Фотосинтез скорость процессов

Наряду с катализаторами для увеличения константы скорости процесса в производстве органических полупродуктов используют инициаторы, фотосинтез и радиационное облучение (см. ч. I, гл. VII). Под действием облучений можно проводить окисление парафиновых углеводородов, хлорирование бензола, полиме- [c.163]

Наряду с катализаторами с целью увеличения константы скорости процесса, в производстве органических полупродуктов применяют фотосинтез и радиационное облучение. [c.484]

Прежде всего флуоресценция конкурирует только с первичной фотохимической реакцией, а не со всем процессом фотосинтеза. Скорость фотосинтеза, измеренная по выделению кислорода или поглощению углекислоты, часто определяется не только эффективностью первичного фотопроцесса, но также и скоростью одной или нескольких связанных с этим процессом темновых каталитических реакций. К их числу относятся реакции, которые превращают первичные фотопродукты в стабильные конечные продукты фотосинтеза. Когда эти завершающие реакции слишком слабы, чтобы идти наравне с первичным фотохимическим процессом (что может иметь место, например, в очень сильном свете, или при низких температурах, или в присутствии некоторых ядов), первичные фотопродукты будут накопляться до определенной концентрации и вновь исчезать при обратных реакциях. Вследствие этого квантовый выход фотосинтеза уменьшится, однако на интенсивности флуоресценции это не отразится, так как первичный фотохимический процесс, конкурирующий с флуоресценцией, продолжается с неизменной скоростью. Этим можно объяснить существование светового насыщения в фотосинтезе, без одновременного возрастания выхода флуоресценции (явление, о котором мы упоминали выше). [c.234]

Источники насыщения в фотосинтезе. Суммарная скорость процесса, состоящего из ряда последовательных химических или физических стадий, называемых иногда цепным рядом, не может превосходить скорости какой-либо отдельной его ступени. Поэтому насыщение такого процесса в отношении данного кинетического переменного достигается всякий раз тогда, когда суммарная скорость становится равной максимальной скорости отдельной ступени, которая сама по себе должна быть не зависимой от этого переменного. [c.277]

Это уравнение для скорости фотосинтеза при тех условиях, когда ни предварительные, ни завершающие темновые реакции ни на восстановительной стороне , ни на окислительной стороне не оказывают лимитирующего влияния на скорость процесса. Световое насыщение в этом случае вызывается целиком недостатком акцептора, Ац, а углекислотное насыщение — недостатком хлорофилла, СЫд. [c.460]

Другой аргумент против гипотезы, объясняющей ассимиляционные чис-та зеленых растений лимитирующим влиянием предварительных реакций, происходящих, в частности, на углекислотной стороне , был упомянут в гл. XII (т. I) в связи с описанием влияния на фотосинтез цианидов. Там утверждалось, что разницу в количестве цианида, требуемого для уменьшения на определенный процент скорости фотосинтеза различных видов растений, наиболее легко понять, если npj -нять, что чувствительный к цианиду катализатор (который, по всей вероятности, является карбоксилазой Еа) не лимитирует скорость процесса на сильном свету в отсутствие яда и становится лимитирующим только после того, как значительная часть его инактивируется. Если в различных видах и родах растений соотношение Еа/Ев варьирует, то не может быть одинаковой также и та часть Еа, которую следует инактивировать, чтобы сделать лимитирующим этот катализатор. [c.466]

Кривые, представленные на фиг. 238, Б, показывают, что с увеличением содержания СО2 скорость фотосинтеза возрастает до тех пор, пока не будет достигнут некий максимум, который уже определяется другим лимитирующим фактором, отличным от СО2. Согласно этим данным, если скорость процесса ограничивается светом или температурой, то для поддержания этой скорости необходима менее чем оптимальная концентрация СО2. На фиг. 238, А приведен такой же набор кривых, которые описы- [c.582]

Приведенный выше (стр. 27—30) разбор физико-химических основ выделения углекислоты из карбонатных буферных растворов позволяет объяснить, почему в присутствии буфера, создающего достаточную для насыщения фотосинтеза концентрацию углекислоты, все же может наблюдаться голодание листа в отношении углекислоты. Причиной этого может быть недостаточная по сравнению с фотосинтезом скорость выделения молекул углекислоты из буфера в газовую фазу сосудика, в которой находится лист. Кроме того, возможно, что длительность определения была таковой, что в процессе фотосинтеза лист поглотил больше углекислоты, чем могло выделить без снижения ее концентрации имеющееся в сосудике количество буфера. [c.73]

Наряду с катализаторами для увеличения константы скорости процесса в производстве органических продуктов используют инициаторы, фотосинтез и радиационное облучение. Под действием облучения можно проводить окисление парафиновых углеводородов, хлорирование бензола, полимеризацию этилена, получение привитых полимеров, вулканизацию каучука и т. д. Образующиеся продукты обладают более ценными свойствами, чем полученные обычным путем. Так, после облучения сульфохлорирован-ный полиэтилен обладает повышенной теплостойкостью, а также стойкостью к действию кислот, сильных окислителей и в том числе к озону. [c.248]

Исходя из ничтожно малой длительности световой стадии, легко признать, что общая продолжительность акта фотосинтеза (световая + темновая стадии) по существу нацело определяется длительностью темновых процессов. В этом и заключаются причины того, что в условиях, благоприятствующих протеканию световых реакций (высокое содержание хлорофилла, достаточная инсоляция), общая скорость процесса фотосинтеза лимитируется именно темновыми реакциями. Всем этим обосновываются представления о фотосинтезе, как системе закономерно сочетающихся друг с другом световых и темновых реакций. [c.143]

Мы можем предположить, что развитие жизни (если не было каких-то иных возмущающих воздействий) шло размеренным шагом вне зависимости от циклов горообразования. Ведь даже более мощные движения коры в орогенные периоды настолько медленны, что незаметны для живых организмов. И даже так называемые большие вымирания (гл. XIV, разд. 13), по-видимому, никак не сказывались на глобальной биомассе. Значит, изменения скорости движений коры не могли непосредственно влиять на скорость развития жизни. Следовательно, потребление СОг в органическом фотосинтезе — устойчивый процесс, не подверженный влиянию орогенических циклов. [c.353]

При постоянной освещенности и концентрации биомассы фототрофов и гетеротрофов в первом приближении скорости процессов фотосинтеза и деструкции можно описать уравнениями [c.81]

Интенсивность, или скорость процесса фотосинтеза в растении, зависит от ряда внутренних и внешних факторов. Из внутренних факторов наиболее важное значение имеют структура листа и содержание в нем хлорофилла, накопление продуктов фотосинтеза в хлоропластах, влияние ферментов, а также наличие малых количеств необходимых неорганических веществ. Внешние факторы— это количество и качество света, попадающего на листья, температура окружающей среды, концентрация углекислоты и кислорода в атмосфере вблизи растения. [c.25]

Не мепее важно значение воды и в жизни растений. Содержание воды влияет на направленность действия ферментов, на интенсивность транспирации, фотосинтеза, дыхания, ростовых процессов и т. п. Количество воды в растении обусловливает скорость тех или иных биологических процессов. Так, интенсивность дыхания зерновых находится в прямой зависимости от содержания влаги в семенах. Опыт показывает, что вначале увеличение влажности повышает интенсивность процесса дыхания на сравнительно незначительную величину. Затем, начиная примерно с 14%, повышение влажности на 1% увеличивает интенсивность дыхания на 150%, а последующее ее увеличение повышает интенсивность дыхания на несколько сот процентов. Иными словами, чем выше содержание воды в зерне, тем интенсивнее процесс дыхания. [c.46]

Единственный известный процесс, который мог вызвать увеличение концентрации кислорода от до 1 САУ, — это фотосинтез. Фотосинтез является предметом рассмотрения разд. 8.3 сейчас необходимо лишь отметить, что процесс включает потребление диоксида углерода и воды с сопутствующим выделением кислорода. Весь современный атмосферный Ог прошел через процесс фотосинтеза за время в несколько сотен лет. Этот временной интервал предельно короток по геологическим стандартам, а фотосинтез несомненно является эффективным источником Ог. Накопление кислорода в атмосфере зависит от скорости производства Ог (в основном благодаря фотосинтезу) в количествах, превышающих скорость потерь (в результате окисления, дыхания и т. д.). На первых этапах возрастания концентрации Ог от уровня САУ фотосинтез (при современной производительности) должен был протекать на поверхности, составляющей несколько процентов от поверхности континентов, прежде чем появился положительный баланс вклада в атмосферный кислород. [c.212]

Фотосинтез состоит из двух основных стадий. Первая из них, называемая световой стадией, связана с поглощением фотонов. Этот процесс осуществляется с огромной скоростью, возможно, за время 10 ... 10 с. Затем следует ряд химических превращений, которые в совокупности образуют темновую стадию. Этот процесс осуществляется в отсутствие света. Темновые реакции лимитируют весь процесс в целом. [c.162]

Описание данных по качеству воды. Модуль качества воды WQ включает в себя четыре информационные компоненты. Первая группа данных получается в результате решения гидродинамической модели речной системы (модуль ПВ), поэтому модуль WQ всегда запускаются после модуля НВ. Для определения параметров несупдего потока используются полученные в НВ расходы и скорости как функции от времени для всех расчетных точек. Вторая группа данных содержит информацию о конвективной диффузии. Здесь перечисляются наименования компонент, единицы измерения концентрации для них, коэффициенты дисперсии (диффузия), начальные условия, коэффициенты распада (неконсервативности) несуш,его потока, открытые и закрытые граничные условия. Третья группа данных содержит информацию о граничных условиях для каждого загрязнителя (граничное условие и привязка к руслу речной системы). Четвертая группа описывает процессы взаимодействия биологически активных веш,еств (БПК, нитраты, аммоний) с кислородом. В этих данных указываются основные параметры этого взаимодействия с окружаюш,ей средой и свойства несуш,его потока реки (тепловая радиация, реаэрация, респирация, фотосинтез, температурные процессы и т.д.). Только наличие всех четырех типов данных позволяет произвести корректный расчет качества воды в речной системе. [c.316]

Времена жизни трех обнаруженных здесь процессов лежат в диапазоне от 50 пс до 1 мс, т.е. различаются в 20 миллионов раз. Эти наблюдения дают представление о возбужденных состояниях бензофенона и скоростях переходов между ними. Такие знания являются в высшей степени важными, поскольку их можно непосредственно использовать при исследовании природного фотосинтеза — важнейшего процесса, который ученые давно стремятся воспроизвести, В настоящее время при помощи импульсных лазеров изучены в реальном времени многие другие типы быстрых химических реакхщй, в том числе химическая изомеризация, фотоперенос протона и фото диссоциация. Некоторые явления, сопутствующие таким процессам, также можно изучить только с применением короткоимпульсного лазерного возбуждения и соответствующей аппаратуры. [c.144]

Описанные выше эксперименты не обнаруживают какой-либо связи между обратимой абсорбцией двуокиси углерода у растений в темноте и восстановлением двуокиси углерода на свету. Теперь мы опишем опыты, которые указывают, что иная (хотя тоже обратимая и нефотохимическая) абсорбция двуокиси углерода тесно связана с фотосинтезом предположительно в качестве предварительной стадии этого процесса (как принималось в главе VII). Количество двуокиси углерода, участвующей в этой абсорбции, в 20—50 раз меньше, чем количество, учитываемое из равновесий двуокись углерода — бикарбонат, т. е. около 2 10- моль1л клеточного объема, или 5 10- % СОд на сухой вес клеток, или 0,5 мл углекислого газа на 10 г свежих клеток. С другой стороны, сродство к двуокиси углерода акцептора, обусловливающего эту абсорбцию, должно быть выше, чем у фосфатных или карбонатных буферов, так как его насыщение происходит при давлениях двуокиси углерода порядка 1 мм. Эта цифра получается из кривых зависимости фотосинтеза от концентрации двуокиси углерода. Эти кривые показывают полунасыщение при значениях [СОз] около 0,03°/о в воздухе. Одно из объяснений этого насыщения заключается в том, что кривые двуокиси углерода являются изотермами равновесия комплекса акцептор — двуокись углерода. Эти кривые могут быть искажены ограничениями притока и передачи, которые мешают равновесию карбоксилирования во время интенсивного фотосинтеза йли заставляют скорость процесса стать нечувствительной к концентрации двуокиси углерода задолго до полного насыщения комплекса СОд . Однако это искажение не меняет порядка величины концентрации двуокиси углерода, потребной для насыщения. Если комплекс СОд полунасыщен при концентрациях СОа в воздухе порядка 10- моль л, или 0,03%. то свободная энергия его образования должна быть порядка — 6 ккал при комнатной температуре (Рубен [119] определяет Д = — 2 ккал), т. е. это значительно более отрицательная величина, чем свободные энергии карбаминирования и карбоксилирования, приведенные в первой части настоящей главы, и даже бодее отрицательная, чем свободная энергия ассоциации двуокиси углерода с карбоангидразой. [c.209]

Позднее в этой главе, при теоретическом обсуждении, мы увидим, что углекислотные кривые фотосинтеза, расходящиеся от начала, можно рассчитывать получить в том случае, когда комплекс двуокись углерода — акцептор (A Og) насыщен двуокисью углерода неполностью, при низких значенир [ Og] (даже в состоянии равновесия) кривые же, совпадающие при низких значениях [ Og], можно рассчитывать получить, если зависимость фотосинтеза от концентрации двуокиси углерода обусловливается всецело ограничением скорости процессов, [c.313]

При обсуждении кинетических кривых фотосинтеза в гл. XXVI были описаны три типа семейств кривых P—f (Fj), с F в качестве параметра. Эти три типа были обозначены, как первый ( тип Блэкмана ), второй ( тип Бозе ) и третий типы (см. фиг. 133—135). Вспомним, что кривые первого типа должны появиться в том случае, если параметр F определяет максимальную скорость отдельного процесса, который не зависит от независимой переменной Fj. В этом случае процесс налагает горизонтальный потолок на кривую P=/(Fj), но не влияет на ее начальный наклон. В семействах кривых третьего типа параметр влияет на начальный наклон световой кривой, но не влияет на ее уровень при насыщении этот тип кривых получается, когда 2 определяет скорость процесса, которая является также функцией независимой переменной Fj. В семействах кривых второго типа параметр F влияет и на начальный наклон, и на уровень насыщения кривой. Кривые скорости фотосинтеза как функции концентрации двуокиси углерода дают примеры всех трех типов в зависимости от природы параметра. Так как большинство параметров не оказывает влияния на скорость первичного фотохимического процесса и поэтому не изменяет начального наклона световых кривых, то семейства кривых P=f(f) принадлежат обычно к первому типу, [c.444]

A HgO A Og - СЫН А НО AH Og hl - А НО). Так как таутомеризация является мономолекулярный процессом, то в этом случае можно применить уравнение (28.49). Таким образом, по изменению (р можно судить о колебаниях в составе или структуре светочувствительного комплекса, которые влияют на константы скорости, kf и k . Константа скорости процесса флуоресценции, остается практически неизменной, пока нет значительных изменений интенсивности полосы поглощения, так как и флуоресценция, и поглощение определяются вероятностью перехода между основным и возбужденным состоянием. Можно, конечно, принять во внимание возможность тушения флуоресценции путем соударения с посторонними молекулами (введя бимолекулярные члены в знаменатель уравнения (28.49)), так как последнее часто наблюдается у флуоресцирующих газов и растворов. Однако кажется более правдоподобным, что изменения флуоресценции, связанные с фотосинтезом, обусловливаются изменениями внутри хлорофиллового комплекса, а не образованием или исчезновением новых кинетически независимых тушащих веществ. В т. I отмечалось, что естественное время жизни возбужденного состояния молекулы хлорофилла есть величина порядка 8 10 сек. низкий выход флуоресценции in vivo (порядка 0,1%) указывает, что действительное время жизни в этом случае в 100 раз короче, т. е. равно приблизительно 8 10" о. Чтобы при этих условиях могло произойти заметное тушение флуоресценции путем кинетических соударений с посторонними молекулами, последние должны присутствовать в концентрациях, достаточно высоких для того, чтобы интервалы между столкновениями не были длиннее 10"i° сек. Это требует концентраций порядка, по крайней мере, 0,01 и, возможно, даже 0,1 моль л. Кажется невероятным, чтобы такие высокие концентрации свободно движущихся молекул продуктов реакции -могли действительно возникать и исчезать во время фотосинтеза. [c.501]

Для того чтобы увеличение квантового выхода за счет мигающего освещения вообще имело значение, периоды освещения должны быть не длиннее периода Эмерсона — Арнольда (0,01 сек. при 20° см гл. XXXIV). В этом случае катализатор, ограничивающий скорость процесса, работает в темноте после световой вспышки в течение времени, достаточно длительного по сравнению с длительностью самой вспышки. Однако сомнительно, чтобы перемешивание при скорости 2,5 качания в 1 сек. могло привести к периодам освещения, равным 0,01 сек. или меньше. Несомненно, что периоды темноты в опытах Варбурга и Бёрка были значительно больше 0,01 сек. Поэтому допущение этих авторов, состоящее в том, что в их опытах все клетки равномерно участвуют в фотосинтезе в течение периода освещения, требует ревизии главных выводов, полученных в опытах с мигающим светом. Впрочем, это допущение и необязательно для обоснования их доводов (до тех пор, пока решающее значение имеет длительность упомянутого выше светового периода). [c.541]

Если при построении монохроматических световых кривых по абсциссе откладывается световая энергия (/ или А) вместо числа квантов, ТУд.,, картина без необходимости затемняется (фиг. 242, В). Некоторые исследователи, например Монфорт, воспользовались измерениями скорости фотосинтеза в монохроматическом свете, чтобы поставить вопрос о том, является ли вообще фотосинтез квантовым процессом. Само сомнение подобного рода никогда не могло бы возникнуть у фотохимика. [c.601]

Цифры таблицы 67 показывают совершенно ясно вполне понятную постепенность перехода от условий слабого освещения, где выход пропорционален поглощению и поэтому может быть выше в синей, чем в красной области спектра (если поглощение в синей области настолько велико, что пересиливает влияние большей величины квантов), к условиям сильного (насыщающего) света, где скорость фотосинтеза не должна зависеть и, повидимому, действительно не зависит от длины волны. Монфорт [92] предпочитает, однако, взять среднее из данных табл. 67 и считает, что отношение, равное 1,5 между скоростями процесса в синей и красной областях спектра, указывает на активное участие каротиноидов в фотосинтезе. Используя кривые поглощения метанольных экстрактов, он вычислил, что коэффициент превращения энергии на синем свету в 1,03 раза больше, чем на красном, если его отнести к поглощению всех пигментов, и в 2,46 раза больше, если его отнести к поглощению только одного хлорофилла. Если же исходить только из величины квантов, то скорость превращения энергии на синем свету долнша быть в 0,68 раза меньше, чем на красном. [c.621]

Анализ зависимости фотосинтеза от температуры и интенсивности света позволил установить, в каких условиях освещения ли-митирующшй этот процесс являются те или другие реакции. Ири низкой освещенности скорость фотосинтеза пропорциональна интенсив-лости света и практически мало зависит от температуры. Следовательно, в этих условиях скорость фотосинтеза определяется световыми реакциями. 11ри высокой освещенности скорость фотосинтеза от интенсивности света не зависит, действие же температуры на нее сильно сказывается. Ограничивающим скорость процесса фотосинтеза в целом в этих условиях являются темновые ферментатиь-ные реакции. [c.13]

Установлено, например, что у растений южных широт процессам органогенеза благоприятствует свет, относительно обогащенный коротковолновыми лучами, однако при условии, что растения развиваются в условиях короткого дня. Для процессов органообразования у длиннодневных растений более благоприятен свет, богатый длинноволновыми (красными) лучами (опять-таки в условиях соответствующего природе этих растений фотопериода), По мере перехода от одного этапа органогенеза к другому изменяется состав пигментов, интенсивность фотосинтеза, скорость роста и другие процессы, причем в каждом отдельном случае эти изменения специфичны. [c.604]

В этой связи интересно отметить сходство между кинетикой перекоса электрона в ФС1 и скоростями соответствукщих процессов, протекающих при бактериальном фотосинтезе. Хотя процессы в ФСП не были предметом нашего обсуждения, они имеют еще большее сходство с процессами фотосинтеза в бактериях. В ряде недавниж работ (см., например, ра у Шувалова и др. 8011) было [c.305]

Для оценки скорости процессов круговорота углерода используется определение баланса кислорода, концентрацию которого можно измерить очень точным иодометрическим титрованием, методом Винклера. Берут темную и светлую склянки с одинаковыми пробами воды. Продукция оценивается по выделению кислорода при фотосинтезе в светлой склянке, считая, что выделение кислорода эквивалентно синтезу органического вещества. Деструкцию определяют в темной склянке вариантом биохимического потребления кислорода БПК5, широко применяемого для сточных вод. По методу Винберга баланс между продукцией и деструкцией определяют в пробах воды в светлой и темной склянках, которые подвешивают на тросе в водоеме при естественной освещенности и температуре. Разность между светлой и темной склянками дает чистую продукцию за рассматриваемый промежуток времени, обычно сутки. Определение кислорода титрованием или электрохимически можно заменить быстрыми и гораздо более чувствительными радиоизотопными методами. [c.164]

Зависимость скорости фотосинтеза от интенсивности света имеет форму логарифмической кривой (рис. 3.22). Прямая зависимость скорости процесса от притока энергии наблюдается только при низких интенсивностях света. Фотосинтез начинается при очень слабом освещении. Впервые это было показано А. С. Фаминцыным в 1880 г. на установке с искусственным освещением. Света керосиновой лампы оказалось достаточно для начала фотосинтеза и образования крахмала в растительных клетках. У многих светолюбивых растений максимальная (100%) интенсивность фотосинтеза наблюдается при освещенности, достигающей половины от полной солнечной, которая, таким образом, является насыщающей. Дальнейшее возрастание освещенности не увеличивает фотосинтез и затем снижает его. [c.107]

Такого рода смена функций листа в онтогенезе важна при формировании урожая. Потребление ассимилятов молодым листом приводит к построению добавочного фотосинтетического аппарата, чем обеспечивается увеличение фотосинтетической активности в геометрической прогрессии. Следует отметить также, что в онтогенезе изменяется соотношение путей фотосинтетического метаболизма. В условиях, когда внешние факторы не лимитируют скорость фотосинтеза, этот процесс целиком детерминируется ростовой функцией (А. Т. Мок-роносов, 1981). [c.117]

Прп 30 °С п одинаковом сопротивлении устьиц скорость фотосинтеза у С4-растенип выше, чем у Сз-растений (ср., например, скорость процесса в присутствии 6 мкМ СО2, рис. 14.5, 14.6, 14.8). Если [СОа] в листе уменьшается из-за увеличения сопротивления устьиц илн из-за повышения температуры, то скорость фотосинтеза у С4-растений может возрасти в 2—3 раза по сравнению со скоростью фотосинтеза у Сз-растений. [c.467]

Фотохимические и лазерохимические процессы. Лри облучении светом реагирующих веществ происходят различные химические реакции. Кроме этого, свет может повысить скорость реакций, направляя их по механизму с меньшей энергией активации (фотоактивируе-мые реакции) или смещая равновесие реакции. В реакциях фотосинтеза световая энергия аккумулируется в виде внутренней энергии образующихся веществ. Именно фотосинтезом восполняются запасы энергии на Земле за счет лучистой энергии Солнца. [c.177]

На состав морской поды важное влияние оказывают существующие в ней растения и ивотные. Простейшим звеном в цепи питания является фитопланктон-мельчайшие растения, в которых СО2, вода и другие питательные вещества в результате фотосинтеза превращаются в растительное органическое вещество. Анализ состава фитопланктона показывает, что углерод, азот и фосфор присутствуют в нем в атомном отношении 108 16 1 (см. рис. 17.2). Таким образом, в расчете на один атом фосфора (обычно присутствующий в виде гидрофосфат-иона НРО ") и 16 атомов азота (обычно в виде нитрат-иона) требуется 108 молекул Oj. Благодаря своей большой растворимости в морской воде СО2 всегда находится в ней в избытке. Поэтому концентрация азота или фосфора оказывает лимитирующее влияние на скорость образования органического вещества в процессе фотосинтеза. [c.147]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология