Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

Флуоресценция в хлоропластах

    Облучение хлоропластов вызывает легко измеряемую флуоресценцию хлорофилла а, в то время как хлорофилл Ь и другие формы хлорофилла, а также каротиноиды и прочие пигменты совершенно не флуоресцируют. Отсюда следует, что все они служат вспомогательными пиг- [c.43]

    Фотосинтез протекает при помощи пигментов зеленых листьев. Последние содержат два хлорофилла — а (голубовато-зеленый) и б (желтовато-зеленый) (см. главу Пиррол ) — и две группы каротиноидов — каротины (оранжевые) и ксантофиллы (желтые). Эта система пигментов находится в хлоропластах — частицах удлиненной формы, находящихся в клетках зеленых листьев. Установлено, что лучистая энергия, поглощенная одним пигментом, может быть передана другому пигменту хлоропласта. При облучении хлоропластов светом с длиной волны, поглощаемой исключительно хлорофиллом б, испускаемое излучение (за счет флуоресценции) содержит длины волн, характерные для хлорофилла а, в то время как флуоресценция хлорофилла б уменьшается. Остальные пигменты клетки могут передавать аналогичным образом поглощенную энергию хлорофиллу а. Тем самым расширяется спектральная область, потребляемая в фотосинтезе. Хлорофилл передает поглощенную лучистую энергию химической системе при помощи еще не выясненного механизма. [c.260]


    Пример 15-Р. Определение ориентации молекул хлорофилла в хлоропластах с помощью поляризации собственной флуоресценции. Поляризацию красной флуоресценции хлорофилла в отдельном хлоропласте можно измерить с помощью флуоресцентного поляризационного микроскопа (см. гл. 2). Путем измерений, выполненных с искусственно иммобилизованным хлорофиллом, были определены углы между плоскостью поляризации флуоресценции и осями хлорофилла. Следовательно, зная из эксперимента плоскость поля ризации флуоресценции хлоропластов, можно определить ориентацию молекул хлорофилла в хлоропластах. [c.443]

    Кинетика затухания флуоресценции хлоропластов гороха [c.299]

    Переменная флуоресценция. Типичные изменения флуоресценции ФС II в зависимости от состояния ЭТЦ фотосинтеза отражена в так называемых индукционных кинетических кривых. Кинетика изменения флуоресценции хлоропластов при освещении предварительно адаптированных к темноте клеток представлена на рис. ХХУП.40. [c.351]

Рис. 5.1. Индукционная кривая флуоресценции хлоропластов в присутствии диурона (А) и её разложение на быструю (а) и медленную (Ъ) составляющие с помощью полулогарифмической системы координат (Б). Рис. 5.1. <a href="/info/1893964">Индукционная кривая</a> флуоресценции хлоропластов в присутствии диурона (А) и её разложение на быструю (а) и медленную (Ъ) составляющие с помощью полулогарифмической системы координат (Б).
    Нередко электронное возбуждение одного хромофора вызывает флуоресценцию другого хромофора, расположенного поблизости. Так, например, возбуждение молекул красителя, образующих монослой, приводит к флуоресценции слоя другого красителя, находящегося от первого на расстоянии 5 нм. Возбуждение остатков тирозина в белках может вызвать флуоресценцию триптофана, а возбуждение триптофана— флуоресценцию красителя, связанного с поверхностью молекулы белка, или флуоресценцию связанного кофермента [57]. Такого рода резонансный перенос энергии характерен для тех случаев, когда спектр флуоресценции одной молекулы перекрывается со спектром поглощения другой. При этом реального испускания и поглощения света не происходит, а имеет место безызлучательный перенос энергии. Резонансный перенос энергии имеет большое биологическое значение для фотосинтеза. Поскольку молекула с е = 3-10 при воздействии прямого солнечного света поглощает около 12 квантов света в секунду, моно-молекулярный слой хлорофилла будет поглощать всего 1 % общего числа квантов, падающих на поверхность листа [63]. По этой причине молекулы хлорофилла располагаются в виде многочисленных тонких слоев внутри хлоропластов. Однако непосредственно в реакционных центрах, где идут фотохимические процессы, находится лишь небольшое число специализированных молекул хлорофилла. Остальные молекулы поглощают свет и передают энергию в реакционный центр небольшими порциями. [c.31]


    В хлоропластах осенних листьев ивы также были обнаружены фенольные соединения (рис. 1,5), одно из которых идентифицировали как (- -)-катехин (Л/= 0,62). Два других вещества с меньшими величинами Rf и зеленовато-желтой флуоресценцией в УФ-свете являются, по-видимому, флавонолами. Следует отметить, что содержащиеся в хлоропластах фенольные соединения отсутствовали в надосадочной н идкости. [c.177]

    Мейер [49]). Мейер описывает некоторые флуоресцирующие растворы хлорофилла в этаноле как коллоидные, однако не приводит в пользу этого никаких доказательств (см. Смит [52]). Полученные Мейером водные коллоиды хлорофилла, в которых плотность частиц была такой же, как и в гранулах хлоропластов, не давали флуоресценции. Хлорофилл не флуоресцирует также и в адсорбированном состоянии, например, на колонке из крахмала при хроматографическом разделении [51]. [c.186]

    Возможный механизм такой передачи состоит в том, что молекула поглощает фотон, который испускается в виде флуоресценции одной из соседних молекул. На самом деле квант может мигрировать без испускания в виде свободного фотона. Такая передача по механизму индуктивного резонанса через цепочку связанных осцилляторов позволяет кванту красного света посетить несколько сот молекул хлорофилла а. в хлоропласте за время, которое равняется его среднему времени жизни (т. е. 5-10- сек). [c.559]

    Фиг. 225 иллюстрирует эту корреляцию между флуоресценцией и скоростью фотохимических реакций в изолированных хлоропластах. На этой фигуре представлена зависимость испускания от интенсивности возбуждающего света в отсутствие и в присутствии субстрата (феррицианида). В отсутствие субстрата фотохимические реакции не идут, ловушки остаются заряженными и высокий выход флуоресценции практически не зависит от интенсивности света. (Прямая линия на этом графике означает постоянный выход.) На слабом свету, когда происходит эффективное превращение, присутствие окислителя уменьшает выход флуоресценции в 2—4 раза. На более сильном свету скорость восстановления выравнивается, так как скорость лимитирующей темновой реакции недостаточна для достаточно быстрого восстановления возбужденной ловушки, и выход флуоресценции снова возрастает и в конце концов уравнивается с выходом флуоресценции контрольного образца. [c.565]

    Когда световой квант поглощается молекулой в пигментированной ламеллярной системе хлоропласта, то он имеет возможность переноситься и, быть может, не один раз от одной молекулы пигмента к другой близлежащей, пока не выделится в виде флуоресценции, или рассеется в виде тепла, или используется для начала фотохимической реакции. [c.315]

    При охлаждении этанолового раствора пигментов до температуры жидкого воздуха наблюдается возрастание времени жизни (табл. 1), достигающее 60% для хлорофилла Ъ и 35% для хлорофилла а. Одновременно нри охлаждении наблюдается сдвиг спектрального максимума флуоресценции (рис. 2) в длинноволновую сторону на 12 нм (666 678 нм). При этом любопытно, что он занимает положение, характерное для хлорофилла в гомоге-натах хлоропластов при комнатной температуре. [c.421]

    Т2 — 300 ПС, Тз 4500 пс. В других опытах значения т компонентов затухания составляли 100, 400 и 1100 или 180, 500,1400 пс. В настоящее время существует общепринятое представление о том, что кинетику затухания флуоресценции в интактных системах (хлоропласты высших растений, целые клетки зеленых водорослей) присутствуют по крайней мере три компоненты xi = 80 Ч- 300 пс, Т2 = 400 Ч- 1500 пс и Тз = 1500 Ч- 4000 ПС. [c.300]

    Перенос энергии в зернах хлорофилла рассмотрен Ламри, Мейном и Спайксом [1301 эти исследователи определили относительный выход флуоресценции хлоропластов в зависимости от интенсивности света, температуры и концентрации окислителя в реакции Хилла. Резонансная миграция возбуждения, вероятно, играет важную роль при собирании энергии многих квантов света в общей основной ловушке, в которой она преобразуется в ту или иную форму химической или электрической свободной энергии. Последние работы по вопросам миграции и сбора энергии обобщены Рабиновичем [172], который предполагает, что единственным существенным типом миграции энергии в хлоропласте является миграция локализованного экситона. Фотосинтезирующая ячейка, вероятно, состоит примерно йз 250 молекул хлорофилла, присоединенных к макромолекуле белка. Однако время жизни возбужденного синглетного состояния хлорофилла ( 10 сек) может быть слишком малым, чтобы допустить миграцию через ячейку из 250 молекул. Эта трудность может быть устранена, если миграция осуществляется триплетными экситонами [150]. [c.132]

    На рис. XXVII.11 приведена в качестве примера запись кинетики затухания флуоресценции хлоропластов, содержащая три компоненты с временами xi 40 пс. [c.299]

    В последнее время появились данные о гетерогенном характере первичного акцептора Qa- В присутствии диурона, когда не происходит повторного окисления Qa за счет дальнейшего переноса электрона на. Qb, выход флуоресценции является мерой общего количества фотовосстанавливающихся молекул Qa- Обычно кинетика фотовосстановления носит двухфазный характер быстрая а и медленная экспоненциальные фазы, регистрируемые по индукционной кривой нарастания флуоресценции. Если перед освещением препараты инкубировать при определенном значении окислительно-восстановительного потенциала среды, то последующее фото-индуцированное увеличение флуоресценции будет тем меньше, чем больше молекул Qa химически восстановлено в темноте. Кривая окислительно-восстановительного титрования флуоресценции хлоропластов в присутствии диурона имеет явно выраженный двухфазный характер с двумя компонентами Ei —250 мВ (Qa) и -Е 1/2 о мВ (Qa)- Быстрая а-фаза восстановления Qa соответствует высокопотенциальному Q , а более медленная -фаза — низкопотенциальному Q в соответствии с наличием двух типов фотосистем ФС 11 и ФС Il , возможно, локализованных в разных частях тилакоида. [c.327]


    Установление степени повреждения растительных тканей. Имеются указания о возможности использования собственной люминесценции ) клеточного сока для установления степени повре/кдения растительных тканей и распределения в них н ивых и мертвых клеток. При нарушении строения плазмы и уничтожении полупроницаемостп из клетки медленно выделяется флуоресцирующее вещество. Вследствие адсорбции флуоресцирующих веществ иногда наблюдается флуоресценция протоплазмы и стенок клеток. На частично поврежденной ткани видны сильно флуоресцирующие живые клетки и темные пятна мертвых клеток. Через 5 —10 часов после от.мирания клеток продолжают флуоресцировать хлоропласты, через 20 часов под флуоресцентным микроскопом все части среза выглядят темными. [c.237]

    В главе XIV мы увидим доказательства в пользу существования хлорофилл-белкового комплекса. Сохранность этого комплекса может быть необходима для фотосинтетической способности хлорофилла. Были разработаны различные методы экстрагирования этого комплекса из листьев, и оказалось, что такие экстракты имеют некоторые из свойств хлорофилла в листе (например, абсорбционный спектр, химическая устойчивость и флуоресценция). Однако и у них отсутствовала фотосинтетическая активность. Эйслер и Порт-гейм [21] сообщили, что искусственные хлорофилл-белковые комплексы, приготовленные добавлением лошадиного серума к хлоро-фильным растворам, могут восстанавливать двуокись углерода и выделять кислород на свету однако методы этих исследователей были грубы и отсутствовало детальное изложение опытов. Нет ничего удивительного в том, что хлорофилл-белковые комплексы неспособны к фотосинтезу, если вспомнить, что изолированные хлоропласты в лучшем случае сохраняют лишь часть своей нормальной фото-синтетической активности. Речь идет не о том, способны ли хлорофильные препараты к полному фотосинтезу, а о том, сохраняются ли в них какие-либо свойства, связанные с ролью хлорофилла в фотосинтезе. Как указано в главе Ш, эта роль сводится к утилизации световой энергии для переноса водородных атомов против градиента химического потенциала. Хлорофилл может это осуществлять или путем чисто физического переноса энергии к клеточной окислительно-восстановительной системе, или же, что более вероятно, прямым химическим участием в этой системе. Отсюда, следовательно, и возникает вопрос, образует ли хлорофилл in vitro окислительно-восстановительную систему, а если это происходит, то увеличивается ли при поглощении света окислительная способность окисленной формы или восстановительная способность восстановленной формы (или и то и другое). [c.73]

    В коллоидальных экстрактах листьев и водорослей, описанных в главе XIV, каротиноиды остаются в связи с белками и липоидами. Фиг. 59 показывает место, которое Губерт приписывает каротиноидам в структуре хлоропластов. Следует указать, что это мнение гипотетично. Однако тесная связь хлорофилла с каротиноидами в живой клетке подтверждается явлением сенсибилизации каротиноидами флуоресценции хлорофилла in vivo, что отмечали Дэттон, Мэннинг и Дэггар [40]. Вероятно, эта связь обусловливает сенсибилизацию каротиноидами фотосинтеза и может быть дополнительной причиной сильного сдвига каротиноидных полос in vivo. [c.481]

    Сильный красный сдвиг полос каротиноидов, особенно фук0ксан-тола, ясно показывает, что эти пигменты образуют часть некоторого комплекса в хлоропласте и что связь становится особенно сильной, когда молекулы каротиноидов находятся в электронном возбуждении. Это обстоятельство может иметь отношение к переносу энергии электронного возбуждения от каротиноидов (особенно фукоксантола) к хлорофиллу. Вследствие этого в присутствии фукоксантола обнаруживается сенсибилизированная флуоресценция хлорофилла п vivo (см. гл. XXIV, стр. 225), и, вероятно, этим объясняется участие каротиноидов в сенсибилизации фотосинтеза (см. гл. XXX). [c.115]

    Эта картина хлоропластов, светящихся малиновым светом на слабомолочном фоне, так поразила впервые наблюдавших ее исследователей [11, 13, 14, 15], что они дали восторженные описания этого явления. Позднее зеленые листья, а также зеленые и цветные водоросли и диатомовые водоросли изучались при помощи флуоресцентной микроскопии [18, 19, 23, 24, 49]. Одновременно были усовершенствованы также методы макроскопического наблюдения флуоресценции растений, и первоначальные результаты Стокса были подтверждены и дополнены. Особо следует отметить работы Дере и его сотрудников [48, 55], которые выполнили многочисленные спектрофотографические исследования флуоресценции растений бурых, зеленых и синих водорослей [26, 32, 37], диатомовых водорослей [28] и зеленых листьев. Целый ряд работ других исследователей [29—31, 35, 36, [c.217]

    Было установлено, что если осадок хлоропластов [22] или живые листья [571 поместить в горячую воду, то их флуоресценция исчезает почти мгновенно в то же самое время красная полоса поглощения смещается в коротковолновую сторону. Это превращение наблюдается при температурах 64—72°. Если листья остаются в горячей воде в течение нескольких минут, флуоресценция восстанавливается, но полоса поглощения остается смещенной. Метцнер [49], вероятно, имел дело с тем же самым явлением, когда он описывал вспышку флуоресценции при нагревании хлоропластов, наблюдавшихся им во флуоресцентном микроскопе. [c.229]

    Электронно-микроскопические исследования позволили получить много данных о тонкой структуре хлоропластов. Изучена структурная химия большей части экстрагируемых пигментов и выяснено многое относительно их поведения in vitro в различных растворителях — о поглощении света и о его последующем испускании в виде флуоресценции. Однако способность этих пигментов к участию в фотосинтезе зависит, очевидно, от их организации внутри хлоропласта, где они связаны с веществами липоидной природы, а также с белками и коферментами. По поводу этой организации выдвигаются различные предположения, основанные на косвенных данных (некоторые из них мы обсудим ниже). In vivo интерпретация спектров поглощения и флуоресценции затруднена вследствие ряда факторов, таких, как Перекрывание спектров отдельных пигментов, сдвиги максимумов поглощения (по сравнению с их положением в спектрах экстрагированных пигментов), избирательное светорассеяние и т. д. Подобный анализ можно пытаться провести только на основании данных о структуре и поведении отдельных компонентов этой системы in vitro (как в изолированном виде, так и в сочетании с другими компонентами). [c.11]

Фиг. 225. Антипараллелизм между выходами флуоресценции в хлоропластах (сплошные кривые, относительные единицы) и превращением света. Скорость восстановления красителя (кривая 7), измеренная в параллельном опыте, отражает падение выхода (число молекул Oj на поглощенный квант) на сильном свету, тогда как выход флуоресценции возрастает и достигает при максимальной интенсивности света величины, наблюдающейся в контроле. NH< 1, который индуцирует эффективное превращение света в более широком диапазоне интенсивностей (разд. V, А), вызывает также падение выхода флуоресценции в этом диапазоне интенсивностей [64]. Кривая I — восстановление красителя II — контроль (ДХММ) 111 — в присутствии феррицианида IV — в присутствии феррицианида и NH4 I. Фиг. 225. Антипараллелизм <a href="/info/1373673">между выходами</a> флуоресценции в хлоропластах (сплошные кривые, <a href="/info/780140">относительные единицы</a>) и <a href="/info/1519845">превращением света</a>. <a href="/info/285236">Скорость восстановления</a> красителя (кривая 7), измеренная в параллельном опыте, отражает <a href="/info/727848">падение выхода</a> (<a href="/info/82239">число молекул</a> Oj на поглощенный квант) на сильном свету, тогда как <a href="/info/140928">выход флуоресценции</a> возрастает и достигает при <a href="/info/1418837">максимальной интенсивности света</a> величины, наблюдающейся в контроле. NH< 1, который индуцирует <a href="/info/463886">эффективное превращение</a> света в <a href="/info/1692093">более широком</a> диапазоне интенсивностей (разд. V, А), вызывает также <a href="/info/727848">падение выхода</a> флуоресценции в этом диапазоне интенсивностей [64]. Кривая I — <a href="/info/673115">восстановление красителя</a> II — контроль (ДХММ) 111 — в присутствии феррицианида IV — в присутствии феррицианида и NH4 I.
    На электронных микрофотографиях тонких срезов хлоропластов у всех видов растений видны более или менее параллельные ламеллы, погруженные в строму. У большинства высших растений эти ламеллы плотно упакованы в отдельные стопки, или граны. Каждая грана выглядит, как стопка дисков. Это так называемые тилакоиды (фото П1). На препаратах разрушенных хлоропластов можно иногда видеть, что тилакоиды сдвинуты в сторону, напоминая рассыпавшуюся стопку монет (фото 1,Г). Существуют три разных взгляда на структуру хлоропластов. Согласно первому, развиваемому в основном в работах Фрей-Висслинга и его школы [109], каждый отдельный диск граны состоит из двух ламелл, соединенных по краям, т. е. представляет собой как бы уплощенный пузырек или замкнутый мешочек. Каждый диск связан с дисками других гран двумя очень тонкими ламеллами, тянущимися через строму. Эта модель, показанная на фиг. 1, построена на основании электронных микрофотографий (одна из них приведена на фото II). О том, что мешоЧки замкнуты, свидетельствует их набухание в гипотонических растворах сахарозы [108]. Предполагают, что весь хлорофилл сосредоточен в гранах. Это следует из того, что только граны обнаруживают флуоресценцию [109] и только в них удается [c.13]

    Почти все гипотезы о первичных фотофизических процессах, происходящих в хлоропластах, основываются на результатах опытов с разбавленными растворами, по большей части простыми, но в некоторых случаях такими, в которых молекулы растворенного вещества образуют комплекс с растворителем за счет координационных связей. Проверка этих гипотез осуществляется главным образом путем наблюдений над поглощением света или флуоресценцией in vivo. [c.28]

    НИЗКИЙ оптический дихроизм хлоропластов может объясняться именно этой недостаточно строгой ориентацией. Парк и др. [251—253] определили молекулярный состав квантосом, исследуя разрушенные хлоропласты шпината. Для зеленых ламеллярных структур диаметром от 2000 до 80 нм, полученных центрифугированием при постепенно возрастающих скоростях, отношение хлорофилла к азоту было довольно постоянным. Крупные структуры были, по-видимому, лишены гран, тогда как фракция более мелких частиц содержала граны. Эти результаты служат доказательством равномерного распределения хлорофилла по всей ламеллярной структуре хлоропласта. Было высказано предположение, что обычно наблюдаемая флуоресценция одних только гран объясняется более высоким содержанием ламеллярных структур. В квантосомах были обнаружены небольшие количества трех переходных металлов — железа, марганца и меди, причём концентрация марганца оказалась наиболее низкой. Марганец необходим для выделения кислорода при фотосинтезе. Учитывая это. Парк и Пон [253] рассчитали молекулярный вес наименьшей единицы в ламелле, которая, очевидно, еще могла бы осуществлять фотосинтез, т. е. частицы, соответствующей одному атому марганца. Он оказался равным 9,6-10 . Позже [251] расчеты были проведены с учетом данных об объеме квантосом (полученных путем измерений на электронных микрофотографиях), а также результатов определений эффективной плавучей плотности разрушенных ламеллярных структур в ультрацентрифуге. Было обнаружено, что молекулярный вес квантосом равен 2-10 , что соответствует двум атомам марганца. Данные о молекулярном составе квантосом представлены в табл. 1. Мембрана толщиной 10 нм содержит 50% липида и 50% белка. Следовательно, с учетом разницы в плотности (1,0 1,4) можно считать, что на долю липида приходится около 6,5 нм толщины мембраны, а это согласуется с представлением о существовании двойного липидного слоя. [c.35]

    Исследования спектров флуоресценции, которые иногда с трудом поддаются интерпретации, могут дать важную информацию о первичных процессах фотосинтеза, т. е. о тех процессах, которые следуют непосредственно за актом поглощения света. Важной особенностью светсо-бирающей системы, которая в основном была исследована методом флуоресценции, является перенос квантов между пигментами [25]. При соответствующих условиях возбужденная молекула может передавать свою энергию соседней молекуле в том случае, если эти молекулы расположены достаточно близко друг к другу. В ламеллах хлоропластов молекулы пигментов плотно упакованы, благодаря чему этот процесс становится возможным. Кроме близкого расположения молекул, никаких других требований к пространственной ориентации не предъявляется это явление обнаруживается и в достаточно концентрированном растворе пигмента. [c.558]

    Индукция мембранного потенциала в сферических везикулах под действием внешнегоэлектрического поля используется также в качестве метода исследования процессов переноса заряда в фотосинтетических мембранах. Воздействие внешнего электрического поля на набухшие хлоропласты вызывает сильное возрастание замедленной флуоресценции фотосистем I и П в связи с изменением вероятности рекомбинации разделенных зарядов при изменении напряженности поля в мембране (см. ХХУП1). Воздействие импульсного электрического поля на хлоропласты, набухшие в гипотонической среде, вызывает также изменения быстрой флуоресценции фотосистемы П, амплитуда которых зависит от состояния реакционного центра. [c.38]


Смотреть страницы где упоминается термин Флуоресценция в хлоропластах: [c.236]    [c.396]    [c.216]    [c.577]    [c.38]    [c.49]    [c.141]    [c.301]    [c.386]    [c.211]    [c.241]    [c.300]    [c.14]    [c.51]    [c.281]    [c.166]    [c.86]    [c.417]    [c.421]    [c.300]   
Фотосинтез С3- и С4- растений Механизмы и регуляция (1986) -- [ c.338 , c.374 ]




ПОИСК





Смотрите так же термины и статьи:

Флуоресценция

Хлоропласт



© 2025 chem21.info Реклама на сайте