Фотосинтез перенос электрона

Перенос электрона при фотосинтезе Перенос электронов при восстановлении кислорода [c.362]

Молекулы с неспаренными электронами обычно отличаются высокой реакционной способностью. Они играют очень важную роль во многих химических и биологических процессах обычно как короткоживущие промежуточные соединения. Например, сигнал ЭПР наблюдается при облучении фотосинтезирующих систем. Он возникает как следствие первоначального акта фотосинтеза — переноса электрона, инициированного поглощением света фотосинтезирующим пигментом. Изучение этого явления сыграло важную роль в понимании механизма фотосинтеза. Органические радикалы и ион-радикалы дают очень характеристичные спектры ЭПР, что позволяет легко их обнаруживать и идентифицировать. Кроме того, наблюдаемые в спектре расщепления дают сведения о распределении спиновой плотности в молекуле. [c.234]

Перенос электрона в лекарственных препаратах и гидроксилирование стероидов Запасание железа Перенос электрона при фотосинтезе Перенос электрона в дыхательной цепи митохондрий Перенос электрона при восстановлении кислорода Fe, перенос электрона при окислении лактата 2п [c.12]

Значительный успех на этом пути снова был достигнут благодаря процессам координационной химии. Центральную роль в механизме аэробного метаболизма, который приводит к полному сгоранию органических молекул, играют цитохромы. Так называются молекулы, в которых атом железа связан в комплекс с порфирином, образуя с ним гем (см. рис. 20-20), а гем связан с белком. Атом железа переходит из состояния окисления 4- 2 в + 3 и обратно в результате переноса электронов от одного компонента цепи к другому. Весь аэробный механизм представляет собой совокупность тесно связанных друг с другом окислительно-восстано-вительных реакций, окончательным результатом которых является процесс, обратный фотосинтезу [c.257]

Изучение эффектов ХПЭ может дать уникальную информацию о механизме химических реакций. Особенно важно то, что эффект ХПЭ прямо отражает спин-спиновые взаимодействия неспаренных электронов (обменное и диполь-дипольное). В следующей лекции излагается применение ХПЭ для изучения строения реакционного центра и кинетики переноса электрона в реакционном центре фотосинтеза. [c.104]

На рис. 66 показаны измеренные в эксперименте осцилляции интенсивности линии в спектре ЭПР РЦ бактериального фотосинтеза [4]. В РЦ фотосинтеза образуется последовательность РП. Каждая последующая пара стартует из того состояния спинов неспаренных электронов, в котором они оказались в предыдущей паре к моменту переноса электрона. [c.114]

Для своего функционирования нитрогеназа нуждается в непрерывном притоке как энергии (в форме АТФ), так и электронов. Это обеспечивается благодаря дыханию и брожению, происходящим в микроорганизмах или в результате фотосинтеза. АТФ специфически связывается с Ре-белком, и образовавшийся комплекс переносит электроны от ферредоксина (железосодержащий белок-донор электронов) к Мо-Ре-белку. Восстановленный Мо-Ре-белок связывает N2 и восстанавливает его до NHj. [c.64]

В современной биохимии важным вопросом является исследование на молекулярном уровне механизмов различных процессов, обеспечивающих жизненные функции живого организма. Такие процессы, как окисление и восстановление, перенос электронов по цепи фотосинтеза и дыхательной цепи, сопряжение этого процесса с реакциями фосфорилирования и другими, протекают с участием белковых макромолекул как непосредственных носителей и катализаторов электрохимических реакций. [c.235]

Следует отметить, что пластохиноны в связанном с хлорофиллом состоянии участвуют в фотосинтезе, а также принимают участие в окислительно-восстановительных реакциях, происходящих в растениях. Убихиноны участвуют в переносе электронов и протона в окислительно-восстановительных реакциях, а также реакциях окислительного фосфорилирования в животных тканях и микроорганизмах [109—111, 114]. [c.269]

При фотосинтезе кислород образуется из воды. Превращения питательных веществ при дыхании сводятся к переносу электронов на кислород и к его восстановлению в воду. Таким образом, два Эти процесса обратны друг другу. [c.105]

Изучение у прокариот электронтранспортных цепей, функционирующих в процессах дыхания и фотосинтеза I и II типов, выявило принципиальное сходство между ними. В обеих системах электронного транспорта есть флавопротеины, хиноны, цитохромы и белки, содержащие негемовое железо, позволяющие переносить электроны вниз по термодинамической лестнице. Таким образом, по существу обе электронтранспортные цепи являются окислительными. Разнообразие в их организации обнаружено при более детальном изучении и выражается как в широком наборе доноров и акцепторов электронов, так и в конкретной организации самих цепей химическом строении переносчиков, принадлежащих к одному типу, их наборе, расположении и т.д. [c.97]

В течение длительного времени считали, что АТФ и другие высокоэнергетические соединения, находящиеся в равновесии с ним, представляют собой единственную форму энергии, которая может использоваться живыми клетками во всех энергозависимых процессах. Вопрос о характере связи между транспортом электронов, с одной стороны, и превращением фосфорных соединений, с другой, долгое время оставался неясным. Было установлено, что использование энергетических ресурсов (органических или неорганических соединений при дыхании, света при фотосинтезе) связано с переносом электронов по цепи, состоящей из белковых и небелковых компонентов, способных к обратимому окислению — восстановлению. В результате этого переноса освобождающаяся на отдельных участках дыхательной или фотосинтетической цепи энергия трансформируется в химическую энергию фосфатных связей АТФ. Молекулярный механизм фосфорилирования, сопряженный с электронным транспортом, был неизвестен. [c.100]

Что представляют собой сформировавшиеся у эубактерий, осуществляющих бескислородный фотосинтез, пути переноса электронов от экзогенных доноров Окислительно-восстановительные потенциалы органических и неорганических соединений, используемых в качестве экзогенных доноров электронов, таковы, что эти соединения не могут осуществлять темновое восстановление НАД . В то же время они достаточно отрицательны, чтобы обеспечить допирование электронов на молекулы бактериохлорофилла реакционного центра. [c.285]

Наличие ядра является главной, но не единственной структурной особенностью эукариотических клеток. В цитоплазме существует ряд других внутриклеточных органелл, окруженных своими собственными мембранами. Окислительное фосфорилирование и ряд предшествующих стадий окисления органических соединений протекают в митохондриях. Эти органеллы окружены двумя фосфо-липидными мембранами. Внутренняя мембрана, построенная из специфических белков, участвует в сопряжении переноса электронов от органических соединений к кислороду с фосфорилированием АДФ. Еще более сложными органеллами являются хлоропласты, в которых проходят все стадии фотосинтеза. Уникальной особенностью этих двух типов органелл является то, что они содержат ДНК, которая реплицируется перед их делением и несет информацию о некоторых белках и РНК, необходимых для формирования и функционирования этих органелл. Тем не менее большая часть информации, необходимой для производства всего набора как митохондриальных, так и хлоропластных белков, находится в хромосомной ДНК. [c.25]

Из этого можно сделать вывод, что для осуществления успешного фотосинтеза только на 2 этапах г-схемы требуется солнечный свет для возбуждения 2 фотохимических центров. Все остальные этапы переноса электронов могут идти в темноте. [c.199]

В основе процессов фотохимического разложения воды лежат реакции межмолекулярного переноса электронов, т. е. электронные окислительно-восстановительные реакции. Молекулы поглощающего свет красителя, переходя в электронно-возбужденное состояние, становятся одновременно и очень хорошими донорами, и очень хорошими акцепторами кислорода. В результате этого энергия кванта света вначале переходит в энергию электронного возбуждения молекулы красителя, а затем в энергию разделенных электрических зарядов. Именно превращение энергии кванта света в энергию разделения зарядов обеспечивает фотосинтез и фоторазложение воды. [c.336]

Первичное разделение зарядов на стадии Р А.АгА, Р+А7А2А3 рождает пару ион-радикалов (электрон-дырочную пару) Р А7. В фотосинтетичес-ком реакционном центре первичный донор отдает электрон в синглетном возбужденном состоянии. Следовательно, в РЦ фотосинтеза первичная РП Р А7 образуется в синглетном спиновом состоянии. Вторичная пара Р А наследует спиновое состояние первичной пары Р А7 в момент переноса электрона А7А2 А,А2. [c.107]

Вспомним теперь материал гл. 11, где говорилось, что в цикле Кальвина для превращения СОг в сахар необходимы как NADPH, так и АТР. Насколько нам известно, стехиометрия реакции определяется урав-лением (11-16). Помимо двух молекул NADPH, требуемых для восстановления одной молекулы СОг, нужны еще три молекулы АТР. Уместно спросить, откуда же они берутся. Z-схема дает на это простой ответ. Падение потенциала в цепи переноса электронов, соединяющей верхний конец фотосистемы II с нижним концом фотосистемы I, вполне достаточно для синтеза АТР в результате переноса электронов. По всей вероятности, на каждую пару электронов, проходящих по этой цепи переносчиков, синтезируется только одна молекула АТР. Поскольку, согласно стехиометрии уравнения (11-16), на каждую молекулу NADPH приходится Р/г молекулы АТР, должен существовать еще ка-кой-то механизм синтеза АТР. Кроме того, в хлоропластах, несомненно, протекает и множество других АТР-зависимых процессов, так что реальные потребности в АТР, генерируемом в ходе фотосинтеза, могут быть значительно выше. [c.39]

В фотосинтезе Ф. осуществляет перенос электрона от фотосистемы I к никотинамидаденивдифосфату, он участвует также в восстановлении сульфита, нитрита, ненасыщенных жирных к-т, поддержании активности фруктозо-1,6-дифосфа-тазы, пируватдекарбоксилазы и др. Ф. активен в ряде р-ций, в к-рых образуется или используется в качестве восстановителя Н2 партнером Ф. во мн. случаях выступают разл. щдрогеназы. [c.85]

К низкомолекулярным голубым белкам относится стелла-цианин, медьсодержащий мукопротеид из японского лакового дерева . Этот пептид, построенный из 108 аминокислотных остатков, содержит 20% углеводов и один ато.м меди. Пласто-цианин, впервые выделенный из водоросли hlorella, впослед-ствин был обнаружен у всех зеленых растений. Считается, что он функционирует в цепи переноса электронов между двумя светопоглощающими центрами, входящим,и в систему фотосинтеза (гл. 13, разд. Д, 6). [c.446]

К настоящему времени выяснена основная коферментная роль KoQj . Он оказался обязательным компонентом дыхательной цепи (см. главу 9) осуществляет в митохондриях перенос электронов от мембранных дегидрогеназ (в частности, НАДН-дегидрогеназы дыхательной цепи, СДГ и т.д.) на цитохромы. Таким образом, если никотинамидные коферменты участвуют в транспорте электронов и водорода между водорастворимыми ферментами, то KoQj благодаря своей растворимости в жирах осуществляет такой перенос в гидрофобной митохондриальной мембране. Пластохиноны выполняют аналогичную функцию переносчиков при транспорте электронов в процессе фотосинтеза. [c.243]

Два образца одного и того же вещества, находящиеся в разных условиях, могут иметь несколько разные максимумы поглощения, а также несколько разные интенсивности поглощения, но эта разница столь мала, что ее трудно заметить при изучении этих спектров по отдельности. Однако вариации в этих величинах гораздо легче уловить, если один из образцов использовать в качестве стандарта, против которого снимается спектр другого образца. Получаемые при этом дифференциальные спектры являются очень высокочувствительным средством, с помощью которого обнаруживают небольшие изменения в светопоглощающих свойствах. Например, дифференциальные спектры свет — темнота , в которых сравнивают поглощение света освещенным образцом и образцом, содержащимся в темноте, оказались чрезвычайно ценными при выявлении незначительных изменений этой величины, которые имеют место при освещении фотосинтезирующих тканей или частиц. Дифференциальные спектры окисленных и восстановленных форм были использованы для получения информации об участии цито-хромов в цепи переноса электронов и об окислительно-восстановительном состоянии отдельных цитохромов в определенных условиях. С помощью этого основного метода и многих его изощренных модификаций мы узнали очень много нового о физических состояниях пигментов и их функционировании в фотосинтезе и транспорте электронов. [c.26]

Благодаря присутствию во внешней среде СОг оказался возможным фотосинтез. Бактериальный фотосинтез, а затем и фотосинтез зеленых растений развивались примерно 3—2 10 лет назад. Фотосинтез состоит в поглощении света и преобразовании его энергии в химическую энергию биологических молекул. Для этого потребовались поглощающие свет соединения, в частности, содержащие порфириновые циклы — хлорофилл и цитохромы. В результате поглощения квантов света в хлорофилле электроны системы переходят на более высокие уровни энергии. Далее работает цепь переноса электронов, главными участниками которой являются окислительно-восстановительные ферменты — цитохромы. Запасенная первоначально в хлорофилле энергия выделяется в биологически полезной форме — в АТФ и НАДФ. Происходит фотофосфорилирование. [c.53]

Хотя до сих пор применение краун-зфиров и криптандов в биологии невелико, остается огромная область примзнения таких свойств краун-соединений, как избирательное комплексообразование и избирательный перенос ионов. В этой связи можно изучить токсичность краун-зфиров и криптандов и их участие в обгаене веществ. Комплексы переходных металлов с другими краун-соединениями, в частности с донорными атомами N и S, также имеют большие перспективы для их биологического применения, например для переноса кислорода, переноса электронов, для катализа при фотосинтезе, для удаления или введения металлов. Вопросам биохимии (органической и неорганической) комплексов металлов посвящено много монографий [ 290], [c.271]

У прокариот известны три способа получения энергии разные виды брожения, дыхания и фотосинтеза. В процессах брожения в определенных окислительно-восстановительных реакциях образуются нестабильные молекулы, фосфатная группа которых содержит много свободной энергии. Эта фуппа с помощью соответствующего фермента переносится на молекулу АДФ, что приводит к образованию АТФ. Реакции, в которых энергия, освобождающаяся на определенных окислительных этапах брожения запасается в молекулах АТФ, получили название субстратного фосфо-рилирования. Их особенностью является катализирование растворимыми ферментами. Образующийся в восстановительной части окислительно-восстановительных преобразований сбраживаемого субстрата восстановитель (НАД Н2, восстановленный фер-редоксин) переносит электроны на подходящий эндогенный акцептор электрона (пируват, ацетальдегид, ацетон и др.) или освобождается в виде газообразного водорода (Нз). [c.94]

У прокариот известны три типа фотосинтеза I — зависимый от бактериохлорофилла бескислородный фотосинтез, осуществляемый группами зеленых, пурпурных бактерий и гелиобактерий II — зависимый от хлорофилла кислородный фотосинтез, свойственный цианобактериям и прохлорофитам III — зависимый от бактериородопсина бескислородный фотосинтез, найденный у экстремально галофильных архебактерий. В основе фотосинтеза I и II типа лежит поглощение солнечной энергии различными пигментами, приводящее к разделению электрических зарядов, возникновению восстановителя с низким и окислителя с высоким окислительно-восстановительным потенциалом. Перенос электронов между этими двумя компонентами приводит к выделению свободной энергии. В фотосинтезе III типа окислительно-восстановительные переносчики отсутствуют. В этом случае энергия в [c.96]

В процессах дыхания и фотосинтеза освобождающаяся при переносе электронов энергия запасается первоначально в форме электрохимического трансмембранного градиента ионов водорода (ДДн+)> т.е. имеет место превращение химической и электромагнитной энергии в электрохимическую. Последняя затем может быть использована для синтеза АТФ. Поскольку в обоих процессах синтез АТФ обязательно связан с мембранами, реакции, приводящие к его образованию, получили название мембранзави-симого фосфорилирования. Последнее подразделяется на два вида окислительное (АТФ образуется в процессе электронного переноса при окислении химических соединений) и ф о-тосинтетическое (синтез АТФ связан с фотосинтетическим электронным транспортом) фосфорилирование. Следует подчеркнуть, что принципы генерации АТФ при фотосинтезе и дыхании, т. е. механизмы мембранзависимого фосфорилирования, одинаковы. Таким образом, энергия, получаемая в процессах брожения, дыхания или фотосинтеза, запасается в определенных формах. [c.97]

У цианобактерий и прохлорофит в результате двух фотохимических реакций электроны поднимаются до уровня приблизительно -500 мВ, что делает возможным их прямой перенос на молекулы ферредоксина и НАДФ (рис. 75, В). В группах эубактерий, осуществляющих кислородный фотосинтез, фотоиндуци-руются два потока электронов циклический и нециклический. Циклический перенос электронов, связанный с активностью фотосистемы I, приводит к получению только энергии. При нециклическом электронном транспорте, обеспечиваемом активностью двух последовательно функционирующих фотохимических реакций, на конечном этапе электронного переноса образуется восстановитель, а на отрезке электронтранепортной цепи между двумя фотосистемами, где электроны переносятся по электрохимическому градиенту, имеет место запасание энергии в молекулах АТФ. [c.284]

Электрон от акцептора фотосистемы II проходит через цепь переносчиков и поступает в реакционный центр фотосистемы I, на фотоокисленную форму хлорофилла а — пигмент Пуоо ( о=+500 мВ), заполняя электронную вакансию аналогично тому, как это происходит при фотосинтезе зеленых серобактерий. Перенос электронов от акцептора электронов фотосистемы II до реакционного центра фотосистемы I — темновой процесс, состоящий из серии этапов, в которых участвуют переносчики с понижающимися восстановительными потенциалами, такие как цитохромы разного типа, пластоцианин (медьсодержащий белок), пластохинон. Электронный транспорт на этом участке на определенных этапах сопровождается ориентированным поперек мембраны переносом протонов и, следовательно, генерированием Дрн+> разрядка которого с помощью протонной АТФ-синтазы приводит к синтезу АТФ. [c.288]

Один из них — это солнечная энергия, усваиваемая зелеными растениями и некоторыми микроорганизмами в процессе фотосинтеза. В. чоде фотосинтеза энергия поглощенных квантов света используется для осуществления высокоэнд-эргонического процесса переноса электронов от молекул воды на NADP по суммарному уравнению [c.342]

ВХОДИТ в систему фотосинтеза, образуются радикалы ОН, помощью которых, в свою оч )едь, образуются радикалы ных кжлот Вместо нарушенного переноса электрона уста-ется нормальное фотохимическое образование АТФ в етках Образовавшиеся пероксиды и гидропероксиды жирных слот распадаются при каталитическом действии ионов тяже-X металлов При этом распаде окисляются пигменты и листья ечиваются Благодаря физиологическим условиям в клетке ЗОИ, возможно с помощью ароматических соединений, образует ы ОН, которые реагируют с глянцевым слоем кожицы стьев и игл, в результате чего иа этом слое появляются тре-ы и ои становится хрупким В трещинах могут, иапример, растать грибные споры, проникающие затем в глубь листа разрушающие его Этот инфекционный процесс, который свя-ан с только что описанной потерей сопротивляемости структуры , является одной из причин гибели лесов [c.81]

Основные научные работы посвящены исследованию сверхбыстрых химических реакций импульсными методами. Совместно с Р. Дж. Р. Норришем соацал (1950) первую установку импульсного фотолиза. Ими впервые были получены спектры поглощения многих простых свободных радикалов, изучен механизм их превращений, показано существование быстрых рекомбинационных процессов. Им удалось зарегистрировать спектральную картину развития реакции хлора с кислородом, инициируемую световым импульсом. Исследовал быстрые реакции в кондеч-сированной фазе. Предложил метод определения абсолютного квантового выхода триплетных состояний. Разработанные им приемы изучения деградации энергии триплетных молекул позволили представить детальную картину быстрых процессов, следующих за фотовозбуждением. Установил основные кинетические закономерности реакций переноса электрона и атома водорода. Определил константы кислотно-основного равновесия для синглетных и триплег-ных состояний ароматических молекул нашел связь между константами скорости реакций и природой возбужденного состояния. Исследовал механизм первичных фотохимических реакций на модельных системах фотосинтеза. Одним из первых создал установки импульсного лазерного фотолиза. [c.404]

В принципе имеется два типа физических механизмов, которые могут приводить к магнитным эффектам в биологии и медицине — молекулярные и макроскопические. Молекулярные механизмы были рассмотрены выше и связаны с изменением спниа в элементарных реакциях радикалов, ионов и триплетных молекул. Опи могут проявляться в процессах переноса электрона по цепи цитохромов и в сопряженных с ними реакциях фосфорилирования, в ферментативных реакциях, в окислительно-восстановительных реакциях с участием ионов железа и меди, в процессах фотосинтеза и т. д. Как показывают экспериментальные результаты, обобщенные в ряде монографий по магнитобиологии [58, 59], [c.43]

Так, при окислении субстратов фотосинтетическими бактериями было обнаружено, что в магнитном иоле уменьшается выход триплетных молекул Р-870 [45]. Предполагается, что перенос электрона в возбужденном состоянии от Р-870 к бактериофеофи-тину создает ион-радикальную нару в синглетном состоянии, в которой происходит синглет-триплетное превращение со скоростью, зависящей от поля вследствие СТВ и в паре. По этой причине выход триплетов при диспропорционировании пары будет зависеть от поля именно так авторы [45] объяснили магнитные эффекты при бактериальном фотосинтезе. Аналогичным образом — переходами между спи1ювыми состояниями пары Ре + Ог —авторы [60] объяснили обнаруженное ими влияние магнитного поля на скорость выделения кислорода ири разложении Н2О2 железосодержащим ферментом каталазой. [c.44]

Электрокаталитические эффекты могут оказаться весьма полезными при решении проблемы фотолиза воды видимым светом на основе биологических принципов и биологических объектов. Задача сводится к проблеме переноса электронов из электронно-транспортной цепи фотосинтеза на электроды подходящей природьг. На этой основе могут быть созданы как [c.70]

Здесь следует непременно отметить одно очень важное обстоятельство. Всю последовательность реакций, изображенных на рис. 23-12, мы объединяем под общим названием световые реакции фотосинтеза. Такое определение удобно, поскольку оно вполне четко разграничивает энергогенерирующую фазу фотосинтеза и темновые реакции, обеспечивающие восстановление СОз до глюкозы. Однако название световые реакции не вполне точно. В действительности только для двух этапов этих световых реакций нужен свет, а именно для тех этапов, которые переводят в возбужденное состояние два фотохимических реакционных центра (рис. 23-12). После того как электроны, поглотив световую энергию, перейдут на более высокий энергетический уровень, все остальные этапы фотосинтетического переноса электронов могут уже идти и в темноте. [c.697]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология