Цепь при фотосинтезе

Окисление органических веществ. В результате поглощения СО2 и дальнейших его преобразований в ходе фотосинтеза образуется молекула углевода, которая служит углеродным скелетом для построения всех органических соединений в клетке. Органические вещества, возникшие в процессе фотосинтеза, характеризуются высоким запасом внутренней энергии. Но энергия, аккумулированная в конечных продуктах фотосинтеза — углеводах, жирах, белках,— недоступна для непосредственного использования ее в химических реакциях. Перевод этой потенциальной энергии в активную форму осуществляется в процессе дыхания. Дыхание включает механизмы активации атомоп водорода органического субстрата, освобождения и мобилизации энергии в виде АТФ и генерации различных углеродных скелетов. В процессе дыхания углевод, жиры и белки в реакциях биологического окисления и постепенной перестройки органического скелета отдают спои атомы водорода с образованием восстановленных форм. Последние при окислении в дыхательной цепи освобождают энергию, которая аккумулируется в активной форме в сопряженных реакциях синтеза АТФ. Таким образом, фотосинтез и дыхание — это разли ные, но тесно связанные стороны общего энергообмена. [c.609]

В современной биохимии важным вопросом является исследование на молекулярном уровне механизмов различных процессов, обеспечивающих жизненные функции живого организма. Такие процессы, как окисление и восстановление, перенос электронов по цепи фотосинтеза и дыхательной цепи, сопряжение этого процесса с реакциями фосфорилирования и другими, протекают с участием белковых макромолекул как непосредственных носителей и катализаторов электрохимических реакций. [c.235]

Рис. 2.108. Электронно-транспортная цепь фотосинтеза.

Энергия и метаболизм в живых системах гликолиз, цикл лимонной кислоты и дыхательная цепь. Фотосинтез. [c.264]

Электрокаталитические эффекты могут оказаться весьма полезными при решении проблемы фотолиза воды видимым светом с применением биологических принципов и биологических объектов. Задача сводится к проблеме переноса электронов из электронно-транспортной цепи фотосинтеза на электроды подходящей природы. На этой основе могут быть созданы как фотоэлектрические преобразователи, так и системы фоторазложения воды на водород и кислород. [c.70]

Дальнейшее развитие исследований позволило установить место включения марганца в электронтранспортную цепь фотосинтеза — между водой и пигментным комплексом световой ре- [c.94]

Электрон-транспортная цепь фотосинтеза и сопрягающий комплекс в мембране тилакоида [c.284]

Длительность флуоресценции групп ПБК, обслуживающих непосредственно ре-акционные центры, должна также зависеть и от эффективности самого процесса захвата энергии возбуждения в РЦ, т. е. от процесса фотосинтетического тушения флуоресценции. Последнее обстоятельство определяется не только взаимодействием между РЦ и принадлежащим ему ПБК, но и состоянием самого РЦ. Очевидно, активные РЦ, эффективно трансформирующие энергию электронного возбуждения, дают начало электронному потоку в ЭТЦ фотосинтеза и одновременно являются активными тушителями флуоресценции ПБК. Наоборот, РЦ, которые по каким-либо причинам не могут передавать электроны в цепь фотосинтеза, не в состоянии утилизировать энергию электронного возбуждения, которая, следовательно, остается в ПБК неиспользованной и может высвечиваться в виде флуоресценции с большим временем жизни. [c.297]

В настоящее время твердо установлено, что фотосинтетические пигменты и прежде всего хлорофилл так или иначе ассоциированы с мембранной системой хлоропластов. В мембранной системе локализована также электронно-транспортная цепь фотосинтеза (на каждый тила-коид приходится около 200 цепей). [c.98]

Значительный успех на этом пути снова был достигнут благодаря процессам координационной химии. Центральную роль в механизме аэробного метаболизма, который приводит к полному сгоранию органических молекул, играют цитохромы. Так называются молекулы, в которых атом железа связан в комплекс с порфирином, образуя с ним гем (см. рис. 20-20), а гем связан с белком. Атом железа переходит из состояния окисления 4- 2 в + 3 и обратно в результате переноса электронов от одного компонента цепи к другому. Весь аэробный механизм представляет собой совокупность тесно связанных друг с другом окислительно-восстано-вительных реакций, окончательным результатом которых является процесс, обратный фотосинтезу [c.257]

Из этих соединений одним из важнейших компонентов электрон-транспортной цепи фотосинтеза является пластохинон А. По своей структуре он представляет собой замещенный бензохинон с двумя метильными группами и одной полиизопреноидной цепью,состоящей из девяти остатков изопрена. Структура других пластохи-нонов еще неизвестна. Возможны различия в длине цепей, в замещенных группах. [c.177]

Более подробное сопоставление гликолиза, дыхательной цепи и фотосинтеза, а также различных ферментов, регулирующих эти процессы, приводит к выводу, что энергетические механизмы, поддерживающие жизненные процессы, развивались на нашей планете в несколько этапов. [c.336]

Все высшие формы жизни в океане неразрывно связаны с фитопланктоном, который является первым звеном в цепи питания. Так, запасы рыбы очень тесно связаны с условиями, определяющими скорость фотосинтеза. В некоторых зонах океана, где происходят сезонные вертикальные выносы нижних слоев воды, богатых питательными веществами, скорость фотосинтеза может стать очень высокой. В качестве примера приведем Большую Банку в Северной Атлантике, у берегов Ньюфаундленда, где находятся наиболее богатые рыбой области мирового океана. Изобилие рыбы в этих местах обусловлено вертикальным выносом глубинной воды, богатой питательными веществами. [c.149]

Все многообразие форм жизни в морской воде зависит от фотосинтеза в ней фитопланктона, являющегося основой цепи питания. Зона фотосинтеза находится вблизи поверхности воды, куда проникают солнечные лучи. Важнейшими ингредиентами, необходимыми для фотосинтеза, являются [c.165]

Выяснилось, что в той цитохромной цепи, которая участвует в фотосинтезе, имеются два важных цитохрома один типа лежащий около нулевого уровня шкалы окислительно-восстановительных потенциалов, и другой типа с с уровнем около +0,36 эв. Экзотермический переход от Ь к с помогает совершению эндо-процесса превращения АОФ в АТФ [c.345]

Электрокаталитические эффекты могут оказаться весьма полезными при решении проблемы фотолиза воды видимым светом на основе биологических принципов и биологических объектов. Задача сводится к проблеме переноса электронов из электронно-транспортной цепи фотосинтеза на электроды подходящей природьг. На этой основе могут быть созданы как [c.70]

Тот факт, что к настоящему времени мы располагаем достоверными значениями для основных участников не только цепи биологического окисления, но и окислительного фосфори-лирования, фото- и хемосинтеза, является значительным достижением оксредметрии. В процессе изучения свойств отдельных компонентов, их физиологической роли в соответствии со значениями формальных окислительных потенциалов, четкость приобретало описание механизмов происходящих процессов. Например, для замечательной во многих отношениях системы ()ерредоксина, играющей ключевую роль в цепи фотосинтеза 248, 249] (восстановленная форма ферредоксина образуется на свету хлоропластами, она способна разлагать воду), само значение == — 0,49В подсказывало, что возможна прямая реакция восстановления СОг фёрредоксином. Такой механизм был действительно найден. Можно привести много подобных примеров, но многочисленные попытки охарактеризовать клетку единым значением окислительного потенциала к значимым результатам не привели [1, 2]. Хотя клетка буквально начинена компонентами редокс-систем, в силу специфических механизмов их взаимодействий в отдельных частях клетки возможны даже разные по направлению реакции. [c.132]

Кинетика инактивации электронотранспортной цепи фотосинтеза (рис. 58) имеет двухфазный характер и описывается суммой двух экспоненциальных членов (рис. 59) (Березин, Варфоломеев, Зайцев, Ильина, 1974 Варфоломеев, Зайцев, Ильина, Березин, 1975) [c.133]

Согласно уравнению на стр. 428, для восстановления одной молекулы СОг необходимы 3 молекулы АТФ и 2 молекулы НАДФ-Н. Для образования двух молекул НАДФ-Н (см. рис. 29) фотосистема I должна поднять на более высокий энергетический уровень четыре электрона, столько же электронов должна дать фотосистема II. для получения одной молекулы Ог. Так как для отщепления одного электрона необходим один световой квант, то для образования двух молекул НАДФ-Н и одной молекулы Ог необходимы 8 квантов. Если считать, что на каждую пару электронов в течение всего процесса приходится одно фотофосфорилирование, то при переходе двух пар электронов от фотосистемы II к фотосистеме I должно образоваться две молекулы АТФ. Однако для восстановления СОг необходимы три молекулы АТФ. Если перенос пары электронов сопряжен с фотофосфорилированием в двух местах, как предполагают многие исследователи, то возникают четыре молекулы АТФ. Возможно, что при определенных условиях вступает в действие циклический поток электронов, который вырабатывает только АТФ. Эффективность фотосинтеза в природе намного ниже величин, вычисленных, исходя из молекулярных процессов. Например, сахарный тростник запасает в виде органических соединений до 8% поглощенной световой энергии. Кроме того, суммарная эффективность фотосинтеза понижается за счет процессов фотодыхания, протекающего в митохондриях фотосинтезирующих клеток. Фотодыхание рассматривают как короткозамкнутую цепь фотосинтеза, при котором восстановительная способность электронов расходуется не на восстановление СОг, а на восстановление молекулярного кислорода. Оно не сопровождается окислительным фосфорилированием АДФ. [c.429]

Для более детального местонахождения наиболее лабильного участка электронотранспортноа цепи фотосинтеза нами было про- [c.136]

Но до сих пор нет единого мнения относительно точного места действия его в электронтранспортной цепи фотосинтеза, его очень близок к Eq цитохрома t. По представлениям многих исследователей, как отмечалось ранее, компонентом, непосредственно реагирующим с П700 реакционного центра фотосистемы I, является цитохром f. Это подтверждено и другими работами ( Fork, Urba h, [c.199]

Сааков В. С. О взаимоотношениьх между светоиндуцируешми превращениями ксантофиллов и электронтранспортной цепью фотосинтеза. "Физиол.раст.", 1971, т.18, вып.6, стр.1088-1097. [c.288]

Таким образом, железо и медь, входя в состав электронтранс-портных цепей фотосинтеза и дыхания, обеспечивают потребности синтеза хлорофиллбелкового комплекса в энергии и ранних, а также непосредственных предшественниках. Доля участия этих двух элементов в каталитических реакциях клетки зависит от условий выращивания нормальные условия роста и зеленения предполагают преобладание в комплексе дыхательных ферментов Ре-протеидов. [c.235]

Сахара, оптическая изомерия. Сахара, их распространение в природе и биологическая роль. Понятие о фотосинтезе. Классификация сахаров простые и сложные (олиго- и полисахариды) тстрозы, пентозы, гексозы, гептозы и т. д. альдозы и кетозы. Пространственная конфигурация моносахаридов D- и -ряды. Химические свойства моносахаридов. Окисление до -оновых и уроновых кислот, восстановление, удлинение цепи действием синилгной кислоты, укорачивание цени альдоз. Качественные реакции иа сахара. Инверсия сахаров. Замещение атомов водорода п гидроксильных группах получение сахаратов, сложных эфиров моноз, их простых эфиров, глико шдон. [c.248]

Методами генной инженерии точечных мутаций можно изменять средние точечные редокс-потенциалы переносчиков в цепи фотосинтеза путем изменения их структуры и характера водородных связей в белковом окружении. В результате такого рода направленной структурной модификации меняется и скорость переноса электрона в цепи переносчиков в соответствии с теорией Маркуса (Парсон). [c.392]

Фотодыхание происходит за счет восстановительной силы в форме НАДФН2, образовавшегося в процессе фотосинтеза, используемого на восстановление молекулярного кислорода. Таким образом, фотодыхаиие представляет как бы короткозамкнутую цепь фотосинтеза, в которой образовавшаяся восстановительная сила используется не на восстановление углекислого газа,до углеводов, а для восстановления молекулярного кислорода и не сопровождается окислительным фосфорилнрованием АДФ. Основным субстратом фотодыхаиия служит гликолевая [c.202]

Пример 2.15. Определить наиболее лабильный участок полифер-менгной цепи для инактивации электронно-транспортной цепи фотосинтеза (рис. 2.108). [c.275]

Кинетика инактивации элсктронно-гранспортной цепи фотосинтеза (рис. 2.108) имеет двухфазный характер и описывается суммой двух экспоненциальных членов (рис. 2.109) [c.275]

Окислительно-восстановительные реакции имеют очень большое значение в биологических системах. Фотосинтез, дыхание, пищеварение — все эхо цепи окислительно-восстановительных реакций. В техвшке значение окислительновосстановительных реакций также очень велико. Так, вся металлургическая про.мышленность основана на окислительно-восстановительных процессах, в ходе которых металлы выделяются из природных соединений. [c.262]

Результаты по изучению влияния природы акцепторов в условиях измерения активности хлоропластов на характер кинетики процесса инактивации представлены в табл. 2.21. Видно, что характер кинетики процесса необратимой инактивации хлоропластов не зависит от природы используемого акцептора. Отсюда можно сделать важный вывод процесс необратимой инактивации электронно-транспортной цепи хлоропластов в процессе старения определяется общим для всех акцепторов ее участком, т.е. фотосистемой II. Для более детального местонахождения наиболее лабильного участка электронно-транспортной цепи фотосинтеза было проведено сравнение кинетических кривых изменения активности хлоропластов по отношению к 2,6-дихлорфенолиндофеиолу в процессе старения в отсутствие и в присутствии донора электрона фото- [c.278]

Зоопланктон представлен в первую очередь крошечными рачками, особенно веслоногими рачками-копепо-дами. Зоопланктон питается фитопланктоном или, как говорят, выедает фитопланктон. Один рачок-конепода в сутки съедает 100 тысяч диатомей Остальное доедается бактериями, наибольшая масса которых живет тоже в зоне фотосинтеза. Зоопланктон в свою очередь поедается нектоном — рыбами, китами и другими животными. Получаются, как говорят биологи, пищевые цепи. В данном случае пищевая цепь такова фитопланктон — зоопланктон — нектон. Одни организмы пожирают другие, эти другие в свою очередь поедаются третьими, третьи — четвертыми и т. д. (рис. 9). [c.35]

На состав морской поды важное влияние оказывают существующие в ней растения и ивотные. Простейшим звеном в цепи питания является фитопланктон-мельчайшие растения, в которых СО2, вода и другие питательные вещества в результате фотосинтеза превращаются в растительное органическое вещество. Анализ состава фитопланктона показывает, что углерод, азот и фосфор присутствуют в нем в атомном отношении 108 16 1 (см. рис. 17.2). Таким образом, в расчете на один атом фосфора (обычно присутствующий в виде гидрофосфат-иона НРО ") и 16 атомов азота (обычно в виде нитрат-иона) требуется 108 молекул Oj. Благодаря своей большой растворимости в морской воде СО2 всегда находится в ней в избытке. Поэтому концентрация азота или фосфора оказывает лимитирующее влияние на скорость образования органического вещества в процессе фотосинтеза. [c.147]

Фитопланктон (разд. 17.1)-микроскопи-ческие растения, обитающие в морской воде вблизи поверхности. В процессе фотосинтеза они поглощают Oj и подходящие формы азота и фосфора, образуя из них растительное вещество. Фитопланктон является первым звеном в цепи питания для всех форм жизни в океане. [c.167]

Не подлежит сомнению, что основным источником энергии в абиогенную эру было ультрафиолетовое излучение ( 150—200 нм). Его действие имеет ряд специфических особенностей. Излучение порождает радикалы, т. е. создает весьма активные частицы, способные стать исходными точками в дальнейшей цепи превращений. Однако это происходит главным образом в верхних слоях атмосферы, откуда продукты реакции попадают на поверхность Земли с дождем или просто вследствие медленного оседания. В нижних слоях атмосферы и на поверхности гидросферы и литосферы излучение становится особенно важным фактором с момента появления фотосинтетических механизмов. Кислород, выделяющийся при фотосинтезе, превращаясь в озон, ослабляет действие ультрафиолета и защищает возникшие предбиологнческие структуры от фотохимической деструкции. Это автоматическое регулирование действия излучения способствовало целенаправленному использованию его энергии. Радиоактивность, именно излучение изотопа калия °/С, также играло существенную роль в качестве источника энергии. По мнению М. Кальвина, среднее количество энергии, доставляемое распадом °К, 2,6 млрд. лет тому назад было в четыре раза больше, чем в настоящее время. Этот исследователь считает, что в течение года на всю поверхность Земли приходится примерно 1,2-10 Дж энергии за счет распада К и 18,9-10 Дж за счет ультрафиолетового излучения. Другие возможные источники энергии (вулканизм, разряды молний и даже удары метеоритов ), вместе взятые, доставляют не более 0,58Дж/г. [c.378]

Развитие идей фотоэлектрохимии на поверхности раздела раствор — полупроводник связано с измельченными полупроводниковыми частицами. Порошки ТЮ2 в смеси с платиной, нанесенные на поверхность, оказались особенно эффективными. Каждая частица может рассматриваться как фотоэлектрохи-мический элемент с замкнутой цепью, соединяющей полупроводниковый и противоэлектроды. Обрисованные выше в общих чертах основные принципы остаются применимыми, несмотря на то, что внешняя электрическая цепь отсутствует. Хотя расстояние между анодом и катодом существенно меньше, чем в обычных электрохимических элементах, продукты реакций переноса заряда остаются разделенными, что невозможно в гомогенных процессах, когда оба противоположных продукта образуются в одной и той же клетке раствора. Описан ряд гетерогенных фотосинтетических и фотокаталитических процессов, использующих определенные полупроводники, для получения СНзОН из СО2, РН из КСООН и ЫНз из N2. В отдельных случаях в качестве фотокатализатора могут действовать чистые порошки полупроводника без примеси металла. Выходы продуктов обычно получаются относительно низкими из-за кинетических ограничений и необходимости применять полупроводниковые материалы с большой шириной запрещенной зоны, которые неэффективно используют солнечный спектр. Возможно, следует придерживаться стратегии природного фотосинтеза, делая энергетические потери полезными путем использования двух фотонов низкой энергии для переноса одного электрона. [c.281]

Передача энергии от одних молекул светопоглощающих пигментов к другим происходит легко на расстояниях до 30 А, таким образом, например, совершается переход энергии от хлорофилла Ь к хлорофиллу а способ этого перехода пока остался еще неясным. После того как энергия возбуждения достигла молекулы хлорофилла а, требуется еще около 10" сек для того, чтобы эта молекула перешла в особое специально приспособленное для фотосинтеза состояние если, находясь в этом состоянии в течение 10 сек, молекула не совершит биохимического акта, подготовляющего цепь звеньев фотосинтеза, энергия выбрасывается в виде флуоресценции. [c.344]

На разобранном примере фотосинтеза видно, с одной стороны, сколь велика роль трехгидроксильной фосфорной кислоты в биопроцессах и как важна способность ее производных служить консервации больших порций энергии, выделяемой при падении электронов в цепи обратимых доноров и акцепторов. Ферменты не способны служить хранителями энергии, так как они могут принимать и передавать энергию лишь очень малыми порциями, и так как высокая реакционная способность ферментов также мешает им быть надежными ее резервами. [c.347]

ФОТОСИНТЕЗ в природе, образование организмами (высшими растениями, водорослями, нек-рыми бактериями) в-в клеток благодаря энергии света. У большинства организмов происходит при участии хлорофиллов. Первыми стабильными продуктами Ф., образующимися в результате передачи электронов от возбужденных под действием света молекул хлорофилла по электронотранспортной цепи, являются НАД(Ф)Н (см. Никотинамид ные коферменты) и АТФ, Они используются при ассимиляции СО2 и в др. биосинт. процессах. Ф., при к-ром происходит ассимиляция СО2, выражается суммарно ур-нием [c.632]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология