葉綠2113素，在光合作用的光吸收中起核心作用。是植物進行光合作用的主要色素，是一類含脂的色素家族，位于類囊體膜。

葉綠素為鎂卟啉化合物，包括葉綠素a、b、c、d、f以及原葉綠素和細菌葉綠素等。葉綠素不很穩(wěn)定，光、酸、堿、氧、氧化劑等都會使其分解。酸性條件下，葉綠素分子很容易失去卟啉環(huán)中的5261鎂成為去鎂葉綠素。葉綠素有造血、提供維生素、解毒、抗病等多種用途。

擴展資料：葉綠素吸收光譜的強區(qū)域有兩個：一個是在波長為640nm-660nm的紅光部分，另一個在波長為430nm-450nm的藍紫光部分。對其他光吸收較少，其中對綠光吸收少，由于葉綠素吸收綠光少，所以葉綠素的溶液呈綠色。

葉綠素的丙4102酮提取液在透射光下是翠綠色的，而在反射光下是棕紅色的。 葉綠素溶液的熒光可達吸收光的10%左右。而鮮葉的熒光程度較低，指占其吸收光的0.1%-1%左右。

熒光效應(yīng)在植物生理學(xué)中有廣泛的應(yīng)用。用這個效應(yīng)可以研究植物的抗逆生理。因為在逆境下，植物的葉綠素會發(fā)生變換，研究其熒光，可以作為植物受逆境脅迫程度的指標。另外，還1653有一個磷光效應(yīng)。就是當熒光出現(xiàn)后，立即中斷光源，用靈敏的光學(xué)儀器還可在短時間內(nèi)看到微弱紅光。

2.2鎘對葉綠體的影響
2.2.1鎘對葉綠體超微結(jié)構(gòu)的影響
鎘脅迫下植物出現(xiàn)毒性癥狀是由于葉綠素降解、葉綠體功能失調(diào)而不能進行光合作用所致。葉綠體是植物進行光合作用的主要細胞器，鎘會損傷其超微結(jié)構(gòu)。鎘對葉綠體的毒害因植物發(fā)育階段而有不同，研究發(fā)現(xiàn)，土壤加鎘處理并未對幼葉葉綠體的超微結(jié)構(gòu)發(fā)生任何可見影響，但成熟葉的葉綠體膜系統(tǒng)受到了很大傷害，在高鎘條件下，葉綠體大多呈球形，膜系統(tǒng)嚴重受損，出現(xiàn)質(zhì)壁分離和壞死。有研究表明，類囊體結(jié)構(gòu)的完整性和有序性對于葉綠體在光合作用中進行正常而有效的光能轉(zhuǎn)換是非常必要的?？梢娙~綠體結(jié)構(gòu)上的破壞是鎘離子對植物毒害的機制之一。
2.2.2鎘對光合色素的影響
葉綠素含量是影響光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)。在一定范圍內(nèi)，葉綠素含量與光合作用呈正相關(guān)關(guān)系，葉綠素含量越高，光合作用越強;但當葉綠素含量超過一定限度后，對光合作用便無影響。鎘能取代葉綠素分子中的鎂離子并干擾有關(guān)葉綠素合成酶的活性，2113使葉綠素合成受阻，同時增加了葉綠素分解酶的活性，使葉綠素分解。研究發(fā)現(xiàn)，鎘酸鹽在玉米(ze。mays)中會減少葉綠素的生物合成，在春小麥和燕麥中也發(fā)現(xiàn)類似結(jié)果。此外，亞鎘酸鹽也能使葉綠素合成受阻。宋東杰等研究了經(jīng)不同濃度鎘離子溶液處理的藥材，發(fā)現(xiàn)其冬芽葉色變黃失綠，葉綠素含量隨鎘離子濃度的增高而逐漸減少。
2.3鎘對光合速率(強度)影響
已經(jīng)有大量研究表明，葉綠體超微結(jié)構(gòu)破壞和光合色素(尤其是葉綠素)減少是引起植物光合5261作用強度降低的主要因素之一。由于葉綠素具有接受和轉(zhuǎn)換能量的作用，所以，在植株中凡是綠色的、具有葉綠素的部位都進行光合作用。在一定范圍內(nèi)，葉綠素含量越多，光合作用越強。隨著葉片衰老，葉綠素含量下降，以及葉綠體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的解體，光合速率下降。如前所述，鎘破壞葉綠體超微結(jié)構(gòu)，減少光合色素含量，從而降低了植物的光合速率。同一植物不同生育時期，鎘對光合作用的影響不一。植物根系吸收鎘進入體內(nèi)，引起植物體內(nèi)營養(yǎng)元素的不平衡，造成代謝失調(diào)，抑制植物生長，從而減少葉的同化面積，縮短葉的壽命，造成光合速率下降;鎘引起氣孔開度減少甚至關(guān)閉，CO2能進入葉片，葉片內(nèi)淀粉的水解作用加強，光合產(chǎn)物轉(zhuǎn)運又較緩慢，結(jié)果造成糖分累積，呼吸消耗增加等，引起光合速率降低。
2.4鎘對光合作用過程的影響
研究光合作用過程主要是研究光反應(yīng)和暗反應(yīng)，即研究光反應(yīng)中光系統(tǒng)H(PSH)
和光系統(tǒng)I(PSI)之間的電子傳遞和光合磷酸化及暗反應(yīng)中碳同化酶系的活性。一
方面鎘使PSH活性和光合磷酸化受阻，影響ATP的形成，另一方面鎘抑制核酮糖一1，5-
二磷酸(RuBP)梭化酶的活性，RuBP梭化酶作為植物體內(nèi)光合碳循環(huán)中固定C氏
的關(guān)鍵酶，該酶的活性變化直接影響碳素的固定，進而影響體內(nèi)的代謝過程。
2.4.1鎘對光反應(yīng)過程的影響
在農(nóng)業(yè)中鎘化物被廣泛用作除草劑，能抑制光合作用光反應(yīng)中PSll的電子傳遞
!’“”’02]。由于光合磷酸化與電子傳遞相偶聯(lián)，所以一些含鎘除草劑通過抑制從P引I上
的醒(Q)向質(zhì)體醒(PQ)的電子傳遞，或競爭性地占據(jù)Psll中位于QB(D!多膚上
的質(zhì)體醒)的結(jié)合位點來阻斷從Q八(D:多膚上的質(zhì)體醒)到Q。的電子傳遞【83]。除
草劑的殺草原理較復(fù)雜，至今尚不*清楚。但一般說來，除草劑主要是通過干擾和
破壞雜草的生理生化過程，使其失調(diào)，從而抑制雜草生長、發(fā)育，導(dǎo)致其死亡。由于
雜草與作物之間在形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生理和生長時間上，存在許多差異，除草劑正是充分
利用這些差異，通過形態(tài)選擇、根系分布選擇、發(fā)芽時間選擇和生理生化選擇等，以
取得理想的除草效果!’“，]。就影響光合作用的除草劑而言，它們主要通過選擇性抑制
雜草光合電子傳遞鏈、分流光合電子傳遞鏈的電子、抑制光合磷酸化、抑制色素的合
成和抑制水光解來抑制光合作用{’。“}。
希爾反應(yīng)(Hill:eaction)是光合作用中*和本質(zhì)的部分，葉綠體在光作用
下進行水分解并釋放氧氣!’0，l。Hill反應(yīng)活力是反映廿十片光合強度高低的一個重要指
標。鎘濃度在1omolL’’時，對藍藻細胞光合放氧速率有促進作用，然后隨鎘濃度的
增加其光合放氧速率則下降[’061。對菠菜的研究結(jié)果4102表明，Hg、As使Hill反應(yīng)活性受
到抑制。H3Aso;使燕麥葉片 Ps11大光化學(xué)效率(FvzF。)降低[9，]。stoeva等I”]對玉
昆明理}人學(xué)碩一t:，學(xué)位論文
米的研究也得到類似結(jié)果。另外，大多數(shù)重金屬離子對Psll的抑制作用遠較對Psl
顯著，PSll是對重金屬離子作用敏感的部位I’。7一’081。目前已有很多研究表明，在重
金屬污染下，在其他可見損傷癥狀表現(xiàn)出來之前，光系統(tǒng)(特別是PSH)的一些變
化(如量子產(chǎn)額等)便會敏感而快速地發(fā)生!’。9一川}。
作為磷的同族元素，化學(xué)性質(zhì)類似，鎘能經(jīng)磷轉(zhuǎn)運系統(tǒng)通過質(zhì)膜，一旦進入細胞
質(zhì)，便能與磷發(fā)生競爭反應(yīng)，例如，它能取代ATP(光反應(yīng)中早的相對穩(wěn)定的一種
產(chǎn)物)的磷而形成不穩(wěn)定的ADP一As，從而對細胞能量流動產(chǎn)生干擾!”’一”’j。因此，鎘
的毒性主要源于對磷代謝的干擾I”“1。研究表明，增加土壤中的鎘量可減少卡諾拉
(Canola)幼苗對磷的吸收[”’}。鎘干擾作物對磷的代謝途徑，鎘毒害可使作物對磷吸
收的通道關(guān)閉[63}。然而，磷、鉀等元素參與糖類代謝，缺乏時便影響糖類的轉(zhuǎn)變和運
輸，這樣也就間接抑制了光合作用;同時，磷也參與光合作用中間產(chǎn)物的轉(zhuǎn)變和能量
傳遞，所以對光合作用的影響很大!00]。植物生長發(fā)育缺乏所必需的能源，嚴重毒害下
可導(dǎo)致細胞死亡!”6}。鎘可通過磷的通道進入植物體，因此生長在鎘污染土壤的植物
會大量吸收鎘進入體