的叶绿素

叶绿素是环状四吡咯化合物与镁原子螯合环的中心系统。叶绿素a和b是衍生品dihydroporphyrin:其结构见图8.7。在原绿球藻球菌样的海洋prochlorophyte,叶绿素a和b是二乙烯基形式所取代,a2和b2,225,467乙基环二乙烯基群所取代。叶绿素d,迄今为止只存在于蓝藻属Acaryochloris,叶绿素a的结构类似,除了乙烯基群环我被甲酰(cho)组。叶绿素a、b和d呈现疏水的存在一个甜类异戊二烯醇、叶绿醇、丙酸的酯化残留在第四圈了。

叶绿素卟啉而不是dihydroporphyrins cl和c2:其结构显示在图8.7 b。在那些拥有的藻类,c叶绿素缺乏叶绿醇组的一部分,但在某些物种发现一小部分在phytylated形式。981439、1499除了含有叶绿素phytylated c, 439 coccolithophorid, Emiliania huxleyi,显示了加里多et al。(2000)包含另一个非极性形式组成的叶绿素c2叶绿体的脂质- monogalactosyldiacylglyceride附加最有可能通过一个酯链接环四羧基。picoplanktonic海藻,Pelagococcus subviridis(金藻纲),孤立的从东澳大利亚当前Vesk和杰弗里(1987)发现除了叶绿素和c2,新的叶绿素,称为叶绿素c3。杰弗里·莱特(1987)发现这种色素也在Emiliania huxleyi,在比例约等于c2。在叶绿素叶绿素c2 c3的甲基环二世(图8.7 b)是由甲基羧基取代(-COOCH3)兹

Micromonas和某些其他绿色海洋Prasinophyceae鞭毛虫,特(1966)发现,2 - 9%的总叶绿素由Mg 2, 4-divinylphaeoporphyrin a5单甲酯,叶绿素的生物合成的中间,结构类似于叶绿素c2,只有在不同的丙烯酸组第四连接到环简化成丙酸渣(-CH2CH2COOH)。使用荧光激发光谱,布朗(1985)显示,使用这些藻类物种之一,Mantoniella,有激发能量转移从这个色素,叶绿素,表明它是一个功能的一部分,天线进行光合作用,而不是仅仅一个积累生物合成的中间产物。

所有光合植物含有叶绿素(a2),最类植物包含,此外,要么叶绿素b (b2),或一个或多个叶绿素cs,(在一个已知属迄今为止)叶绿素d。叶绿素的分布在不同植物组织总结在表8.1。叶绿素a通常构成了大部分的叶绿素。

在藻类中,叶绿素a含量差别很大。浓度的范围中发现三个主要色素类的沿岸多细胞海藻Helgoland,干燥质量的比例:红色,0.09到0.44;布朗,主要是0.17到0.55;绿色,0.28 1.53.350金额单位面积的叶状体,在dm ~ 2毫克,是:红色,0.5到2.8;布朗,主要是4.3到7.6;绿色,0.5到1.4。在自然水域的浮游植物而言,叶绿素a含量最高在富含营养成分的水域有利于快速增长。斯蒂尔和贝尔德(1965)发现,在北方北海碳的比例混合浮游植物中的叶绿素a人口的最低价值20:1在春天,后增加到一个值约100:1在夏末。假设浮游植物含有大约37%的碳,而无视硅藻硅的细胞膜的存在,这些比率与叶绿素的内容干质量的1.8%和0.37%,分别。秘鲁在上升流区,平均碳:浮游植物的叶绿素a比的透光层40(=叶绿素-0.9% non-SiO2

表8.1叶绿素分布在不同组的植物。

植物组织b c1 c2 c3 d

被子植物、裸子植物、+ + - - - - - - - - -

蕨类植物,苔藓植物藻类

绿藻门+ + - - - - - - - - -

裸藻门植物+ + - - - -Heterokontophyta

Chrysophyceaea + - + + -

Xanthophyceae + - - - - - - - - - - - - - - -

Eustigmatophyceae + - - - - - - - - - - - - - - -

Bacillariophyceaeb + - + (-) + (+) -

Haptophytac + - + / + + / - -

甲藻门(Dinophyta) d + - - (+) + -

褐藻类+ - + + -

隐藻门+——+ - - - - - - -

红藻门+ - - - - - - - - - - - - - - -

蓝藻门+ - - - - - - - - - - - - - - -

Acaryochlorise + - - - +

Prochlorophyta ^ + + - - - - - - - - -

一些c2-containing金藻也含有叶绿素c3,它取代叶绿素c1.630, 1290

斯陶贝尔b 51硅藻物种的所有检查和杰弗里(1988)包含叶绿素c2,除了8也包含叶绿素c1: c1没有取而代之的通常是叶绿素c3。

c所有haptophytes迄今为止研究包含叶绿素c2 + c1或c3;一些(Prymnesium Ochrosphaera)包含所有三个c叶绿素。1500 d的大多数甲藻(甲藻类),含peridinin主要类胡萝卜素,与一个已知的例外只包含叶绿素c2:的甲藻peridinin岩藻黄质包含c1和c2.627所取代

e在不寻常的蓝藻植物、Acaryochloris Miyashita et al .(1996)发现的,不仅是叶绿素d,但它是主要的光合色素,细胞叶绿素a的内容至少25倍。先前的报道存在的少量的叶绿素d在一些红藻门现在认为是由于Acaryochloris殖民地的存在,在红藻thalli.967 epiphytically增长

f球菌样的海洋prochlorophytes包含二乙烯基形式,a2和b2,而不是正常的形式,叶绿素a和b.227,467

干燥质量):这人口几乎完全由硅藻。828年太平洋东部,拉霍亚,加利福尼亚,美国碳:chloro-phyll浮游植物的比例平均约90(=叶绿素-0.4% non-SiO2干燥质量)不地表水,和大约30 non-SiO2干燥质量(-1.2%)在更深的,营养丰富的waters.365

当生长在文化条件下有利于色素含量高,低光强度,高氮浓度中藻类通常有叶绿素含量高于观察在自然条件下。一般小球藻等单细胞绿藻叶绿素含量范围2 - 5%的干质量和眼虫属股薄肌已经观察到含有3.5%的叶绿素,在这些条件下生长。

叶绿素,叶绿素b的摩尔比率约为3在高等植物和淡水绿藻。绿藻的海洋生物,单细胞和多细胞的特点是低:b比率,范围在1.0到2.3.623,973,1494 Chloro-phyta外,叶绿素b只发生在裸藻门植物和原核Prochlorophyta。在眼虫属股薄肌,a: b通常大约在Prochlorophyta值(a2: b2) reported.1356 1到12,187227

在这些藻类含有叶绿素c,这种色素构成(根据摩尔)的比例与总叶绿素叶绿素b一样的绿色藻类和高等植物。在调查杰弗里(1972、1976)和杰弗里et al .(1975),摩尔比率的值的范围a到c (c = c1 + c2)发现了不同种类的海藻:硅藻,1.5到4.0(意思是,3.0);peridinin-containing甲藻、1.6到4.4(意思是,2.3);fucoxanthin-containing dinoflag-ellates, 2.6到5.7(意思是,4.2);chrysomonads, 1.7到3.6(意思是,2.7);隐芽植物,2.5;褐藻,2.0到5.5(意思是,3.6)。在大多数的藻类,含有c1和c2他们出现在大约等量:然而,比率(c1, c2)从2:1到1:5被发现。大部分的腰鞭毛虫和隐滴虫被发现缺乏叶绿素c1。新定义的藻类Synurophyceae 23包含c1但不是c2。

的光吸收叶绿素的属性解释激发单线态的两个州(见§3.1)-上部和下部的电子。的吸收光谱叶绿素a和b的有机溶剂如8.8图所示。他们每个人都有一个强大的吸收带(Qy)红色(对应于较低的单重态),另一个更强的乐队(索瑞特乐队,对应上面的单重态)在蓝色区域,结合卫星乐队。波长的吸收带,越低越高吸收光子的能量,所以越高能级的电子在分子感到兴奋。叶绿素Qy带对应于从基态激发到一个旋转

图8.8叶绿素的吸收光谱在乙醚a和b的浓度10毫克mP1和路径长1厘米。从数据计算由法国(1960)。(叶绿素——;叶绿素b)

分段在低激发单重态的最低振动分段。临近的吸收带(季度)是在一个比Qy峰值波长短约47海里,相应的能量差大约14 kJ mol-1,类似于能量振动子层次之间的间距。这个波段,在- 615 nm,似乎可以attributed994激发到第一激发态振动分段上面最低的分段(图8.9)。

俗带对应于叶绿素分子的激发单重态。这是非常不稳定的,衰变低激发单重态的约10 ~ 12秒的无辐射跃迁(见§3.1)。受激分子现在可以回复到基态的发射光子——荧光的现象(图8.9)。由于能量变化是相同的(一些轻微的转动能级的不同),伴随激发分子从基态激发单重态越低,主要的叶绿素荧光峰是红(图8.10),但比Qy略长波长吸收带——集中在666 nm,相比662海里,乙醚,671 nm相比在四氯化碳665海里。1217年174年,图8.10显示了在亚兰叶绿素的荧光发射光谱。有一个额外的小

低激发单重态

662海里

基态

振动子层次

615海里

666海里

728海里

振动子层次

光吸收荧光

图8.9能级图表明基态的振动子层次和叶绿素a的低激发单重态(诺贝尔奖后,p s (1991)。物理化学和环境植物生理学。圣地亚哥:学术出版社)。固体竖线表示吸收一个光子的叶绿素在乙醚溶解:虚线代表转换相应的光子的发射荧光。

发射光谱的峰值约为720 - 730纳米,对应光子的叶绿素分子进行过渡从低激发态的最低振动分段第一激发态的振动分段地state994(图8.9)。发射的光子波长较长,因为能量变化比较小。

吸收很低,但不为零,在中间,绿色区域的光谱,因此这些色素的绿色。叶绿素c1和c2是金属,而不是metallodihydroporphyrins他们光谱(图8.11),俗乐队更强烈,Qy乐队没那么强烈,比相应的乐队在叶绿素a和b。同时,Qx、乐队(c ^ 580海里)叶绿素相当强度的Qy乐队(^ 630海里)。从无花果8.8和8.11可以看出,叶绿素吸收只弱之间的450和650海里,叶绿素b或c,当礼物,增加吸收的效果在这个窗口中,在长期和短波长结束。

图8.10叶绿素的荧光发射光谱,溶解在四氯化碳10 6米(从图5重绘Broyde和布罗迪,1967)。

继续阅读:Chlorophyllcarotenoidprotein复合物

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