胡萝卜素在植物体内含量最多。叶黄素是由胡萝卜素衍生的醇类。 一般情况下,叶片中叶绿素与类胡萝卜素的比值约为3:1,所以正常的叶子呈现绿色。秋 天,叶片中的叶绿素较易降解,数量减少,而类胡萝卜素比较稳定,所以叶片呈现黄色。 全部的叶绿素和类胡萝卜素都包埋在类囊体膜中,并以非共价键与蛋白质结合在一起,组成 色素蛋白复合体( pigment protein complex),各色素分子在蛋白质中按一定的规律排列和取 向,以便于吸收和传递光能 3.藻胆素 藻胆素( phycobilin)是藻类主要的光合色素,仅存在于红藻和蓝藻中,常与蛋白质结合为 藻胆蛋白,主要有藻红蛋白、藻蓝蛋白和别藻蓝蛋白三类。它们的生色团与蛋白质以共价键 牢固地结合,只有用强酸煮沸时,才能把它们分开。它们不溶于有机溶剂。藻胆素的四个吡 咯环形成直链共轭体系,不含镁和叶醇链,具有收集光能的作用。 (二)叶绿体色素的光学特性 1.辐射能量 太阳辐射到地面的光,波长大约为300~2600nm,对光合作用有效的可见光的波长在400~ 700nm之间。光子携带的能量与光的波长成反比。 E=n hu=Nhc/ 当日光束通过三棱镜后被分成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫7色连续光谱。如果把叶绿体色 素溶液放在光源和分光镜之间,就可以看到光谱中有些波长的光线被吸收了,光谱上出现了 暗带,这就是叶绿体色素的吸收光谱。用分光光度计可精确测定叶绿体色素的吸收光谱。 叶绿素对光波最强的吸收区有两个:一个在波长为640~660nm的红光部分,另一个在波长 为430~450nm的蓝紫光部分。叶绿素对橙光、黄光吸收较少,其中尤以对绿光的吸收最少, 所以叶绿素的溶液呈绿色。 叶绿素a和叶绿素b的吸收光谱很相似,也略有不同:叶绿素a在红光区的吸收带偏向长波 方面,吸收带较宽,吸收峰较高;而在蓝紫光区的吸收带偏向短光波方面,吸收带较窄,吸 收峰较低。叶绿素a对蓝紫光的吸收为对红光吸收的1.3倍,而叶绿素b则为3倍,说明叶 绿素b吸收短波蓝紫光的能力比叶绿素a强。绝大多数的叶绿素a分子和全部的叶绿素b分 子具有吸收光能的功能,并把光能传递给极少数特殊状态的叶绿素a分子,发生光化学反应。 胡萝卜素和叶黄素的吸收光谱与叶绿素不同,它们的最大吸收带在400~500nm的蓝紫光区 (图3-3),不吸收红光等长波光。藻蓝蛋白的吸收光谱最大值在橙红光部分,藻红蛋白在 绿光部分。类胡萝卜素和藻胆素均具有吸收和传递光能的作用。 (三)荧光现象和磷光现象 叶绿素溶液在透射光下呈绿色,而在反射光下呈红色,这种现象称为叶绿素荧光现象。 叶绿素为什么会发荧光呢?当叶绿素分子吸收光量子后,就由最稳定的、能量最低状态一基 态( ground state)上升到不稳定的高能状态一激发态( excited state)(图3-4)。叶绿素分子 有红光和蓝光两个最强吸收区。如果叶绿素分子被蓝光激发,电子跃迁到能量较高的第二单 线态;如果被红光激发,电子跃迁到能量较低的第一单线态。处于单线态的电子,其自旋方 向保持原来状态,如果电子在激发或退激过程中自旋方向发生变化,该电子就进入能级较单 线态低的三线态。由于激发态不稳定,迅速向较低能级状态转变,能量有的以热的形式释放, 有的以光的形式消耗。从第一单线态回到基态所发射的光就称为荧光。处在第一三线态的叶 绿素分子回到基态时所发出的光为磷光 荧光的寿命很短,只有10-8~10-10s。由于叶绿素分子吸收的光能有一部分消耗于分子内部 的振动上,发射出的荧光的波长总是比被吸收的波长要长一些。所以叶绿素溶液在入射光下 呈绿色,而在反射光下呈红色。在叶片或叶绿体中发射荧光很弱,肉眼难以观测出来,耗能 很少,一般不超过吸收能量的5%,因为大部分能量用于光合作用。色素溶液则不同,由于胡萝卜素在植物体内含量最多。叶黄素是由胡萝卜素衍生的醇类。 一般情况下，叶片中叶绿素与类胡萝卜素的比值约为 3：1，所以正常的叶子呈现绿色。秋 天，叶片中的叶绿素较易降解，数量减少，而类胡萝卜素比较稳定，所以叶片呈现黄色。 全部的叶绿素和类胡萝卜素都包埋在类囊体膜中，并以非共价键与蛋白质结合在一起，组成 色素蛋白复合体（pigment protein complex），各色素分子在蛋白质中按一定的规律排列和取 向，以便于吸收和传递光能。 3．藻胆素 藻胆素（phycobillin）是藻类主要的光合色素，仅存在于红藻和蓝藻中，常与蛋白质结合为 藻胆蛋白，主要有藻红蛋白、藻蓝蛋白和别藻蓝蛋白三类。它们的生色团与蛋白质以共价键 牢固地结合，只有用强酸煮沸时，才能把它们分开。它们不溶于有机溶剂。藻胆素的四个吡 咯环形成直链共轭体系，不含镁和叶醇链，具有收集光能的作用。 （二）叶绿体色素的光学特性 1．辐射能量 太阳辐射到地面的光，波长大约为 300～2600nm，对光合作用有效的可见光的波长在 400～ 700nm 之间。光子携带的能量与光的波长成反比。 E=N hυ=Nhc/λ 当日光束通过三棱镜后被分成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫 7 色连续光谱。如果把叶绿体色 素溶液放在光源和分光镜之间，就可以看到光谱中有些波长的光线被吸收了，光谱上出现了 暗带，这就是叶绿体色素的吸收光谱。用分光光度计可精确测定叶绿体色素的吸收光谱。 叶绿素对光波最强的吸收区有两个：一个在波长为 640～660nm 的红光部分，另一个在波长 为 430～450nm 的蓝紫光部分。叶绿素对橙光、黄光吸收较少，其中尤以对绿光的吸收最少， 所以叶绿素的溶液呈绿色。 叶绿素 a 和叶绿素 b 的吸收光谱很相似，也略有不同：叶绿素 a 在红光区的吸收带偏向长波 方面，吸收带较宽，吸收峰较高；而在蓝紫光区的吸收带偏向短光波方面，吸收带较窄，吸 收峰较低。叶绿素 a 对蓝紫光的吸收为对红光吸收的 1.3 倍，而叶绿素 b 则为 3 倍，说明叶 绿素 b 吸收短波蓝紫光的能力比叶绿素 a 强。绝大多数的叶绿素 a 分子和全部的叶绿素 b 分 子具有吸收光能的功能，并把光能传递给极少数特殊状态的叶绿素 a 分子，发生光化学反应。 胡萝卜素和叶黄素的吸收光谱与叶绿素不同，它们的最大吸收带在 400～500nm 的蓝紫光区 （图 3-3），不吸收红光等长波光。藻蓝蛋白的吸收光谱最大值在橙红光部分，藻红蛋白在 绿光部分。类胡萝卜素和藻胆素均具有吸收和传递光能的作用。 （三）荧光现象和磷光现象 叶绿素溶液在透射光下呈绿色，而在反射光下呈红色，这种现象称为叶绿素荧光现象。 叶绿素为什么会发荧光呢？当叶绿素分子吸收光量子后，就由最稳定的、能量最低状态－基 态（ground state）上升到不稳定的高能状态－激发态（excited state）（图 3-4）。叶绿素分子 有红光和蓝光两个最强吸收区。如果叶绿素分子被蓝光激发，电子跃迁到能量较高的第二单 线态；如果被红光激发，电子跃迁到能量较低的第一单线态。处于单线态的电子，其自旋方 向保持原来状态，如果电子在激发或退激过程中自旋方向发生变化，该电子就进入能级较单 线态低的三线态。由于激发态不稳定，迅速向较低能级状态转变，能量有的以热的形式释放， 有的以光的形式消耗。从第一单线态回到基态所发射的光就称为荧光。处在第一三线态的叶 绿素分子回到基态时所发出的光为磷光。 荧光的寿命很短，只有 10-8～10-10s。由于叶绿素分子吸收的光能有一部分消耗于分子内部 的振动上，发射出的荧光的波长总是比被吸收的波长要长一些。所以叶绿素溶液在入射光下 呈绿色，而在反射光下呈红色。在叶片或叶绿体中发射荧光很弱，肉眼难以观测出来，耗能 很少，一般不超过吸收能量的 5％，因为大部分能量用于光合作用。色素溶液则不同，由于