《植物生理学及实验》课程教学资源（讲义）植物叶绿体色素提取及理化性质鉴定

《植物生理学实验》植物叶绿体色素提取及理化性质鉴定

《植物生理学实验》 植物叶绿体色素提取 及理化性质鉴定

实验目的一、1.掌握叶绿体色素的有机试剂提取与纸层析分离方法。2.了解植物叶绿素的重要理化性质及其在光合作用中的重要作用。叶绿素计SPAD-502LightNADPSADP+eCALVINLIGHTCYCLEREACTIONSNADPHChloroplastCH,O(sugar)

一、实验目的 1.掌握叶绿体色素的有机试剂提取与纸层析分离方法。 2.了解植物叶绿素的重要理化性质及其在光合作用中的 重要作用。 叶绿素计SPAD-502

二、实验原理1、植物叶绿素的主要种类高等植物：Chl.a、b褐藻、硅藻：Chl.a、c1、c2红藻：Chl.d高等植物体内叶绿体色素的种类、颜色、含量及作用叶绿素类胡萝卜素色素种类叶绿素a叶黄素叶绿素bβ-胡萝卜素颜色黄色蓝绿色黄绿色橙黄色3121叶绿体内各色素含量比例13收集传递光能，作用收集、传递、转换光能保护叶绿素分子

二、实验原理 1、植物叶绿素的主要种类 高等植物：Chl.a、b 褐藻、硅藻： Chl.a、c1、c2 红藻：Chl.d 色素种类 叶绿素 类胡萝卜素 叶绿素a 叶绿素b β-胡萝卜素 叶黄素 颜色 蓝绿色 黄绿色 橙黄色 黄色 叶绿体内各色 素含量比例 3 1 2 1 3 1 作用 收集、传递、转换光能 收集传递光能， 保护叶绿素分子 高等植物体内叶绿体色素的种类、颜色、含量及作用

2、叶绿素的理化性质CHa=CH3R=CHORCH3HCChloro-Chloro-0H川川phyll bphyll aNSVMg2+O-OCHaH2CNNO=0CH3CH3CH3CH3IV-百CH2CH2工CH3HgCCH3Chl.aCHz20,N4MgChl.bCHzoO.NMgPhytolkettePorphyrinring啉环头：叶绿醇尾：4个吡咯环，4个异戊二烯单位4个=CH-,组成的双;1个Mg2+;亲脂性亲水性

2、叶绿素的理化性质 卟啉环头： 4个吡咯环， 4个=CH-， 1个Mg2+; 亲水性。 II III Ｉ IV V Chl.a C55H72O5N4Mg Chl.b C55H70O6N4Mg 叶绿醇尾： 4个异戊二烯单位 组成的双萜; 亲脂性

脂溶性:难溶于水，溶于酒精、丙酮、石油醚等有机溶剂。皂化反应：叶绿素是双羧酸的酯，一个羧基被甲基酯化，另一个羧基被叶醇基酯化而发生皂化反应。COOKCOOCH+CH,OH+C20H3gOH+2KOH-C32H30ON.MgC32H3ON.MgCOOKCO0C20H39叶绿醇甲醇皂化叶绿素叶绿素a

 脂溶性： 难溶于水,溶于酒精、丙酮、石油醚等有机溶剂。  皂化反应: 叶绿素是双羧酸的酯，一个羧基被甲基酯化，另一个 羧基被叶醇基酯化而发生皂化反应

取代反应：在弱酸情况下，吓啉环中的Mg2+可被H+、Cu2+、Zn2+取代。COOCH,COOCH:+(CH.COO),Mg+2CH:COOH--C32HONKCa2H3oON.Mg3COOC20H39-CO0C20H39（褐色）COOCHCOOCH+2CH.COOH+(CHCOO)2Cu-CH30ONCuC32H32ONCOOC20H39COOC2oH3y（蓝绿色）（褐色）1m106nm10-5nm10-3nm103nm103m1nm(109nm)光学特性：Micro-RadioGammaUVX-raysInfraredwaveswavesrays吸收光谱Visible light500550600650700380450750nmShorterwavelengthLongerwavelengthHigherenergyLowerenergy

 取代反应： 在弱酸情况下，卟啉环中的Mg2+可被H+ 、Cu2+ 、Zn2+取代。  光学特性： 吸收光谱

叶绿素有2个吸收高峰：红光区640～660nm（叶绿素特有）蓝紫光区430～450nm（叶啉环共有）荧光与磷光现象：asieeaeeeiseeoeeee8080beta-carotene6060luteinchlorophylla4040chlorophyll b2020C200500600700500400Wavelength (nanometers)abWavelength (nanometers)

叶绿素有2个吸收高峰： 红光区640～660nm(叶绿素特有） 蓝紫光区430～450nm（卟啉环共有） 荧光与磷光现象：

ReflectedW.P.Amstrong2001LightCw.P.Amstrong2001lightChloroplastAbsorbed透射光反射光lightTransmittedlightExcitedstateHeatWM200mlPhoton(fluorescence)PhotonGroundChlorophyllstatemolecule(a)Excitationof isolatedchlorophyll molecule(b)FluorescenceCopyightPearsonEdication, Inc.publishingasBonjaminCummings

透射光 反射光

荧光与磷光产生的原理第二单线态E2TE热第一单线态E1热喜鴨第一三线态O29荧光热磷热光Eo图3-7色素分子吸收光后能量转变（自Ting，1981）色素分子吸收蓝光（430nm）或红光（670nm）后，分别激发为第二单线态（E2）或第一单线态（E）E转变为第一三线态，它们进一步回到基态（E时则分别产生荧光或磷光

荧光与磷光产生的原理

3、类胡萝卜素的理化性质RCH3CH3CH3,CH3CH3CH3CHsCH3RHLutein(R=OH)β-Carotene(R-H)分子结构式：胡萝卜素：C4oHs6，是不饱和碳氢化合物，有α、β、三种同分异构体。叶黄素：C4oHsO2，是胡萝卜素衍生的醇类，其两端的紫罗兰酮环第4位C上的H被OH取代

3、类胡萝卜素的理化性质  分子结构式： 胡萝卜素：C40H56 ，是不饱和碳氢化合物，有α、β、γ三种 同分异构体。 叶黄素：C40H56O2，是胡萝卜素衍生的醇类，其两端的紫 罗兰酮环第4位C上的H被OH取代