Хлорофилл и двуокись углерода

Хлорофилл л двуокись углерода [c.456]

Следует, однако, постоянно помнить, что нп двуокись углерода, ни вода сами этих лучей почти не поглощают. Тимирязев в своих работах показал, что поглотителем света в зеленых растениях является пигмент хлорофилл, который, поглощая кванты света, передает их далее молекулам веществ, исходных при фотосинтезе. [c.319]

Двуокись углерода представляет собой одно из важнейших веществ, совершающее в природе непрерывный круговорот. Двуокись углерода постепенно связывается (ассимилируется) под влиянием зеленого вещества растений—хлорофилла и затем переходит в более сложные органические продукты, образующие ткани и клеточки растительных организмов [19, 20]. Растения употребляются в пищу человеком и животным, перерабатывающими сложные органические вещества в более простые. Конечным продуктом этих превращений и природных процессов окисления растений и трупов животных является двуокись углерода и вода. Некоторая часть угольного ангидрида не возвращается в атмосферу и идет на образование карбонатов. Поэтому совершаемый в природе круговорот приводит в конце концов к связыванию угольного ангидрида и к некоторому уменьшению его количества в атмосфере [2, 4]. [c.20]

В связи с этим важно еще раз напомнить, что, хотя при органическом фотосинтезе высвобождается кислород, сам процесс фотосинтеза не является кислородным. Чтобы он действовал, нужны лишь атмосферная двуокись углерода и молекулы хлорофилла или подобных ему соединений, способных разлагать двуокись углерода и высвобождать кислород. [c.151]

Известно, что в организме имеются катализаторы, которые вызывают реакцию между кислородом и углеводами (сахарами), нанример СЕ,Н120е, с образованием двуокиси углерода и воды. В растениях благодаря присутствию хлорофилла двуокись углерода и вода превращаются прн фотохпмческой реакции в сахар и кислород. Согласуются ли эти факты с представлением о том, что катализатор может лишь влиять на скорость реакции, но ие может влиять на состояние равновесия Если не согласуются, то почему [c.336]

Все попытки осуществить фотосинтез с чистым хлорофиллом в различных растворителях остались безуспешными. Наоборот исследования, проведенные с хлоропластамп, выделенными из клеток, или даже с фрагментами хлоропластов (зернами), привели к интересным результатам. Взвешенные в воде и выдерживаемые на свету хлоропласты не способны восстанавливать двуокись углерода, но взаимодействуют с более легко восстанавливающимися веществами, как, например, с ионом трехвалентного железа, хиноном и некоторыми простыми красителями. При восстановлении образуются ион двухвалентного железа, гидрохинон и т.д. и выделяется экивалентное количество кислорода. При проведении этой реакции в воде, меченной 0 , оказалось возможным доказать, что выделенный кислород происходит из воды. Таким образом, реакция является фотохимическим разложением воды, происходящим только в присутствии акцептора (А) для образующихся атомов водорода (Р. Хилл, 1937 г.) [c.260]

В атмосферном воздухе угле 1од содержится в значительных концентрациях (в среднем 0,03. об. % ) в форме двуокиси угл ода СОг, которая поглощается зелеными растениями. Последние обладают способностью при помощи содержащегося в них красящего вещества — хлорофилла образовывать из двуокиси углерода и воды с отщеплением кислорода углеводы (GgHmOj) , например крахмал и целлюлозу. Необходимая для этого энергия доставляется солнечным светом. Углеводы и продукты их превращения затем вновь распадаются в растительных и животных организмах (последние получают их из растений) на двуокись углерода и воду в результате процесса дыхания, сопровождающегося выделением энергии. Таким образом, двуокись углерода совершает непрерывный кругооборот между атмосферой и органическим миром. [c.455]

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]

Каталитическая система, являющаяся непосредственным водородным донором для двуокиси углерода или для комплекса двуокись углерода — акцептор (см. главу VIII), обозначена на фиг. 15 через X, а система, служащая непосредственным водородным акцептором от воды (иди комплекса вода — акцептор)—через Z Y изображает промежуточный катализатор, не реагирующий неносредственно ни с одним из двух конечных компонентов реакции. Возможно, фотосинтез требует несколько таких промежуточных систем (Y, Y". ..), но, может быть, и ни одной. Возможно даже (хотя и не очень вероятно), что между водой и двуокисью углерода имеется только одна промежуточная система, т. е. что X и Z тождественны. Этой единственной промежуточной системой может быть хлорофилл (см. главу XIX). [c.159]

Одно из таких наблюдений — индуцированное светом выделение двуокиси углерода, которое иногда происходит во время индукционного периода фотосинтеза это выделение двуокиси углерода можно объяснить фотохимическим разложением комплекса СОа цептор и свободную двуокись углерода. Однако Франк [32] считает, что выделение Oj в этом случае вызывается не прямым фотохимическим взаимодействием между СО2 и возбужденным хлорофиллом, а обратными реакциями первого промежуточного продукта H Ogl (см. фиг. 20), при которых освобождается так много энергии, что регенерирующий комплекс Oj немедленно диссоциирует на свободный акцептор и двуокись углерода. Однако этот механизм не требует, чтобы НСО. образовалась при непосредственном фотохимическом взаимодействии (СОа) с хлорофиллом, и он пригоден в той же мере для схемы, в которой комплекс СО2 восстанавливается промежуточным восстановителем. [c.173]

Около 100 лет тому назад действие спектрального состава света на фотосинтез стало предметом оживленной дискуссии. Темой ее было положение максимума эффективности фотосинтетической деятельности в солнечном спектре. В 1884 г. Дрэпер [2] нашел, что если призменный спектр солнца отбросить на растение, то наибольшее количество кислорода выделяется в желто-зеленой области. Этот результат был подтвержден такими авторитетами в физиологии растений, как Сакс[3] и Пфеффер [5]. Сакс указал, что желтый цвет обладает также максимальной яркостью , т. е. наиболее сильно действует на ретину человеческого глаза. Сам он видел в этом только случайное совпадение, однако другие, менее осторожные, авторы предположили, что подобное соответствие не может быть случайным, и пытались найти ему объяснение. Убеждение в том, что фотосинтез протекает наиболее активно в зеленом свете, который только очень слабо поглощается хлорофиллом, привело к выдвижению ряда странных гипотез. Предполагали, например, что световая энергия вообще не нужна для фотосинтеза (Пфеффер [5]) или что роль хлорофилла в растениях заключается только в защите от повреждения светом системы, восстанавливающей двуокись углерода (Принсгейм [11, 12, 13, 14]). [c.580]

Дыхание оканчивается выделением двуокиси углерода при декар-боксилировании некоторых кетокисдот. Так как фотосинтез — процесс, обратный дыханию, появляется возможность рассматривать последнюю реакцию дыхания как возможную первую ступень фотосинтеза [50]. Однако аналогия между ролью декарбоксилирования при дыхании и рожью предварительного карбоксилирования в фотосинтезе не так близка, как может показаться. В дыхательном процессе декарбоксилирование—ступень в разрушении молекулы сахара. Еарбоксилирование играло бы соответственную роль в фотосинтезе только в том случае, если бы двуокись углерода присоединялась к промежуточному восстановленному продукту, а не к катализатору-акцептору, который должен вернуться в первоначальное состояние в конце реакции. Карбоксилирование хлорофилла или другого временного носителя может быть полезно для кинетических целей, но оно не может быть первым шагом при образовании углеродной цепи. [c.191]

Концентрация комплекса СОд)—величина того же порядка, что и концентрация хлорофилла. Хлорофилл составляет 5% от сухого веса hlorella (см. гл. XV), что соответствует средней концентрации около 0,01 моль1л. Однако акцептор — не хлорофилл, так как водный клеточный экстракт, который содержит весь поглощенный в темноте радиоактивный углерод, бесцветен. Кроме того, клетки с различным содержанием хлорофилла не обнаруживают различий в абсорбирующей способности С Оа и этиолированные растения также способны поглощадь двуокись углерода. [c.212]

Некоторые сведения по поводу природы промежуточных продуктов фотосинтеза были недавно получены в опытах с радиоактивным углеродом. Как было сказано в главе VHI, Рубен с сотрудниками обнаружили, что в темноте двуокись углерода включается в крупную молекулу, вероятно, образуя карбоксильную группу. Подобные же опыты были выполнены Рубеном и сотрудниками [13] с освеш н-ными растениями. Листья ячменя освещались в течение 15—70 мин. в присутствии 0 0.2. Затем листья экеграгировались теплой водой и возможно быстро подвергались анализу. В форме углеводов было обнаружено только 25% от ассимилированного радиоактивного углерода, что противоречит результатам Смита [38], описанным в главе П1, и только около 0,06% перешло в хлорофилл (см. главу XIX). Судьба остального количества радиоактивного углерода осталась неизвестной. [c.251]

Букач [256] предлагает следующую схему этого процесса. Возбужденные молекулы хлорофилла или окисляют воду до перекиси, или восстанавливают двуокись углерода до формальдегида. В присутствии вспомогательной окислительно-восстановительной системы аскорбиновая кислота — дегидроаскорбиновая кислота окисленный хлорофилл восстанавливается аскорбиновой кислотой или восстановленный — окисляется дегидроаскорбиновой кислотой таким путем возобновляется исходное состояние, и система снова готова для следующего цикла. В главе IV мы упоминали опыты по искусственному фотосинтезу, которые проводились Букачем ]256] на основе [c.283]

По Балларду [31], влияние избытка двуокиси углерода на фотосинтез сильно зависит от температуры. У Liguslrum торможение фотосинтеза может наблюдаться при 6°, начиная с 2—2,5 /о двуокиси углерода, а при 16° никакого влияния не наблюдается даже при 5% двуокиси углерода. Влияние сильнее на интенсивном свету, чем гна слабом это показывает, что избыточная двуокись углерода препятствует энзиматической реакции, а не просто затрудняет взаимодействие промежуточных продуктов с хлорофиллом, как можно предположить на основании схемы, представленной на фиг. 20. [c.339]

Пигменты в живой клетке, конечно, более иди менее тесно связаны в структуры, заключающие в себе белки, липоиды и каротиноиды (см. главу XIV). Франк и Херцфельд [81] считали, что комплекс двуокись углерода — акцептор (СОд и его промежуточные продукты восстановления, H Og и прочие, также связываются с хлорофиллом (фиг. 20). Однако экстракция акцептора двуокиси углерода из клеток водой и возможная его локализация вне хлоропластов (см. главу VIII) делают невозможной устойчивую связь этого компонента с хлорофиллом. С другой стороны, хлорофилл может ассоциироваться с промежуточными катализаторами X или Y, которые сперва подвергаются фотохимическому гидрированию в фотосинтезе, а затем вызывают восстановление комплекса СОд в темновых реакциях. Окислители-заменители (Од, HNOg) также едва ли непосредственно связываются с хлорофиллом, но могут заменять двуокись углерода или комплекс СОд при кинетических взаимодействиях с восстановленным промежуточным продуктом НХ. [c.552]

ОКИСЛЯТЬСЯ темновой реакцией с двуокисью углерода и восстанавливаться фотохимической реакцией с водой. Таким образом, предполагается, что фотохимически активная форма идентична алломе-ризованному хлорофиллу. Вильштеттер [71] предположил, что хлорофилл (НзЕ) сперва окисляется кислородом до радикала монодегидрохлорофилла (НЕ), объясняя, таким образом, необходимость кислорода для фотосинтеза (глава ХП1) затем монодегидрохлорофилл восстанавливает термической реакцией двуокись углерода, превращаясь при этом в дидегидрохлорофи.м Е,. Этот механизм имеет известное сходство с дисмутацией энергии, описанной в главе VII. Наконец, R окисляет воду при фотохимической реакции и сам восстанавливается вначале до НЕ и затем до НдЕ. [c.562]

Гипотеза обратимого превращения а Ъ, хотя и оставленная Вильштеттером и Штолем, была снова выдвинута Диксоном и Боллом [65], предполагавшими, что хлорофилл а, фотохимически восстанав.тавая двуокись углерода, превращается в хлорофилл Ь [c.562]

Вассинк, Катц и Доррештейн [125] наблюдали, что изменения концентрации восстановителей влияют на флуоресценцию пурпурных бактерий более сильно, чем изменения концентрации окислителя (СОд), и что первый эффект сохраняется в отсутствие двуокиси углерода, тогда как второй исчезает, если отсутствуют восстановители. На основании этого они пришли к заключению, что двуокись углерода не вступает ни в прямой, ни в косвенный обмен энергией с возбужденным хлорофиллом и что энергия возбуждения прямо или косвенно воспринимается восстановителями (H S, HjS-jOg, Hg... в пурпурных бактериях, НдО — в зеленых растениях). Названные авторы полагали, что наблюдаемое небольшое влияние O.j на флуоресценцию не имеет реального значения, однако такое упоощение является неоправданным. [c.363]

Хлорофилл и сам был рожден светом. Возможно, как считает М. Кальфин, солнечная радиация, действуя на воду и двуокись углерода, привела сначала к появлению муравьиной и щавелевой кислот. Щавелевая кислота содержит два атома углерода. При облучении таких двухуглеродных молекул часто образуются четырехуглеродные молекулы, в частности четыре атома углерода содержатся в янтарной кислоте. [c.208]

В 1894 г. Эмиль Фишер впервые четко сформулировал определение асимметрического синтеза на основании своих экспериментов по превращению моносахаридов в высшие гомологи по схеме циангидрипового синтеза, сопоставив этот процесс непосредственно с биохимическим процессом образования оптически активных сахаров в растениях [1]. Он высказал предположение, что двуокись углерода и вода, конденсируясь под влиянием солнечного света и хлорофилла, образуют формальдегид, который затем вступает в реакцию конденсации с другой молекулой формальдегида или с простейшими углеводами, причем под направленным воздействием оптически активных соединений в хлорофиллсодержащих зернах клетки реакция протекает таким образом, что вхождение каждого следующего асимметрического атома в цепь приводит к образованию только одной из двух возможных стерео-изомерных форм. В результате образуется молекула моносахарида. прочно связанная с хлорофиллом. Это образование затем распадается на оптически активный моносахарид и регенерированный хлорофилл — катализатор, способный вновь участвовать в этом цикле [1, 2]. Химический путь превращения углерода при фотосинтезе, установленный в настоящее время, в деталях имеет мало общего с этой упрощенной схемой, предложенной в конце прошлого столетия. Тем пе менее представления об асимметри-ческол синтезе, выдвинутые Фишером, в общих чертах остаются в силе и до настоящего времени. [c.11]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология