Хлоропласт искусственные

Известно, что хлоропласты (например, из шпината) в присутствии искусственного донора электронов и бактериального экстракта, содержащего фермент гидрогеназу, способны продуцировать водород [c.26]

Гидрогеназа получает электроны от ферредоксина. В качестве доноров электронов используются различные органические соединения. Процесс сопровождается облучением видимым светом. Эта форма получения энергии имеет ряд достоинств избыток субстрата фотолиза (воды) нелимитированный источник энергии (солнечный свет) не загрязняющий атмосферу водород. Водород обладает более высокой теплотворной способностью по сравнению с углеводородами, кроме того, процесс получения водорода — возобновляемый процесс, зависящий в основном от стабильности вьщеленных хлоропластов. Водород можно получать в присутствии искусственного донора ё" (вместо воды) и поглощающих свет пиг- [c.26]

Сюда же примыкает и проблема фотохимических реакций с высоким коэффициентом полезного действии под влиянием солнечной энергии. II здесь поучительный пример дает нам природа. В растениях роль соответствующих катализаторов играют хлоропласты, запасающие. энергию в несколько квант, а затем использующие ее на процесс разложения воды и фотосинтез. Если бы нам удалось создать искусственные системы подобного тина, мы могли бы обеспечить высокий кпд процесса разложения углекислоты па СО и О2 или воды па Н2 и О2. Газы эти мы могли бы вновь соединить и воду и углекислоту в топливном элементе и таким образом превратить солнечную энергию в электрическую. Это очень интересная проблема будущего. Глубокие исследования в этом же направлении не исключают возможности путем изучения механизма работы мышц или нервов прийти к созданию соответствующих новых типов машин и счетно-решающих устройств. [c.20]

В-четвертых, и это является одним из основных козырей сторонников гипотезы Митчелла, была обнаружена способность изолированных хлоропластов образовывать АТФ в полной темноте в том случае, если они сначала инкубировались в среде с pH 4,0, а затем быстро помещались в среду с pH 8,5, в которой находились АДФ и неорганический фосфат. Возможность осуществления потока электронов в этих условиях предотвращалась добавлением соответствующих ингибиторов. Этот эффект кислотно-основного образования АТФ можно объяснить следующим образом. При pH 4,0 протоны медленно просачивались через мембрану внутрь хлоропластов до тех пор, пока pH внутри и вне хлоропластов не выравнивалась. Быстрое перенесение хлоропластов в среду с pH 8,5 создавало искусственный трансмембранный протонный градиент, достаточный для образования АТФ. [c.210]

А теперь еще одно, последнее добавление. Наши представления о том, что происходит в пластидах, пока еще остаются неполными. Лучше изучена их тонкая структура, и этим мы всецело обязаны электронному микроскопу. Кроме того, теперь ясно, что тонкая структура хлоропластов, несомненно, тесно связана с фотосинтезом. Однако каким образом структура и функция взаимосвязаны, как они работают друг на друга Для того чтобы понять это, нужны новые, еще более тонкие и совершенные методы. Таким образом, мечта исследователей создать из хлорофиллов, каротиноидов, липидов и белков искусственные тилакоиды для искусственного аппарата фотосинтеза сначала в пробирке, а затем и в производственных масштабах до поры до времени остается неосуществимой. Впрочем, никаких оснований для уныния нет скорее это может послужить стимулом для дальнейшей, еще более интенсивной работы. Ибо наградой, которая стоит любых усилий и затрат, будет возможность избавить человечество от всех забот о пропитании. [c.251]

А вот хлоропласты растений устроены иначе. Внутри них имеются особые мембранные пузырьки — тилакоиды мембрана которых вывернута наружу , как это искусственно делали с мембраной митохондрий Скулачев [c.269]

Показана также принципиальная возможность получения Нг из воды с помощью хлоропластов при добавлении к ним гидрогеназы и некоторых других компонентов, хотя скорость выделения водорода и стабильность такой системы невелики. Но исследование образования Нг подобными модельными системами может помочь созданию аналогичных искусственных катализаторов для преобразования солнечной энергии в молекулярный водород. [c.634]

Митохондрия или хлоропласт — сложная штука, целое натуральное хозяйство внутри клетки. Может быть, когда-то это была самостоятельная клетка микроба, вступившего на путь симбиоза с более крупным хозяином. В митохондриях и хлоропластах есть множество ферментов, в том числе неизученных. Может статься, что среди них скрывается и калиевая АТФаза. Поэтому далеко не безопасно мерить разность электрических потенциалов (Д1 >), используя природные ионы типа калия, как это сделал Митчел. Лучше бы взять ион искусственный, синтетический, непохожий ни на кого из своих природных собратьев. Но будет ли чужеродный ион проникать через митохондриальную мембрану [c.70]

Пример 15-Р. Определение ориентации молекул хлорофилла в хлоропластах с помощью поляризации собственной флуоресценции. Поляризацию красной флуоресценции хлорофилла в отдельном хлоропласте можно измерить с помощью флуоресцентного поляризационного микроскопа (см. гл. 2). Путем измерений, выполненных с искусственно иммобилизованным хлорофиллом, были определены углы между плоскостью поляризации флуоресценции и осями хлорофилла. Следовательно, зная из эксперимента плоскость поля ризации флуоресценции хлоропластов, можно определить ориентацию молекул хлорофилла в хлоропластах. [c.443]

В высоких концентрациях дофамин, адреналин и норадреналин принимают участие в окислительно-восстановительных (ОВ) реакциях хлоропластов. Судя по стандартным потенциалам катехоламинов и переносчиков электронов (табл. 8.3), а также доноров и акцепторов электронов искусственной природы, дофамин может быть наиболее эффективным донором в цепи переноса электронов между фотосистемами. В паре с аскорбатом он способен восстанавливать цитохром Г и пластоцианин. [c.121]

Фотосинтетические механизмы хлоропластов переводят солнечную энергию в химическую энергию АТР и NADPH в высшей степени эффективно. Поэтому ведется много исследований с целью научиться воспроизводить эти процессы в более простых искусственных молекулярных системах и таким образом заставить работать на себя непрерьшно льющийся на Землю неиссякаемый поток солнечной энергии. В современных солнечных батареях в качестве рецепторов световой энергии используются дорогостоящие твердые материалы, например кристаллический силикон, и эти батареи работают далеко не столь эффективно, как хлоропласты растений. Если бы нам удалось на молекулярном и субатомном уровне понять до конца те принципы, на основе которых хлорофилл и бактериородопсин работают как высокоэффективные ловушки световой энергии, и одновременно выяснить, как происходит распределение по обе стороны мембраны электрических зарядов и [c.713]

Реакция Хилла. Выделение кислорода и фотовосстановление искусственного акцептора электронов препаратами хлоропластов в отсутствие углекислого газа. [c.1017]

Недавно было сконструировано устройство,, в котором мембраны хлоропластов использовались в составе фотогальваниче-ского элемента для генерирования тока. При освеш,ении объединенных полуэлементов зарегистрирован потенциал 220 мВ и ток. 800 M( iA при плотности тока 16 мкА/см (использованы платиновые электроды). В одном полуэлементе мембранами хлоропластов осуществляется фотолиз воды, в то время как в другош идет только частичная реакция (фотосистема I) с образованием, низкого потенциала. Полуэлементы соединены искусственной мембраной, проницаемой для ионов, но не для переносчика электронов (красителя). Возможно, эту очень интересную фото гальваническую батарею удастся модифицировать так, что у двух ее полюсов будут выделяться Ог и Нг, а тока она давать не будет. [c.83]

Заслуживает внимания тот факт, что биологическая активйость эфирного экстракта может изменяться очень быстро при искусственном выведении клубней из состояния покоя. Эти изменения происходят довольно медленно при естественной смене физиологического состояния и гораздо быстрее при стимуляции прорастания в результате механического поранения. Возможно, что изменение рост-регулирующей активности есть результат новообразования фенольных соединений или их накопления за счет передвижения из одних частей органа в другие (например, из области поранения к верхушечным глазкам). Чтобы понять, -за счет чего меняется рост-регулируюш ая активность фенольных соединений, необходимо вьшснить их локализацию как по тканям клубня, так и в структурах клетки. В частности, до сих пор неизвестно место синтеза полйфенолов в органах, не содержащих хлоропластов, а также их распределение после образования по клетке (есть сведения, что они накапливаются в вакуоли). Немаловажное значение имеет при этом выяснение возможностей передвижения полифенолов как внутри клетки, так и внутри органа. [c.286]

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]

Хемиосмотическая гипотеза Митчелла связывает образование АТФ из АДФ с возникновением отрицательного градиента pH в хлоропластах но отношению к внешней среде при транспорте электронов под действием света (протонная помпа) [49]. Трансмембранный градиент pH в хлоропластах создает электрохимический потенциал, обеспечивающий фосфорилирование. Ингибиторы фосфорилирования и так называемые разобщители (среди них ионы аммония) могут уменьшить трансмембранный градиент pH из-за повышения проницаемости мембран хлоропластов, а не разрушать промежуточный X. Доводом в пользу хемиосмотической гипотезы является то, что синтез АДФ—>-АТФ возможен и в темноте, без всякого действия света, если в изолированных хлоропластах создать искусственно градиент pH [50]. Для этого их сначала помещают в раствор с низким pH, а затем быстро в раствор с высоким pH. Существует мнение о конкурентном образовании АТФ и трансмембранного протонного градиента из макроэргиче-ского соединения X [c.34]

В пользу первой гипотезы — о том, что карбоангидраза облегчает перенос СО2 через мембрану хлоропластов, — говорят результаты экспериментов с искусственными мембранами, к которым этот фермент может быть присоединен с любой из сторон или с обеих сторон (рис. 29). Эти искусственные мембраны, подобно настоящим клеточным мембранам, гидрофобны. Поэтому сквозь них не могут диффундировать заряженные частицы вроде НСОз) в то время как незаряженные молекулы, в том числе СО2, свободно проходят через гидрофобный слой. [c.98]

Приобретение цианелл клетками высших растений никогда не наблюдалось. Видимо, они слишком дифференцирован-ны для этого, а быть может, в этом случае просто не удается отличить цианеллы от хлоропластов. Хлоропласты, по-видимому, могут неделями жить как симбиотические органеллы в клетках пищеварительного тракта слизней [963, 1846, 1872]. Эти животные имеют специальные механизмы для приема хлоропластов в клетку. Удается также искусственно вво- [c.189]

Верность термодинамической схемы, т. е. самого общего механизма, предложенной П. Митчеллом в 1961 г. неоднократно иллюстрировалась экспериментально. Одной из наиболее ярких иллюстраций является опыт Ягендорфа и Урайба, осуществивших в 1966 г. синтез АТФ в изолированных хлоропластах за счет искусственно созданного градиента pH [404]. С тех пор число экспериментальных работ, подтверждающих концепцию Митчелла, значительно увеличилось. Замечательным примером осуществления фосфорилирования за счет энергии света, преобразуе- мой в энергию градиента pH, являются процессы в пурпурных, солелюбивых бактериях [374]. В мембранах этих клеток содержится зрительный пигмент — родопсин. Поглощаемая им световая энергия используется для работы протонного насоса , создающего градиент pH. АГФ синтезируется за счет этого градиента. Большой вклад в выяснение общих механизмов сопряженного фосфорилирования и особенно идущего при посредстве асимметричных мембран внесен В. П. Скулачевым и его сотрудниками, [266—271]. (См. также [360, 360а, 415,418,419,463,470]). [c.141]

В искусственных мембранах переходы такого рода были зарегистрированы различными методами. В нативных мембранах, вероятно, они также могут образовываться. Для мембран хлоропластов переходам бислоя в гексагональную Ни-фазу приписывается важная регуляторная роль. Предполагают, что в мембранах сар-коплазматического ретикулума мышц такие переходы могут индуцироваться в результате ферментативного обмена жирнокислотными цепями между длинноцепочечными фосфатидилсерином и короткоцепочечным фосфатидилхолином. [c.37]

Существование такого механизма подтверждается опытами с изолированными хлоропластами, которые в полной темноте могут образовывать АТФ. Для этого хлоропласты сначала инкубировали в среде с pH 4, а затем помещали в среду с pH 8,5, содержащую АДФ, неорганический фосфор и ингибитор возможного потока электронов. Образование АТФ И. А. Тар-чевский объяс1гяет следующим образом. При pH 4 протоны медленно проникали через мембрану внутрь хлоропласта до выравнивания pH внутри и вне хлоропластов. Затем быстрое перенесение хлоропластов в среду с pH 8,5 создавало искусственный трансмембранный протонный градиент, достаточный для образова11НЯ АТФ. [c.191]

Хотя жидкостно-мозаичную структуру мембраны обычно представляют в виде белковых айсбергов , плавающих в липидном море, в случае сопрягающих мембран это не совсем так. Благодаря высокому содержанию белков (50% внутренней митохондриальной мембраны составляют интегральные белки, 25%—периферические и 25%—липиды) эти мембраны имеют относительно плотную упаковку. Бислойные участки составляют менее 60% мембраны. Различные сопрягающие мембраны имеют несколько разный липидный состав 10% липида внутренней мембраны митохондрий составляет кардиолипин в случае мембраны тилакоидов хлоропластов фосфолипиды составляют лишь 10% липидов, остальные — это галактолипиды (40%), сульфоли-пиды (4%) и фотосинтетические пигменты (40%). Несмотря на такие различия липидного состава, свойства бислойных участков различных мембран в отношении исходной и индуцированной ионофорами проницаемости достаточно сходны. Это позволяет использовать для их описания данные, полученные на искусственных бислойных мембранах. В то же время свойства белковых транспортных систем могут быть уникальными не только для данных органелл, но и для данной ткани. Так, например, внутренняя мембрана митохондрий из печени крысы содержит транспортные системы, которых нет в митохондриях из ее сердечной мышцы (разд. 8.3). [c.31]

Свойства белковых систем, катализирующих транспорт через сопрягающие мембраны, обычно сильно отличаются от свойств бислойных участков как в присутствии, так и в отсутствие ионофоров. Транспортные белки обладают многими свойствами, присущими ферментам они проявляют стереоспецифичность, часто их можно специфически ингибировать, они генетически детерминированы. Последнее обстоятельство делает невозможной ту степень обобщения, которая применима к транспорту через бислой. Например, если РССР (рис. 2.5) индуцирует протонную проводимость в митохондриях, то можно смело полагать, что его эффект будет тем же в случае хлоропластов, бактерий или искусственного бислоя. В отличие от РССР транспортный белок может быть специфическим не только для данной органеллы, но и для органеллы из определенной ткани. Например, переносчик цитрата существует в митохондриях из печени, где он участвует в переносе промежуточных соединений синтеза жирных кислот (разд. 8.3), но отсутствует в митохондриях из сердца. Иногда утверждают, что для белковых транспортных систем характерна кинетика насыщения. Хотя в некоторых случаях это может быть верным, в целом кинетика транспортных процессов настолько сложна (особенно если они зависят от мембранного потенциала), что интерпретация ее требует большой осторожности. [c.40]

Рис. 4.19. Эксперимент с кислотной ванной , который доказал, что АТР может синтезироваться за счет АрН (Jagendorf, Uribe, 1966). Хлоропласты с разрушенной оболочкой (разд. 1.3) инкубировали в темноте при pH 4 в среде, содержаш,ей сукцинат. Были добавлены ингибиторы, блокируюш,ие перенос электронов. Сукцинат медленно проникал внутрь тилакоидов и освобождал там протоны, так что pH внутри тилакоидов опускался примерно до 4 (слева). Затем внешний pH быстро поднимали до 8, создавая на мембране ЛрН около четырех единиц, и одновременно добавляли ADP, Pi и Mg2+ (справа). Выход протонов через АТР-синтетазу приводил к синтезу до 100 молей АТР на моль синтетазы. Искусственные протонофоры, такие, как F P, ингибировали образование АТР.

Хотя природный путь переноса электронов в хлоропластах не является циклическим, в них можно искусственно индуцировать циклический перенос, если добавить вещества типа феназинме-тосульфата (PMS), которые могут служить как донорами, так и акцепторами электронов в фотосистеме I. Эти вещества восстанавливаются на наружной стороне мембраны, затем диффундируют через мембрану и вновь отдают электроны фотосистеме I на внутренней стороне. Если такой реагент является переносчиком Н-атома, то может возникнуть искусственная петля, заряжающая мембрану и способная поддерживать циклическое фотофосфорилирование (рис. 6.11). [c.143]

Существует альтернативный способ функционирования фотосинтетической редокс-цепи в хлоропластах циклический перенос электронов с участием фотосистемы I и комплекса bef, но без фотосистемы II. Такой механизм in vitro можно продемонстрировать, блокировав фотосистему II диуроном и добавив искусственный переносчик электронов ФМС. В некоторых условиях циклический перенос электронов можно наблюдать и in vivo. В этом случае восстановительные эквиваленты транспортируются от ферредоксина [c.69]

Я. Кагава и Э. Ракер (1971) были первыми, кому удалось реконструировать / о гпротеолипосомы. Особенно успешными оказались опыты с Н+-АТФ-синтазой хлоропластов (комплексом СРоСГх), когда синтез АТФ поддерживается диффузионным потенциалом ионов К+ в присутствии валиномицина и искусственно созданной АрН. Скорость синтеза АТФ в такой системе была около 200 молекул АТФ на один в 1 с, что всего вдвое ниже максимальной скорости фотофосфолирования в хлоропластах. [c.137]

Свойства отдельных искусственных переносчиков электронов. Метилвиологен ( = —0,45 В) и бензилвиологен (Л = —0,36 В) применяются для выявления систем с ярко выраженными восстанавливающими свойствами. Они могут восстанавливаться фотосистемой I хлоропластов, но не фотосистемой И. Восстановленная форма легко окисляется на воздухе (автоокисление), поэтому опыты следует проводить в анаэробных условиях. [c.233]

Искусственные доноры электронов. Восстановленная форма окислительно-восстановительной пары может выступать в качестве донора электронов. Так, например, в хлоропластах ионы марганца (napaMn VMn ) могут окисляться, заменяя тем самым воду. В качестве искусственного донора электронов наиболее широко применяется аскорбиновая кислота, обычно в смеси с другими веществами. Например, при работе с хлоропластами было показано, что в фотосистеме 11 аскорбиновая кислота в чистом виде или в смеси с фе-нилендиамином может подвергаться окислению вместо воды. Та же аскорбиновая кислота в сочетании с ДХФИ является донором электронов для фотосистемы I. При работе с митохондриями аскорбиновую кислоту часто применяют в сочетании с цитохромом с или с Ы,Ы,Ы, Ы -тетраметил-р-фенилендиамином (ТМФД) в обоих случаях электроны передаются на цитохром с. [c.234]

Примерно в это же время была опубликована первая работа Роберта Хилла, которой суждено было окончательно изменить представления о фотосинтезе. В ней сообщалось, что изолированные хлоропласты могут на свету выделять кисларод, восстанавливая соединения (искусственные окислители), иные, чем СО2,, как, например, [c.87]

Индукция представляет собой в основном искусственный процесс в том отношении, что более или менее внезапный переход растений или листьев после довольно длительных периодов темноты в условия яркого освещеиия в природе встречается чрезвычайно редко. Этот процесс весьма интересен для исследователей, поскольку он позволяет гораздо лучше понять механизмы регуляции и взаимосвязь между хлоропластом и клеткой, в которой он находится. [c.167]

Предполагают, что в ходе связанных с фотодыхаиием процессов метаболизма осуществляется массовый обмеи метаболитами внутри клетки между хлоропластами, пероксисомами и митохондриями. Механизм такого транспорта изучен цлохо, и роль фотодыхания пока непонятна. Ясно лишь, что Сз-растеиия явно благоденствуют тогда, когда в условиях атмосферы, обогащенной СО2, фотодыхание искусственно подавлено. [c.400]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология