фотосинтез модель

На рис. 189 представлена более современная модель транспорта электронов при фотосинтезе. [c.346]

Модель транспорта электронов при фотосинтезе [c.346]

Выше рассматривалась ситуация, в которой спин-спиновые взаимодействия считались фиксированными, обменные интегралы считались постоянными в течение времени жизни РП. Такую ситуацию можно было бы назвать статической моделью спинового катализа. РП и парамагнитная добавка в этой модели образуют жесткую структуру с фиксированными расстояниями между спинами. Такая ситуация вполне может реализоваться в эксперименте. Например, реакционный центр фотосинтеза представляет собой молекулярный аппарат , в котором составляющие молекулы организованы в определенную структуру. При разделении заряда в реакционном центре образуется ион-радикальная пара. Спиновая динамика в этой радикальной паре может измениться при взаимодействии этих анион-радикалов с двухвалентным ионом железа - парамагнитной частицей. В этом случае ион железа может ускорять или замедлять процесс разделения зарядов в реакционном центре, и для описания влияния парамагнитной добавки можно применить статическую трехспиновую модель. [c.69]

Считается, что только обе фотосистемы обеспечивают эффективный фотосинтез в любую светопогоду. Первая стадия фотосинтеза состоит из фото-физической и фотохимической компонент. Фотофизическая компонента детально изучена физиками-спектроскопистами на молекулах хлорофилла и его ассоциатах и на многочисленных их моделях — металлопорфиринах. Сложнее обстоит дело с фотохимической компонентой окисления воды, выделения кислорода и транспортировки электрона к акцепторам СО2. [c.738]

Модель качества воды (WQ-модуль) связана с AD-модулем и описывает процессы химических реакций в многокомпонентных системах, включая разложение органических веществ, фотосинтез и дыхание водных растений, нитрификацию и обмен кислородом с атмосферой. Баланс масс вовлеченных компонент рассчитывается для всех точек методом рациональной экстраполяции в интегрированной двухшаговой процедуре с AD-модулем. [c.310]

При моделировании концентрации РК появляется возможность его контроля и сравнения с минимально допустимым уровнем для фауны и флоры рассматриваемого района. Изменение концентрации РК описывается по-разному для моделей каждого уровня. На наиболее простом уровне концентрация РК является функцией естественных природных процессов (фотосинтез, респирация и реаэрация) и распада органики (ВПК). Усложнение происходит, во-первых, за счет включения взаимодействия с дном реки (введение потребления кислорода наносами) и, во-вторых, за счет принятия во внимание питательных веществ, т.е., нитрификации аммония в азот. Распад поступающего ВПК приводит к увеличению потребления кислорода. [c.311]

Проблема моделирования природного фотосинтеза (с целью фотокаталитического разложения воды на элементы) может быть разбита, по нашему мнению, на три самостоятельные задачи, которые условно можно рассматривать как отдельные блоки, из которых составляется действующая модель. Эти задачи следующие I) восстановление воды до водорода, 2) окисление воды до кислорода, 3) система пространственного разделения донора и акцептора при фотопереносе электрона. В этом докладе речь пойдет лишь о первой задаче. Для ее успешного решения необходимо под действием видимого света получить достаточно сильный химический восстановитель,способный восстано- [c.33]

Следует отметить, что в настоящее время известны многие аналогичные системы, которые представляют собой функциональную модель бактериального фотосинтеза, фотосинтетического аппарата растений. [c.336]

Исследование кинетики реакций, т. е. зависимости их скорости от различных внешних условий, приобрело при изучении фотосинтеза гораздо большее значение, чем при изучении других биохимических процессов. Многие исследователи, столкнувшись с неудачей при попытках разобраться в сложном механизме фотосинтеза при помоши обычных качественных биохимических методов, обратились к измерению его скорости, в надежде, что, может быть, таким путем будет возможно установить число, последовательность и характер отдельных процессов, участвующих в фотосинтезе. По причинам, которые нетрудно понять, полученные результаты не вполне оправдали эти надежды. Получаемый путем измерений общий выход фотосинтеза представляет собой суммарный результат действия сложного механизма, и все влияющие на этот выход факторы нельзя учесть при помощи какого-либо простого кинетического уравнения. Сравнительно легко, на основании ряда кинетических измерений на каком-либо выбранном объекте, придумать модель, объясняющую эти частные наблюдения, и даже написать уравнения, более или менее точно согласующиеся с экспериментальными данными. Литература по фотосинтезу изобилует такими решениями. Их ограниченность явствует хотя бы из того, что практически ни один автор не применяет уравнений, выведенных другими каждый исследователь начинает все заново, часто даже не ссылаясь на своих предшественников и, что еще хуже, не пытаясь даже согласовать свои формулы с экспериментальными данными других исследователей. [c.240]

Таким образом, мы отдаем себе отчет, что ряд уравнений световых кривых, которые будут ниже выведены из альтернативных кинетических моделей фотосинтеза, могут быть только с большими оговорками употреблены для сравнения с экспериментальными кривыми, имеющимися в литературе. Тем не менее мы считаем целесообразным применять подобные уравнения, так как это является шагом вперед по пути к количественному изучению проблемы. Такого рода изучение потребует как углубленной теоретической разработки ряда вопросов (включая эффекты неоднородности структуры и светового поглощения), так и, прежде всего, точных кинетических экспериментов с оптически тонкими объектами. [c.452]

Являются ли световые кривые гиперболами Следует отметить, что все кинетические модели, использованные в данной главе, приводят к квадратным уравнениям для выражения скорости фотосинтеза как функции интенсивности падающего света, /, или, другими словами, к гиперболическим световым кривым, Р = /(/). [c.476]

В литературе можно найти много попыток получить аналитические выражения для световых кривых фотосинтеза, частью посредством использования очень простых кинетических моделей, частью путем эмпирического приближения. [c.479]

Рис. 18.6. Модель, имитирующая процесс фотосинтеза

Полупроводниковый механизм, однако, не объясняет высокого, близкого к 1, квантового выхода фотосинтеза. Вероятно, это является следствием того, что существующая полупроводниковая модель в приложении к нативным агрегатам хлорофилла оказывается слишком грубой и упрощенной и требует дальнейшей разработки. [c.23]

Как указывалось, существенным моментом рассмотренных схем является раздельное получение кислорода и водорода в фотопроцессе. В этом отношении они являются моделью первичных стадий фотосинтеза. Если бы удалось разобщить транспорт электронов в фотосинтезирующей системе, то можно было бы ограничить фотосинтез только первичными процессами. Задача фотосинтетического получения молекулярного водорода свелась бы к организации фотокаталитического процесса переноса электронов от воды на протоны. Березин и Варфоломеев [71] предлагают несколько вариантов биофотолиза воды. Один из них представлен на рис. I. 8. [c.47]

Весьма привлекательной задачей для химии является использование протекающих в природе фотохимических реакций в качестве моделей для промышленных процессов фотосинтеза как образца активации веществ, обладающих низкой реакционной способностью зрительного процесса как модели высокочувствительной записи информации и ее накопления возможностей направленного фотохимического изменения генных структур, например, для получения мутантов в микробиологии и растениеводстве. Эта область бионики только начала развиваться. [c.11]

Открытие органических и стекловидных полупроводников обогатило теоретические представления о твердом теле, об электропроводности. Установлено, что важные процессы в живых организмах, например фотосинтез й цветовое зрение, могут быть описаны в рамках полупроводниковой модели, поэтому изучение органических полупроводников должно помочь решению крупнейших биологических проблем. Интерес к органическим полупроводникам возрос в связи с теоретическими выкладками У. Литтла, согласно которым полупроводники из органических полимеров могут стать основой необычайных сверхпроводников, сохраняющих сверхпроводимость при обычной температуре. Если эта гипотеза окажется справедливой, то нетрудно представить себе грандиозные последствия ее осуществления в энергетике и транспорте. [c.192]

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]

Исходя из этих данных, а также для объяснения ряда неувязок, возникающих при расчете длительности темновой реакции фотосинтеза, Гаффрон и Воль предложили гипотезу, согласно которой число центров восстановления в несколько тысяч раз меньше числа наличных молекул хлорофилла при этом были предложены две возможные модели [c.358]

Несмотря на то что это и не имеет прямого отношения к транспорту железа и кислорода, следует упомянуть также о получении синтетических биомиметических моделей особого парного бактериохлорофилла а [247], поскольку в процессе фотосинтеза при первичном поглощении света фотореакционными центрами молекулярных ассоциатов хлорофилла зеленых растений и фотосинтезирующих бактерий, по-видимому, происходит окисление особых парных молекул хлорофилла. Димерные производные хлорофилла, изображенные на рис. 6.6, в которых пор-фириновые макроциклы связаны простой ковалентной связью, проявляют некоторые фотохимические свойства, моделирующие in vivo особый парный хлорофилл. [c.373]

Известно большое число биологических систем, в структуре которых порфирины выполняют функции инициатора того или другого биологического процесса [52, 96, 97]. Наибольшее число исследований посвящено хлорофиллу и фотосинтезу, гемоглобину, его моделям и процессам обратимой фиксации атмосферного кислорода. Большой практический интерес представляет функционирование железопорфиринов в ферментных системах цитохромов, каталаз и пероксидаз [2,98]. [c.283]

Фотосинтез происходит в органоидах растительных клеток, именуемых хлоропластами. На рис. 14.11 приведена электронная микрофотография среза хлоропласта из листа кукурузы. Диаметр хлоропласта 3 — 10 мкм, толщина 1,5—3 мкм. Хлоропласт заполняет почти всю клетку зеленой водоросли. На рис. 14.11 видны примерно параллельные ламеллы, погруженные в более светлую строму. У высших растений ламеллы образуют стопки, называемые гранами. Ламеллы представляют собой сечения уплощенных замкнутых мешочков — тилакоидов имеющих диаметр около 500 нм. Их число в хлоропласте порядка 1000. Модель структуры хлоропласта показана на рис. 14.12. Процессы фотосинтеза локализованы в мембранах тилакоидов, в которых содержатся активные пигменты, прежде всего хлорофилл. Фрагменты тилакоидов реализуют реакции фотоиндуцированного транспорта электронов и сопряженное с ним фотофосфорилирование. В мембранах находятся светособирающие и электроннотранспортные комплексы, и АТФ-синтетазы хлоропластов. [c.458]

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]

Отметим, что в реакдхионных центрах ФС1 и в бактериальном фо-тосЕнтезо за счет окисления экзогенных доноров осуществляется генерация потенциала, более отрицательного, чем водородный. Таким образом, исследованные небиологические системы можно рассматривать как ( ункциональные модели бактериального фотосинтеза или фотосистег,ш I растений. Можно надеяться, что подбором более активных катализаторов ввделения водорода, а также заменой необратимых доноров электрона на обратимые удастся существенно увеличить к.п.д. преобразования солнечной энергии в химическую, что позволит в будущем использовать эти преобразователи дая удовлетворения энергетических потребностей. [c.40]

Основные научные работы посвящены изучению механизма фотосинтеза. Показал (1941), что первичный процесс фотосинтеза заключается в фотолизе молекулы воды, в результате чего образуются кислород, выделяющийся в атмосферу, и водород, идущий на восстановление двуокиси углерода. Используя радиоактивный изотоп углерод-14 в качестве метки и метод хроматографии на бумаге, установил последовательность фо-тосинтетического цикла (цикла Кэлвина) ассимиляция двуокиси углерода зеленььми растениями — превращение его в органические вещества — последующее восстановление. Создал (1956) схему полного пути углерода при фотосинтезе, ставшую классической. Предложил модель превращения световой энергии в химическую. Показал, что превращения фосфата пентозы играют большую роль в жизнедеятельности не только растений, но и животных. Изучал вопрос о происхождении и развитии жизни на Земле. [c.279]

Процесс фотосинтеза представляет собой химическую реакцию, наиболее частоусовершающуюся на нашей планете. Ему мы обязаны как непрерывном синтезом нового органического материала, так и существованием тдких видов ископаемого топлива, как уголь, нефть и природной газ. Поэтому те огромные усилия, которые потребовались для раскрытия тайны фотосинтеза, можно считать вполне оправданными. Однако многие проблемы еще не решены. Поэтому наряду с экспериментально доказанными фактами в описанную выше модель фотосинтеза был ] лючен ряд гипотез, для проверки которых нужны дальнейшие настойчивые исследования. [c.393]

Следовательно, в наших поисках модели фотосинтеза in vitro мы прежде всего встречаемся с фотохимическим окислением воды веществами, которые термодинамически не в состоянии осуществить это окисление в темноте. [c.74]

Флуоресценция является полунасыщенной, когда [ hl ] = /2 СЫд фотосинтез является полунасыщенным, при данной модели, когда [ЕдОН1 = /2Е - Эти два условия удовлетворяются при одной и той же интенсивности света только если к=. [c.507]

Кривые выхода флуоресценции также часто являются гиперболами. Так, например, гиперболами являются кривые, получаемые на основании кинетических моделей, приводящих к уравнениям (28.51Д) (медленная реакция с СО ) и (28.22) (медленная первичная обратная реакция). Уравнения же (28.51Ж) (лимитирование вследствие недостатка Ев) и 2В.Ъ Л) ( наркотизация ) приводят к кубичным уравнениям для Ф=/(У). Это обстоятельство представляет интерес в связи с идеей Франка о саморегулировании фотосинтеза. Франк полагает, что существует механизм наркотизации, который не влияет на фотосинтез (и флуоресценцию) при слабом освещении, но почти внезапно вступает в силу, если в заверщающей темновой реакции не успевают перерабатываться фотоперекиси, образующиеся в результате первичного фотохимического процесса. При этом часть аппарата хлорофилла выключается и образование фотоперекисей уменьшается до такого количества, которое может быть переработано лимитирующей реакцией. Предположение о существовании подобного саморегулирующегося механизма является весьма заманчивой гипотезой вследствие большой важности, которую приобрели механизмы обратного хода и сервомеханизмы при попытках механической интерпретации и имитации жизненных процессов. Если бы такой механизм существовал в действительности, кривые [ СЫ ]=/(/), а вместе с ними также кривые 9=/(/) должны были бы иметь сигмообразную форму, представленную пунктирной линией на фиг. 201. [c.508]

Монтит [232] в своей работе обращает внимание на ошибки, которые могут возникать, если при расчете скорости фотосинтеза используется некое постоянное среднее значение интенсивности света, характерное для данного горизонтального слоя листьев внутри посева. Эти ошибки обусловливаются нелинейной зависимостью фотосинтеза от интенсивности света (фиг. 56) если бы облученность была одинакова по всей площади, то общий фотосинтез был бы намного больше, чем в действительности, когда свет концентрируется главным образом в солнечных пятнах на незатененных листьях, а облученность затененных листьев оказывается очень низкой. Изменения в качестве света при прохождении через несколько слоев листьев также вносят ошибки, поскольку при этом изменяются значения к или е. Монтит предложил более сложную модель. Посев разделен в ней на L слоев, для каждого из которых ИЛП равен единице. Сквозь каждый слой свободно проходит определенная часть падающего света 5, тогда как другая его часть (1—5) перехватывается листьями или стеблями. Распределение света в посеве дается биномиальным выражением [c.117]

Была предложена искусственная модель, имитирующая процесс фотосинтеза — искусственный лист растения [14]. Светопоглощающий пигмент—тетрафенилпорфиринат цинка (2пТФП) осаждался на поверхности чистого алюминия (рис. 18.6). Носителями электронов в растворе служат ионы [Ре(СН)в] и [Ре(СМ)б] . Тетрафенилпорфиринат цинка активировался из- [c.574]

Более новые исследования привели к выводу, что в реакционный центр бактериального фотосинтеза входят два димера бактериохлорофилла а и димер бактериофеофитина [37, 38]. Предлагается следующая модель реакционного центра и первичных фотопроцессов переноса электрона на первичный акцептор X через промежуточный переносчик У, которым может быть либо димер бактериофеофитина, либо димер бактериохлорофилла [c.25]

Освоение искусственного фотосинтеза дает человечеству новый источник пищи, органического сырья и химической энергии, станет орудием управления составом атмосферы. Будущая технология искусственного фотосинтеза возьмет на вооружение модели естественных систем. Приход ферментных аналогов в химическую технологию уже начался. Так, лапример, в 1968 г. был уже получен первый синтетический фермент — рибонуклеаза, донорные свойства которого интенсивно изучаются. Работы ряда институтов, в том числе и Института элементоорганичерких соединений АН СССР, показали, что в присутствии соединений переходных металлов азот способен восстанавливаться при комнатной температуре до нитридов, гидролиз которых ведет к образованию аммиака. [c.208]

Фотоионизация ароматических углеводородов и последующие реакции электронного переноса в биоагрегатах являются моделью процессов, возможно играющих основную роль в фотосинтезе и электронном транспорте в мембранах. Было показано [27, 281, что некоторые попициклические углеводороды, например пирен, эффективно фо той они зуются в водных мицеллярных растворах по одно- или дву -квантовым механизмам. Исследования, проведенные методом импульсного радиолиза [29, 30], показали, что заряд поверхности мицелп оказывает отчетливое каталитическое (или ингибирующее) влияние на реакции гидратированных эпектронов (.Представляло интерес [c.323]

Моделью для безмашинного производства могут, например, служить процессы, протекающие в природе. Вспомним, какие сложные вещества вырабатываются живыми организмами так, в жизни растений прямой фотосинтез во многом превосходит по изящест наши громоздкие химические процессы. Да и в самой неорганической природе безмашинным путем постоянно трансформируются миллиарды тонн веществ. [c.5]

Эту модель можно применить к живым растениям. Сосуд А соответствует листьям. Образование в них сахара путем фотосинтеза делает осмотический ( /о), а значит, и водный потенциалы более отрицательными. Вода, поступающая к листьям по ксилеме (В), проникает в мезофилл ттутем осмоса, повышая его гидростатический потенциал ( /г). Одновременно сахара расходуются в своих конечных пунктах , например в корнях (С), для самых разных целей, в том числе для дыхания и синтеза целлюлозы. [c.134]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология