Основные процессы фотосинтеза, доноры электронов

Рис. 17.1. Схема первичных процессов фотосинтеза высших растений. В соответствии с представлениями о последовательном взаимодействии двух фотосистем в так называемой 2 -схеме фотосинтеза, восстановленные продукты ФС II служат донорами электронов для ФС 1. Возбуждение светом, который в основном поглощается ФС П, должно приводить к восстановлению промежуточных переносчиков в ЭТЦ, а возбуждение ФС 1, наоборот, к их окислению

Основной принцип описанного процесса заключается в том, что фотосистема дает возможность использовать энергию света для переноса электрона от слабого донора электронов, т. е. молекулы, имеющей большое сродство к электронам (в данном случае от црггохрома), на такую молекулу, как хинон. который в восстановленной форме служит сильным донором электронов. Таким образом, энергия возбуждения, которая в обычных условиях рассеялась бы в виде тепла и/или флуоресценции, используется для повышения энергии электрона и образования сильного донора электронов. Как мы увидим, в хлоропластах высших растений начальным донором электронов служит не црггохром, а вода, чем и объясняется вьщеление кислорода при фотосинтезе у растений. Прежде чем перейти к рассмотрению процессов, происходящих в более сложной фотосистеме хлоропластов и доставляющих в конечном результате энергию для синтеза АТР и NADPH, посмотрим, как эти конечные продукты образуются у пурпурных бактерий с помощью менее сложного, но похожего механизма. [c.470]

Основные пути транспорта электронов в ходе первичных процессов фотосинтеза показаны на рис. 12.14. Это известная Z- xeлia-результат исследований, в которых использовались методы импульсной спектро-фотометрии, а также искусственные доноры и акцепторы электронов и специфические ингибиторы. Она дает представление об окислительновосстановительных потенциалах пигментов и переносчиков электронов и о последовательнос1 и их окисления и восстановления, но ничего не говорит о локализации этих компонентов в мембране. [c.388]

Существует мнение, что донорно-акцепторные комплексы выполняют важные функции в поддержании процесса превращения энергии в пластинчатых биологических системах. Обобщенное описание их функций в процессах фотосинтеза [42] и сокращения мышц [43] дано Кирнсом и Кэлвином [44]. В растворе комплекс не может аккумулировать энергию, поглощаемую при переносе заряда, так как переход в основное состояние происходит слишком быстро. Если, однако, компоненты комплекса расположены слоями в твердом состоянии, поляризация, вызываемая переходом электронов от донора к акцептору при фотовозбуждении, может достичь большего диапазона вследствие диффузии заряда в каждом твердом слое. Окисленный донор и восстановленный акцептор в таких условиях становятся относительно свободнее для того, чтобы независимо выполнять функции как химических, так и электрических агентов. В главе V уже обсуждались электрические и магнитные эффекты при фотовозбуждении модельных систем, построенных из твердых слоев сравнительно простых доноров и акцепторов. [c.165]

Обнаружено, что в фотоокисленном состоянии хлорофилл а реакционного центра II фотосистемы имеет окислительно-восстановительный потенциал порядка +1000 --[-1300 мВ, т. е. настолько положительный, что в этом состоянии Пб8о может быть восстановлен за счет электронов воды. Механизм реакций, связанных с переносом электронов от молекул воды на Пезо, неизвестен. Установлено, что необходимым компонентом системы разложения воды является марганец. Очевидно также, что путь электронов от воды до Пево включает больше, чем один этап. Таким образом, фотосистема II была достроена к фотосистеме I для того, чтобы стало возможным использование воды в качестве донора электронов. Побочный продукт этого процесса — молекулярный кислород. Фотосинтез, осуществляемый при координированном функционировании двух фотосистем и сопровождающийся выделением кислорода из воды, стал одним из основных типов энергетического метаболизма у высших форм жизни и в настоящее время занимает доминирующее положение в энергетической системе живого мира. [c.245]

Все зеленые серобактерии — облигатные фотолитоавтотрофы и строгие анаэробы (гораздо более строгие, чем пурпурные серобактерии). В присутствии Ог они не растут. Основной источник углерода — углекислота. Как доноры электронов для фотоассимиляции СО2 могут использовать только неорганические соединения HaS, S°, МагЗгОз, l . Характерный для зеленых серобактерий процесс фотосинтеза может -быть изображен в виде следующего уравнения [c.262]

Возбужденный электрон может перейти в основное состояние с излучением кванта света, т. е. сопровождается флуоресценцией. Молекула хлорофилла, находясь в триплетном возбужденном состоянии, имеет два валентных электрона с неспаренными спинами и представляет собой бирадикал. Возбужденный электрон принадлежит уже не отдельной молекуле, а системе молекул, которые, могут переходить из одной зоны уровней в другую. На том месте, откуда электрон перешел в возбужденное состояние, остается вакансия она обладает свойством положительного заряда и называется дырка . Возбужденный электрон и дырка образуют пару, которую называют экситоном — он может мигрировать по зонам уровней, перенося с собой энергию поглощенного кванта света. Места в зонах, где застревает мигрирующий электрон, называют ловушками. Доноры электронов могут Отдавать их дыркам , а акцепторы электронов могут поглощать их из ловушек. В результате переноса энергии электронного возбуждения образуются вещества с высокоэнергетическими связями — АТФ и НАДФН , энергия которых используется для восстановления СО2 в процессе фотосинтеза. [c.190]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология