光照:光是叶绿体发育和叶绿素合成必不可少的条件。
如果没有光照,一般植物叶子会发黄,这种因缺乏某些条件而影响叶绿素形成,使叶子发黄的现象,称为黄化现象。然而,藻类、苔藓、蕨类和松柏科植物在黑暗中可合成叶绿素,柑桔种子的子叶和莲子的胚芽可在暗中合成叶绿素,其合成机理尚不清楚。
2.温度:叶绿素的合成是一系列酶促反应,因此受温度影响很大。叶绿素形成的最低温度约为2~4℃,最适温度是20~30℃,最高温度为40℃左右。温度过高或过低均降低合成速率,原有叶绿素也会遭到破坏。秋天叶子变黄和早春寒潮过后秧苗变白等现象,都与低温抑制叶绿素形成有关。
3.矿质元素:氮和镁是叶绿素的组成成分,铁、铜、锰、锌是叶绿素合成过程中酶促反应的辅因子。这些元素缺乏时不能形成叶绿素,植物出现缺绿症,其中尤以氮素的影响最大。
4.水分:植物缺水会抑制叶绿素的生物合成,且与蛋白质合成受阻有关。严重缺水时,还会加速原有叶绿素的分解,而且是合成大于分解,所以干旱时叶片呈黄褐色。
5.氧气:在强光下,植物吸收的光能过剩时,氧参与叶绿素的光氧化;缺氧则不能合成叶绿素。此外,叶绿素的形成还受遗传因素的控制。即使在条件适宜的情况下,水稻、玉米的白化苗以及花卉中的花叶仍不能合成叶绿素。
谷氨酸(α-酮戊二酸)→δ-氨基酮戊酸→胆色素原→→原脱植基叶绿素a(原叶绿酸酯)→脱植基叶绿素a(此步骤需要光催化两外需NADPH)→+叶醇(NADPH)→叶绿素a
其他的叶绿素合成与此类似。
叶绿素的生物合成(产生)途径,是由琥珀酰辅酶A和甘氨酸缩合成δ-氨基乙酰丙酸,两个δ-氨基乙酰丙酸缩合成吡咯衍生物胆色素原,然后再由4个胆色素原聚合成一个卟啉环──原卟啉Ⅳ,原卟啉Ⅳ是形成叶绿素和亚铁血红素的共同前体,与亚铁结合就成亚铁血红素,与镁结合就成镁原卟啉。镁原卟啉再接受一个甲基,经环化后成为具有第Ⅴ环的原脱植醇基叶绿素,后者经光还原、酯化等步骤而形成叶绿素。
叶绿素广泛存在于绿色植物中,生产中用于提取叶绿素的原料主要有蚕沙(蚕的粪便)、蔬菜、小球藻、植物叶片等,其中小球藻是自然界中叶绿素含量最高的生物,大约为4%~6%。而目前国内工业上提取叶绿素大部分使用蚕沙,蚕丝业是我国的传统产业,每年蚕的养殖量不断增加,因此蚕沙产量很大,但是大部分蚕沙没有得到充分的利用,仅仅用作肥料、饲料。
蚕沙便宜易得,而且叶绿素含量很高,利用蚕沙不仅可以得到富含叶绿素的产品,使用过的蚕沙还可以继续用作肥料,这样使蚕沙得到了合理充分地利用,提高了其经济价值,但是蚕沙也存在一些缺点:原料比较分散、容易受季节和天气的限制等。