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    葉綠素是進行光合作用的生物體含有的一類綠色色素,是一種鎂卟啉化合物,屬於含脂的色素家族。葉綠素溶於乙醇、乙醚和丙酮等極性有機溶劑,不溶於水。結構上不穩定,光、酸、鹼、氧、氧化劑等都會使其分解。

    不僅僅是植物,大部分光合生物都含有某種形式的葉綠素,高等植物、藻類和藍細菌含有葉綠素,厭氧光合細菌也含有細菌葉綠素。葉綠素主要包括葉綠素a、葉綠素b、葉綠素c、葉綠素d、葉綠素f以及原葉綠素和細菌葉綠素等。

    不同種類的葉綠素分子都含有一個四吡咯環,中心結合一個Mg原子。末端還有一個長鏈烴,所以葉綠素分子是疏水的。不同的葉綠素分子只是環上的基團不同。葉綠素a和葉綠素b只在一個支鏈上有差別,前者是甲基,後者是甲醯基。細菌葉綠素與葉綠素a相比,也是在支鏈上有不同修飾。具體結構如下圖所示:

    葉綠素和血紅素的生物合成前體是ALA(氨基乙醯丙酸),兩分子由穀氨酸合成的δ氨基乙醯丙酸(ALA)反應生成膽色素原(PBG)。4個PBG分子形成原卟啉IX的環狀結構,葉綠素合成的第一步是由鎂螯合酶插入Mg離子,形成Mg-原卟啉,之後形成原葉綠素酯,再還原生成葉綠素酯。

    葉綠素a的合成還需要進一步修飾,其中包括加上植醇鏈,葉綠素b的合成以葉綠素a為前體。葉綠素合成的最後一步就是疏水植醇鏈的酯化作用。不同的葉綠素在支鏈結構和吡咯環的飽和程度上有所不同。比如,葉綠素b是由加氧酶將葉綠素a的甲基轉化為甲醯基形成的。這種結構上的微小改變使它們的吸收性質發生了很大改變。

    另外,葉綠素與光合膜上蛋白質的非共價結合也會影響其對光的吸收。葉綠素在430nm(藍光)和680nm(紅光)吸收較強,而對綠色光吸收較弱,所以更多綠光反射回來,使葉片呈現綠色。

    被子植物葉綠素合成需要光依賴的原葉綠素酯還原酶,這步還原反應是依賴光的;而裸子植物、藻類和光合細菌中,含有不依賴於光的原葉綠素酯還原酶,故而可以在黑暗中合成葉綠素。

    參考文獻

    BUCHANAN· GRUISSEM· JONES BIOCHEMISTRY MOLECULAR BIOLOGY OF PLANTS

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