ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Солнечная энергия из "Возможности химии сегодня и завтра" Наиважнейший природный процесс, используюший солнечную энергию, — фотосш1тез. Благодаря фотосинтезу зеленые растения получают энергию, необходимую для превращения диоксида углерода и воды в органические (углеводородные) соединения с одновременным высвобождением молекулярного кислорода. Воспроизводство этого процесса в лаборатории было бы грандиозным достижением с далеко идущими последствиями. Несмотря на большие успехи в понимании фотосинтеза, мы все еще далеки от решения этой задачи. [c.71] Необходимая для фотосинтеза энергия на две трети обеспечивается излучением в красной и ближней инфракрасной области солнечного спектра. Разгадка того, как столь низкоэнергетические фотоны вызывают фотохимические превращения — ключевая задача, решение которой необходимо для понимания и воспроизводства фотосинтеза. Согласно современной трактовке, энергия одного фотона в ближней инфракрасной области инициирует серию реакций с переносом электрона (ряд окислительно-восстановительных стадий). В каждой из них используется некоторая часть поглощенной энергии, остаток которой аккумулируется при синтезе аденозинтрифосфата (АТФ). Теперь система готова к поглощению еще одного фотона, приводящему к образованию еще одной порции АТФ, и начинает восстанавливать атмосферный СО2. На этой стадии в системе образуется сырой продукт, который перерабатывается клеточными фабриками в высокоэнергетические углеводороды. Работа клеточных фабрик осуществляется благодаря солнечной энергии, запасенной в АТФ. [c.71] Таким образом, естественный фотосинтез питается энергией излучения ближней инфракрасной области спектра благодаря образованию промежуточных продуктов, аккумулирующих эту энергию. Время жизни этих продуктов достаточно, чтобы дождаться второго фотона. Вторая порция поглощенной энергии добавляется к первой, так что суммарной энергии хватает на образование или разрыв химических связей в молекуле растения. Некоторые элементарные акты этой последовательности превращений осуществляются за время. [c.71] МНОГО меньшее миллионной доли секунды, так что еще какие-нибудь 15 лет назад их скорости невозможно было измерить. Теперь мы располагаем лазерными методами и методами электронного парамагнитного резонанса, которые позволяют изучать каждую из последовательных реакций в характерных для них временных масштабах. Благодаря этому мы делаем быстрые успехи в понимании химизма фотосинтеза. [c.72] Спектроскопические исследования показывают, что фотосинтез — это сложный процесс, включающий кооперативные взаимодействия многих молекул хлорофилла. Мотивы упаковки соседних молекул хлорофилла исследовались методами рентгеноструктурного анализа и ядерного магнитного резонанса (ЯМР) на ядрах водорода и С. Исследования, проведенные методом электронного парамагнитного резонанса, показали, что сразу после поглощения света (в течение наносекунды) электрон быстро вылетает из молекулы хлорофилла или переносится из нее. В результате остается неподеленный электрон, общий для двух молекул хлорофилла. Это наблюдение привело к мысли о том, что центром фотореакции является пара параллельных хлорофилловых колец, удерживаемых на близком расстоянии друг от друга водородными связями между аминокислотными группами. [c.72] Геометрия упаковки влияет на его функционирование. [c.72] Вернуться к основной статье