ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Истинный спектр поглощения смеси пигментов в живой клетке из "Фотосинтез Том 2" В двух предыдущих разделах мы пытались извлечь возможно больше сведений, основываясь на положении максимумов поглощения в эмпирических спектрах растений (эти спектры описаны и воспроизведены в первом из указанных разделов). Мы несколько раз подчеркивали, что различия между спектрами растений и спектрами экстрагированных пигментов не ограничиваются лишь смещениями полос, но выражаются также и в изменениях высоты и формы отдельных максимумов. Однако, как уже указывалось на стр. 104, эти изменения в большой степени обусловлены рассеянием и другими явлениями из области геометрической оптики. В настоящем разделе мы попытаемся прежде всего дать более подробное описание вида полос поглощения в живых растительных клетках и вывести из эмпирических спектров растений истинные кривые поглощения содержащихся в них смесей пигментов. [c.116] При сравнении спектров растений со спектрами поглощения экстрактов пигментов отмечалось (стр. 104), что наиболее важная отличительная особенность первых состоит в общей размытости. Это положение может быть иллюстрировано отношением оптических плотностей giljS) или 1 (7 о/Г) для пиков и впадин. [c.116] Отношение оптических плотностей в зеленом минимуме и красном максимуме кривых поглощения составляет (см. табл. 2) меньше чем 0,01 в чистом хлорофилле а и около 0,05 в эфирном экстракте из листьев ячменя, содержащем все пигменты хлоропластов однако, как видно из табл. 19, это отношение в живых водорослях превышает 0,3,. а в зеленых листьях достигает 0,6. [c.116] Отношение фиолетовый пик/красный пик также изменяется оно падает от 1,75 в эфирном экстракте до 1,6 в коллоидных водных экстрактах, 1,4 и 1,5 в живых водорослях и 0,9—1,2 в зеленых листьях. [c.116] Надо заметить, что отношения, полученные из истинных спектров поглощения, lg( /5), не очень отличаются от значений, выведенных из спектров пропускания, (Т Т), которые получают, сравнивая окрашенные и бесцветные ткани или, в случае взвеси клеток, сравнивая эти последние с чистой водой. [c.116] Подобные же данные для разновидностей зеленых, желтых и красных листьев можно найти в работе Зейбольда и Вейссвейлера [96, 97]. [c.116] Выравнивание пиков гораздо сильнее проявляется в спектрах листьев, нежели в спектрах водорослей, и этот факт указывает на то, что эффекты геометрической оптики играют значительную роль в этом явлении. Наблюдения Танада [104] над глицериновыми суспензиями водорослей (табл. 19) подтверждают это толкование. Ясно, что рассеяние или эффект проскока должны вести к кажущемуся уменьшению селективности поглощения, когда наносятся lg (//7) или giT /T), так как при этих двух способах выражения потери слабо поглощаемого (зеленого и крайнего красного) света при рассеянии могут симулировать поглощение. [c.117] Этим можно пытаться объяснить результаты опытов 4, 5, 7 и 8а—8г табл. 19, которые получены при сравнении рассеивающего объекта с кюветами, наполненными чистой водой. С другой стороны, тот факт, что результаты опытов, обозначенных номерами 6 и 8, в которых определялось истинное поглощение суспензии клеток hlorella, совпали с результатами опыта 7, в котором измерялось пропускание подобной суспензии, нельзя объяснить тем же способом. Точно так же, когда речь идет о спектре листа, вовсе не очевидно, почему диффузное рассеяние должно давать кривые пропускания g(TJT (их получают путем сравнения зеленых и бесцветных разновидностей), характеризующиеся высокой оптической плотностью в области слабого поглощения пигментов, например зеленой и крайней красной. [c.117] Другими словами, кривая пропускания должна полностью следовать, за исключением коэффициента пропорциональности К, истинной кривой поглощения пигментов клетки. Если нанести кривые в полулогарифмической шкале, т. е. откладывая lglg(7 o/70 функции Я, кривые рассеивающих и нерассеивающих образцов должны идти параллельно. [c.117] Так как выражение в круглых скобках 1, формула (22.13) показывает, что значение а, вычисленное обычным путем из (22.11), будет слишком велико и что относительная ошибка возрастает с уменьшением поглощения. Если г = 0,1 и Г(,/Г=1,01, т. е. поглощение составляет только 1%, то ошибка в определении а будет составлять 2 /о. В большинстве измерений такой ошибкой можно пренебречь. Однако для нас важно, что величина относительной ошибки зависит от значения а и поэтому изменяется с длиной волны. Другими словами, это приводит к искажению кривой пропускания. Характер этого искажения — возрастание кажущихся значений а для всех длин волн и в особенности для тех областей, где истинный коэффициент поглощения мал — сохраняется и в рассеивающих средах, где, однако, сам эффект проявляется гораздо резче, чем в плоскопараллельных кюветах, наполненных прозрачными веществами. [c.120] Это качественное объяснение влияния рассеяния на селективное пропускание или поглощение можно заменить точным анализом, если система удовлетворяет определенным условиям, например беспорядочному распределению рассеивающих центров, и — в простейшей форме теории — равной вероятности рассеяния во всех направлениях. [c.121] Если рассеяние изотропно и падающий, прошедший и отраженный свет вполне диффузен, то Р = О и = 1 и абсциссами на фиг. 85 будут просто коэффициенты отражения, в то время как ординатами явятся измеренные оптические плотности (логарифмы величины, обратной пропускаемости). Номограмма остается приблизительно правильной также и в том случае, когда падающий свет параллелен, если только отраженный и пропущенный свет вполне диффузны (см. стр. 85). При этом условии, если измерены коэффициент отражения и коэффициент пропускания, то по графику можно найти коэффициент поглощения а и коэффициент рассеяния о. [c.121] Другой метод определения обоих коэффициентов был описан Саундерсоном [94]. Он требует двух измерений отражения одного в тонком слое и другого в слое бесконечной толщины , т. е. практически имеющем нулевое пропускание. [c.121] Номограмма для определения коэффициентов поглощения и рассеяния в мутной среде для измерений диффузного отражения и пропускания [93]. [c.122] Один из способов рассмотрения эффекта проскока заключается в том, что рассматривают взаимное затенение молекул в каждой окрашенной частице, которое не дает возможности проявиться их полной поглотительной способности. Это наложение, очевидно, не может быть эффективным, если только свет не будет уже заметно ослаблен при прохождении через одну частицу. Это условие выполняется в хлоропластах, так как в пиках полос поглощения хлорофилла отдельные хлоропласты поглощают более 50% падающего света (см. стр. 91). [c.124] До тех пор пока количественные методы изучения не найдут действительно систематического применения в исследовании суспензий клеток (если не в исследовании листьев и слоевищ), вопрос об истинной природе изменений полос поглощения в спектрах живых растений остается открытым. Некоторые качественные показатели говорят о том, что подобные изменения имеют место, но ни один из них не является вполне достоверным. Показатели эти — увеличенное поглощение в крайней красной и ближней инфракрасной областях (см. стр. 61), уменьшенное поглощение в максимуме красной полосы и сравнительно слабое поглощение в сине-фиолетовой области. [c.124] Увеличенное поглощение в зеленой области, которое является столь характерным свойством спектров листа, может быть, указывает на истинное изменение спектра хлорофилла, а может быть обусловлено и другими причинами. Кривая hroo o us, о которой упоминалось выше, не обнаруживает подобного эффекта. При интерпретации поглощения в этой области, кроме рассеяния, нужно принимать во внимание также и возможное присутствие в живых клетках протохлорофилла, феофитина или других веществ, родственных хлорофиллу, имеющих полосы поглощения в средней части видимого спектра. Надо принять также во внимание возможное расширение полос поглощения каротиноидов в сторону более длинных волн. [c.125] Уменьшение поглощения живых клеток в максимуме красной полосы, показанное на фиг. 68 и 69, нельзя объяснить эффектом проскока , который очень мал в суспензиях клеток диффузного отражения также, вероятно, недостаточно для объяснения этого эффекта. Поэтому некоторое сглаживание красной полосы может также рассматриваться, как характерная черта истинной кривой поглощения хлорофилла в живой клетке. [c.125] Сравнительно слабое поглощение сине-фиолетового света растениями становится еще менее объяснимым, если вспомнить, что присутствующие в листьях водорастворимые желтые пигменты должны усиливать поглощение в этой области. [c.126] Вернуться к основной статье