Фотосинтезирующие клетки

Рис. 23-10. Спектр поглощения и фотохимический спектр действия зеленого листа. Спектр поглощения характеризует долю энергии поглощенного света в зависимости от длины волны. Фотохимический спектр действия показывает зависимость отнбсительйой эффективности фотосинтеза от длины волны. Стимулировать фотосинтез может, вообще говоря, видимый свет любой длины волны, однако наибольшую эффективность фотосинтеза обеспечивают длины волн 400-500 и 600-700 вм. Для сравнения показан спектр поглощения чистого хлорофилла а, который в области 500-600 нм поглощает сравнительно слабо. В некоторых фотосинтезирующих клетках имеются вспомогательные пигменты, интенсивно поглощающие в этой области и, таким образом, дополняющие собой хлорофиллы.

Эукариотические клетки намного крупнее прокариотических, их объем в 1000-10000 раз больше объема прокариотических клеток. Параду с четко выраженным и ограниченным мембраной ядром с многочисленными хромосомами в эукариотических клетках содержатся окруженные мембраной органеллы. К ним, в частности, относятся митохондрии, функция которых состоит в окислении клеточного топлива и образовании АТР, а также хлоропласты (в фотосинтезирующих клетках), улавливающие энер- [c.50]

Поглощение квантов света в фотосинтезирующих клетках происходит в хлорофилловых гранулах хлоропластов. Синтезы всех органических соединений биосферы начинаются с промежуточных продуктов метаболизма углеводного обмена. [c.22]

Фотовосстановление — индуцируемое светом восстановление акцептора электронов в фотосинтезирующих клетках. [c.332]

Световая реакция представляет собой специфическую особенность фотосинтезирующих клеток. В то же время большинство реакций, составляющих процесс фиксации углекислоты в темновой фазе, свойственно не только фотосинтезирующим клеткам. [c.260]

Рис. 2-22. Хлоропласт фотосинтезирующей клетки листа салата.

Хлоропласты значительно крупнее митохондрий и могут иметь самую разную форму. Из-за высокого содержания в фотосинтезирующих клетках пигмента хлорофилла они обьино окрашены в зеленый цвет, однако их окраска может меняться в зависимости от относительных количеств других пигментов, содержащихся в хлоропластах. Молекулы этих пигментов, которые в совокупности способны поглощать световую энергию во всей видимой области спектра, располагаются во внутренней мембране хлоропласта. Эта мембрана свернута весьма сложным образом в виде дисков, называемых ти- [c.47]

Рис. 23-1. Солнечная энергия-первичный источник всей биологической энергии. Фотосинтезирующие клетки используют энергию солнечного света для образования глюкозы и других органических продуктов. Эти органические продукты служат гетеротрофным клеткам источником энергии и углерода.

В эукариотических фотосинтезирующих клетках как световые, так и тем-новые реакции протекают в хлоропластах, которые можно рассматривать как главные силовые станции таких клеток. Следует, однако, напомнить, что в клетках зеленого листа содержатся также и митохондрии (разд. 2.8). Ночью, когда клетки не получают солнечной энергии, митохондрии генерируют необходимый им АТР, используя кислород для окисления углеводов, образовавшихся в хлоропластах в дневные часы. [c.687]

В фотосинтезирующих клетках высших растений всегда присутствуют хлорофиллы двух типов. Один из них-это хлорофилл а, а второй представлен у многих видов хлорофиллом Ь, отличающимся от хлорофилла а тем, что вместо метильной группы при кольце II в нем содержится альдегидная группа (рис. 23-8). Хлорофиллы аиЬ могут быть выделены в чистом виде из экстрактов листьев хроматографическими методами. Хотя оба они окрашены в зеленый цвет, но их спектры поглощения слегка различаются. У большей части высших растений количество хлорофилла а примерно вдвое превышает количество хлорофилла Ь. [c.691]

Так как пируват (благодаря существованию дополнительных стадий карбоксилирования см. гл. XI) является предшественником различных ди-и трикарбоновых кислот цикла лимонной кислоты, а следовательно, и всех тех углеводов и аминокислот, которые происходят от этих соединений, то реакция (XII.38) служит для фотосинтезирующей клетки ключевой стадией в процессе восстановительного синтеза важнейших соединений. [c.332]

Разумеется, работа энергетических установок живого организма тоже куда сложнее, чем это было бегло нами описано. Как и в фотосинтезирующих клетках, в клетках-потребителях энергетикой ведают специализированные агрегаты — митохондрии. Эти тельца устроены таким образом, что в них с равным успехом сгорают не только углеводы, но в случае надобности — и жиры, и белки. Все это перерабатывается в ацетил КоА. Митохондрии не уступают хлоропластам не только в экономичности, но и в сложности и совершенстве конструкции. Совершенство и, так сказать, стандартность их организации побудили некоторых ученых даже высказать предположение, будто некогда митохондрии были самостоятельными организмами, заключившими впоследствии с высшими клетками конвенцию . [c.307]

С тех пор как в растительных и животных тканях были найдены пигменты, их присутствие не переставало привлекать внимание исследователей даже в тех случаях, когда окраска могла быть безразлична с точки зрения биохимической функции. Яркая красная окраска является отличительным признаком крови, и именно поэтому она производит гораздо большее впечатление, чем бесцветная лимфа, хотя способность гемоглобина поглощать видимый свет не имеет прямой связи с его биологической деятельностью переносчика кислорода. В фотосинтезирующих клетках наличие окрашенного вещества приобретает особое значение. Так как в этих клетках свет превращается в химическую энергию, возникает вопрос, участвует ли. пигмент в этом превращении или же его окраска, аналогично красной окраске крови, только случайное проявление. [c.401]

Недавно было доказано, что свет, абсорбированный каротиноидами, может полностью или частично использоваться для фотосинтеза, вероятно, передавая энергию возбуждения хлорофиллу. Однако вряд ли эта добавочная функция каротиноидов дает полное объяснение их повсеместному распространению во всех фотосинтезирующих клетках, так как для многих из них, особенно у зеленых клеток высших растений, доля каротиноидов в общем поглощении света незначительна. [c.480]

При внекорневой подкормке растений интенсивность ассимиляции углекислого газа может быстро повышаться, так как минеральные элементы, попадающие на поверхность листьев, относительно легко усваиваются фотосинтезирующими клетками. Продолжительность эффекта действия удобрений может быть различной в зависимости от вида растений, условий существования и дозы удобрений. Обычно максимальный подъем интенсивности фотосинтеза наблюдается в первые 2—4 дня после подкормки, а более высокая интенсивность, по сравнению с контрольными растениями — в течение 7—10 дней (фиг. 64). [c.128]

Такой синтез органических соединений, связанный с окислением углеводов, действительно имеет место во всех нефотосинтезирующих клетках и вне хлоропластов в фотосинтезирующих клетках. Однако в настоящее время доказано (см. разд. V), что в хлоропластах (гл. 7) в качестве непосредственных продуктов фотосинтеза образуются не только углеводы, но также целый ряд других соединений. По-видимому, хлоропласты представляют собой довольно совершенную биосинтетическую фабрику , которая может производить практически все соединения, необходимые для создания новых хлоропластов. [c.535]

Основной цикл восстановления углерода, посредством которого происходит восстановление двуокиси углерода до фосфорных эфиров сахаров, включает по крайней мере 12 промежуточных соединений. Некоторые из них присутствуют в растениях в очень малых концентрациях. В фотосинтезирующей клетке содержится также множество других сходных соединений. В некоторых случаях они тесно связаны метаболически с промежуточными продуктами цикла восстановления углерода. Поэтому для того чтобы понять механизм фотосинтетического восстановлепия углерода, необходимо идентифицировать именно те промежуточные соединения, которые включены в цикл, а также выяснить ту последовательность реакций, которая ведет к их образованию. [c.538]

Быстрое включение метки в эти дикарбоновые кислоты в растениях, у которых фотосинтез протекает в присутствии С Ю2, привело вначале к предположению, что эти соединения являются компонентами основного цикла восстановления углерода [17]. Однако в экспериментах с использованием малоната для ингибирования образования этих меченых кислот в фотосинтезирующих клетках хлореллы было показано, что эти соединения не включены в основной цикл углерода [7]. Оказалось, что, несмотря на подавление образования яблочной кислоты малонатом, [c.547]

Если быстро растущие фотосинтезирующие клетки, нанример клетки водорослей, выдержать в течение 1—2 мин в атмосфере с С Ог [c.547]

Многие современные организмы — гетеротрофы (к ним относится большинство бактерий, грибы, животные и люди), и даже у современных зеленых растений на зеленые, фотосинтезирующие клетки приходится лишь сравнительно небольшая часть их массы. Внутренние части наземных органов и все подземные органы лишены хлорофилла и существуют за счет доставляемых сюда готовых органических веществ. Все эти факты также говорят в пользу нашего предположения. Заслуживает внимания еще одно обстоятельство. Известно, что брожение и дыхание протекают совершенно одинаково, начиная от сахара вплоть до стадии образования пировиноградной кислоты. Отсюда начинается расхождение. При брожении (спиртовом) от пировиноградной кислоты отщепляется СОо (декарбоксилирование), а возникающий при этом ацетальдегид (альдегид уксусной кислоты) превращается в этиловый спирт. Это последнее превращение состоит в присоединении водорода, который был отщеплен от промежуточного продукта. Таким образом, акцептором водорода служит ацетальдегид. Следовательно, брожение протекает без кислорода, анаэробно, что вполне соответствует условиям первобытной атмосферы Земли. [c.409]

Первой стадией после поглощения видимого света фотосинтезирующей клеткой, которая содержит несколько форм хлорофилла, различающихся боковыми группами, каротиноиды и другие пигменты, является перенос энергии на два реакционных центра. Заслуга в обнаружении и доказательстве таких, содержащих хлорофилл, реакционных центров принадлежит Эмерсону, Коку, Витту и другим авторам [720—726]. Первый центр — система I — поглощает в далекой красной области спектра (Я, < 730 нм), а второй— система И — при более коротких длинах волн (Ж 700 нм). Перенос энергии возбуждения на эти центры был выведен на основе измерений квантового выхода [711] или поляризованных спектров флуоресценции [546, 712—714] и обсуждается в работах [6, 715-719]. [c.463]

Наиболее типичные автотрофные клетки связывают в процессе фотосинтеза энергию солнечного света и при помощи этой энергии используют углерод атмосферной углекислоты для построения молекул глюкозы и других органических природных соединений. Роль АТФ в фотосинтезе удалось выяснить сравнительно недавно. Это позволило объяснить, каким образом фотосинтезирующие клетки в процессе синтеза углеводов связывают солнечную энергию — источник энергии всех живых существ на земле. [c.159]

Синтез сахарозы в растительных клетках, особенно в фотосинтезирующих клетках, осуществляется очень легко и непрерывно. В связи с этим также непрерывно должна идти и регенерация УТФ, необходимой для синтеза. Этот процесс и наблюдается в растениях. Уридинтрифосфат образуется из уридиндн-фосфата под действием фермента нуклеозиддифосфаткиназы и требует затраты энергии, которая доставляется АТФ [c.143]

ФЕРРЕДОКСЙН, железосодержащий белок, выполняющий ф-ции переносчика электрона во мн. биол. окислит.-восстановит. процессах. Содержится во всех фотосинтезирующих клетках и тканях, в т. ч. в хлоропластах высших растений. [c.85]

В фотосинтезирующих клетках активные пигменты расположены внутри ламеллярных мембран в виде функционально-организованных единиц. У фотосинтезирующих эукариот (высших растений и большинства водорослей) несущие пигмент мембраны заключены в специфических органеллах — хлоропластах. У высших растений морфологические различия между хлоропластами невелики, в то время как у водорослей форма и размеры хлоропластов значительно варьируют. hlorella, например, имеет единственный чашевидный хлоропласт, тогда как хлоропласты некоторых видов Spirogyra представляют собой длинные, спирально закрученные образования, лежащие вдоль всей клетки. [c.329]

Для применения метода Мак Карти к автотрофной денитрификации его необходимо модифицировать Т. deniirifi ans восстанавливает диоксид углерода до вещества клетки таким, же образом, как и фотосинтезирующие клетки. Было показано, что энергетику процесса лучше всего можно представить, если считать воду донором электронов даже в нефотосинтезирующих клетках, [22]. Фотосинтезирующие клетки выделяют кислород как побочный продукт" реакции восстановления, но при автотрофной денитрификации этого не происходит, поскольку процесс является анаэробным. Таким образом, кислород, получившийся в реакции синтеза при автотрофной денитрификации, восстанавливается в результате энергетической реакции. [c.304]

Рис. 23-7. Переход атома в возбужденное состояние в результате поглощения световой энергии. Когда атом возвращается в исходное основное состояние, он отдает поглощенную световую энергию (в форме флуоресценции или тепла). Однако в фотосинтезирующих клетках поглощенная энергия не высвобождается в форме флуоресценции, а запасается путем образования NADPH и АТР.

Паренхимные клеткн имеются во всех тканевых системах. Это живые клетки, обычно способные к делению они имеют тонкую первичную клеточную стенку и внешне представляются наименее специализированным типом клеток. К паренхимным клеттам относятся апикальные мерис-тематические клетки корней и побегов, а также зеленые фотосинтезирующие клетки листьев. [c.168]

Например, при данных условиях температуры и внешнего давления двуокиси углерода (возможно, также влажности и других факторов, влияю-ших на коллоидную структуру клетки) фотосинтезирующие клетки могут снабжаться двуокисью углерода с совершенно определенной максимальной скоростью, которая достигается тогда, когда постоянная концентрация Og в месте, где происходит фотосинтез, равна нулю, и поэтому градиент диффузии между средой и хлоропластом имеет максимальное из всех возможных значений. Эта максимальная скорость снабжения двуокисью углерода путем диффузии не зависит от освещенности, если не считать упомянутой выше возможной косвенной зависимости. Поэтому световое насыщение должно происходить всякий- раз, когда суммарная скорость фотосинтеза приближается к максимальной скорости снабжения двуокисью углерода путем диффузии. В этом рассуждении диффузия двуокиси углерода может быть заменена предварительной химической реакцией, скорость которой пропорциональна концентрации Og (например, образование комплекса Og из двуокиси углерода и акцептора см. т. I, гл. ViII). В этом случае световое насыщение определяется максимально возможной скоростью образования Og , которая достигается тогда, когда все молекулы акцептора становятся свободными, т. е. когда все комплексы Og используются для фотосинтеза практически моментально после своего образования. Подобным же образом насыщение двуокисью углерода должно происходить всякий раз, когда суммарная скорость фотосинтеза приближается к скорости снабжения световой энергией и квантовый выход принимает свое наивысшее возможное значение. [c.278]

Наличие прочной, относительно непроницаемой клеточной стенки определяет специфику взаимодействия растительных клеток друг с другом, а также с окружающей средой. Все живые клетки растения связаны между собой пмзмодесмами-миниатюрными регулируемыми цитоплазматическими каналами, выстланными плазматической мембраной, которые пронизывают клеточные стенки и обеспечивают переход многих растворенных веществ из клетки в клетку. Таким образом, все ясивые протопласты растительного организма составляют единую систему-так называемый симпласт. Остальное пространство, занятое клеточными стенками и отмершими пустыми клетг ками, по которым в растении транспортируется большая часть воды, называют апопластом. Фотосинтезирующие клетки производят сахара, которые переходят во все остальные органы и ткани растения через живые клетки флоэмы, составляющие часть симпласта. Клетки корней поглощают из почвы воду и растворенные минеральные вещества, транспортируемые затем к листьям через отмершие клетки ксилемы, т. е. часть апопласта. Почти весь азот, содержащийся в связанном виде в живых организмах, происходит в конечном счете из азота атмосферы азот воздуха фиксируется прокариотами, многие из которых образуют сложные симбиотические ассоциации с корнями растений. Явления специфического узнавания растительных клеток-взаимодействие растений с бактериями-симбионтами и с различными патогенами, избирательность при опылении цветковых растений и т.п.-обусловлены, видимо, узнаванием молекул, содержащих специфические последовательности сахарных остатков. Полагают, что в этих процессах узнавания участвуют лектины-весьма распространенные белки, опознающие те или иные сахара. [c.181]

Рис. 1-1. Некоторые характерные особенности живой материи - признаки жизни . Л. Поперечный срез фотосинтезирующей клетки, на ко-тором.видна ее тонкая и сложная структура темные образования-это хлоропласты, содержащие тысячи молекул хлорофилла, ориентированных так, чтобы они могли улавливать солнечную энергию. Б. Длинный хоботок бабочки бражника в результате длительной биологической эволюции оказался приспособленным к извлечению нектара из цветков с длинным раструбом. В. Дельфины, питающиеся мелкой рыбой, преобразуют химическую энергию пищевых продуктов в мощные импульсы мышечной энергии. Г. Биологическое сомовоспроизведение происходит с почти идеальной точностью.

Две фотосинтезирующие водоросли (обитатели пресных вод). Длинные нити-это 5р1годуга-цепочки фотосинтезирующих клеток, в которых хлоропласты имеют форму ленты, свернутой в спираль. Крупные сферические образования -Уокох. Каждый такой шар представляет собой колонию, состоящую из сотен клеток. Большой щар справа только что лопнул, и из него выходят наружу дочерние колонии. В центре фотографии виден очень маленький веслоногий рачок. На рис. 23-2 показаны некоторые другие фотосинтезирующие клетки. Вклад морских и пресноводных микроорганизмов в фотосинтез больше вклада наземных растений. [c.682]

В настоящее время мы не может судить, является ли совершенно обязательным для фотосинтеза какая-либо из структурных единиц, наблюдающаяся в фотосинтезирующих клетках, оропдасты отсутствуют у сине-зеленых водорослей гранулы, невидимому, присутствуют в растениях всех типов, даже и у Суапоркуееае, но и они отсутствуют у некоторых видов. Пластинки, которые по Менке и Кауше и Руска являются еще более важными структурными единицами, чем гранулы, до сих пор не наблюдались в хромопластах красных и бурых водорослей, не говоря уже об их вероятном отсутствии в хроматоплазме сине-зе-леных водорослей и пурпурных бактерий. [c.368]

Для проверки этого предположения была сделана попытка ингибировать образование яблочной кислоты в течение коротких периодов фотосинтеза [7]. Для этого Seenedesmus был предварительно обработан в темноте буфером с малоновокислым натрием и затеи выдерживался на свету в буфере, не содержащем малоната. После соответствующего периода адаптации на свету активно фотосинтезирующие клетки выдерживались в течение коротких периодов в Og. При анализе состава клеток оказалось, что хотя общее количество фиксированного меченого углерода уменьшилось лишь очень незначительно (12—35%) по сравнению с количеством радиоактивного углерода в клетках, предварительно необработанных малонатом, но количество радиоактивного углерода в яблочной кислоте уменьшилось на 60—97%. Другие продукты, получившиеся при этой кратковременной выдержке, оставались относительно неизменными. Более того, при разложения глицериновой кислоты из клеток, обработанных и необработанных малонатом, оказалось, что количество меченых а- и -атомов углерода в результате предварительной обработки малонатом не уменьшалось. На основании этого результата можно сделать вывод, что при фотосинтезе яблочная кислота не является промежуточным продуктом между двуокисью углерода и а- и р-атомами углерода глицериновой кислоты. Таким образом, если правилен вывод, что фосфоглицериновая кислота является промежуточным продуктом прн синтезе углеводов, и если последние образуются из фосфоглицериновой кислоты в результате обращения реакций гликолиза, то яблочная кислота не является нромежуточныл продуктом фотосинтеза. Значение яблочной кислоты, таким образом, сводится к тому, что она является вместилищем углерода, который легко получается из некоторого промежуточного продукта фотосинтеза. [c.596]

Вследствие тесной связи, существующей между флуоресценцией и сенсибилизацией (см. т. I, гл. ХУШ и XIX, и т. II, гл. XXIII), исследование флуоресценции хлорофилла в живых растениях может привести к значительным успехам в понимании механизма фотока-талитического действия этого пигмента в фотосинтезе. Флуоресценция является таким свойством хлорофилла, которое может наблюдаться (и уже наблюдалось) одновременно с измерениями фотосинтетической активности. Измеряя выход флуоресценции, можно получить представление об обмене энергии и процессах рассеяния энергии в фотосинтезирующих клетках, без нарушения их жизненных процессов. До сих пор еще никем не изучались изменения, происходящие в спектре флуоресценции (или в спектре поглощения) хлорофилла во время фотосинтеза однако в будущем такого рода исследования могут также оказаться выполнимыми и весьма плодотворными. [c.216]

Сопротивление диффузии СО2 во внещней среде, вплоть до поверхности растения, мы будем называть внешним сопротивлением (Рехг) Перемещивание среды приводит как бы к снижению этого внещнего сопротивления, хотя, разумеется, в действительности такое уменьшение сопротивления обусловлено укорочением диффузионного пути (иными словами, уменьшением расстояния до той точки, в которой концентрация СО2 практически совпадает с концентрацией в основной массе среды). Внутренние пути диффузии СО2, от поверхности растения до хлоропластов, проходят либо частично через воздух и частично через воду (листья наземных растений), либо целиком в воде (листья водных растений). В обоих случаях принято считать, что среда неподвижна однако не исключено, что в фотосинтезирующей клетке вблизи хлоропласта, т. е. на конечном участке пути в воде, диффузия СО2 ускоряется благодаря движению цитоплазмы. [c.56]

Энгельман [12] сконструировал микроскоп, который позволял освещать небольшими пучками света различные части фотосинтезирующих клеток. Освещая отдельные участки клеток и проверяя их способность к фотосинтезу, он мог -судить о том, какая часть клетки действует в качестве светового рецептора фотосинтеза. Для анализа фотосинтетической активности он использовал бактерии, которые подвижны только в аэробных условиях и движутся по направлению к области с повышенной концентрацией кислорода. Смешивая эти бактерии с фотосинтезирующими клетками водоросли Spirogyra, Энгельман наблюдал, что только при освещении хлоропластов происходило выделение кислорода и что именно хлоропласты являются местом выделения кислорода. Тем самым было показано, что связанное с фотосинтезом поглощение света и выделение кислорода происходят в хлоропластах. Кроме того, эти данные указывали на то, что по крайней мере световые реакции фотосинтеза локализованы в хлоропластах. [c.77]

Гетерогенный перенос энергии наблюдается в случае сенсибилизированной флуоресценции, когда квант света, поглощенного одним пигментом, излучается в виде флуоресценции другого пигмента, легко различимого по его иному положению в спектре. Сенсибилизированная флуоресценция в фотосинтезирующих клетках была впервые открыта Дут-тоном (1943) в диатомовых водорослях Nitzs hia, где квант света, абсорбированный каротиноидом-фукоксантолом, был способен вызывать флуоресценцию хлорофилла а почти с таким же выходом, как при поглощении света самим хлорофиллом. [c.318]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология