叶绿素是高等植物和其它所有能进行光合作用的生物体含有的一类绿色色素。其结构共同特点是结构中包括四个吡咯构成的卟啉环,四个吡咯与金属镁元素结合。叶绿素吸收大部分的红光和紫光但反射绿光,所以叶绿素呈现绿色,它在光合作用的光吸收中起核心作用。叶绿素存在于叶片的叶绿体内的类囊体膜上。在叶绿体内,叶绿素可看成是嵌在蛋白质层和带有一个位于叶绿素植醇链旁边的类胡萝卜素脂类之间。
当细胞死亡后,叶绿素即从叶绿体内游离出来,游离叶绿素很不稳定,光、酸、碱、氧、氧化剂等都会使其分解。叶绿素是植物进行光合作用时必须的催化剂。叶绿素a为蓝黑色晶体,熔点150-153℃,叶绿素b为深色晶体,熔点120-130℃。叶绿素a 和叶绿素b 均可溶于乙醇、乙醚和丙酮等溶剂,不溶于水,因此,可以用极性溶剂如丙酮、甲醇、乙醇、乙酸乙酯等提取叶绿素。
叶绿素在阳光的作用下,能将空气中的二氧化碳和水合成有机物,同时释放出氧气,被称为光合作用。从而为人类提供粮食和能源。
叶绿素具有抗氧化、抗突变、抗炎症、抑制癌细胞、清除重金属污染、减轻黄曲霉毒素致癌效果等作用。
预防DNA的氧化损伤作用,并通过螯合各种促氧化金属离子而抑制脂质氧化。
在体外研究中,叶绿素可抑制胰腺癌细胞;在动物研究中,给高脂膳食造成的肥胖小鼠灌喂菠菜叶绿素提取物,可以减轻内毒素血症,降低多个炎症反应指标。
20世纪90年代,人们发现叶绿素及其衍生物可以抑制多种化学致癌物的致突变作用。在黄曲霉毒素污染地区的人体研究中发现,应用叶绿酸或富含叶绿素的食物进行预防干预,可以降低体内黄曲霉毒素代谢物的水平,可能有利于降低黄曲霉毒素污染带来的肝癌风险。
血红素有催化脂质氧化的作用,因此吃得过多时会促进细胞过度增殖,产生细胞毒性。食用含有大量叶绿素的食物,叶绿素会替代血红素,保护人体不被过多的血红素危害。
叶绿素可以螯合多种金属离子,与重金属离子的结合能力尤其很强,叶绿素被用于重金属污染的清除。
光合作用是指绿色植物通过叶绿体,把光能用二氧化碳和水转化成化学能,储存在有机物中,并且释放出氧的过程。光合作用的第一步是光能被叶绿素吸收并将叶绿素离子化。产生的化学能被暂时储存在三磷酸腺苷(ATP)中,并最终将二氧化碳和水转化为碳水化合物和氧气。