Электронно-транспортная фотосинтеза

Основной задачей при исследовании фотосинтеза на современном этапе являются расшифровка природы всех участников электронно-транспортной цепи от H2O до O2, установление строгой последовательности их расположения и характера донорно-акцепторных, ион-дипольных, координационных и других взаимодействий этих молекул в составе фотосинтетического аппарата, определение природы их связи с молекулами хлорофилла, белков и липидов мембран хлореллы. Все эти вопросы относятся к структуре фотосинтетического аппарата, которая непосредственно определяет его функции. [c.743]

Заключение. В процессе фотосинтеза происходит превращение энергии света в биохимическую энергию. Первичное действие света состоит в том, что в фотохимических реакционных центрах электроны донора переносятся на акцептор в термодинамически невыгодном направлении. По крайней мере часть электронов возвращается по электрон-транспортной цепи к реакционным центрам. Благодаря особому расположению компонентов электрон-транспортной системы в мембране это сопровождается направленным переносом протонов и созданием протонного потенциала. Таким образом, аппарат фотосинтеза-это прежде всего протонный насос, приводимый в действие светом. Протонный потенциал обеспечивает возможность преобразования энергии путем фос- [c.392]

Фотохимические реакции фотосинтеза. Общие представления о фотосистемах. Фотохимический этап фотосинтеза включает в себя ряд последовательно протекающих процессов, локализованных в тилакоидных мембранах. Пигменты, специфически связанные с белками фотосинтетических мембран, и другие компоненты, необходимые для протекания реакций поглощения света и транспорта электронов, образуют надмолекулярные комплексы — фотосистему I (ФС I) и фотосистему II (ФС II). В составе каждой фотосистемы различают реакционный центр, в котором протекают очень быстрые реакции первичного разделения зарядов комплекс компонентов, передающих электрон от реакционного центра (электрон-транспортная цепь) комплекс компонентов, осуществляющих работу по фотоокислению воды и восстановлению реакционного центра. [c.420]

Электрон-транспортная цепь фотосинтеза и сопрягающий комплекс в мембране тилакоида [c.284]

Коротко рассмотрим структурную организацию фото-синтетического аппарата, затем перейдем к внутренним механизмам фотосинтеза — сложной цепи реакций, которые целесообразно расчленить на четыре участка фото-физический, фотохимический, электронно-транспортный и чисто биохимический. [c.46]

По всей видимости, эти различия в природе конечных продуктов связаны не с перестройками на уровне фотохимических и электронно-транспортных стадий фотосинтеза, а с регуляторными изменениями на стадиях темновых ферментативных реакций, возможно, за пределами цикла Кальвина или даже с использованием иных синтетических механизмов. Действительно, сдвиг в сторону образования аминокислот у хлореллы под влиянием синего света сохраняется в присутствии диурона и происходит при каталитических интенсивностях света с длиной волны 453 нм. [c.98]

В настоящее время твердо установлено, что фотосинтетические пигменты и прежде всего хлорофилл так или иначе ассоциированы с мембранной системой хлоропластов. В мембранной системе локализована также электронно-транспортная цепь фотосинтеза (на каждый тила-коид приходится около 200 цепей). [c.98]

Электрокаталитические эффекты могут оказаться весьма полезными при решении проблемы фотолиза воды видимым светом с применением биологических принципов и биологических объектов. Задача сводится к проблеме переноса электронов из электронно-транспортной цепи фотосинтеза на электроды подходящей природы. На этой основе могут быть созданы как фотоэлектрические преобразователи, так и системы фоторазложения воды на водород и кислород. [c.70]

Общепризнано, что световая энергия, необходимая для реакций фотосинтеза, поступает на двух участках фотосинтетической электронно-транспортной цепи (ЭТЦ) с помощью двух последовательных фотохимических реакций, с участием поглощающих свет пигментов. Принципиальная сущность фотосинтеза заключается в отторжении электрона от молекулы воды и переносе его с помощью световой энергии, поглощенной пигментами, на СОз, который и восстанавливается до углеводов. [c.183]

Рис. 2.108. Электронно-транспортная цепь фотосинтеза.

При этом не следует думать, >1то первичный электрон движется свободно, как по проводнику. Он химически связан и движется от соединения к соединению по очень сложной электронно-транспортной цепи . Очень существенным фактом является то, что молекулы хлорофилла, начиная пусковую (первую) стадию фотосинтеза, взаимодействуют с окружающей средой (электромагнитное поле и скопление различных активаторов и реагентов) не в одиночку, а сгруппировавшись в фотосистемы I и II. Ориентировочно установлено, что фотосистема I, состоящая из 60—80 молекул хлорофилла (а), 15 молекул Р-каротина, одной молекулы цитохрома / и двух молекул цитохрома 6) 15 молекул пластохинона и ферментно-белкового окружения, является только фотосборщгасом, т. е. она поглощает кванты света, запасает энергию солнца и передает ее затем в реакционный центр (РЦ1) первой фотосистемы. В этом РЦ1 находятся 2—3 десятка молекул М Хл (а) в форме Р700 (700 нм — положение первой полосы поглощения А,, этого типа ассоциатов хлорофилла) в белково-липидном окружении. Принято считать, что фотосистема I собирает кванты света в более длинноволновой части спектра (до 700 нм), а РЦ) получает энергию фотосистемы I и осуществляет темновую стадию фотосинтеза [c.737]

Электрокаталитические эффекты могут оказаться весьма полезными при решении проблемы фотолиза воды видимым светом на основе биологических принципов и биологических объектов. Задача сводится к проблеме переноса электронов из электронно-транспортной цепи фотосинтеза на электроды подходящей природьг. На этой основе могут быть созданы как [c.70]

Следует однако учесть, что данную схему электрон транспортной цепи в фотосинтезе, как и другие предаагавмые, нельзя [c.169]

Из этих соединений одним из важнейших компонентов электрон-транспортной цепи фотосинтеза является пластохинон А. По своей структуре он представляет собой замещенный бензохинон с двумя метильными группами и одной полиизопреноидной цепью,состоящей из девяти остатков изопрена. Структура других пластохи-нонов еще неизвестна. Возможны различия в длине цепей, в замещенных группах. [c.177]

Процессы трансформации энергии при дыхании и фотосинтезе включают в себя в качестве необходимого элемента перенос электронов по электрон-транспортной цепи (ЭТЦ), образованной встроенными в мембрану окислительновосстановительными ферментами. ЭТЦ митохондрий, хлоропластов и хромато-форов фотосинтезирующих бактерий имеют большое сходство как на уровне отдельных переносчиков электронов, так и на уровне отдельных комплексов молекул-переносчиков. Одна полная цепь переноса электрона состоит из нескольких отдельных комплексов. Эти комплексы — естественные субъединицы цепи, в полной мере способные осуществлять перенос электрона. Кроме того, в ЭТЦ имеются участки, на которых перенос электрона происходит с помощью отдельных переносчиков. Соответственно при математическом описании процессов следует учитывать различия в организации отдельных участков электронного транспорта. [c.79]

Перенос протонов в фотосинтезе. На рис. XXIV. изображена схема функционирования фотосинтетической цепи высших растений, где последовательно взаимодействуют две фотосистемы I и П (подробнее см. гл. ХХУП-ХХУП1). Каждая фотосистема переносит один электрон с внутренней на наружную сторону мембраны тилакоида за время короче 20 не. Полярность мембраны тилакоида обратна полярности митохондрий (плюс на внутренней и минует на наружной стороне мембраны). Взаимосвязь фотосистем осуш ествляется электрон-транспортной цепью, включаю-ш ей цитохромный комплекс и подвижные переносчики. Так, ФС П и цитохромный комплекс взаимодействуют через подвижный переносчик — пластохинон, который одновременно передает электроны и протоны с наружной на внутреннюю сторону [c.214]

В основе первичных процессов фотосинтеза ППФ лежит сложная совокупность окислительно-восстановительных реакций переноса электрона между компонентами электрон-транспортной цепи ЭТЦ. Наибольший интерес представляют механизмы трех основных стадий трансформации энергии в ННФ поглощение света фотосинтетическими пигментами и миграция энергии электронного возбуждения на РЦ фотосинтеза первичное разделение зарядов и трансформация энергии в РЦ перенос электрона по ЭТЦ и сопряженные с ним процессы, приводящие к образованию первичных стабильных продуктов (НАДФ и АТФ), используемых в дальнейших темновых реакциях фиксации СО2 и образования конечных продуктов фотосинтеза. [c.280]

Содержимое хлоропласта, остающееся после удаления ламеллярной системы, называется стромой (или матриксом) хлоропдастов. Матрикс имеет мелкозернистое строение. В ламеллярной системе протекают фотофизические, фотохимические и электронно-транспортные стадии фотосинтеза. В строме осуществляются некоторые темновые ферментативные реакции, связанные с фиксацией СОг. [c.47]

Образование АТФ подавляется ингибиторами мембранной АТФ-азы и разобщителями окисления и фосфорилирования, которые, согласно современным представлениям, делают энергосопрягающую мембрану полностью проницаемой для Н+. В последнем случае бактерии утрачивают также способность подкислять на свету окружающую среду. В противоположность этому различные ингибиторы электронно-транспортной цепи (переносчиков электронов) не блокируют бактериородопсиновый фотосинтез АТФ. [c.117]

Особый тип фотосинтеза — без участия хлорофильных пигментов — обнаружен у экстремально галофильных архебактерий. Это единственный тип фотосинтеза, не включающий электрон-транспортную цепь. Клетки галобактерий содержат особый белок — бактериородопст (сходный со зрительным родопсином живот- [c.62]

Гафрон и его сотрудники обнаружили также, что в золотисто-желтых листьях табака, содержащих очень мало хлорофилла, фотосинтез может идти почти с нормальной скоростью, но лишь при очень высоких интенсивностях света. Такие листья должны были содержать более значительную долю молекул хлорофилла специального типа, непосредственно связанных с компонентами электрон-транспортной цепи. [c.49]

НИИ К фотосинтезу сделана попытка сопоставить все эти факты и отвести им центральную роль в синтезе АТР. Предполагается, что протоны, поглощаемые в определенном участке электрон-транспортной цепи, поступают только из наружного пространства и высвобождаются только во внутритилакоидное пространство. В результате при транспорте электронов через серию переносчиков на мембране устанавливается протонный градиент. В этом смысле протоны не проходят прямо сквозь мембрану, а ЛИШЬ поступают на ее внутреннюю поверхность и забираются с ее иаруншой поверхности, что является следствием транспорта электронов. В результате внутритилакоидное пространство подкисляется, а наружное становится более щелочным (рис, 5,5 и 5.6). [c.98]

Пример 2.15. Определить наиболее лабильный участок полифер-менгной цепи для инактивации электронно-транспортной цепи фотосинтеза (рис. 2.108). [c.275]

Результаты по изучению влияния природы акцепторов в условиях измерения активности хлоропластов на характер кинетики процесса инактивации представлены в табл. 2.21. Видно, что характер кинетики процесса необратимой инактивации хлоропластов не зависит от природы используемого акцептора. Отсюда можно сделать важный вывод процесс необратимой инактивации электронно-транспортной цепи хлоропластов в процессе старения определяется общим для всех акцепторов ее участком, т.е. фотосистемой II. Для более детального местонахождения наиболее лабильного участка электронно-транспортной цепи фотосинтеза было проведено сравнение кинетических кривых изменения активности хлоропластов по отношению к 2,6-дихлорфенолиндофеиолу в процессе старения в отсутствие и в присутствии донора электрона фото- [c.278]

Если процессы продуцирования энергии (фотосинтез, фотосин-тетическое и окислительное фосфорилирование) блокированы, перенос электронов в ФС II или трансформация энергии в дыхательных процессах попадают в тупик , иначе говоря, многие мембранные процессы протекают без синтеза АТФ. При этом одни вещества накапливаются в избытке, другие же оказываются полностью израсходованными из-за нарушений в механизме переноса веществ через мембрану. С активным переносом связано и понятие конкурентного торможения. Проявляется оно в том, что транспорт одного вещества замедляется или прекращается в присутствии другого, сходного по строению биологически активного вещества. Вещества обоих типов вступают в борьбу за молекулы, осуществляющие активный перенос, и возможно, что с одной стороны мембраны на другую будет транспортироваться не необходимое природное, а конкурирующее с ним биологически активное вещество, образующее в процессе метаболизма комплексное соединение с транспортной молекулой. [c.48]

Хлоропласты зеленых растений, в которых находится пигмент хлорофилл, имеют весьма сложное строение. Они одеты двойной мембраной. В их содержимом — строме — имеется хорошо развитая система мембранных дисков (тилакоидов), которые могут быть собраны в стопки, именуемые гранами. На мембранах тилакоидов или в этих мембранах локализованы пигменты, участвующие в процессе фотосинтеза, переносчики электронов (цитохромы, пластоцианин, пластохинон, ферредо-ксин) и фермент АТРаза таким образом, здесь могут протекать процессы, характерные для фотосинтеза, — зависящие от света окислительно-восстановительные реакции и синтез АТР. Фиксация СО2 и ее превращение в сахара в результате биосинтетических реакций протекают в строме, где находится соответствующий набор ферментов. Внутренняя мембрана хлоропластов имеет ограниченную проницаемость для метаболитов и, подобно внутренней мембране митохондрий, снабжена специфической транспортной системой, регулирующей перенос веществ внутрь Стромы и из нее. [c.93]

В плазматических мембранах бактерий, во внутренних мембранах митохондрий и тилакоидных мембранах хлоропластов обнаруживаются ферменты, очень похожие на две обсуждавшиеся выше транспортные АТРазы. Однако здесь они обычно действуют в обратном направлении. Вместо гидролиза АТР, обеспечивающего транспорт ионов, они катализируют синтез АТР из ADP и фосфата, осуществляемый благодаря наличию на этих мембранах градиента протонов. Градиент Н" возникает на отдельных этапах транспорта электронов в процессе окислительного фосфорилирования (у аэробных бактерий и в митохондриях) или фотосинтеза (в хлоропластах), а также с помощью фотоактивируемого протонного насоса (бактериородоисина у Haloba terium). Эти ферменты, в норме синтезирующие АТР, названы ТР-синтетазами Как и транспортные АТРазы, они способны работать в обоих направлениях в зависимости от условий либо гидролизовать АТР и качать Н" через мембрану во внутреннее пространство, либо синтезировать АТР при прохождении потока ионов Н" через молекулы ферментов в обратном направлении. АТР-синтетазы ответственны за продукцию практически всего АТР в большинстве клеток и более детально обсуждаются в гл. 9. [c.389]