Фотосинтез в окислительно-восстановительный процесс

Реакции, протекающие с изменением степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих молекул, называются окислительно-восстановительными. Окислительно-восстановительные реакции принадлежат к числу наиболее распространенных химических реакций. Дыхание, фотосинтез, обмен веществ и ряд биологических процессов в основе своей являются окислительно-восстановительными реакциями. В технике значение окислительновосстановительных реакций также велико. Так, вся металлургическая промышленность основана на окислительно-восстановительных процессах, в ходе которых металлы выделяются из природных соединений. [c.319]

Железо играет весьма активную роль в жизнедеятельности любых организмов, связанную, прежде всего, с процессами переноса и обмена Оно входит в состав ферментов, катализирующих окислительно-восстановительные процессы, комплексов, служащих для передачи электронов, гемоглобина, являющегося переносчиком кислорода Велика роль железа в обмене нуклеиновых кислот, синтезе белков, в процессах фотосинтеза и дыхания растений, в других биохимических реакциях [c.499]

Окислительно-восстановительные процессы, связанные с превращениями соединения азота и серы, так же как фотосинтез, дыхание и метановая ферментация, влияют на pH вследствие образования кислотных или щелочных продуктов микробиологического метаболизма и последующей их реакции с окру- [c.315]

Марганец повышает урожай свеклы, озимой пшеницы, конопли, табака, земляники и овощей. Он стимулирует дыхание растений, окислительно-восстановительные процессы, фотосинтез, образование и передвижение сахаров. Вследствие этого улучшается качество сельскохозяйственных продуктов, повышается содержание витамина С, например в плодах земляники на 14%. [c.361]

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]

К. А. Тимирязев доказал, что кривая фотосинтеза соответствует спектральной кривой поглощения света хлорофиллом с максимумом в красных и синих лучах. Эти работы К. А. Тимирязева сопровождались тщательными исследованиями спектральных свойств хлорофилла, его производных - и сопутствующих пигментов, а также разработкой чрезвычайно точней оптической аппаратуры и приборов для газовых анализов. В результате этих исследований К. А. Тимирязев доказал, что хлорофилл является сенсибилизатором процесса фотосинтеза экспериментально доказал приложимость закона сохранения энергии к процессу фотосинтеза показал приспособительный характер процесса фотосинтеза и оптических свойств пигментов к условиям солнечного освещения наметил возможные пути участия хлорофилла в фотосинтезе как окислительно-восстановительном процессе. [c.33]

Необходимо указать, что К. А. Тимирязев еще в 1871 г. предложил схему, трактующую фотосинтез как окислительно-восстановительный процесс, где в качестве одного из компонентов окислительно-восстановительной системы фигурирует хлорофилл. Последнее обстоятельство дает преимущество схеме Тимирязева по сравнению со всеми другими ей современными, а также многими более поздними схемами. [c.56]

В главе III фотосинтез зеленых растений рассматривается как перенос водорода от воды к двуокиси углерода в главе V бактериальный фотосинтез характеризуется как перенос водорода к тому же акцептору, но не от воды, а от других восстановителей. Эти переносы водорода могут связываться с реакциями различного типа, например карбоксилированием, гидратацией, фосфорилированием или дисмутацией. Несмотря на это, мы можем с уверенностью допустить, что первичный фотохимический процесс является стадией основного окислительно-восстановительного процесса. [c.155]

Рассмотрим теперь различные специфические объяснения фотохимического окислительно-восстановительного процесса в фотосинтезе. [c.158]

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]

Полупроводниковый механизм рассматривает окислительно-восстановительные процессы в пигментных слоях хлорофилла с позиций электроники твердого тела [27]. Он предполагает миграцию зарядов по зоне проводимости или валентной зоне (в последней возникают светоиндуцированные вакансии) к центрам захвата — химическим акцепторам или донорам электронов. При экситонной миграции энергии в пигментной матрице нейтральный экситон может мигрировать к реакционному центру, где и происходит его диссоциация на два противоположно заряженных носителя. Разделение зарядов может иметь место не только в реакционном центре, но и на дефектах структуры пигментной матрицы [28]. В этом случае носители заряда раздельно мигрируют в матрице электронная вакансия (р) захватывается в активном центре, приводя к образованию катион-радикала хлорофилла (бактериохлорофилла), а электрон (е) — первичным акцептором, который может быть локализован вдали от активного центра. Центры захвата носителей заряда в пигментной матрице, обладающие низкой потенциальной энергией, разделены в пространстве в результате миграции зарядов по зоне проводимости или валентной зоне. В них инициируются первичные химические реакции фотосинтеза. [c.22]

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]

За последние десятилетия в СССР и за рубежом выполнены новые важные исследования механизма фотосинтеза. Установлено, что выделяющийся при фотосинтезе кислород получается из воды, а не из двуокиси углерода, как считали ранее. Таким образом, фотосинтез есть окислительно-восстановительный процесс, в ходе которого вода разлагается, выделяя кислород. Фотохимическая стадия фотосинтеза заключается в поглощении молекулой хлорофилла ( СЫ) одного кванта света, в результате чего хлорофилл переходит в восстановленное состояние (работы советских ученых А. Н. Теренина, А. А.Красновского) [c.121]

Окислительно-восстановительные процессы играют особую роль в жизнедеятельности клетки и биосферы, так как именно они лежат в основе клеточного биосинтеза и биоэнергетики. Фотосинтез — процесс фотохимического восстановления. Он состоит из большого числа стадий ключевыми среди них являются окислительно-восстановительные стадии. Результат этих реак- [c.211]

Роль окислительно-восстановительных процессов. Окисли-тельно-восстановительные реакции играют важную роль в природе и технике. В качестве примеров окислительно-восстановительных процессов, протекающих в природных биологических системах, можно привести реакцию фотосинтеза у растений (см. гл.7) и процессы дыхания у животных и человека. Процессы горения топлива, протекающие в топках котлов тепловых электростанций и в двигателях внутреннего сгорания и реактивных двигателях ракет, являются примерами технически важных окислительно-восстановительных реакций. [c.257]

Доказано, что кислород, выделяющийся в процессе фотосинтеза, освобождается из воды. Для осуществления этого процесса требуется затратить 3274 кдж/моль (782 ктл/моль) энергии. Эту-то энергию и поставляют солнечные лучи. В результате фотосинтеза образуются простые сахара, которые затем поликонденсацией превращаются в сложные. Так, глюкоза превращается в крахмал, являющийся резервным веществом растений. Фотосинтез является сложным окислительно-восстановительным процессом, в котором участвует ряд ферментативных систем. Кроме углеводов, при фотосинтезе образуются другие сложные органические соединения, в которых в огромном количестве накапливается солнечная энергия. К. А. Тимирязев считал фотосинтез тем процессом, от которого в конечном счете зависит возможность жизни на Земле. [c.317]

Элементы, жизненно необходимые для растения, но входящие в его состав в ничтожных количествах (от 10 до 10" 20(,) и играющие главным образом роль регуляторов п )отекающих в растении сложных процессов, носят название микроэлементов. К ним относятся бор, марганец, медь, цинк, молибден, кобальт, иод и др. Удобрения, содержащие эти элементы, называют микроудобрениями. Значение этих удобрений исключительно велико, так как недостаток микроэлементов, входящих в состав ферментов, витаминов, белков, гормонов, вызывает нарушение обмена веществ и тяжелые заболевания растений. Особенно велико влияние микроэлементов на окислительно-восстановительные процессы, протекающие в растении, на их направление, на процессы фотосинтеза, отток углеводов и др. Роль микроэлементов в жизненных процессах в настоящее время с успехом изучается с помощью меченых атомов. В особую группу можно вы- [c.3]

Алексей Николаевич Бах, памяти которого посвящено настоящее чтение, впервые выдвинул точку зрения на фотосинтез как на сопряженный окислительно-восстановительный процесс. Он впервые обосновал ныне общепринятое представление о выделении кислорода при фотосинтезе из промежуточного перекисного соединения [1]. Еще ранее К. А. Тимирязев [2] высказал предположение, что хлорофилл при фотосинтезе испытывает обратимое окислительно-восстановительное химическое превращение. И ныне эти представления К. А. Тимирязева и А. Н. Баха продолжают диктовать правильное направление исследования одной из труднейших проблем современного естествознания — фотосинтеза растений. [c.360]

Ван-Ниль рассматривает бактериальный фотосинтез как сопряженный окислительно-восстановительный процесс, идущий за счет поглощения энергии света, содержащимися в бактериальных клетках пигментами. Отличие же фотосинтеза зеленых растений от бактериального фотосинтеза заключается в том, что в первом случае восстановление гидроксилов завершается образованием воды и выделением молекулярного кислорода. В бактериальном фотосинтезе роль донаторов водорода выполняют различные органические и неорганические соединения, включая и свободный водород. По этой причине при бактериальном фотосинтезе и не происходит выделения Ог. [c.100]

Фотосинтез представляет собой циклический окислительно-восстановительный процесс, сущность которого сводится в конечном счете к восстановлению водородом воды углерода СО2, предварительно включенной в состав органического акцептора. [c.172]

Окислительно-восстановительные реакции имеют очень большое значение в биологических системах. Фотосинтез, дыхание, пищеварение — все эхо цепи окислительно-восстановительных реакций. В техвшке значение окислительновосстановительных реакций также очень велико. Так, вся металлургическая про.мышленность основана на окислительно-восстановительных процессах, в ходе которых металлы выделяются из природных соединений. [c.262]

Производные пиридина встречаются в природе, и о некоторых из них пойдет речь в т. 2, разд. 17.5 и 17.7. Мы, однако, можем сразу же отметить тот факт, что очень важный биохимический окислительно-восстановительный процесс включает четвертичную соль амида никотиновой кислоты (никоти-намид, витамин РР). Биохимики называют это сложное соединение НАД (со-кращенпе от дкотиндмидаденинЗинуклеотид), и оно, вместе с подобным ему веществом Н А ДФ, играет значительную роль в процессах клеточного дыхания, фотосинтеза, синтеза карбоновых кислот с длинной углеродной цепью ( жирных кислот ), а также в процессе зрения. Ниже представлена схема процесса превращения НАД в его восстановленную форму. Заметьте, что окислительно- [c.635]

Кроме перечисленных выше органических веществ в растениях, особенно в высших, содержатся в малых количествах хиноны - биологически активные вещества (лекарства), каратиноиды - красители, хлорофиллы - ответственные за фотосинтез и порфирины - ферменты (комплексные металлоорганические соединения из микроэлементов), регулирующие окислительно-восстановительные процессы в клетках. [c.56]

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]

Фенилдиалкилмочевина как гербицид широко применяется в сельском хозяйстве. Спектр действия этого гербицида на растение весьма разнообразен. Известно, что он способен нарушать интенсивность фотосинтеза, воздействовать на окислительно-восстановительные процессы [1, 2], влиять на биосинтез белка и нуклеиновый обмен [3, 4, 5] растений. Но степень нарушения всех этих процессов зависит от чувствительности растений, поэтому все отклонения метаболических процессов, вызванные гербицидным действием, у различных растений проходят на неодинаковом уровне. Так, у чувствительных организмов под влиянием фенилдиалкилмочевины настолько глубоко изменяются белковый и нуклеиновый обмены, что они теряют способность восстанавливать эти нарушения и погибают. [c.141]

В организме животных и человека каротины служат исходными веществами, из которых образуются витамины группы А (см. стр. 77). Некоторые экапериментальные данные свидетельствуют, что каротины играют важную роль в процессе фотосинтеза и дыхания растений. Наличие большого количества двойных связей в молекуле каротина обусловливает участие его в окислительно-восстановительных процессах. Каротины легко образуют перекиси. Перекисные соединения каротина участвуют в окислении других, более трудно окисляемых веществ. В растениях широко распространены кислородные производные каротиноидов, называемые эпоксидами например диэпоксид р-каротина. [c.300]

Дискутируется вопрос о месте первого в электрон-транспорт-ной системе фотосинтеза и о месте второго в электрон-транспорт-ной системе дыхания. Как видно из опытов, эти вещества по функциональным группам идентичны п-бензохинону, образующемуся в результате окисления гидрохинона. Не исключено, что гидрохинон в цитохромоксидазной системе и и-бензохинон в реакции Хилла действуют как аналоги естественных веществ. Выше были указаны примеры, когда при применении в системах вместо простых фенолов более сложных фенольных веществ из растений получались аналогичные результаты. Все это свидетельствует о том, что опыты с простыми экзогенными веществами приносят пользу в деле познания окислительно-восстановительных процессов црирод-ных фенольных веществ в организмах. Возникает вопрос, в чем конкретно состоит биологическое значение рассмотренных здесь систем. Еще в начале нашего века Палладии [26] высказал предположение, что фенольные вещества в растениях выполняют функции переноса водорода с субстратов дыхания на молед улярный кислород. Изложенные здесь факты являются экспериментальным подтверждением этого предположения. Обнаружено, в том числе и нами [2], что полифенолоксидаза концентрируется в наружных частях растений. Так как растения дышат поверхностью, то не исключено, что система полифенолоксидаза — фенольное вещество выполняет важную роль в питании растений кислородом. Как сле- [c.144]

Казалось странным называть окислением процесс, при котором образуется свободный кислород, однако известно, что отделение водорода от воды и есть окисление по общему смыслу этого термина. В вышеизложенной схеме (а) угольный ангидрид восстанавливается до углерода, а последний гидратируется водой — процесс, казалось бы, не связанный с окислением. В схеме (в) Вильштеттера и Штоля ни гидратирование двуокиси углерода до угольной кислоты, ни разложение угольной кислоты на формальдегид и кислород не носят окислительно-восстановительного характера. Однако и гидратация С до Н2СО и разложение Hg Og до Н. СО и О2 требуют переноса водородных атомов от кислорода к углероду это и есть признак окислительно-восстановительного процесса, даже если перенос проходит интрамолекулярно, т. е. между двумя атомами одной и той же молекулы, а не интермолекулярно, как в типичных окислительно-восстановительных реакциях. Таким образом, рассматривать фотосинтез как окислительно-восстановительную реакцию между водой и двуокисью углерода— значит не выдвигать гипотезу, а констатировать факт. [c.57]

Каротиноиды или фикобилины никогда не проявляли способности осуществлять фотосинтез без хлорофилла это поддерживает взгляд, высказанный Энгельманом [58,61], что добавочные пигменты не участвуют прямо в окислительно-восстановительном процессе, а передают свою энергию возбуждения хлорофиллу. Как установлено в главе XVHI, этот физический механизм кажется гораздо вероятнее для случая передачи энергии между двумя красителями с перекрывающимися полосами поглощения, чем для передачи энергии от пигмента к бесцветному субстрату. Сенсибилизируемая каротиноидами флуоресценция хлорофилла у зеленых и диатомовых водорослей дает прямое доказательство наличия процесса [c.566]

Металлопорфирины и другие родственные соединения особенно важны в биологических окислительно-восстановительных процессах. Например, катион-радикал хлорофилла а выступает интермедиатом в фотосинтезе зеленых растений [129]. Металлопорфирины имеют низкие окислительные потенциалы [130— [c.84]

Помимо хлорофилла, в процессах фотосинтеза участвуют пигменты группы каротиноидов, в состав которых входят только водород п углерод, и ксантофиллы, имеющие в составе молекул еще и кислород. Пигме1 ты встречаются в тилакоидных мембранах всех фотоавтотрофных организмов. Каротиноиды играют роль антенных пигментов, чувствительных к солнечному свету в диапазоне волн, недоступном для хлорофилла. Они передают энергию солнечного света в центры реакций и, кроме того, как светофильтры экранируют хлорофилл в листьях, предохраняя его от фотодеструкции, фотоокисления. Этот защитный эффект связывают с наличием конъюгированных двойных связей (их может быть 9 или более), способных гасить возбужденное состояние молекул хлорофилла. Каротиноиды могут выводить кислород из находящегося в возбужденном состоянии комплекса хлорофилл — кислород, предотвращая тем самым окисление хлорофилла (его обесцвечивание). Каротин — протеиновый комплекс С550, расположенный в акцепторной части ФС И, также может участвовать в окислительно-восстановительных процессах. [c.85]

Калии влияет на формирование деревянистой части стебля и мякоти плодов, на плотность и связанность золы табака, обусловливая его длительное тление. Калий необходим для процесса ассимиляции, его недостаток ослабляет фотосинтез. Калий име-i ет огромное значение в окислительно-восстановительных процессах, происходящих в растениях. Он необ.кодим им во время их [c.141]

Связи микроэлементов с ферментами и белками могут бь1ть прочными и непрочными. Непрочные связи имеют те микроэлементы, которые оказывают сходное действие на направленность окислительно-восстановительных процессов, на фотосинтез, динамику углеводов, накопление витаминов и на ряд других ферментативных процессов. К ним прежде всего относятся те микроэлементы, которые вступают в биохимические реакции как 2-валентные металлы (например, Со ). [c.8]

В связи со значением окислительно-восстановительных процессов для фотосинтеза представлялось интересным исследовать фотоэлектрохимическое поведение нерастворимых в воде хлорофилла и родственных ему соединений — феофитина, фталоцианина и его магниевого комплекса, фотохимические реакции которых составляют предмет разностороннего изучения в лаборатории фотобиохимии Института биохимии им. А. Н. Баха [2]. [c.402]

Как видно из уравнения, процесс бактериального фотосинтеза, так же как и фотосинтез у зеленых растений, представляет собой сопряженный окислительно-восстановительный процесс, идущий под влиянием бактериохлорофилла, содержащегося в бактериях, и световой энергии. В результате чего выделяется свободная сера, которая накапливается в бактериях в виде гранул. С помощью изотопа углерода С, дан е при очень коротких экспозициях (несколько секунд) на свету, у фотосинтезирующих пурпурных бактерий СЬгота11ит обнаружено около 45% Сг в составе аспарагиновой и около 28% в фосфоглицериновой кислотах. Фотосинтез идет с большой скоростью, поэтому трудно уловить первичный продукт, на котором фиксируется углекислый газ. По-видимому, сначала образуется фосфоглицериновая кислота из рибулезодифосфата, как и у высших растений. Образование аспарагиновой кислоты происходит в дальнейшем путем превращения фосфоглицериновой кислоты в фосфоенолпирови-ноградную, которая, карбоксилируясь, дает щавелевоуксусную кислоту, и уже последняя путем переаминирования превращается в аспарагиновую кислоту. [c.379]

Такие окислительно-восстановительные процессы представляют большой интерес, поскольку они, безусловно, играют роль в процессе фотосинтеза [59] и Р1меют техническое значение в связи с выцветанием красителей. Не-входя в подробности этого вопроса, отметим, что выцветание большинства красителей, очевидно, включает фотоипдуцируемую реакцию с субстратом, на который они нанесены, так как скорости выцветания залгетпо меняются па различных тканях (а также в зависимости от влажности), причем многие красители вызывают таюке заметное фотохимическое разрушение молекул волокна. [c.441]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология