Фоторедукция Qg водорослями

Квантовый выход фоторедукции водорослей и бактерий [c.563]

Рис. 7. Действие о-фенантролина 00-a М) на фоторедукцию водорослей, с Мп и без Мп

Фоторедукция у адаптированных водорослей (водоросли в роли фотосинтезирующих бактерий). Адаптированные к водороду водоросли могут восстанавливать двуокись углерода либо при помощи [c.151]

По Рике и Гаффрону [35], нри прерывистом освещении цианид оказывает такое же действие на фоторедукцию адаптированных водорослей, как и при обычном фотосинтезе. Одинаковое влияние цианида на фотосинтез (с выделением кислорода) и фоторедукцию (без выделения кислорода) служит лучшим доказательством того, что цианидное торможение не влияет на энзим, выделяющий кислород. [c.319]

Эти два соображения дают правдоподобное объяснение сигмообразной формы кривой газового обмена, но не оправдывают полностью способа расчета максимального квантового выхода фоторедукции по наклону крутой части световой кривой. Прежде всего использование внутренних восстановителей представляет собой пока только гипотезу. Более того, даже если эта гипотеза верна, все же возможно, что по мере возрастания интенсивности света фоторедукция заменяет (а не только лишь дополняет) фотохимическое превращение внутриклеточных субстратов. Это может произойти либо вследствие исчерпания внутриклеточного материала, либо вследствие изменения в энзиматических системах (как при потере адаптации адаптированных к водороду водорослей см. т. I, гл. VI). Более точные измерения фотосинтетического отношения Д[С02)/Д [восстановитель] при разной интенсивности света, а также исследование влияния интенсивности и длительности освещения на форму световых кривых могут помочь выяснению этого положения. До сих пор нет убедительных доказа- [c.564]

Важнейшим этапом в эволюции биосферы можно считать появление способности к принципиально новому типу автотрофной ассимиляции СО-. — фотосинтезу. Процесс фотосинтеза отличается от фоторедукции по целому ряду признаков в качестве донора водорода, идущего на восстановление СО2, используется вода восстановление углекислого газа сопряжено с выделением кислорода продуктами фотосинтеза являются преимущественно углеводы, а не органические кислоты и аминокислоты. Способностью к фотосинтезу обладают водоросли и выс-щие растения. Продуктивность фотосинтеза у них выше масштабов потребления ассимилятов, и поэтому часть из них (углеводы) может откладываться в виде запасных веществ. В темноте они расходуются в процессе дыхания, поддерживая потребности клеток в метаболитах и энергии. Можно считать, что появление фотосинтеза и накопление кислорода в атмосфере привело к возникновению дыхания. Водоросли оказались в гораздо более выгодном положении по сравнению с бактериями, осуществляющими фоторедукцию. Первые удовлетворяли свои потребности в энергии и метаболитах для осуществления биосинтезов и других эндергонических процессов на свету за счет фотосинтеза, а в темноте — за счет дыхания. Развитие же вторых находится в полной зависимости от освещения и не может нормально [c.19]

Снижение интенсивности фотосинтеза при дефиците ионов железа может быть объяснено, если встать на точку зрения Бойченко, считающей, что Ре входит в состав фермента, участвующего в восстановлении углекислого газа. Одним из компонентов этого фермента является также марганец, что может объяснить сильную депрессию фотосинтеза у высших растений и зеленых водорослей при отсутствии Мг. Тот факт, что фоторедукция СО2 не затормаживается при дефиците Мг, дал основание считать, что он участвует в реакциях, связанных с выделением кислорода. [c.127]

Представляет интерес также и то, что бактерии содержат чрезвычайно мало марганца и не нуждаются в нем для осуществления фоторедукции, в то время как для фотосинтеза водорослей и высших растений он необходим. [c.177]

Работы по фоторедукции водорослей, идущей по типу бактериального (фотосинтеза, способность водорослей переключаться в зависимости от условий с одного типа усвоения углекислоты на другой явились одним из аргументов ван Ниля и Га4( рона в пользу общности фотохимической реакции при разных типах фотосинтеза -зеленых растений и Оактерий. [c.28]

Все вышеизложенное говорит в пользу того, что в процессе фоторедукции водорослей участвует только фотосистема I. Фотовосста-нрвление НАдФ и в дальнейшем СО2 происходят за счет электрона не воды, а водорода при участии гидрогеназы. [c.192]

Синезеленые водоросли способны использовать различные источники-энергии для своего развития (фотосинтез, фоторедукцию, хемосинтез, гетеротрофную и фотогетеротрофную ассимиляцию органических веществ). Поэтому они способны заселять различные биотопы — поверхность, толщу воды, иловые отложения, аэробные, анаэробные участки водохранилищ — и выживать там, где погибают другие хлорофиллсодержащие организмы. Синезеленые водоросли потребляют незначительное количество фосфора для своего развития. С уменьшением его в окружающей среде в клетке аккумулируется органическая сера. Благоприятные факторы внешней среды, а также особенности метаболизма этих водорослей способствуют массовому их. размножению, цикл которого регулярно повторяется. В период актнвиого- [c.189]

ЩИЙСЯ цитохром (см. гл. XV), найденный в зеленых растениях ктах = = 563 ммп Е = —0,06 в). Оба эти соединения присутствуют приблизительно в той же концентрации, что и цитохром /. Далее следует отметить наличие еще примерно 10 молекул пластоцианина — медьсодержащего белка (2 атома Си на молекулу мол. вес 20 ООО) и приблизительно такое же (или несколько большее) количество нафтохинонов (витамин К) и бензохинонов (разнообразные пластохиноны см. гл. XV), а также НАДФ и флавины (см. гл. Vni). К системе I относятся, кроме того, каротиноиды. Поглощаемая ими световая энергия с высокой эффективностью передается хлороф11ллу. Основная функция системы I заключается в том, чтобы обеспечивать одновременное образование восстановительного агента и слабого окислителя, т. е. в осуществлении реакции (ХП.Ю). Система I, функционирующая при наличии окисляющегося субстрата ДНг, сама по себе, без системы II, осуществляет реакцию фотовосстановления фоторедукция) подобно тому, как это происходит у водорослей, нуждающихся в доноре водорода. [c.324]

Кислотное брожение происходит независимо от водородного. Поэтому отношение ДСОц/ДНа может варьировать в широких пределах. Ввиду одновременного проявления у Seenedesmus водородного брожения и фоторедукции естественно предположить, что водородное брожение локализуется в хлоропластах, а кислотное брожение может происходить в любых местах клетки. Нелетучие кислоты, образующиеся при самоброжении водорослей, содержат лишь незначительное количество молочной кислоты в присутствии глюкозы содержание молочной кислоты возрастает до 50°/q. У некоторых бесцветных гетеротрофов сбраживание глюкозы дает до 95°/о молочной кислоты. [c.143]

Фотохимическое выделение водорода можно наблюдать только в отсутствие двуокиси углерода. Если снабдить водоросль двуокисью углерода, последняя действует как водородный акцептор, и фотохимическое выделение водорода превращается в фоторедукцию. Пока клетки не будут совершенно лишены кислорода, кислотное брожение непрерывно выделяет двуокись -углерода поэтому эксперименты с выделением водорода на свету можно проводить, только вводя в ответвление манометра щелочь и принимая в расчет двуокись углерода, поглош,енную при фоторедукцин. [c.149]

Объяснение фоторедукции адаптированными водорослями дано в схеме на фиг. 4. Она вызывается перехватом продуктов фотохимического окисления гидрогеназной системой. Клеточные водородные доноры К Нз и наружный водород вступают в состязание. [c.153]

Фотосинтез у зеленых и пурпурных бактерий может происходить совершенно таким же образом, как и фоторедукция адаптированных водорослей (за исключением того, что их энзиматическая система заморожена и ни при каких обстоятельствах не может перейти на выделение кислорода). Однако более вероятно, что неспособность пурпурных бактерий к выделению кислорода вызывается иным характером промежуточных продуктов окисления Z по-с-дедние не имеют достаточной энергии для превраш ения в Од и в свободный кислород и могут восстанавливаться лишь гидрогеназной системой (см. главу VII). [c.154]

Несмотря па аналогию в обмене веществ адаптированных водорослей и пурпурных бактерий, он играет различную роль в жизни этих организмов Гаффрон [17] обнаружил, что после нескольких дней фоторедукции у водорослей не проявлялось увелнчепия в содержании хлорофилла, сравнимого с увеличением, происходящим за такой же период фотосинтеза. [c.154]

Исходя из гипотезы ван Ниля, можно сделать заключение, что механизмы фоторедукции адаптированных водорослей и пурпурных бактерий несколько отличаются друг от друга. Первые содержат обычно хлорофилл, на котором, вероятно, процесс адаптации не отзывается. Таким образом, первичный продукт окисления воды ОН " -, вероятно, одинаков и в нормальном и в адаптированно>г фотосинтезе. Разницу в конечной стадии окисления, как предполагает Гаффрон (глава VI), следует отнести за счет активации гидрогеназной системы с одновременной инактивацией ферментной системы Ед, выделяющей кислород. Идентичность первичного процесса у адаптированных и нормальных зеленых водорослей подтверждается наблюдениями Рике и Гаффрона [34]. Эти исследовате.1И отмечают, что максимальный квантовый выход ц скорость насыщения на мигающем свету одинаковы прл фоторедукцин у адаптированных водорослей и при фотосинтезе у неадаптированных водорослей. С другой стороны, у пурпурных бактерпй первичный окисленный продукт ОН , естественно, не способен превратиться в свободный кислород. В данном случае аэробные условия могут вызвать лишь полное прекращение синтеза (если они ведут к окислите.1ьной инактивации гидрогеназы), но не могут вызвать переход к обычному фотосинтезу (с водой в качестве восстановителя), как это получается при исчезновении адаптации у зеленых водорослей. [c.175]

Работа Гаффрона, разобранная в главе XI, показывает, что у некоторых водорослей каталаза может быть по-шостью инактивирована без понижения фотосинтеза. Отсюда можно заключить, что действие гидроксиламина на фотосинтез вызывается отравлением энзима, отличного от каталазы. Этот чувствительный к гидроксиламину энзим может несколько напоминать каталазу тем, что его функция также способствует выделению кислорода. Опыты по действию гидроксиламина на обмен веществ, адаптированных к водороду водорослей (например, Seenedesmus D1), подтверждают это представление. У этих водорослей фоторедукция двуокиси углерода значительно менее чувствительна к гидроксиламину, чем нормальный фотосинтез. Последний подавляется полностью 5 10- М раствором NHaOH, а реакция с водородом ослабляется меньше чем на 50% даже 3 10- Ы раствором. [c.320]

Это предположительный механизм фоторедукции у отравленных фтиоколом (иди фенантродином) водорослей. Он требует 16 квант вместо 8, которых достаточно для нормального механизма фото-редукции [c.324]

Динитрофенол сильно действует и на фотосинтез и на фоторедукцию, но не оказывает специфического действия на реакцию адаптации. Гаффрон [33,34] находит, что динитрофенол тормозит также водородное брожение в темноте, но не влияет на выделение водорода на свету или даже стимулирует его. Это дока вает, что последний процесс не зависит от энзима, участвующего в процессе образования водорода на свету (см. главу VI). Динитрофенол не имеет сродства с тяжелым металлом, и потому предполагается, что он действует на энзиматически активные белки. Его действие на фотосинтез выражается в торможении переноса водорода от промежуточного восстановленного продукта реакции к двуокиси углерода, так как эта стадия одинакова и в фотосинтезе н в фоторедукции. (Каталитически активные белки могут служить передатчиками водородных атомов, тогда как комплексы тяжелых металлов переносят электроны.) Влияние динитрофенола на водородное брожение требует специального объяснения. Хотя динитрофенол тормозит и фотосинтез и фоторедукцию, он оставляет у адаптированных водорослей лишь одну световую реакцию — фотохимическое выделение водорода. Кажущаяся стимуляция этой реакции динитрофенолом может объясняться устранением потерь, обычно вызываемых реакцией водорода с двуокисью углерода, которая образуется при брожении и недостаточно быстро поглощается щелочами. [c.328]

Еоличественные исследования над фоторедукцией карбонильных соединений клетками hlorella проводились с оензальдегидом в качестве окислителя. Для получения максимального количества кислорода из данного количества бензальдегида его надо было прибавлять тотчас же после начала освещения. Если бензальдегид прибавлялся раньше в темноте, то часть его использовалась в темновой реакции. Так как нефотохимическое разложение сопровождается выделением эквивалентного количества двуокиси углерода (при наличии карбоната, но не в его отсутствие), то авторы объясняют это дисмутацией бензальдегида на бензойную кислоту,и бензиловый спирт, причем СОа вытесняется из карбоната бензойной кислотой. Если бензальдегид прибавлен немедленно после начала освещения к молодой культуре водоросли, находящейся в хорошем состоянии, то можно получить одну молекулу кислорода из двух молекул бензальдегида согласно уравнению [c.549]

Можно сделать одно возражение по поводу механизма (19.13). Реакция (17.13б), повидимому, одинакова с реакцией, при которой восстановители-заменители заменяют воду в фотоеинтезе, бактерий и анаэробно адаптированных водорослей. Если эта реакция может происходить у всех зеленых растений (т. е. не нуждается в посредничестве гидрогеназы), возникает вопрос, почему все они не могут восстанавливать двуокись углерода за счет клеточных или введенных извне органических водородных доноров, т. е. осуществлять фоторедукцию с органическими восстановителями вместо фотосинтеза (Этот вопрос уже ставился в главе VI.) На это следует ответить, что фоторедукция возможна, но у фотосинтетических активных растений вероятность, что o hl прореагирует с аодой, настолько выше вероятности его реакции с другим водородным донором (А — в реакции (19.13в), HgR—в схеме на фиг. 11), что эта последняя реакция остается незаметной, С другой стороны, лри фотоокислении лишь малая часть молекул оСЫ, реагирующих с А, вызовет общее химическое изменение, так как реакция оСЫ с HgO [c.561]

Фоторедукция. Опыты по фиксации С Оз адаптированными к водороду водорослями Seenedesmus при 540 люкс [7] показали, что образовавшиеся продукты идентичны с продуктами фотосинтеза и скорости этого образования в обоих случаях также очень близки. Типичные радиограммы для обоих опытов приведены на фиг. 8 и 9. Таким образом, основное отличие фотосинтеза от фотовосстановления заключаеа ся в источнике и способе переноса водорода, а не в способах восстановления углерода образуемыми при этом восстанавливающими агентами. [c.589]

У изолированных хлоропластов зеленых растений можно убрать воду в качестве донора и ввести другой донор, более сильный восстановитель. В этом случае идет ассимиляция (фоторедукция) СОг без выделения кислорода. Кроме того, специфические ингибиторы гидроксиламин, 3-(4-хлорфенил)-1,1-диметилмочевина, 3(3,4-дихлорфенил)-1,1-днметилмочевина — подавляют выделение кислорода, но не действуют на фоторедукцию СОг. С помощью рентгеновского излучения удалось получить мутанты водорослей, у которых в активном состоянии были фотосистемы I или II — первые осуществляли фоторедукцию и не выделяли кислород, вторые не могли ассимилировать СОг, но изолированные хлоропласты их были способны выделять кислород при наличии подходящих акцепторов электрона. Эти и другие факты свидетельствуют об известной разобщенности фотосистем I и II, которые в модельных условиях могут действовать независимо. [c.30]

Некоторые водоросли после выдерживания в атмосфере водорода в темноте приобретали способность при малых интенсивностях света осуществлять фоторедукцию СОг ее удавалось вести при облучении светом в полосе 705 нм (фотосинтез, как известно, при этой длине волны света практически не идет), эффект Эмерсона у таких адаптированных водорослей отсутствовал. Вероятно, у таких водорослей адаптивно образовывалась или активировалась гидрогеназная система и в целом тип фотосинтеза приближался к бактериальному. Далее, у водорослей в модельных условиях удается наблюдать одновременное осуществление фотосинтеза [c.32]

Интересно, что многие водоросли (сине-зеленые, зеленые, красные, бурые) способны при инкубировании их в анаэробной (водородной) атмосфере переходить от фотосинтеза к фоторедукции, к бактериальной форме фотосинтеза (Гаффрон, 1944 и др.). Считается, что в восстансвительных условиях происходит активирование фермента гидрогеназы, катализирующей восстановление СОг с помощью водорода атмосферы. В присут-СТВ1ИИ кислорода при интенсивном освещении активность гидрогеназы падает и водоросли вновь приобретают способность осуществлять фотосинтез. [c.20]

К выделению кислорода в процессе фотосинтеза способны водоросли и высшие растения, но не бактерии. В I93I году Ван-Ниль предложил следуюш,ее суммарное уравнение, которое подходило и для фотосинтеза и для фоторедукции [c.173]

Цикл Кальвина характерен не только для водорослей и высщих растений, но и для фотосинтезирующих бактерий. Кроме того, недавно Арнон обнаружил у анаэробной hlorobium thiosulfatofilum другой циклический процесс, включающий в себя многие соединения цикла Кребса и обеспечивающий усвоение СОг (фоторедукцию). При одном обороте бактериального цикла регенерации акцепторов СОз усваивается четыре молекулы углекислого газа (фиг. 111). Были выделены ферменты карбоксилирования. К ним относятся [c.236]

Интересно, что у ба ктер ий в процессе уов оен ия СО2 синтезируются, главным образом, не углеводы. В то же время у водорослей и высших растений углеводы выступают в роли основных конечных продуктов фотосинтеза. Такое аильное отличие определяется, по-види-мо му, тем, что у аэробных фотосинтезирующих форм растений углеводы могут легко и. по мере надобност и расходоваться в процессах дыхания. При этом происходит и освобождение энергии и образование в цикле Кребса тех соещинений, которые я1вяяются конечными продуктам)И бактериального фотосинтеза (фоторедукции). [c.238]

Т.е. без ввделения кислорода, как и фототрофные бактерии. Эта адаптация водорослей обратима. При повышении интенсивности света фоторедукция углекислого газа прекращается, восстанавяивается нормальный процесс фотосинтеза, идущий с выделением кислорода. [c.27]

Установлено, что выделение кислорода и фиксащш и восстановление 00 растениями непосредственно между собой не связаны, хотя обычно в нормальных услов шх эти процессы сопряжены и про-тека )т в растениях одновременно. Об этом свидетельствует то, что при фотосинтезе бактерия, при фоторедукции анаэробно адаптированных водорослей происходит усвоение СО2 без выделения кислорода. то подтвердилось и работами с изолированными хлороплас-таа ти, которые схюсобны выделять на свету кислород (реакция Хилла) и в отсутствие СО , при наличии других акцепторов водорода (электрона), [c.32]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология