Гидрогеназа в фотосинтезе водорослей

Некоторые виды зеленых и других водорослей могут после соответствующего периода адаптации начать фотовосстановление СОг с помощью газообразного водорода как фотосинтезирующие бактерии, иными словами, у них появляется латентная в других условиях гидрогеназа [214, 633, 652, 654, 656, 983, 1707, 1771, 1813, 1814]. У таких растений протекают фотофосфорилирование и цикл Кальвина [705, 1582], но у них нет явления усиления интенсивности фотосинтеза [704] по-видимому, водород непосредственно попадает в фотосистему I. В отсутствие СОг некоторые водоросли могут выделять Нг на свету [76, 654, 661, 686]. Прокариотические и эукариотические растения могут до некоторой степени использовать на свету в качестве донора электронов HsS, хотя фотосистема II им, по-видимому, все-таки нужна [1018, 1801]. Длительное освещение хлоропластов красным светом, вероятно, подавляет эффект усиления у растений, например у элодеи [1489, 1490]. [c.133]

Можно представить модельную систему производства водорода, в которой фотосинтез остановлен на стадии разложения воды [528]. Водород при этом выводится из продукта растительного происхождения или водоросли до того, как он будет израсходован на восстановление диоксида углерода. Для такой модельной системы из клеток растений в чистом виде выделяются хлоропласты — оргапеллы, в которых протекает фотосинтез. Предполагается, что в таких модельных системах можно достигнуть КПД на уровне 10 %, пока же такая система может работать с КПД примерно 1 % Источником гидрогеназы являются, например, клетки сине-зеленых водорослей или ряда [c.344]

Исходя из гипотезы ван Ниля, можно сделать заключение, что механизмы фоторедукции адаптированных водорослей и пурпурных бактерий несколько отличаются друг от друга. Первые содержат обычно хлорофилл, на котором, вероятно, процесс адаптации не отзывается. Таким образом, первичный продукт окисления воды ОН " -, вероятно, одинаков и в нормальном и в адаптированно>г фотосинтезе. Разницу в конечной стадии окисления, как предполагает Гаффрон (глава VI), следует отнести за счет активации гидрогеназной системы с одновременной инактивацией ферментной системы Ед, выделяющей кислород. Идентичность первичного процесса у адаптированных и нормальных зеленых водорослей подтверждается наблюдениями Рике и Гаффрона [34]. Эти исследовате.1И отмечают, что максимальный квантовый выход ц скорость насыщения на мигающем свету одинаковы прл фоторедукцин у адаптированных водорослей и при фотосинтезе у неадаптированных водорослей. С другой стороны, у пурпурных бактерпй первичный окисленный продукт ОН , естественно, не способен превратиться в свободный кислород. В данном случае аэробные условия могут вызвать лишь полное прекращение синтеза (если они ведут к окислите.1ьной инактивации гидрогеназы), но не могут вызвать переход к обычному фотосинтезу (с водой в качестве восстановителя), как это получается при исчезновении адаптации у зеленых водорослей. [c.175]

Можно сделать одно возражение по поводу механизма (19.13). Реакция (17.13б), повидимому, одинакова с реакцией, при которой восстановители-заменители заменяют воду в фотоеинтезе, бактерий и анаэробно адаптированных водорослей. Если эта реакция может происходить у всех зеленых растений (т. е. не нуждается в посредничестве гидрогеназы), возникает вопрос, почему все они не могут восстанавливать двуокись углерода за счет клеточных или введенных извне органических водородных доноров, т. е. осуществлять фоторедукцию с органическими восстановителями вместо фотосинтеза (Этот вопрос уже ставился в главе VI.) На это следует ответить, что фоторедукция возможна, но у фотосинтетических активных растений вероятность, что o hl прореагирует с аодой, настолько выше вероятности его реакции с другим водородным донором (А — в реакции (19.13в), HgR—в схеме на фиг. 11), что эта последняя реакция остается незаметной, С другой стороны, лри фотоокислении лишь малая часть молекул оСЫ, реагирующих с А, вызовет общее химическое изменение, так как реакция оСЫ с HgO [c.561]

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]

Интересно, что многие водоросли (сине-зеленые, зеленые, красные, бурые) способны при инкубировании их в анаэробной (водородной) атмосфере переходить от фотосинтеза к фоторедукции, к бактериальной форме фотосинтеза (Гаффрон, 1944 и др.). Считается, что в восстансвительных условиях происходит активирование фермента гидрогеназы, катализирующей восстановление СОг с помощью водорода атмосферы. В присут-СТВ1ИИ кислорода при интенсивном освещении активность гидрогеназы падает и водоросли вновь приобретают способность осуществлять фотосинтез. [c.20]

Явление фоторедукции толкуется так, что у водорослей, которые содержат фермент гидрогеназу, после анаэробной инкубации предшественник фотосинтетического кислорода ( УОН ) реагирует с активированным гидроге-назой водородом с образованием воды. Система фотосинтеза, выделяющая кислород, при этом не функционирует, в то время как первичные фотохимиче- [c.89]

Выделение молекулярного водорода водорослями обнаружено лишь у суспензий клеток и в небольшом количестве, кроме тогб, процесс не стабилен. Одной из главных причин этого является инактивация гидрогеназы, катализирующей образование водорослями Нг, под действием молекулярного кислорода, который они выделяют при фотосинтезе. [c.633]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология