10-3秒）
一般情况下，叶片中叶绿素与类胡萝卜素的比 值约为3:1，所以正常的叶子呈现绿色。秋天， 叶片中的叶绿素较易降解，数量减少，而类胡 萝卜素比较稳定，所以叶片呈现黄色。
全部的叶绿素和类胡萝卜素都包埋在类囊体膜 中，并以非共价键与蛋白质结合在一起，组成 色素蛋白复合体（pigment protein complex）， 各色素分子在蛋白质中按一定的规律排列和取 向，以便于吸收和传递光能。
叶绿素的用途
造血功能 诺贝尔得奖人Dr.Richard Willstatter和Dr.Hans Fisher发现：叶
绿素的分子与人体的红血球分子在结构上很是相似，唯一的 分别就是各自的核心为镁原子与铁原子。因此，饮用叶绿素 对产妇与因意外失血者会有很大的帮助。
帮助解除体内杀虫剂与药物残渣 营养学家Bernard Jensen博士指出，叶绿素能除去杀虫剂与药
Chla 蓝绿色 Chlb 黄绿色
脂溶性: 难溶于水,仅溶于酒精、丙酮、已醚、已烷等有 机溶剂
卟啉环头部呈极性, 具亲水性; 叶醇尾部具亲脂性
皂化反应: Chla、Chlb 是双羧酸的酯
一个羧基被甲基酯化
可发生皂化反应
另一个羧基被叶醇基酯化
C32H30ON4Mg
COOCH3 +2KOH
COOC20H39 COOK
来自百度文库
二. 试剂与材料
2.1 实验试剂： 石油醚（沸程60℃∽90℃）、丙酮、甲
醇、氢氧化钾、石英砂、碳酸镁、氯化钠、 醋酸铜。
2.2 仪器和器皿： 分光光度计、台秤、剪刀、 研钵、移液
管、漏斗、大试管、层析缸
2.3 材料： 新鲜菠菜叶片，不同颜色的花和果实。
三.实验操作
丙酮研磨提取叶绿素
↓过滤、洗研钵及残渣
的存在而决定了叶绿素分子的脂溶性，使之 溶于丙酮、酒精、乙醚等有机溶剂中。由于 在结构上的差别，叶绿素a呈蓝绿色，b呈黄 绿色。在光下易被氧化而退色。
叶绿素不很稳定，光、酸、碱、氧、氧化剂等 都会使其分解。酸性条件下，叶绿素分子很容 易失去卟啉环中的镁成为去镁叶绿素。叶绿素 溶液能进行部分类似光合作用的反应，在光下 使某些化合物氧化或还原。人工制备的叶绿素 膜在光下能产生光电位和光电流，也能催化某 些氧化还原反应。
物残渣的毒素，并能与辐射性物质结合而将之排出体外。此 外，他也发现一般上健康的人会比病患者拥有较高的血球计 数，但通过吸收大量的叶绿素之后，病患者的血球计数就会 增加，健康状况也会有所改善。
2. 类胡萝卜素
类胡萝卜素（carotenoid）是一类由八个异戊二烯单 位组成的，含有40个碳原子的化合物，不溶于水而 溶于有机溶剂。叶绿体中的类胡萝卜素含有两种色 素，即胡萝卜素（carotene）和叶黄素(lutein)，前者 呈橙黄色，后者呈黄色。胡萝卜素是不饱和的碳氢 化合物，分子式是C40H56，有α、β、γ三种同分异 构体。在一些真核藻类中还含有ε－类胡萝卜素。叶 子中常见的是β-胡萝卜素，它在动物体内水解后即 转变为维生素A。叶黄素是由胡萝卜素衍生的醇类， 分子式是C40H56O2。
1.2 类胡萝卜素
类胡萝卜素 胡萝卜素 橙黄色 不溶于水 叶黄素 鲜黄色 溶于有机溶剂
分子式、结构式： 胡萝卜素：C40H56 有α、β、γ三种同分异构体 叶黄素是胡萝卜素的衍生物，其两端的紫罗兰酮环 第四位C上的H被OH取代，分子式为C40H56O2
类胡萝卜素吸收光谱都在蓝紫光部分，所吸收的光 能传递给叶绿素用于光合作用，保护叶绿素分子不 被氧化或阳光破坏