叶绿素的种类和发现
问题的提出德国化学家韦尔斯泰特经过10年的艰苦努力,采用了当时最先进的色层分离法并耗费了成吨的绿叶,终于寻觅到了其中的神秘捕光物质——叶绿素。由于成功提取了叶绿素,韦尔斯泰特在年荣获了诺贝尔化学奖。
问题:叶绿素有哪些种类?叶绿素如何发现?叶绿素是不是只能吸收可见光?
叶绿素的种类
的形态叶绿素是深绿色光合色素的总称,广泛存在于绿色植物及藻类当中,而在某些动物体中也发现存在叶绿素,如绿眼虫、部分共生海绵、海蜗牛等。在相当长的一段时间内,人们认为叶绿素只包括结构相似的四种类型,即叶绿素a、叶绿素b、叶绿素c和叶绿素d。
近年来,科研工作者发现了第5种叶绿素——叶绿素f,而后续发现的细菌叶绿素,其种类更多,分为细菌叶绿素a、b、c、d、e、f、g等。
叶绿素a和b的结构
叶绿素分子由两部分组成的:核心部分是起到吸收光能作用的卟啉环,叶绿素依靠卟啉中的单键和双键的改变来吸收可见光;另一部分是被称为叶绿醇的长脂肪烃侧链,叶绿素可利用这种侧链插入到类囊体膜中。
虽然各叶绿素之间的结构差异很小,但却导致形成了不同的吸收光谱(见下表),并进一步影响含有该种叶绿素生物的生存与进化。
(以上内容参考吴志强老师发表在《生物学通报》上的文章)
叶绿素的发现
年诺贝尔化学奖授予德国化学家理查德·威尔斯泰特(-),表彰他研究植物色素,特别是发现叶绿素。
在威尔斯泰特破译叶绿素之谜之前,人们对于叶子为什么是绿色的充满了好奇,是威尔斯泰特告诉我们这个自然之谜。破译叶绿素之谜,不仅揭开了叶子绿的谜底,而且为有机化学的发展谱写了崭新的篇章。
他在26岁时候,就发现了检验植物中是否存在含氮有机碱的检验方法,引起了化学界的震动。
年,威尔斯泰特进入慕尼黑大学,在著名化学家拜耳教授的指导下学习化学,年研究可卡因的结构而获得该校博士学位,毕业后成为拜耳教授的得力助手,继续从事生物碱结构的研究工作,并成功地合成了几种生物碱。
威尔斯泰特是植物叶绿素晶体结构的发现者,年任瑞士苏黎世大学化学教授,开始研究叶绿素等植物色素的化学结构,发明了萃取植物色素的方法,采用了当时最先进的色层分离法来提取绿叶中的物质,经过10年的艰苦努力,用成吨的绿叶,终于捕捉到了绿叶中的神秘物质叶绿素,阐明了在绿色植物细胞中存在着两种类型的叶绿素,它们都是镁的络合物,并指出血红素在结构上与叶绿素中的卟啉化合物结构相似,两者唯一区别是各自核心为铁原子与镁原子。
至年就任柏林大学化学教授和威廉皇家研究所所长,期间研究出类胡萝卜素和花青甙等植物色素,并揭示了花果色素的化学结构。植物色彩斑斓正是因为叶绿素、花青素等植物色素在叶片上分布部位不同的结果。
威尔斯泰特成功地提取了叶绿素,叶绿素是植物进行光合作用的主要色素,还具有造血、提供维生素、解*抗病等多种用途。正是叶绿素在植物体内所起到的奇特作用,才使我们人类得以生存。
细菌叶绿素的发现
澳大利亚悉尼大学生命科学学院研究人员年8月20日宣布,他们发现了一种新叶绿素,能够吸收红光和红外光,它在生物能源领域可望拥有广阔的应用前景。
研究人员在西澳大利亚鲨鱼湾的一个藻青菌菌落中偶然提取到这种叶绿素,将其命名为叶绿素f。
测试表明,叶绿素f可通过吸收光谱上限为纳米的光参与光合作用,这一光谱处于近红外区域,比叶绿素d吸收的光谱上限长10纳米,比叶绿素a吸收的光谱上限长40纳米。
光合作用是通过合成一些有机物将光能转变为化学能的过程,叶绿素则是与光合作用有关的最重要色素。科学界曾认为叶绿素只能吸收光谱在纳米至纳米之间的可见光参与光合作用,但科学家年发现,叶绿素d能吸收光谱为纳米的近红外光参与光合作用。
澳大利亚研究人员认为,叶绿素f的发现将再次改写有关叶绿素参与光合作用的一些基本观点。
这项研究成果20日发表在新一期美国《科学》杂志上。研究人员表示,叶绿素f能吸收更接近红外区的光,这表明光合生物可以利用的光谱可能比科学界此前认为的大得多,光合作用的效率也远超科学界想象。研究人员认为,叶绿素f可望在植物生物技术及生物能源领域得到广泛应用。
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王甫荣