Фотосинтез первичные доноры электроно

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]

Фотореакции. Фотореакции относятся к первичным процессам любого фотосинтеза. Местом, где протекают эти фотохимические окислительно-восстановительные реакции, являются реакционные центры. Реакционный центр состоит из ряда компонентов, наиболее важные из которых первичный донор электронов (особый комплекс из хлорофилла и белка) и первичный акцептор электронов. Эти два компонента представляют собой окислительно-восстановительные системы. Система донора (Р/Р" ) обладает положительным, а система акцептора (Х/Х )-отрицательным потенциалом. Под воздействием энергии света происходит перенос одного электрона [c.385]

Полупроводниковый механизм рассматривает окислительно-восстановительные процессы в пигментных слоях хлорофилла с позиций электроники твердого тела [27]. Он предполагает миграцию зарядов по зоне проводимости или валентной зоне (в последней возникают светоиндуцированные вакансии) к центрам захвата — химическим акцепторам или донорам электронов. При экситонной миграции энергии в пигментной матрице нейтральный экситон может мигрировать к реакционному центру, где и происходит его диссоциация на два противоположно заряженных носителя. Разделение зарядов может иметь место не только в реакционном центре, но и на дефектах структуры пигментной матрицы [28]. В этом случае носители заряда раздельно мигрируют в матрице электронная вакансия (р) захватывается в активном центре, приводя к образованию катион-радикала хлорофилла (бактериохлорофилла), а электрон (е) — первичным акцептором, который может быть локализован вдали от активного центра. Центры захвата носителей заряда в пигментной матрице, обладающие низкой потенциальной энергией, разделены в пространстве в результате миграции зарядов по зоне проводимости или валентной зоне. В них инициируются первичные химические реакции фотосинтеза. [c.22]

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

Отличительной чертой переноса электронов при фотосинтезе является наличие световой стадии, в которой энергия света используется для того, чтобы перенести электрон от первичного донора к первичному акцептору (см. схему 9.1). [c.194]

Бактериальный фотосинтез отличается от фотосинтеза высших растений и водорослей отсутствием выделения кислорода донором электрона здесь служит не вода, а более сильные восстановители—H2S, Нг (из гидрогеназы), органические кислоты, тиосуль-фаты. У фотосинтезирующих бактерий отсутствуют эффект Эмерсона и хроматические переходы. На этих основаниях делается вывод о наличии только одной фотосистемы в хроматофорах бактерий — фотосистемы I. В бактериальном фотосинтезе принимают участие несколько цитохромов, которые отличаются по функциональной роли и по спектрам. Для пурпурных бактерий это цитохромы С552 и С555. Вероятно, цитохромы участвуют в нециклическом транспорте к НАД и циклическом транспорте, сопряженном с образованием АТФ. Природа первичного акцептора электронов А, изображенного на схеме, не установлена [c.29]

Активированный кислород в биологических системах. Образование активированного кислорода в клетке происходит в ходе аэробного дыхания и фотосинтеза. Суш ествует некоторая вероятность того, что первичный продукт восстановления кислорода — супероксидный анион-радикал покинет пределы дыхательной или фотосинтетической цепи и окажется в цитозоле. Эффективность этого события обычно возрастает при перегрузке электронтранспортной цепи, когда возрастает восстановленность ее переносчиков. В дыхательной цепи донором электрона для кислорода может служить семихинонная форма убихинона. В фотосинтетической [c.63]

Согласно окислительно-восстановительной концепции первичного акта фотосинтеза фотовозбужденный хлорофилл реакционного центра является первичным донором электронов. Действительно, экспериментально обнаружено, что исчезновение полос поглощения в хлоропластах растений при 700, 685 и 430 нм связано с окислением длинноволновой формы хлорофилла а, которую принято обозначать П700 [33]. Это подтверждается и возникновением сигнала ЭПР с -фактором 2,003 и ДЯ 7,5, что характерно для катион-радикала хлорофилла [36]. [c.24]

Очевидно, в тех закрытых соотояниях, где Р исходно окислен в темноте в ЭТЦ отсутствует первичный донор электрона. В случае, когда в темноте исходно восстановлены переносчики в акцепторной части, вакантные места для переноса электрона заняты и Р также не может дать начало электронному потоку. Очевидно, в этих условиях возрастает выход р и длительность т флуоресценции хлорофилла, энергия электронного возбуждения которого не может использоваться в первичных процессах фотосинтеза. Однако значения т и р при закрытых РЦ не достигают величин, характерных для разбавленных растворов пигментов, где отсутствует фотосинтез. Дело в том, что ион-радикал Р+, образованный в окисленных РЦ, обладает собственным спектром поглощения, который частично перекрывается со спектром флуоресценции пигментов ПБК. В результате этого происходит миграция энергии возбуждения от молекул ПБК на Р или диссипация в тепло на Р . В РЦ в состоянии PIQ появление отрицательного заряда на Q препятствует первичному разделению зарядов и появлению электрона на I PIQ Р I Q ) в силу электростатического отталкивания. [c.298]

Димерная структура фотоактивного Бхл в бактериальных РЦ вызывает интерес исследователей, тем более, что есть указания на подобное устройство первичного донора электрона и у высших растений. Возможно, что такое строение фотоактивного пигмента обеспечивает какие-то определенные преимущества в первичном акте фотосинтеза. Так, высказываются предположения, что димерная структура Р способствует эффективному первичному захвату фотовозбуждения до отрыва электрона и переноса его в цепь переносчиков. Это происходит благодаря сверхбыстрому разделению зарядов в самом димерном комплексе с быстрой (за сотни фемтосекунд) сопутствующей поляризацией ближайшего белкового окружения. Имеются и доводы в пользу прочной стабилизации во времени положительного заряда на Р, образованного при его фотоокислении, в результата делокализации дырки по структуре димера. Это способствует замедлению бесполезных обратных рекомбинационных процессов. Последнему благоприятствует в димере наличие большого числа степеней свободы для небольших структурных изменений, которые сопровождают фоторазделение зарядов (см. гл. XXVHI). [c.311]

Окислительно-восстановительный потенциал системы восстановителей фотосинтетической цепи (Х-/Х) должен быть ниже -400 мВ (т. е. потенциала системы СО2/СН2О (СН2О — обобщенная формула органических вещесхв — первичных продуктов фотосинтеза). Обычные доноры электронов, используемые в фотосинтезе, не обладают столь низким потенциалом, поэтому для восстановления X необходим обратный перенос электронов от молекулы [c.60]

Фотосинтетическое фосфорилирование в процессе фотосинтеза представляет собой один из путей накопления энергии в клетках зеленых растений, обладающих фототрофным типом энергетического обмена. Будучи первичным механизмом накопления энергии в живых системах, фотосинтез имеет более короткий путь от внешнего энергетического ресурса, которым является солнечный свет, до АТФ, чем другие типы биоэнергетики. Кроме того, реакции фототрофного типа накопления энергии четко обособлены от других обменных процессов в отличие от оргаиотрофного типа, реакции которого в значительной степени пересекаются с путями промежуточного обмена веществ [3, 7,12,16,23,25,26].Фотосинтез протекает в тилакоидах — пузырьках, расположенных внутри хлоропластов и уложенных в виде гран. Почти у всех фотосинтезирующих организмов в роли донора электронов выступает вода, кислород которой выделяется [c.426]

Первичное разделение зарядов на стадии Р А.АгА, Р+А7А2А3 рождает пару ион-радикалов (электрон-дырочную пару) Р А7. В фотосинтетичес-ком реакционном центре первичный донор отдает электрон в синглетном возбужденном состоянии. Следовательно, в РЦ фотосинтеза первичная РП Р А7 образуется в синглетном спиновом состоянии. Вторичная пара Р А наследует спиновое состояние первичной пары Р А7 в момент переноса электрона А7А2 А,А2. [c.107]

Несмотря на такие существенные различия между фотосинтезом бактерий и зеленых растений, ряд данных свидетельствует об общности (идентичности) первичного ( отохимического акта у этих разных организшв. Так, при замене воды другим донором электрона например индофенолами, изолированные хлоропласты приобретают способность осуществлять нециклический перенос электрона по типу нециклического бактериального - без выделения кислорода [c.201]

Не все стадии в процессе фотосинтеза являются выясненными и строго доказанными. Однако несомненно, что возбужденный светом хлорофилл является донором электронов, восстанавливая при участии атомов водорода из воды НАДФ до НАДФ-Нг, и, с другой стороны,— акцептором электронов, которые от ОН-ионов воды через цитохром возвращаются на хлорофилл или расходуются на образование АТФ. В то время как первичные фотофизические процессы при фотосинтезе заключаются в поглощении и переносе энергии квантов света, первичные фотохимические процессы заключаются прежде всего в образовании трех веществ молекулярного кислорода, восстановленного НАД или НАДФ и АТФ. Именно в реакциях [c.338]

Донором электронов у серобактерий являются различные соединения серы. Первичная фотохимическая реакция бактериального фотосинтеза заключается в обратимом окислении бактериохлорофилла Рш—Реэо, входящего в состав реакционного центра и составляющего около 2% от всего пигментного фонда. Транспорт электронов от донора к НАД осуществляется с помощью набора переносчиков, в число которых входят различные [c.89]

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]

При описании процесса первичных квантовых превращений в фотосинтезе Кэлвин [45] предположил, что в хлоропластах растения хлорофилл покрыт, с одной стороны, акцептором электронов в липидной фазе, а с другой — донором, например ферроцитохромом, в водной фазе. При фотовозбуждении хлорофилл передает электрон акцептору. Затем происходит передача электрона от обычной молекулы хлорофилла на вакантную орбиталь положительного иона хлорофилла. Наконец, в итоге этого процесса миграции заряда положительный ион хлорофилла превращается в хлорофилл, отрывая электрон от донора, причем одновременно образуется феррицитохром. Окисленный донор служит окислителем, а восстановленный акцептор — восстановителем на более поздних стадиях процесса, приводящего к восстановлению двуокиси углерода и образованию кислорода [c.165]

По существу первичный фотохимический процесс фотосинтеза можно отнести к окислительно восстановительной реакции с переносом электронов (или водородных атомов) от донора (НгО) к акцептору— ТФПН, который выступает в качестве переносчика водорода к СОг- Так как разность между редокс-потенциалами пар [c.464]

Сопоставление последовательности первичных процессов фотосинтеза с последовательностью событий при окислительном фосфорилировапии у митохондрий показывает, что наиболее существенное и принципиальное различие в процессах преобразования энергии при дыхании и фотосинтезе заключено в способе образования допоров и акцепторов электронов. В случае митохондрий— это субстраты типа НАДН или сукцината, окисляемые (посредством ЦЭТ) кислородом воздуха, в случае хроматофоров — это восстановленные акцепторы и окисленные доноры, образованные под действием света. [c.24]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология