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便攜式葉綠素測定儀的實驗原理
高等植物葉綠體中的葉綠素(chlorophyll ,chl)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。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H＋、Cu2＋、Zn2＋所置換。用酸處理葉片，H＋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。
共有a、b、c和d4種。凡進(jìn)行光合作用時釋放氧氣的植物均含有葉綠素a；葉綠素b存在于高等植物、綠藻和眼蟲藻中；葉綠素c存在于硅藻、鞭毛藻和褐藻中，葉綠素d存在于紅藻。葉綠素a的分子結(jié)構(gòu)由4個吡咯環(huán)通過4個甲烯基(=CH—)連接形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，稱為卟啉(環(huán)上有側(cè)鏈)。卟啉環(huán)中央結(jié)合著1個鎂原子，并有一環(huán)戊酮(Ⅴ)，在環(huán)Ⅳ上的丙酸被葉綠醇(C20H39OH)酯化、皂化后形成鉀鹽具水溶性。在酸性環(huán)境中，卟啉環(huán)中的鎂可被H取代，稱為去鎂葉綠素，呈褐色，當(dāng)用銅或鋅取代H，其顏色又變?yōu)榫G色，此種色素穩(wěn)定，在光下不退色，也不為酸所破壞，浸制植物標(biāo)本的保存，就是利用此特性。在光合作用中，絕大部分葉綠素的作用是吸收及傳遞光能，僅極少數(shù)葉綠素a分子起轉(zhuǎn)換光能的作用。它們在活體中大概都是與蛋白質(zhì)結(jié)合在一起，存在于類囊體膜上。
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。主要吸收紅光及藍(lán)紫光(在640-660nm的紅光部分和430-450nm的藍(lán)紫光強的吸收峰)，因為葉綠素基本上不吸收綠光使綠光透過而顯綠色，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。葉綠素是雙羧酸的酯，與堿發(fā)生皂化反應(yīng)。
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