Окислитель восстановительные фотосинтеза

Отрицательное действие О2 на азотфиксацию связано с восстановительной природой процесса. Возникшая первоначально у анаэробных прокариот, получающих энергию за счет брожения, способность к азотфиксации проявилась и в фуппах эубактерий с бескислородным фотосинтезом. Благоприятные условия для нее обеспечивались анаэробным типом метаболизма этих фупп. И только цианобактерии столкнулись с проблемой функционирования в клетке двух процессов, один из которых имеет восстановительную природу, а другой сопровождается выделением такого сильного окислителя, как О2. Возникла необходимость защиты или изолирования процесса азотфиксации от молекулярного кислорода. [c.317]

Каротиноиды присутствуют практически во всех органах и тканях растений и выполняют важные биохимические функции. Эти функции зависят от способности растений поглощать световую энергию в синей области видимого спектра, а также кислород. Роль каротиноидов в растениях полностью еще не раскрыта, но уже очевидно, что они имеют большое значение в процессах фотосинтеза, размножения растений и в окислитель-но-восстановительных системах. [c.82]

Уже давно в теориях фотосинтеза предполагалось участие окислительно-восстановительных реакций в этом процессе. Однако в ранних теориях в основном внимание уделялось постулированному первичному акту переноса атомов водорода от воды к углекислоте. В 1941 г. в результате блистательного сравнительного анализа биохимии фотосинтетических процессов в самых разнообразных организмах Ван Ниль [426] высказал предположение, что первичный фотохимический акт включает образование первичного окислителя и первичного восстановителя. [c.413]

Замечательной стороной процесса является то, что фотосинтез осуществляется как многоступенчатый окислительно-восстановительный процесс с одновременным образованием активных окислителей и восстановителей последние, однако, обособляются и защищаются от взаимодействия друг с другом и от реакций, которые вели бы к обратному ходу процесса по пути падения градиента термодинамического потенциала и рассеяния поглощенной и связанной до этого энергии. Общий квантовый выход процесса составляет 4—8 квант света на одну молекулу восстановленной Og и приводит к связыванию, в восстановленном продукте энергии, соответствующей энергии 3 квант красного света. [c.7]

Чтобы понять роль хлорофилла в фотосинтезе, важно иметь подробные сведения о природе наиболее низкого возбужденного состояния молекулы хлорофилла, так как сенсибилизация должна быть обусловлена взаимодействием хлорофилла в этом возбужденном состоянии с первичным субстратом или субстратами сенсибилизации (например, с комплексом СО2 , представляющим собой результат соединения СОд с акцептором или с окислителем Н2О см. т. I, гл. VII). Если это взаимодействие по своей природе является обратимым окислительно-восстановительным процессом, что можно считать вероятным, то анализ природы возбужденного состояния может позволить сделать определенные выводы относительно наиболее вероятного типа окислений (или восстановлений). Теоретический анализ спектров [c.26]

Световая энергия, поглощаемая хлорофиллом, используется для осуществления фотосинтеза, что предохраняет биологическую систему от фотохимического разрушения [8]. Фотон, попадая в молекулу хлорофилла, обеспечивает ее энергией для проведения последовательных окислительно-восстановительных реакций (рис. 18.4). Система / вырабатывает относительно сильные восстановители и слабые окислители, в системе II образуются сильные окислители и слабые восстановители. [c.573]

При фотосинтезе, помимо создания восстановительной силы, происходит также накопление энергии, заключенной в пирофосфатных связях АТФ. Фосфорилирование (АДФ + Ф ->-АТФ) не происходит отдельно от окислитель-во-восстановительной цепи этот процесс сопряжен с цепью переноса, вероятно, через [c.554]

Процесс фотосинтеза в растениях представляет сложный окислительно-восстановительный процесс, идущий через ряд промежуточных реакций, в котором вода, отдавая водород и служа восстановителем, сама окисляется, а двуокись углерода, принимая водород и служа окислителем, сама восстанавливается. Основной же смысл процесса фотосинтеза заключается в отрыве водорода от воды и в переносе его на двуокись углерода. [c.320]

Подвижные электронные вакансии, достигающие границы раздела, могут заполняться электронами от постороннего восстановителя, что приведет к заряжению полупроводниковой пленки пигмента избыточным отрицательным зарядом. Такой заряженный слой делается способным отдавать электроны на другой границе раздела угольному или металлическому электроду, как был показано в фотогальванических опытах Евстигнеева и Теренина [1]. Из этих опытов и из наших измерений с сухими пленками следует, что контакт пленки хлорофилла с раствором, содержащим окислители, создает на этой границе раздела поверхностные электронные ловушки, способствующие захвату электронов, освобождаемых светом внутри слоя. Образующиеся подвижные положительные дырки, достигая электрода на другой границе раздела слоя, заряжают его положительно. Таким образом, в этой модели действительно осуществляется взаимосвязь пространственно разделенных окислительно-восстановительных реакций через посредство освещаемой пленки пигмента. В какой мере эти процессы имеют место в хлоропластах при фотосинтезе, остается пока еще открытым вопросом. [c.281]

Фотосинтез является окислительно-восстановительным процессом, в котором вода служит восстановителем и сама окисляется, а углекислый газ — окислителем и сам восстанавливается, В процессе фотосинтеза хлорофилл играет роль фотосенсибилизатора, т. е, вещества, поглощающего свет, с помощью энергии которого осуществляются химические превращения других веществ. [c.180]

Марганец входит в состав ферментов оксидаз. Исследованиями установлено, что он является наиболее существенным фактором в дыхательной системе растений. При нитратном азоте марганец действует как восстановитель, а при аммиачном — как сильный окислитель. Но в обоих случаях при наличии марганца интенсивность окислительно-восстановительных процессов, и синтез органических веществ в растении значительно возрастают. В процессе фотосинтеза марганец играет специфическую роль в гидрировании кислорода в перекись водорода. Считают, что в реакции фотохимического расщепления воды, в которой выделяется водород (НгО- Н + ОН), марганец играет активную роль соединяясь с гидроксилом, он препятствует образованию воды, [c.302]

По современным представлениям фотосинтез в зеленом листе — это сложнейший физический, химический и биологический процесс окислитель-но-восстановительного превращения Н2О и СО2 в углеводы и другие органические соединения, инициируемый хлорофиллом (а) в фотосинтетическом аппарате. Фотосинтетический аппарат — это самонастраивающаяся, саморе-гулируемая биологическая структура, возникающая в белково-липидных мембранах зеленого листа в результате идеальной пространственной подгонки (подстройки друг к другу) всех участников фотосинтеза MgXл (а), СО2, Н2О, молекул акцепторов (окислителей) и доноров (восстановителей) электрона, а также ферментов, витаминов, источников энергии (АТФ) и других молекул и ионов за счет универсального и специфического взаимодействия, а также за счет экранирования тех или иных реакционных центров. [c.735]

Для реализации биосинтеза и метаболизма необходима энергия, запасаемая в клетках в химической форме, главным образом в экзергонических третьей и второй фосфатной связи АТФ. Соответственно метаболические биоэнергетические процессы имеют своим результатом зарядку аккумулятора — синтез АТФ из АДФ и неорганического фосфата. Это происходит в процессах дыхания и фотосинтеза. Современные организмы несут память об эволюции, начавшейся около 3,5 10 лет назад. Имеются веские основания считать, что жизнь на Земле возникла в отсутствие свободного кислорода (см. 17.2). Метаболические процессы, протекающие при участии кислорода (прежде всего окислительное фосфорилирование при дыхании), относительно немногочисленны и эволюционно являются более поздними, чем анаэробные процессы. В отсутствие кислорода невозможно полное сгорание (окисление) органических молекул пищевых веществ. Тем не менее, как это показывают свойства ныне существующих анаэробных клеток, и в них необходимая для жизни энергия получается в ходе окислительно-восстановительных процессов. В аэробных системах конечным акцептором (т. е. окислителем) водорода служит Ог, в анаэробных — другие вещества. Окисление без Oj реализуется в двух путях брожения — в гликолизе и в спиртовом брожении. Гликолиз состоит в многостадийном расщеплении гексоз (например, глюкозы) вплоть до двух молекул пирувата (пировиноградной кислоты), содержащих по три атома углерода. На этом, пути две молекулы НАД восстанавливаются до НАД.Н и две молекулы АДФ фосфоршгируются— получаются две молекулы АТФ. Вследствие обратной реакции [c.52]

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]

Было высказано предположение, что первичная световая реак ция в фотосинтезе и реакции Хилла заключается в фотолизе водь для создания восстановительного потенциала водорода и окисли тельного потенциала гидроксила. При фотосинтезе водород в конеч ном счете восстанавливает углекислоту с образованием углеводов, а при реакции Хилла водород восстанавливает добавленный окислитель. В обоих случаях гидроксил в конечном счете освобождает молекулярный кислород. Эти реакции представлены в табл. 23. Согласно предложенной схеме, весь кислород, выделяемый при фотосинтезе, происходит из воды. Используя НгО , удалось показать, что кислород, выделяемый в процессе фотосинтеза, действительно происходит из воды, а не из углекислого газа. [c.261]

Положение упрощается, если мы опять используем механизм Франка и Герцфельда (т. I, фиг. 20), в котором окислитель A Og и восстановитель A HgO принадлежат к светочувствительному комплексу и участвуют в первичном фотохимическом процессе, например так, как указано в уравнении (28.15). В этом случае сама первичная обратная реакция (детаутомеризация) становится конкурентом завершающим темновым реакциям, и поэтому можно принять, что роль катализатора Ев заключается в том, чтобы помешать этой реакции разрушить фотопродукты. Эта точка зрения была использована Франком и Герцфельдом [104] при разработке и уточнении кинетических уравнений фотосинтеза. Их вывод был усложнен предположением о наличии четырех последовательных (различных) фотохимических стадий на восстановительной стороне и альтернативных четырех (одинаковых) фотохимических стадий на окислительной стороне . Предполагалось, что продукт каждой из этих стадий требует стабилизации тем же катализатором В для предохранения от обратного превращения путем темновой реакции. Не пытаясь представить здесь вывода Франка и Герцфельда, мы используем более простой механизм, позволяющий применить ту же основную концепцию о первичной обратной реакции как причине светового насыщения. Этот механизм похож на приведенный в уравнении (7.13) в т. 1, но более прост, благодаря замене двух стадий (7.13а) и (7.136) на единственную первичную фотохимическую стадию. Схема реакций будет следующей [c.468]

Фотохимическое восстановление хлорофилла, его аналогов и производных органическими восстановителями (аскорбиновой кислотой, цистеином и др.) с образованием продуктов, имеющих повышенную энергию за счет поглощенных квантов света, обнаружил А. А. Красновский [1349] спектральным путем и по изменению окислительно-восстановительного потенциала. В темноте происходит без участия кислорода обратный процесс окисления, возвращающий систему в теормодинамически устойчивое состояние. А. А. Красновский предполагает, что фотовосстановление хлорофилла происходит путем перехода на его бирадикал - X электрона от восстановителя НА, после чего последний уже без участия света передает протон окислителю В. Аналогично должны проходить первые стадии фотосинтеза в растениях, где НА — вода или первичные продукты ее восстановления и В — восстанавливающаяся Og или первичные продукты ее фиксации. Таким образом, перенос водорода совершается двумя сопряженными процессами переносом электрона к хлорофиллу и переносом протона к нему же или, что более вероятно, непосредственно к дальнейшим промежуточным продуктам цепи реакций, ведущих к восстановлению СОо. Упрощенная схема участия хлорофилла в фотосинтезе согласно этим представлениям имеет вид [c.476]

По аналогии с окислительно-восстановительными процессами, которые имеют место в цепи дыхания и опосредованы железопор-фириновыми соединениями и каталитически активными соединениями, имеющими в составе негеминовое железо, цепь окислитель-но-восстановительных превращений в фотосинтезе включает, наряду с катализаторами цитохромной природы, ферменты, активируемые негеминовой формой железа. [c.193]

Фотосинтез потребовался бактериям, когда были израсходованы имевшиеся сначала запасы окислительно-восстановительных соединений, нужных для энергетического метаболизма (8, А). Нарастала необходимость <в пополнении запасов полезных восстановителей и окислителей фотохимическим путем либо из бесполезных веществ, имевшихся в среде с самого начала, либо ИЗ отходов, оставшихся после экзергонических окислительно-восстановительных реакций. Тогда фотопродукты могли бы снова реагировать и давать лри этом высокоэнергетичеокие соединения типа АТФ. Это происходило, видимо, в процессах, включающих фосфорилирование на уровне субстрата на этой стадии не было других способов синтеза АТФ. [c.101]

СН2О) в этом уравнении представляет собою углевод. Механизм фотосинтеза сложен и требует взаимодействия многих макромолекул и малых молекул. У зеленых растений фотосинтез протекает в хлоропластах - специализированных органеллах. Аппарат преобразования энергии является интегральным компонентом системы мембран в тилакоидах хлоропласта (рис. 19.1). Первый этап фотосинтеза - это поглощение света молекулой хлорофилла. Энергия переносится от одной молекулы хлорофилла к другой, пока не достигает молекулы с особыми свойствами в участке, называемом реакционным центром. Превращение света в химически используемую энергию происходит в реакционных центрах двух видов. На самом деле для осуществления фотосинтеза требуется кооперирование двух световых реакций. Одна из них, называемая фотосистемой /, генерирует восстановительную силу в форме NADPH, тогда как другая, называемая фотосистемой II, расщепляет воду с выделением О2 и генерирует восстановитель. Протонный градиент через мембрану тилакоида генерируется, когда выделяется О2 и когда поток электронов проходит по электрон-транс-портной цепи, связывающей две фотосистемы. Синтез АТР, как и при окислитель- [c.180]