ABSORPTION SPECTRA OF CHLOROPHYLL FORMS, β‐CAROTENE AND LUTEIN IN FREEZE‐DRIED CHLOROPLASTS* (1974)

Abstract— The spectroscopic (absorption and fluorescence) properties of chloroplast lamellae from wheat leaves, extracted by apolar and progressively polar solvents, show three principal characteristics: (1) When lamellae are extracted by petroleum ether at –20°C, only β‐carotene is removed; the difference (chloroplast minus residue) absorption spectrum shows a maximum at 510 nm. When the extraction is performed at room temperature, all of the β‐carotene and 30 per cent of the lutein are solubilized; the resulting difference absorption spectrum shows two bands in the carotenoid region with maxima at 505 and 495 nm. (2) Petroleum ether, an apolar solvent, and petroleum ether + 0·1% ethanol remove preferentially the long‐wavelength forms of chlrorphyll a (710 and 690 nm). In contrast, chlorophyll a 670 nm holochrome is in a more polar environment; indeed, it is removed only by acetone‐water (80:20, v/v). (3) The emission spectrum of lamellae extracted by petroleum ether + 1·0% ethanol shows that one of the main chlorophyll a holochromes of such extracted lamellae has, at 77K, an emission maximum at 695 nm, the same as the chlorophyll a II reaction center. Excitation spectra of fluorescence corroborate the maxima observed in absorption spectra. The different types of chlorophyll previously described after binding and labelling studies are spectroscopically identified: Type I may correspond to long‐wavelength chlorophyll a holochromes; Type III may include at least the chlorophyll a 670 holochrome. Résumé L‘étude des propriétés spectroscopiques (absorption et fluorescence) des lamelles chloroplastiques de feuilles de blé, extraites par des solvants apolaires et progressivement polaires, conduit à trois principaux résultats: (1) Quand les lamelles sont traitées par l’éther de pérole à– 20°C, seul le β‐carotène est extrait; le spectre de différence d'absorption (chloroplastes moins résidus) montre un maximum à 510 nm. Quand l'extraction est faite à la température ordinaire, tout le β‐carotène et 30 pour cent de la lutéine sont solubilisés; le spectre de différence d'absorption correspondant possède deux bandes dans la région des caroténoïdes avec des maximums à 505 et 495 nm. (2) L‘éther de pétrole, solvant apolaire, et l’éther de petrole +0·1%éthanol enlèvent préférentiellement les formes de chlorophylle a de grande longueur d'onde (710 et 690 nm). A l'opposé, l'holochrome chlorophylle a 670 nm se trouve dans un environnement plus polaire puisqu'on ne l'extrait qu'avec de l'acétone‐eau (80:20, v/v). (3) Le spectre d‘émission de fluorescence des lamelles extraites par l’éther de pétrole + 1·0%éthanol montre que l'un des holochromes principaux de ces lamelles a, à 77 K, un maximum d‘émission à 695 nm, semblable à celui du centre réactionnel chlorophylle a II . Les spectres d'excitation de fluorescence confirment les maximums observés sur les spectres d'absorption. Les différents types de chlorophylles décrits précédemment aprés des études de forces de liaison et de vitesses de renouvellement sont identifiés à des formes différentes en spectroscopie in vivo : le Type I peut correspondre aux holochromes de chlorophylle a de grande longueur d'onde; le Type III peut inclure au moins l'holochrome chlorophylle a 670.