葉綠素知識與葉綠素熒光測定的原理（下）

時間：2019-07-23

葉綠素知識與葉綠素熒光測定的原理（下） 
1864年，德國科學家薩克斯做了這樣一個實驗：把綠色葉片放在暗處幾小時，目的是讓葉片中的營養(yǎng)物質消耗掉。然后把這個葉片一半曝光，另一半遮光。過一段時間后，用碘蒸氣處理葉片，發(fā)現(xiàn)遮光的那一半葉片沒有發(fā)生顏色變化，曝光的那一半葉片則呈深藍色。這一實驗成功地證明了綠色葉片在光合作用中產生了淀粉。
1880年，德國科學家恩吉爾曼用水綿進行了光合作用的實驗：把載有水綿和好氧細菌的臨時裝片放在沒有空氣并且是黑暗的環(huán)境里，然后用較細的光束照射水綿。通過顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，好氧細菌只集中在葉綠體被光束照射到的部位附近；如果上述臨時裝片完全暴露在光下，好氧細菌則集中在葉綠體所有受光部位的周圍。恩吉爾曼的實驗證明：氧是由葉綠體釋放出來的，葉綠體是綠色植物進行光合作用的場所。　
將一片脫去淀粉的紫羅蘭葉片放在陽光下數(shù)小時之后用碘試劑檢測，可以發(fā)現(xiàn)只有葉片上綠色的區(qū)域變色而白色區(qū)域沒有，也就是說只有綠色區(qū)域有淀粉存在。這顯示了光合作用在缺乏葉綠素的情況下無法進行，葉綠素存在是光合作用的必要條件。
葉綠素 - 熒光現(xiàn)象和磷光現(xiàn)象
葉綠素的可見光波段的吸收光譜，在藍光和紅光處各有一顯著的吸收峰。吸收峰的位置和消光值的大小隨葉綠素種類不同而有所不同。葉綠素a較大的吸收光的波長420-663nm，葉綠素b 的較大吸收波長范圍在460-645nm。當葉綠素分子位于葉綠體膜上時，由于葉綠素與膜蛋白的相互作用，會使光吸收的特性稍有改變。（手持式葉綠素測定儀）
 
葉綠素的酒精溶液在透射光下為翠綠色，而在反射光下為棕紅色。這個紅光就是葉綠素受光激發(fā)后**的熒光。這個現(xiàn)象就是熒光現(xiàn)象。其主要原理是由于葉綠素有兩個不同的吸收峰。葉綠素吸收光的能力較強，如果把葉綠素的丙酮提取液放在光源與分光鏡之間，可以看到光譜中有些波長的光被吸收了。因此，在光譜上就出現(xiàn)了黑線或暗帶，這種光譜叫吸收光譜。葉綠素吸收光譜的較強區(qū)域有兩個：一個是在波長為640nm-660nm的紅光部分，另一個在波長為430nm-450nm的藍紫光部分。對其他光吸收較少，其中對綠光吸收較少，由于葉綠素吸收綠光較少，所以葉綠素的溶液呈綠色。葉綠素的丙酮提取液在透射光下是翠綠色的，而在反射光下是綜紅色的。 葉綠素溶液的熒光可達吸收光的10%左右。而鮮葉的熒光程度較低，指占其吸收光的0.1%-1%左右。
熒光效應在植物生理學中有廣泛的應用。用這個效應可以研究植物的抗逆生理。因為在逆境下，植物的葉綠素會發(fā)生變換，研究其熒光，可以作為植物受逆境脅迫程度的指標。另外，還有一個磷光效應。就是當熒光出現(xiàn)后，立即中斷光源，用靈敏的光學儀器還可在短時間內看到微弱紅光，這就是磷光。（Chlorotech121A手持式葉綠素熒光測定儀）
葉綠素 - 生物合成與代謝
葉綠素a的生物合成途徑，是由琥珀酰輔酶A和甘氨酸縮合成δ-氨基乙酰丙酸，兩個δ-氨基乙酰丙酸縮合成吡咯衍生物膽色素原，然后再由4個膽色素原聚合成一個卟啉環(huán)──原卟啉Ⅳ，原卟啉Ⅳ是形成葉綠素和亞鐵血紅素的共同前體，與亞鐵結合就成亞鐵血紅素，與鎂結合就成鎂原卟啉。鎂原卟啉再接受一個甲基，經環(huán)化后成為具有*Ⅴ環(huán)的原脫植醇基葉綠素，后者經光還原、酯化等步驟而形成葉綠素a。
葉綠素在活體內也和其他物質一樣處于不斷較新狀態(tài)。它被葉綠素酶分解，或經光氧化而漂白。深秋時許多樹種葉片呈美麗的紅色，就是因為這時葉綠素降解速度大于合成速度，含量下降，原來被葉綠素所掩蓋的類胡蘿卜素、花色素的顏色顯示出來的緣故。
在植物衰老和儲藏過程中，酶能引起葉綠素的分解破壞。這種酶促變化可分為直接作用和間接作用兩類。直接以葉綠素為底物的只有葉綠素酶，催化葉綠素中植醇酯鍵水解而產生脫植醇葉綠素。脫鎂葉綠素也是它的底物，產物是水溶性的脫鎂脫植葉綠素，它是橄欖綠色的。葉綠素酶的較適溫度為60-82℃，100℃時完全失活。起間接作用的有蛋白酶、酯酶、脂氧合酶、過氧化物酶、果膠酯酶等。蛋白酶和酯酶通過分解葉綠素蛋白質復合體，使葉綠素失去保護而較易遭到破壞。脂氧合酶和過氧化物酶可催化相應的底物氧化，其間產生的物質會引起葉綠素的氧化分解。果膠酯酶的作用是將果膠水解為果膠酸，從而提高了質子濃度，使葉綠素脫鎂而被破壞。
在活體綠色植物中，葉綠素既可發(fā)揮光合作用，又不會發(fā)生光分解。但在加工儲藏過程中，葉綠素經常會受到光和氧氣作用，被光解為一系列小分子物質而褪色。光解產物是乳酸、檸檬酸、琥珀酸、馬來酸以及少量丙氨酸。因此，正確選擇包裝材料和方法以及適當使用抗氧化劑，以防止光氧化褪色。
    葉綠素提取的準備工作是在一個半暗的房間里，室溫保持在25℃。提取步驟如下：
(1) 取1000克新鮮的綠葉，在韋氏攪切器中粉碎。
(2)將粉碎的1000克綠葉放進加有少量的碳酸鈣的丙酮中(溫度20℃)進行萃取，直到過濾、清洗后的葉子碎片為無色。
(3)將過濾后的丙酮提取液放到盛有1升石油醚和100ml丙酮的漏斗中，然后輕輕地旋轉，同時加放蒸餾水直到分層為止。水層的大部分丙酮和水溶雜質被丟棄，只剩石油醚溶液。
(4)將石油醚溶液用蒸餾水再次凈化后，用含有石油醚和0.01克草酸的200ml80%的甲醇溶液清洗5次以上，最后得到黃綠色懸浮液。
(5)用無水硫酸鈉對懸浮液進行干燥，并將其滲入到75px厚的蔗糖粉末制成柱中，然后用石油醚清洗沉淀的色素去掉類胡蘿卜素，使之只含有**的葉綠素。
(6)含有**葉綠素的蔗糖柱分兩層，綠層有4-10mm的葉綠素b層，另一藍層為2-6mm的葉綠素a層。
(7)將位于藍層正中的部分(約占藍層的一半) 放入醚中，對此懸浮液進行過濾、洗提，用蒸餾水清洗，用硫酸鈉干燥，再用器皿進行過濾后，得到葉綠素a。
(8)將(6)中的綠層中間部分移出，迅速放入醚中過濾、洗提，制成葉綠素b醚溶液。
葉綠素 - 用途
葉綠素產品
造血功能
諾貝爾得獎人Dr.Richard Willstatter和Dr.Hans Fisher發(fā)現(xiàn)：葉綠素的分子與人體的紅血球分子在結構上很是相似，一的分別就是各自的**為鎂原子與鐵原子。因此，飲用葉綠素對產婦與因意外失血者會有很大的幫助。
幫助解除體內殺蟲劑與藥物殘渣
    營養(yǎng)學家Bernard Jensen博士指出，葉綠素能除去殺蟲劑與藥物殘渣的毒素，并能與輻射性物質結合而將之排出體外。此外，他也發(fā)現(xiàn)一般上健康的人會比病患者擁有較高的血球計數(shù)，但通過吸收大量的葉綠素之后，病患者的血球計數(shù)就會增加，健康狀況也會有所改善。
養(yǎng)顏美膚
    新英國醫(yī)藥期刊曾經做過這樣的報導：葉綠素有助于克制內部感染與皮膚問題。美國外科雜志報導：Temple大學在1200名病人身上，嘗試以葉綠素醫(yī)治各種病癥，效果較佳。
葉綠素 - 新聞動態(tài)
澳研究人員偶然提取到新型葉綠素，澳大利亞悉尼大學生命科學學院研究人員宣布，他們發(fā)現(xiàn)了一種新葉綠素，它在生物能源領域可望擁有廣闊的應用前景。
美國安諾實驗室的手持式葉綠素測定儀采用熒光光度法，免去傳統(tǒng)的化學法檢測水中葉綠素含量時需要對葉綠素進行萃取的步驟，直接檢測活體葉綠素，使檢測較加方便快捷。

詞條
詞條說明
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