类胡萝卜素对叶绿素a荧光淬灭和吸收光谱的影响

论文摘要

在光合作用中叶绿素起到吸收和传递光能的作用,自然界中存在几种不同的叶绿素,其中叶绿素a和b是主要的类型,这两种叶绿素主要存在高等植物及绿藻中,而叶绿素c和d主要存在于各种藻类中,并且常常与叶绿素a并存。本论文中主要研究的是叶绿素a,叶绿素a吸收带位于红光及蓝紫光范围内。我们研究叶绿素在不同溶液环境下的吸收光谱及荧光淬灭的特性,为生物体系中的能量转换研究提供了一定的基础。类胡萝卜素是最常见的天然复合物,快速的内部转换和短的激发态的寿命使其成为优良的淬灭剂,可以快速且无辐射消散激发态。本论文首先研究了全反式β-胡萝卜素对叶绿素的吸收和荧光光谱的影响,运用紫外可见吸收光谱、荧光光谱和拉曼光谱技术手段,发现叶绿素a吸收光谱随着全反式β-类胡萝卜素浓度的增加而增强、荧光淬灭程度增大的现象,分析了导致这一现象的物理机制;其次采用不同结构的类胡萝卜素对叶绿素a的吸收光谱和荧光淬灭效果进行了比对,并且利用Stern-Volmer曲线,结合类胡萝卜素和叶绿素a混合溶液的吸收光谱,对荧光淬灭进一步分析和阐述,发现在淬灭的过程中产生了激基复合物。取得的创新成果如下:1.叶绿素a的荧光淬灭现象随着全反式β-胡萝卜素浓度的增加而更加明显。导致此体系荧光淬灭的原因是由于叶绿素a分子和全反式β-胡萝卜素分子产生了无荧光辐射的激基复合物。随着全反式β-胡萝卜素分子的增加,无荧光的激基复合物也增加。其次,研究了三种类胡萝卜素分别与叶绿素a的混合的荧光光谱,由于类胡萝卜素的S0-S2电子跃迁、S1的衰减率以及?1的位置都与有效共轭长度与之间都存在线性关系,而这三种因素是影响叶绿素a与类胡萝卜素混合体系的主要因素。2.在研究乙醇溶液中叶绿素a和全反式β-胡萝卜素混合吸收光谱时,可以看出随着全反式β-胡萝卜素浓度的增加,叶绿素a的吸收峰有明显的提高。随后对比了三种有效共轭长度不同的类胡萝卜素与叶绿素a的混合溶液的光谱后发现,随着类胡萝卜素的有效共轭长度的减少,类胡萝卜素与叶绿素a的吸收光谱会出现蓝移的现象。3.在溶剂环境中研究了叶绿素a与类胡萝卜素混合的吸收光谱和荧光淬灭,发现随着溶液极性的增加类胡萝卜素与叶绿素a的吸收呈现红移,荧光淬灭更加明显。这是因为在极性溶剂环境中存在静电场,导致分子间分散力增大。同时类胡萝卜素电子跃迁与溶剂极化率存在明显的线性关系,随着溶剂极化率的增加,类胡萝卜素分子共轭长度略有延长。而叶绿素的荧光淬灭与类胡萝卜素的S1态有关。所以随着溶液极性的增加,激发态的荧光量子产率降低,甚至在强极性溶剂中激发态的荧光现象会更加的明显。综上所述,论文研究叶绿素和类胡萝卜素混合体系的吸收和荧光淬灭特性。通过研究不同种类类胡萝卜素与叶绿素a相互作用,揭示二者相互作用的物理机制,为叶绿素a在植物体内光合作用和能量传输转移研究提供了新的思路,也为研究激基复合物的荧光提供参考。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 叶绿素
•     1.1.1 叶绿素结构特点和性质
•     1.1.2 叶绿素光学特性
•   1.2 类胡萝卜素
•     1.2.1 类胡萝卜素结构与性质
•     1.2.2 类胡萝卜素研究现状
•   1.3 本论文的研究内容和意义
• 第二章 吸收光谱及荧光光谱特性
•   2.1 吸收光谱
•     2.1.1 吸收光谱的原理和特征
•     2.1.2 叶绿素a的吸收光谱性质
•     2.1.3 类胡萝卜素的吸收光谱性质
•   2.2 荧光光谱
•     2.2.1 荧光光谱的原理和特征
•     2.2.2 叶绿素的荧光光谱性质
•   2.3 拉曼光谱的研究
•     2.3.1 拉曼光谱的原理和特征
•     2.3.2 不同的类胡萝卜素的拉曼光谱性质
•   2.4 小结
• 第三章 全反式β胡萝卜素的浓度对叶绿素a荧光淬灭的影响的研究
•   3.1 引言
•   3.2 实验部分
•   3.3 实验结果及讨论
•     3.3.1 全反式β-胡萝卜素的浓度对叶绿素a荧光淬灭的影响
•     3.3.2 不同溶剂对叶绿素a和全反式β-胡萝卜素的吸收光谱和荧光光谱的影响
•   3.4 小结
• 第四章 几种类胡萝卜素对叶绿素a吸收光谱和荧光淬灭的影响
•   4.1 引言
•   4.2 实验部分
•   4.3 实验结果与讨论
•     4.3.1 不同类胡萝卜素对叶绿素a吸收光谱的影响
•     4.3.2 不同类胡萝卜素对叶绿素荧光淬灭的影响
•   4.4 小结
• 第五章 总结与展望
•   5.1 论文结论
•   5.2 研究展望
• 参考文献
• 作者简介及在学习期间所取得的科研成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 陈晨

导师: 门志伟

关键词: 叶绿素,类胡萝卜素,荧光淬灭,吸收

来源: 吉林大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,化学

单位: 吉林大学

分类号: O657.3;Q945.11

总页数: 61

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