葉綠素a的生物合成途徑,是由琥珀酰輔酶A和甘氨酸縮合成δ-氨基乙酰丙酸,兩個δ-氨基乙酰丙酸縮合成吡咯衍生物膽色素原,然后再由4個膽色素原聚合成一個卟啉環──原卟啉Ⅳ,原卟啉Ⅳ是形成葉綠素和亞鐵血紅素的共同前體,與亞鐵結合就成亞鐵血紅素,與鎂結合就成鎂原卟啉。鎂原卟啉再接受一個甲基,經環化后成為具有第Ⅴ環的原脫植醇基葉綠素,后者經光還原、酯化等步驟而形成葉綠素a。
葉綠素在活體內也和其他物質一樣處于不斷更新狀態。它被葉綠素酶分解,或經光氧化而漂白。深秋時許多樹種葉片呈美麗的紅色,就是因為這時葉綠素降解速度大于合成速度,含量下降,原來被葉綠素所掩蓋的類胡蘿卜素、花色素的顏色顯示出來的緣故。葉綠素含N,Mg,類胡蘿卜素不含N,Mg。
在植物衰老和儲藏過程中,酶能引起葉綠素的分解破壞。這種酶促變化可分為直接作用和間接作用兩類。直接以葉綠素為底物的只有葉綠素酶,催化葉綠素中植醇酯鍵水解而產生脫植醇葉綠素。脫鎂葉綠素也是它的底物,產物是水溶性的脫鎂脫植葉綠素,它是橄欖綠色的。葉綠素酶的最適溫度為60-82℃,100℃時完全失活。起間接作用的有蛋白酶、酯酶、脂氧合酶、過氧化物酶、果膠酯酶等。蛋白酶和酯酶通過分解葉綠素蛋白質復合體,使葉綠素失去保護而更易遭到破壞。脂氧合酶和過氧化物酶可催化相應的底物氧化,其間產生的物質會引起葉綠素的氧化分解。果膠酯酶的作用是將果膠水解為果膠酸,從而提高了質子濃度,使葉綠素脫鎂而被破壞。
在活體綠色植物中,葉綠素既可發揮光合作用,又不會發生光分解。但在加工儲藏過程中,葉綠素經常會受到光和氧氣作用,被光解為一系列小分子物質而褪色。光解產物是乳酸、檸檬酸、琥珀酸、馬來酸以及少量丙氨酸。因此,正確選擇包裝材料和方法以及適當使用抗氧化劑,以防止光氧化褪色。
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