葉綠素是一種二羧酸—葉綠酸與甲醇和葉綠醇形成的二羧酸酯,故可與堿起皂化反應而生成醇(甲醇和葉綠醇)和葉綠酸的鹽,產生的鹽能溶于水中,可用此法將葉綠素與類胡蘿卜素分開;葉綠素與類胡蘿卜素都具有光學活性,具有各自特異的吸收光譜,可用分光鏡檢查或用分光光度計測定;葉綠素吸收光子而轉變成激發態,激發態的葉綠素分子很不穩定,當它變回到基態時可發射出紅色熒光。葉綠素的化學性質很不穩定,容易受強光的破壞,特別是當葉綠素與蛋白質分離以后,破壞更快,而類胡蘿卜素則較穩定。葉綠素中的鎂可以被H+所取代而成為褐色的去鎂葉綠素,后者遇銅則成為綠色的銅代葉綠素,銅代葉綠素很穩定,在光下不易破壞,故常用此法制作綠色多汁植物的浸漬標本。
皂化反應式如下:
C32H30ON4MgCOOCH3COOC20H39+2KOHC32H30ON4MgCOOKCOOK+
CH3OH+C20H39OH
皂化葉綠素甲醇葉綠醇
【儀器與用具】
20Ml刻度試管;10Ml小試管;試管架;分光鏡;石棉網;藥匙;燒杯(100Ml);酒精燈;玻棒;鐵三角架;刻度吸量管2ml、5Ml各1支;火柴。
【試劑】
95%乙醇;
苯;
醋酸銅粉末;
5%的;
醋酸—醋酸銅溶液:6g醋酸銅溶于100Ml50%的醋酸中,再加蒸餾水4倍稀釋而成;
KOH—甲醇溶液:20gKOH溶于100Ml甲醇中,過濾后盛于塞有橡皮塞的試劑瓶中。
【方法】
用本實驗*項中提取的葉綠體色素乙醇溶液和葉綠體懸浮液,進行以下實驗。
1光對葉綠素的破壞作用
(1)取4支小試管,其中2支各加入5Ml葉綠體懸浮液,另外2支各加入25Ml葉綠體色素乙醇提取液,并用95%乙醇稀釋1倍。
(2)取1支裝有葉綠素乙醇提取液的試管和1支裝有水研磨葉片勻漿的試管,放在直射光下,另外2支放到暗處,40Min后對比觀察顏色有何變化,解釋其原因。
2熒光現象的觀察取1支20Ml刻度試管加入5Ml濃的葉綠體色素乙醇提取液,在直射光下觀察溶液的透射光與反射光顏色有何不同解釋原因。
3皂化作用(綠色素與黃色素的分離)
(1)在做過熒光現象觀察的葉綠體色素乙醇提取液試管中加入15Ml20%KOH—甲醇溶液,充分搖勻。
(2)片刻后,加入5Ml苯,搖勻,再沿試管壁慢慢加入1~15Ml蒸餾水,輕輕混勻(勿激烈搖蕩),于試管架上靜置分層。若溶液不分層,則用滴管吸取蒸餾水,沿管壁滴加,邊滴加邊搖動,直到溶液開始分層時,靜置??梢钥吹饺芤褐饾u分為兩層:下層是稀的乙醇溶液,其中溶有皂化的葉綠素A和B(以及少量的葉黃素);上層是苯溶液,其中溶有黃色的胡蘿卜素和葉黃素。
4吸收光譜的觀察將上述已分層的試管溶液,用分光鏡觀察兩類色素的吸收光譜,首先讓下層綠色素部分對準進光孔,看光譜有何變化;然后再將上層的黃色素溶液對準進光孔,看光譜又有何變化。把觀察的結果用簡單的圖表示出來。
5H+和Cu2+對葉綠素分子中Mg2+的取代作用
(1)取2支試管,*支試管加葉綠體色素提取液2Ml,作為對照。第二支試管中加葉綠體色素提取液5Ml,再加入5%HCl數滴,搖勻,觀察溶液顏色變化。
(2)當溶液變褐后,再加入少量醋酸銅粉末,微微加熱,觀察記載溶液顏色變化情況,并與對照試管相比較。解釋其顏色變化原因。
(3)另取醋酸—醋酸銅溶液20Ml,以燒杯盛之。取新鮮植物葉片2片,放入燒杯中,用酒精燈慢慢加熱,隨時觀察并記錄葉片顏色的變化,直至顏色不再變化為止。解釋原因。
【注意事項】
1在低溫下發生皂化反應的葉綠體色素溶液,易乳化而出現白色絮狀物,溶液渾濁,且不分層??杉ち覔u勻,放在30~40℃的水浴中加熱,溶液很快分層,絮狀物消失,溶液變得清澈透明。
2分離色素用的圓形濾紙,在中心打的小圓孔,周圍必須整齊,否則分離的色素不是一個同心圓。