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作者：

陈晨

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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S_0-S_2电子跃迁,S_1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S_1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.

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年份：

2019