Фотосинтетический аппарат

Структура аппарата фотосинтеза, его состав, скорости передачи электронов от доноров к акцепторам интенсивно изучаются в реальных структурах и на упрощенных модельных системах, обзор которых приведен в [104]. Слабым местом развивающихся представлений о природном фотосинтезе является практически полное отсутствие работ по взаимодействию молекул, входящих в состав природных систем фотосинтеза. Поскольку структура и связь - это два неразрывных явления природы, каждое из которых без другого не существует, то становится очевидным необходимость изучать не только состав аппарата фотосинтеза, но и природу, характер связи его отдельных составляющих. В этом плане направление, связанное с термохимией процессов сольватации хлорофилла и металлопорфиринов в многокомпонентных растворах [12], можно считать перспективным в изучении структуры и связи отдельных звеньев фотосинтетического аппарата. [c.285]

Основной задачей при исследовании фотосинтеза на современном этапе являются расшифровка природы всех участников электронно-транспортной цепи от H2O до O2, установление строгой последовательности их расположения и характера донорно-акцепторных, ион-дипольных, координационных и других взаимодействий этих молекул в составе фотосинтетического аппарата, определение природы их связи с молекулами хлорофилла, белков и липидов мембран хлореллы. Все эти вопросы относятся к структуре фотосинтетического аппарата, которая непосредственно определяет его функции. [c.743]

Фотосинтетический аппарат эукариот хлоропласты 10.2.1. Морфология хлоропластов [c.329]

Структура и функции фотосинтетического аппарата / Сб. ст. М. Изд-во иностр. лит., 1962. 360 с. [c.297]

В растительном организме каротиноиды выполняют важнейшую функцию. Совместно с хлорофиллом они входят в состав молекулярного комплекса, участвующего в превращении энергии световых квантов в энергию химических связей (фотосинтез). При этом роль каротиноидов состоит в защите фотосинтетического аппарата от разрушения синглетным кислородом, возникающим как побочный продукт фотосинтетических реакций. Как уже говорилось, фотосинтез — это процесс создания органического вещества из атмосферного диоксида углерода и воды, в результате которого образовалось и постоянно образуется все современное органическое вещество Земли. [c.260]

Суммарный аминокислотный состав достаточно постоянен у разных растений независимо от ботанического вида (табл. 6В.З, 6В.4). Это отражает, вероятно, тот факт, что указанные белки являются компонентами фотосинтетического аппарата и что их функции, а также структуры слабо изменяются от вида к виду. [c.233]

Рис. 75. Организация фотосинтетического аппарата разных групп эубактерий

Одновременно с реакцией (28.1) происходит фотофосфорилирование с превращением АДФ в АТФ с участием неорганического фосфата. Приведенная выше схема фотохимического разложения воды на хлорофилле находится в согласии с современными представлениями химии. Источником молекул Н2О в фотосинтезе может явиться присутствующий в фотосинтетическом аппарате аквакомплекс марганца [Мп(Н20)б(Н20) ], способный доставлять молекулы воды хлорофиллу, так как является одним из самых лабильных комплексов ионов /-металлов с Н2О. [c.741]

НЫХ гемов некоторых цитохромов и т. д., имеются широкие возможности. Необходимо завершить также структурные исследования этих соединений. Нуждаются в детальных химических исследованиях свободные порфирины, найденные у низших животных. До конца не выяснены взаимодействия между хлорофиллами и белками в специфических комплексах в фотосинтетическом аппарате и ориентация хлорофиллов внутри этих комплексов. Факторы, которые регулируют образование этих комплексов и биосинтез самих молекул хлорофилла (и других порфиринов), — это та область исследований, где биохимиков ждут открытия. [c.220]

Все пурпурные бактерии характеризуются сходным строением и функционированием фотосинтетического аппарата. Они могут расти на свету в анаэробных условиях, осуществляя фотосинтез бескислородного типа. Однако по целому ряду физиологических особенностей, в том числе и по использованию разных соединений в качестве донора электронов при фотосинтезе, между представителями пурпурных бактерий обнаружены значительные различия. Поэтому на основании ряда физиологических признаков группу подразделяют на пурпурные серные и несерные бактерии. [c.298]

Локализация фотосинтетического аппарата в клетках разных групп эубактерий [c.274]

Развитие фотосинтетического аппарата [c.363]

В этих условиях отпадает необходимость очень эффективного улавливания света и, следовательно, будет достаточно меньшего количества вспомогательных светособирающих пигментов. Однако при этом возникает необходимость более эффективной защиты фотосинтетического аппарата от фотоокисления, так что можно ожидать усиления синтеза каротина. [c.408]

Строение фотосинтетического аппарата эубактерий [c.272]

Фотосинтетический аппарат основных групп эубактерий организован по-разному. Это проявляется как в химической природе составляющих его компонентов (набор пигментов, состав пере- [c.272]

Два компоненту фотосинтетического аппарата — реакционные центры и электронтранспортные системы — всегда локализованы в клеточных мембранах, представленных ЦПМ и у большинства фотосинтезирующих эубактерий развитой системой внутрицитоплазматических мембран — производных ЦПМ (см. рис. 4). Локализация светособирающих пигментов в разных группах фотосинтезирующих эубактерий различна (табл. 22). У пурпурных бактерий, гелиобактерий и прохлорофит светособирающие пигменты в виде комплексов с белками интегрированы в мембраны (рис. 72, А). В клетках зеленых бактерий и цианобактерий основная масса све-тособирающих пигментов находится в особых структурах, прикрепленных к поверхности мембраны, но не являющихся ее компонентом. Это хлоросомы зеленых бактерий и фикобилисомы цианобактерий (см. рис. 4). [c.274]

Выбор в качестве экзогенных доноров электронов восстановленных соединений серы обусловил определенную привязанность возникших фототрофных эубактерий к местам обитания, где эти соединения имеются. Колоссальное преимущество форм, которые, сохранив положительные моменты сформированного фотосинтетического аппарата, могли бы в качестве экзогенного донора электронов использовать повсеместно распространенное вещество, очевидно. Таким веществом является вода. Поэтому следующий принципиально важный шаг на пути эволюции фотосинтеза и фотосинтезирующих организмов — способность использовать воду в качестве донора электронов. [c.287]

Таким образом, обнаруженные у фотосинтезирующих эубактерий типы фотосинтеза различаются организацией фотосинтетического аппарата, природой экзогенных доноров электрона и выделяемыми окисленными продуктами. Общим для всех типов фотосинтеза является способность превращать энергию света в [c.296]

В этом отношении фотосинтетический аппарат растений существенно отличается от биологических катализаторов. Это система из множества тесно упакованных молекул хлорофилла (от нескольких сот молекул в хроматофоре до десятков миллионов в одном хлоропласте). Это различие понятно, так как хлоропласт, слабо заполненный хлорофиллом, прежде всего не мог бы служить эффективной ловушкой световой энергии. Вопрос о строении адсорбированных слоев хлорофилла изучался в нашей лаборатории и изложен в ряде статей (см. обзорную статью Л. И. Некрасова Биофизика , № 2, 1967, а так же работы [92—95]). [c.40]

Для максимального повышения степени использования солнечной радиации очень важно развитие общей листовой поверхности сельскохозяйственных культур. Например, эта поверхность у картофеля достигает 30 ООО —40 ООО на 1 га. Однако, несмотря на это, фото синтетический аппарат далеко не полностью используется растениями. Так, степень использования ими солнечной радиации весьма невелика и в общем составляет всего лишь 1—2%. Повышение коэффициента полезного действия фотосинтетического аппарата, наряду с другими агротехническими мероприятиями, может быть достигнуто увеличением общей листовой поверхности и повышением содержания Oj в воздухе в зоне жизнeдeятeJtьнo ги растения (например, путем внесения в почву органических удобрений — навоза и т. п.). [c.145]

Известно 5 групп эубактерий, способных преобразовывать световую энергию в химическую с помощью хлорофилла. Фотосинтез, осуществляемый ими, делится на 2 типа не сопровождающийся выделением молекулярного кислорода (бескислородный фотосинтез) и сопровождающийся выделением О2 (кислородный фотосинтез). В соответствии с этим все фотосинтезирующие эубактерии в IX издании Определителя бактерий Берги предложено разделить на две таксономические группы в ранге классов Апоху-рЬо1оЬас1епа и ОхурЬо1оЬас1епа. Эубактерии, осуществляющие бескислородный фотосинтез, на основании таких признаков, как пигментный состав и тонкое строение фотосинтетического аппарата, делятся на 3 группы пурпурные, зеленые бактерии и гелиобактерии. Эубактерии, фотосинтез которых сопровождается выделением О2, включают 2 группы организмов цианобактерии и прохлорофиты. В основу деления положены те же признаки (см. табл. 21 — 23). Критерии, определяющие там, где это возможно, деление на таксоны более низкого ранга, даны при характеристике каждой из выделенных групп. [c.297]

По современным представлениям фотосинтез в зеленом листе — это сложнейший физический, химический и биологический процесс окислитель-но-восстановительного превращения Н2О и СО2 в углеводы и другие органические соединения, инициируемый хлорофиллом (а) в фотосинтетическом аппарате. Фотосинтетический аппарат — это самонастраивающаяся, саморе-гулируемая биологическая структура, возникающая в белково-липидных мембранах зеленого листа в результате идеальной пространственной подгонки (подстройки друг к другу) всех участников фотосинтеза MgXл (а), СО2, Н2О, молекул акцепторов (окислителей) и доноров (восстановителей) электрона, а также ферментов, витаминов, источников энергии (АТФ) и других молекул и ионов за счет универсального и специфического взаимодействия, а также за счет экранирования тех или иных реакционных центров. [c.735]

Формирование активных фотосистем. Рост тилакоидной мембраны и развитие функционирующего фотосинтетического аппарата в ходе дифференциации этиопласта в хлоропласт — многоступенчатый процесс, который включает не только биосинтез структурных и функциональных компонентов, но также и интеграцию и сборку этих компонентов в функциональные единицы. На разных стадиях развития мембран можно выделить тилакоиды, содержащие ФС I- и ФС П-единицы. Сначала формируются ядра ФС I и ФС II, включающие реакционные центры, а затем простые (мономерные ) формы ССК. Дифференциация первичных тилакоидов в тилакоиды стромы и гран происходит по мере синтеза ССК в ходе такой дифференциации размер ФС I- и ФС П-единиц увеличивается, а в процессе дальнейшего развития пигмент-белковые комплексы постепенно организуются в большие надмолекулярные структуры полностью развитых хлоропластов. [c.359]

Главным фактором, регулирующим развитие фотосинтетических мембран и синтез пигментов, по-видимому, является парциальное давление кислорода. Если оно выше определенного уровня, дыхание может происходить с достаточной эффективностью, но образования фотосинтетических мембран или синтеза пигментов при этом не наблюдается. Низкое парциальное давление кислорода стимулирует образование фотосинтетического аппарата и пигментов, в первую очередь реакционных центров и главного комплекса светособирающей антенны Р-875. В ответ на изменение интенсивности освещения изменяется и состав пигментов. Так, у Rhodopseudomonas spp., свет низкой интенсивности стимулирует синтез бактериохлорофилла и каротиноидов, поскольку происходит формирование вторичного комплекса светособирающей антенны Р-800-850. Свет высокой интенсивности подавляет формирование этого комплекса, и в результате содержание пигментов снижается. В случае Rhodospirillum rubrum, которая не содержит антенны Р-800-850, содержание пигмента главной светособирающей антенны Р-875 регулируется интенсивностью освещения. О том, как протекают и регулируются процессы, в ходе которых фотосинтетические пигменты образуются и включаются в мембраны, известно немного. Гены, контролирующие синтез хлорофилла и каротиноидов, а также, возможно, развитие активного фотосинтетического аппарата в целом, локализованы в хромосоме (но не в плазмиде) и расположены очень близко друг к другу. В кодировании фотосинтетического аппарата может участвовать одна большая генетическая единица. [c.364]

СЯ ОСНОВНОЙ областью исследования пигментов. В настоящее время много внимания уделяется механизму и регуляции синтеза пигментов, включению их в фотосинтетические мембраны, ориентации молекул пигментов в фотосинтетическом аппарате и молекулярным превращениям, которые происходят в течение очень кратковременных первичных фотореакций. Более подробная информация о механизмах фотосинтеза позволит создать простые модельные системы, которые могут быть использова- [c.366]

Производственное использование хвои и листьев древесных пород имеет большое будущее, но в настоящее время только начинает развиваться. Еще недавно древесную зелень использовали в ничтожном размере. Между тем лист дерева (хвоя тоже является игольчатой разновидностью листа) представляет собой такой же фотосинтетический аппарат, как и зелень трав, причем они имеют много общего в своем составе. Всякая растительная зелень, как травяная, так и древесная, содержит пластические и энергетические пищекормовые вещества — углеводы, белки, жиры, вещества зольные и биологически активные, комплексы витаминов, гормонов, ферментов, а также хлорофилл, стерины, защитные вещества. [c.275]

Среди внутрицитоплазматических мембран вьщеляют несколько видов (табл. 4). Развитая система внутрицитоплазматических мембран характерна для большинства фотосинтезирующих эубактерий. Поскольку было показано, что в этих мембранах локализован фотосинтетический аппарат клетки, они получили общее название фотосинтетических мембран. Все фотосинтетические мембраны (как и все внутриклеточные) — производные ЦПМ, возникшие в результате ее разрастания и глубокого впячивания (инвагинации) в цитоплазму. У некоторых организмов (пурпурные бактерии) фотосинтетические мембраны сохранили тесную связь с ЦПМ, легко обнаруживаемую при электронно-микроскопическом изучении ультратонких срезов клетки. У цианобактерий эта связь менее очевидна. Одни авторы считают, что связь фотосинтетических мембран с ЦПМ у цианобактерий всегда существует, но трудно выявляется, поскольку редко попадает в плоскость среза препарата. По другому мнению, фотосинтетические мембраны цианобактерий — структуры, возникшие первоначально из ЦПМ, но впоследствии отделившиеся от нее и являющиеся в настоящее время автономными клеточными компонентами. [c.52]

У недавно описанной бактерии НеИоШгЬс oregonensis, близкой по данным анализа 55 рРНК к нитчатым зеленым бактериям, обнаружен только один вид хлорофилла — бактериохлорофилл а и отсутствуют хлоросомы все компоненты фотосинтетического аппарата этой бактерии локализованы в ЦПМ. [c.274]

В группе цианобактерий обнаружены два типа структурной организации фотосинтетического аппарата. У единственного представителя этой группы — одноклеточной цианобактерии ОЬеоЬааег ю1асеиз — нет тилакоидных мембран и типичных для всех остальных видов фикобилисом. Единственной мембраной является ЦПМ, не образующая никаких впячиваний в цитоплазму. В ЦПМ локализованы реакционные центры и электронтранспортные системы фотосинтеза. Фикобилипротеины (фикоцианин, аллофикоциани-ны и фикоэритрины) в виде слоя толщиной 50—70 нм прилегают к внутренней поверхности ЦПМ. [c.275]

В то же время получены экспериментальные доказательства использования эритробактерами энергии света установлено обратимое фотоокисление бактериохлорофилла а реакционного центра, показано светозависимое включение СО2 и повышение уровня АТФ в клетке установлена способность мембранных препаратов к фотофосфорилированию. Однако фотосинтетический аппарат, имеющийся в клетках Егу1кгоЬас1вг, не может обеспечить их рост. Облигатная зависимость от молекулярного кислорода связана с тем, что для эритробактеров основным источником энергии служит 02-зависимое дыхание. Фотосинтетическая активность может иметь значение для поддержания жизнеспособности клеток в отсутствие в среде субстратов, обеспечивающих рост. [c.302]

Бактерии рода Егу1кгоЬас1егт1 р снь тем, что необходимую для роста энергию получают в результате аэробного дыхания, но не утратили при этом бактериохлорофилла а и других компонентов фотосинтетического аппарата. [c.302]

Клетки цианобактерий, за исключением принадлежащих к роду Gloeoba ter, характеризуются развитой системой внутрицитоплазматических мембран (тилакоидов), в которых локализованы компоненты фотосинтетического аппарата. Единственная энергопреобразующая мембрана Gloeoba ter — цитоплазматическая, где локализованы процессы фотосинтеза и дыхания. [c.314]

Значительную реорганизацию претерпевает в гетероцистах система фотосинтетических мембран они укорачиваются, теряют расположение, характерное для вегетативных клеток как правило, отмечается скопление тилакоидов вблизи полюсов гетероцисты. Морфологические изменения тилакоидов сочетаются с важными перестройками фотосинтетического аппарата на функциональном уровне. В гетероцистах не работает П фотосистема. Следовательно, внутриклеточный О2 в них не образуется. Потеря активности II фотосистемы коррелирует со следующими биохимическими особенностями гетероцист отсутствием основных светособирающих пигментов II фотосистемы — фикобилипротеинов и содержащих их структур — фикобилисом резко пониженным [c.319]

Прохлорофиты привлекают к себе большое внимание в связи с проблемами эволюции фотосинтетического аппарата и возникновения фотосинтезирующих эукариот. Сравнение прохлорофит с цианобактериями и хлоропластами зеленых водорослей и высших растений обнаруживает черты сходства как с фотосинтетически-ми органеллами эукариот (организация тилакоидов, состав хлорофиллов), так и с цианобактериями (клеточное строение, состав каротиноидов, липидов, некоторые особенности метаболизма, последовательность оснований 165 рРНК). Для ответа на вопрос, в каком отношении прохлорофиты находятся с цианобактериями (развивались ли независимо и параллельно с цианобактериями, возникли ли из их предшественников, потерявших способность синтезировать фикобилипротеины, или, наоборот, цианобактерии возникли из прохлорофит), необходимо дальнейшее сравнительное изучение обеих групп эубактерий с фотосинтезом [c.323]

В растениях бутидазол ингибирует процесс переноса электронов в двух точках транспортной цепи, из которых первая расположена в восстанавливающей стороне фотосинтетического аппарата, а вторая — в окисляющей стороне системы. Бутидазол не действует как разобщитель фосфорилирования или ингибитор переноса энергии [56]. [c.616]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология