Каротиноиды образование на свету

Этиолированные проростки обычно не содержат каротинов, ио в них присутствуют в небольших количествах ксантофиллы и компоненты электронтранспортной цепи, в том числе цитохромы, пластоцианин и пластохинон. На свету параллельно с образованием главной части хлорофилла происходит интенсивный синтез хлоропластных каротиноидов (гл. 2) и компонентов фотосинтетической электронтранспортной цепи, а также включение этих молекул в тилакоиды. Синтезы компонентов хлоропласта в высокой степени взаимозависамы и тесно связаны генетически. Если развитие хлоропластов протекает нормально, на необходимом уровне должно поддерживаться и их [c.360]

Механизм защитного действия каротиноидов у фотосинтезирующих организмов заключается в следующем (рис. 88). Молекула хлорофилла, поглотившая свет, быстро (10 с) переносит энергию синглетного возбужденного состояния в реакционный центр. Из Ю поглощенных квантов света приблизительно 4 приводят к переходу молекулы хлорофилла в возбужденное триплетное состояние. Возникает возможность фотодинамического поражения. Каротиноиды могут участвовать в трех защитных реакциях 1) непосредственно тушить триплетное состояние хлорофилла, переводя его в основное состояние (рис. 88, А) возникающая при этом триплетная молекула каротиноида отдает избыточную энергию в виде тепла и возвращается в основное состояние 2) триплетный хлорофилл не гасится каротиноидами происходит его взаимодействие с О2, переводящее последний в возбужденное синглетное состояние синглетный кислород гасится каротиноидами (рис. 88, Б) 3) синглетный кислород, не подвергшийся гашению каротиноидами по физическому механизму, может взаимодействовать с ними в химической реакции, приводящей к окислению каротиноидов. Участие каротиноидов в любой из трех описанных выше реакций будет снижать уровень образования в клетке 0 . [c.339]

А. П. Теренин [1347] и затем Льюис и Каша [1348] объяснили сенсибилизирующее действие пигментов превращением их в промежуточное мета-стабильное бирадикальное состояние при поглощении кванта света. Такой бирадикал, образованный размыканием электронной пары, может сенсибилизировать реакции переноса водорода и кислорода, участвуя в их промежуточных стадиях. По А. Н. Теренину и А. А. Красновскому [1349], при фотосинтезе водород обратимо переносится бирадикалом хлорофилла от воды к окислительно-восстановительным системам (например, к окисленным формам дегидраз), восстановленные формы которых включаются в темповые реакции фотосинтеза. Есть основания предполагать участие в сенсибилизации хлорофиллом фоторазложения воды каротиноидов в качестве переносчиков кислорода с промежуточным образованием перекисей. Однако попытки обнаружить внедрение О в ксантофилл при выращивании водорослей в HgO не увенчались успехом [1350]. [c.476]

Чаще всего содержание каротиноидов при созревании плодов резко возрастает. В красном перце содержится, например, в 30 раз больше каротина, чем в зеленом. Аналогичные результаты получены нри исследовании кожуры, мякоти и сока апельсина, а также с некоторыми другими цитрусовыми, с тыквой, томатами и манго. В работе Гудвина [27] приводятся весьма подробные данные о каротиноидах плодов. Эти данные показывают, что при созревании, как правило, возрастают общее содержание каротиноидов, отношение каротин/ксантофилл и количество ксантофиллов, присутствующих в виде сложных эфиров. Гудвин перечисляет также факторы, влияющие на образование каротиноидов в созревающих плодах. К таким факторам относятся температура, свет, кислород и элементы минерального питания. Роль всех этих факторов так же, как химическое строение и обмен каротиноидов, рассматриваются в гл. 26 этой книги и в недавно опубликованном обзоре Гудвина [28]. [c.495]

У фотосинтезирующих бактерий свет необходим как для синтеза каротиноидов, так и для образования других компонентов фотосинтетических мембран (гл. 10). [c.80]

Дальше будет указано, что образование хлорофилла и каротиноидов идет быстрее на свету, поглощаемом этими пигментами. Фотохимическое разложение каждого пигмента также идет наиболее интенсивно на свету, который он поглощает. [c.429]

Синтез каротиноидов в хлоропластах. В фотосинтезирующих тканях каротиноиды локализованы в хлоропластах весьма вероятно, что они и синтезируются в этих органеллах. Этиолированные проростки и выращенные в темноте культуры Euglena gra ilis синтезировали лишь небольшие количества каротиноидов, главным образом ксантофиллов. В ответ на кратковременное освещение нормальные хлоропластные каротиноиды синтезируются по мере образования функционирующих хлоропластов. Полагают, что действие света опосредовано фитохромом. Каротиноиды представляют собой неотъемлемую часть самой структуры хлоропластов, и регуляция их синтеза тесно взаимосвязана с синтезом хлорофилла и других компонентов хлоропластов (гл. 10). [c.82]

ХЛОРОФИЛЛ. Зеленый пигмент растений, придающий им зеленую окраску. X. играет в жизнедеятельности растений исключительно важную роль. Находясь в листьях, он поглощает энергию солнечного света и направляет ее на процесс первичного синтеза из углекислого газа и воды сложных и богатых энергией органических веществ и прежде всего таких, как углеводы, аминокислоты, белки. Этот процесс называется фотосинтезом. Главнейшие реакции фотосинтеза протекают во внутриклеточных образованиях — хлоропластах, в которых и сосредоточен X. наряду с желтыми пигментами — каротиноидами. В хлоропластах молекулы X. и каротиноидов являются участниками сложных структур. Так, хло-ропласты содержат чередующиеся слои белковых и жироподобных веществ, с которыми в определенном порядке сочетаются слои пигментов. Периодически слои оказываются более плот- [c.347]

Производные каротиноидов, содержащие 20 атомов углерода в молекуле, играют важную роль в животном организме как витамины А. В настоящее время известно, что все светочувствительные пигменты, участвующие в процессе зрения животного организма, образуются путем соединения альдегидов витамина А, так называемых ретиненов, с протеинами. Способность каротиноида взаимодействовать с протеинами зависит от его формы изменение в форме может изменить или устранить взаимодействие, причем как само взаимодействие, так и его прекращение направляется светом. Молекулы каротиноидов в отличие от других пигментов могут изменять свою форму путем перемены геометрической конфигурации своих двойных связей. Эти изменения прямо индуцируются действием поглощенного света, что приводит к образованию и выцветанию зрительных пигментов. Вполне возможно, что каротиноиды участвуют во всех типах светочувствительности живого мира. Примером является процесс зрения. [c.105]

Этот процесс идет намного быстрее, чем реакция триплетных молекул Бхл с кислородом (10 с), которая может приводить к деструкции фотосинтетической мембраны на свету за счет образования при этом активного окислителя — синглетного кислорода (см. 3 гл. XVI). Тем самым каротиноиды выполняют защитную [c.318]

У фототрофных микроорганизмов синтез каротиноидов часто зависит от интенсивности света, наличия некоторых органических соединений и содержания кислорода. Например, у пурпурных бактерий образование каротиноидов обычно увеличивается при низких интенсивностях света и в присутствии таких соединений, как ацетат или малат. [c.320]

Какие же существуют регуляторные механизмы биосинтеза каротиноидов Однозначного ответа на этот вопрос нет. Прежде всего, у ряда гетеротрофных организмов образование каротиноидов индуцируется светом. Б этом процессе отмечаются 3 фазы фотоиндуциро-ванного каротиногенеза. [c.267]

Сквален принадлежит к группе каротиноидов. Важным представителем этой группы является р-каротин—пигмент, который присутствует в зеленых листьях, в моркови, в соке плодов и растений и который обладает характерной красной окраской (в разбавленных растворах-— желтой). р-Каротин С40Н56 окисляется в печени, претерпевая разрыв в середине цепи с образованием витамина А(С2оНзоО). Это соединение было выделено из жира печени рыб. Оно играет важную роль в процессах восприятия света сетчаткой глаз. Витамин А представляет собой первичйый спи рт аллильного ряда, образующийся и.з четырех изопреновых единиц, связанных по типу хвост—голова [c.641]

Каротиноиды (гл. 2) являются полиенами, которые имеют хромофор, представляющий собой протяженную систему сопряженных двойных связей. Другие группы природных пигментов обязаны своей окраской другим хромофорам. В большинстве случаев в их образовании участвует сопряженная или ароматическая я-электронная система, в которой присутствуют добавочные электрон-донорные или электрон-акцеп-торные группы особенно важны атомы азота и кислорода. Разделение зарядов, характерное для молекул этого типа, может вносить значительный вклад в общую резонансную структуру, что приводит к высокой степени стабилизации, особенно в возбужденном состоянии. Поэтому необходимая для возбуждения энергия невелика, и может происходить поглощение видимого света. Этот случай хорошо иллюстрируют хиноны и аналогичные им системы, которые служат основой многих природных пигментов. Наиболее существенной особенностью других классов соединений является вклад в гетероароматиче-скую систему электронов атомов кислорода и азота, не участвующих в образовании связей. [c.21]

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]

Изомеризация каротиноидов [486] катализ йодом). Соединения углерода, содержащие большое число двойных связей, полнены , всегда привлекали внимание химиков. Одним из важных классов полиенов являются каротиноподобные пигменты, окрашенные в желтый, оранжевый, красный и фиолетовый цвета. Молекулы этих соединений не содержат атомов азота, но могут содержать атомы кислорода. Наличие длинных сопряженных систем определяет их окраску и, по-видимому, возможность существования большого числа цис-и транс-изомеров. Для таких систем возможно большое число различных пространственных конфигураций, однако, несмотря на это, как синтетические, так и натуральные полнены являются обычно /пранс-соединениями, обладающими более низкой энергией и характеризуюшдмися более высокой устойчивостью. Следовательно, основным препаративным методом перевода этих доступных и обычно встречающихся изомеров в другую форму должны служить реакции изомеризации. Йод является мощным катализатором, оказывающим сильное воздействие на пространственную структуру полиенов. Изменения протекают сравнительно быстро, и равновесная смесь, содержащая йод, обычно отличается от смеси, получаемой умеренной термической обработкой (кипячение растворов с обратным холодильником). Что касается необходимой концентрации катализатора, то Цехмейстер установил, что при концентрации пигмента порядка 0,1 м.г на 1 мл петролейного эфира или бензола (1/5000 М) содержание йода в количестве 1—3% от веса пигмента обеспечивает достижение равновесия при 25° в течение 15—60 мин. (во многих случаях в пределах 5 мин.). Как и в других случаях йодного катализа, реакция ускоряется при действии света, как дневного, так и искусственного, причем чрезмерно длительное экспонирование может привести к разложению полнена. Имеется некоторая опасность образования слабоокрашенных продуктов расщепления, однако в большинстве случаев их присутствие незначительно. Обычно катализ йодом считают надежным методом и широко используют его [c.164]

Образование каротиноидов. Интенсивно-красный цвет пурпурных бактерий обусловлен присутствием красных каротиноидов (с 12-13 двойными связями и с метокси- и оксогруппами). Здесь пигменты играют не только загцитную роль, но и поглощают свет для фотосинтеза, а также участвуют в рецепции света при фототаксисе. Каротиноиды вместе с бактериохлорофиллами находятся в фотосинтетически активных мембранах (тилакоидах, хроматофорах). [c.83]

У многих пигментированных микроорганизмов образование пигментов (так же как и синтез фотосинтетических пигментов у высших растений) происходит только на свету. Микобактерии, в том числе патогенная туберкулезная палочка (My oba terium tuber ulosis), образуют каротиноиды только при воздействии света. Это относится и к бактериям, растущим на ветчине или сыре. Во многих случаях пигментация зависит от состава питательной среды и от температуры. [c.83]

Однако не следует забывать, что свет таких длин волн не всегда оказывает положительное влияние. Под действием инфракрасных лучей может происходить перегрев клетки, а видимый свет в аэробных условиях приводит к образованию синглетного кислорода, что вызывает фотоокисление клеточных ферментов. В качестве защиты микроорганизмы синтезируют каротиноиды, служащие тущителями синглетного кислорода. [c.100]

Регуляция синтеза пигментов и тилакоидов. Синтез фотопигментов зависит от условий роста организмов, прежде всего от освещенности и (у факультативных анаэробов) от присутствия кислорода. Содержание пигмента в клетках тем выше, чем ниже была освещенность во время их роста. Кислород тоже влияет на образование пигментов так же как и яркий свет, он подавляет образование мембранных структур, содержащих пигменты, а тем самым и синтез бактериохлорофиллов и каротиноидов. Количества фотосинтетических пигментов изменяются параллельно с изменением числа везикул и трубочек (внутриклеточных мембран), выявляемых в клетках с помощью электронного микроскопа. Кислород, кроме того, ингибирует некоторые ферментативные этапы синтеза бактериохлорофилла. Наиболее высокое содержание фотопигментов, а также несущих пигмент везикул и трубочек можно обнаружить в клетках, выросших в анаэробных условиях при слабом освещении. [c.378]

Действие света в первую очередь связано, по-видимому, с синтезом на свету хлорофилла, важнейшего компонента ламеллярных систем хлоропласта. Тесная связь организации хлоропласта с наличием в нем хлорофилла доказана многими работами. Так, например, у желтых мутантов водоросли hlamydoeonaB, выросших в темноте и лишенных хлорофилла, но содержавших значительное количество каротиноидов, не обнаружено ламеллярного строения.При переносе этих растений на свет они зеленели, в них начинался синтез хлорофилла и образование пластинчатой структуры. Наличия одних каротиноидов недостаточно для образования ламеллярных структур (Сейджер, 1962). [c.111]

Так, в области 3600 А новый максимум поглощения ( ( с-пик ) получается в том случае, когда с-изомеризация прощла за счет одной или более двойных связей, так что укорачивание ( завертывание ) молекулы уже достигает заметных размеров. Дис-пик (рис. 18) обладает максимальной интенсивностью в неоликопине А (рис. 19). Цехмейстер и Паулинг дали теоретическое объяснение образования цис-пша, по которому наблюдаемый спектр поглощения света каротиноидов связан с переходом нормального электронного [c.421]

Физиологическое действие оказывают ближний ультрафиолет, видимый свет и инфракрасные лучи (350 — 400 — 800—1 100 нм). Это прежде всего фотосинтез — процесс конверсии солнечной энергии в химическую. Разные фототрофные микроорганизмы поглощают свет различной длины волны. Пределы используемого света определяются, с одной стороны, необходимостью наличия энергии для фотохимических реакций, а с другой — необходимостью предотвращения деструкции пигментов. Электромагнитные волны важны для проявления фототаксиса. Существуют фотоза-висимые синтезы и у нефотосинтезирующих микроорганизмов (например, образование каротиноидов у микобактерий). У нефо-тотрофных микроорганизмов акцепторами света считают также порфирины и флавины. [c.100]

Палочки содержат светочувствительный пигмент родопсин (зрительный пурпур), находящийся на наружной поверхности мембранных дисков. Родопсин представляет собой сложную молекулу, образованную белком скотопсином (опсином) и обратимо связанной с ним поглощающей свет небольшой молекулой каротиноида ретиналя. Последний является производным витамина А и существует в двух (цис- и транс-) изомерных формах, переходящих друг в друга в зависимости от условий освещения (рис. 17.37). [c.326]

Основные черты последней структуры таковы. Она содержит 11 а-спиральных гидрофобных участков (по 22-31 аминокислот), организованных в близкие к параллельные тяжи, имеющие в хроматофорах трансмембранную направленность. В дополнение к трансмембранным а-спиралям белок РЦ содержит и более короткие а-спиральные участки, которые образуют, в частности, карманы вокруг мест локализации молекул хинонов. В целом структура белка РЦ образует жесткий каркас, с которым связаны две симметричные цепи молекул пигментов с общим для обеих цепей димером Бхл Р Р-Бхл-Бфф-<Э. Локализация пигментов на рис. XXVH.17, Б зачернена. Кружком показано положение иона Fe . Структура белка РЦ достаточно плотно прикрывает место связывания Qa, но в области связывания Qb в этих структурах имеется полость, через которую Qb может диффундировать в пул мембранных хинонов, связывая электрон-транспортную цепь РЦ с другими мембранными переносчиками электрона. Несмотря на наличие в структуре бактериальных РЦ двух ветвей L и М) переносчиков, образующих две электронные тропы, индуцируемый светом транспорт электрона идет преимущественно только по одной из них — по цепи L. Это связано, по-видимому, в первую очередь с асимметрией белкового окружения и особенно распределения ароматических аминокислот, играющих роль электронных мостиков (ХП1, 7) в двух цепях. Определенное значение здесь, вероятно, принадлежит и водородным связям, формируемым кофакторами электронного переноса с белковым окружением, которые играют роль в стабилизации электрона при туннелировании (ХП1, 6). Показана неэквивалентность водородных связей и ароматических остатков для двух ветвей. Так, образованная ветвь L отличается от ветви М наличием водородных связей между пирольным кольцом Бфф и Глю 104, а также присутствием остатков тирозина в белковом окружении кофакторов переноса. Ниже мы увидим, что белковая среда в соответствии с современной концепцией электронно-конформационных взаимодействий (гл. ХП1) играет решающую роль в регуляции электронного переноса в РЦ. Роль неактивной цепи пока не совсем ясна. Возможно, что компоненты этой цепи обеспечивают перенос и диссипацию триплетного состояния молекулы бактериохлорофилла Р на молекулу входящего в структуру РЦ специфического каротиноида. [c.313]

Итак, в основе каротиногенеза лежит фотосенсиби-лизированная реакция окисления некоего интермедиата, причем потребление кислорода в момент освещения больше, чем после него (во время латентного периода). Предполагается, что эта фотореакция у большинства организмов индуцирует синтез ферментов, субстратом которых служит предшественник каротиноидов, накапливающийся в темноте. В пользу этого можно привести следующие аргументы 1) высокие значения квантового выхода реакции (образование четырех молекул каротина на поглощенный квант света у нейроспоры) 2) наличие латентного периода между освещением и накоплением каротиноидов 3) существование мутантов, синтезирующих каротиноиды в темноте, у которых свет не активизирует синтез 4) блокирование эффекта фотоиндукции ингибиторами синтеза белка и РНК — хлорамфениколом, циклогексимидом, пуромицином. [c.214]

Д. И. Сапожниковым с сотр. показано, однако, что дезэпоксидация может происходить и в аэробных условиях, но по другому механизму, чем при анаэробиозе фотоокисление эпоксидной группы или фотовосстановление ее с образованием воды. Биологически активный свет, по-видимому, поглощается как каротиноидами, так и хлорофиллом, а направление реакции в цикле зависит от внутриклеточного газового состава. Кроме того, высказывается предположение, что виолаксантиновый цикл принимает участие в реакциях образования молекулярного кислорода при фотоокислении воды. [c.216]

Все приведенные факты свидетельствуют о том, что образо-иание н распад хлорофилла в живой клетке связаны со сложным комплексом процессов обмена веществ. Основные условия образования хлорофилла — наличие пластид, способных к позеленению, и свет. Кроме того, доказано, что процесс биосин теза пигментов тесно связан с синтетической деятельностью корней. На биосинтез фотосинтетических пигментов (хлорофилла и каротиноидов) положительно влияют и гуминовые кислоты. Как считает Л. А. Христева, гуматы повышают энергетический потенциал растительных синтетаз, являются переносчиками водорода и активаторами кислорода. [c.177]

Смотреть страницы где упоминается термин Каротиноиды образование на свету: [c.80] [c.70] [c.192] [c.409] [c.306] [c.714] [c.109] [c.434] [c.416] [c.348] [c.1493] [c.1493] [c.194] [c.87] [c.213] [c.42] [c.317] [c.318] [c.321] [c.263] [c.59]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология