Каротиноиды флуоресценция

Каротиноиды фотосинтетического аппарата поглощают свет в синей области спектра (фиг. 18). В отличие от хлорофиллов, у них не удалось обнаружить измеримой флуоресценции. Следовательно, энергия поглощенных каротиноидами квантов, казалось бы, может расходоваться лишь двумя путями на осуществление химической работы и рассеивание в виде тепла. Однако было установлено, что каротиноиды, так же как и все другие вспомогательные пигменты, непосредственно в фотохимических реакциях не участвуют, а передают энергию электронного возбуждения на молекулы хлорофилла. [c.144]

Облучение хлоропластов вызывает легко измеряемую флуоресценцию хлорофилла а, в то время как хлорофилл Ь и другие формы хлорофилла, а также каротиноиды и прочие пигменты совершенно не флуоресцируют. Отсюда следует, что все они служат вспомогательными пиг- [c.43]

Фотосинтез протекает при помощи пигментов зеленых листьев. Последние содержат два хлорофилла — а (голубовато-зеленый) и б (желтовато-зеленый) (см. главу Пиррол ) — и две группы каротиноидов — каротины (оранжевые) и ксантофиллы (желтые). Эта система пигментов находится в хлоропластах — частицах удлиненной формы, находящихся в клетках зеленых листьев. Установлено, что лучистая энергия, поглощенная одним пигментом, может быть передана другому пигменту хлоропласта. При облучении хлоропластов светом с длиной волны, поглощаемой исключительно хлорофиллом б, испускаемое излучение (за счет флуоресценции) содержит длины волн, характерные для хлорофилла а, в то время как флуоресценция хлорофилла б уменьшается. Остальные пигменты клетки могут передавать аналогичным образом поглощенную энергию хлорофиллу а. Тем самым расширяется спектральная область, потребляемая в фотосинтезе. Хлорофилл передает поглощенную лучистую энергию химической системе при помощи еще не выясненного механизма. [c.260]

В высших растениях фотосинтез протекает наиболее эффективно при поглощении света хлорофиллом а. Роль хлорофилла Ь, каротиноидов и других сопутствующих пигментов не вполне ясна. Хлорофилл а представляет собой единственный пигмент, общий для всех фотосинтезирующих организмов. Поэтому предполагают, что только хлорофилл а способен быть донором энергии непосредственно для фотосинтетической реакции, а все другие пигменты передают поглощенную ими энергию хлорофиллу а. Эта гипотеза согласуется со спектром действия для фотосинтеза и с наблюдением, что сопутствующие пигменты могут сенсибилизировать флуоресценцию [c.258]

А == 436 мц или 450 мц, т. е. светом, поглощаемым только хлорофиллом и каротиноидами, флуоресцирует только один хлорофилл. Полосы фикобилина появляются при возбуждении светом Х==.470, 490 и 546 мц однако несмотря на то, что большая часть падающего света в этом случае поглощается фикоэритрином, флуоресценция хлорофилла остается интенсивной. [c.222]

ПРЯМАЯ и СЕНСИБИЛИЗИРОВАННАЯ КАРОТИНОИДАМИ ФЛУОРЕСЦЕНЦИЯ ХЛОРОФИЛЛА в ДИАТОМОВЫХ ВОДОРОСЛЯХ [c.226]

Растворимые в жирах биологически активные вещества в малых количествах можно обнаружить при освещении по собственной окраске (каротиноиды), по поглощению или флуоресценции (см. табл. 26). Эти данные представляют большую ценность при последующем элюировании и количествен- [c.215]

Подводя итоги, можно сказать, что, повидимому, нет причин приписывать флуоресценцию живых растений малой доле молекул хлорофилла, находящейся в сильно флуоресцирующем растворенном состоянии, а не всей массе пигмента, образующей слабо флуоресцирующий комплекс с белками и липоидами (в том числе и каротиноидами). Тесная связь между интенсивностью флуоресценции и скоростью фотосинтеза, которую мы рассмотрим в следующей разделе, также говорит о том, что флуоресценция является свойством не малой части, но всей массы хлорофилла в клетке. [c.230]

Можно возразить, что для формы кривой квантового выхода ниже 570 может существовать и другое объяснение. Это объяснение предполагает, что полная инертность каротиноидов частично компенсируется повышенной производительностью хлорофилла. Возможная разница между фотохимическим действием хлорофилла в трех возбужденных состояниях (соответствующих сине-фиолетовой, оранжевой и красной системам полос поглощения) является очень важной проблемой. Имеющиеся материалы дают мало указаний на существование такой разницы. Как известно, хлорофилл испускает одну и ту же красную полосу флуоресценции независимо от того, в какой области спектра происходит возбуждение (см. гл. XXI и ХХШ). Основываясь на этом факте, мы пришли к заключению, что молекулы хлорофилла, возбужденные до электронных состояний А и В, быстро переходят без излучения энергии на низший уровень электронного возбуждения Y, который является высшим уровнем красной полосы флуоресценции. Однако из данных Ливингстона (см. стр. 160) мы сделали вывод, что при возбуждении флуоресценции в сине-фиолетовой полосе поглощения эффективность такого превращения очень далека от 100% другими словами, что значительная часть возбужденных до уровня А молекул хлорофилла не переходит на уровень У, а изменяется другим способом (например, переходя в метастабильное состояние см. схему на фиг. 110). Имеет ли это место только для хлорофилла в растворах или так же ведет себя и хлорофилл в живых клетках, остается пока неизвестным. [c.592]

Суммируя вышеприведенное, можно сказать, что результаты изучения квантового выхода как фотосинтеза, так и флуоресценции лучше всего объяснимы, если предположить, что значительная доля (порядка половины) квантов, поглощенных каротиноидами в зеленых растениях, переходит к хлорофиллу, переводя последний на уровень Y. Полученные этим путем кванты хлорофилл может использовать таким же образом, как и поглощенные непосредственно им самим, или на фотосинтез, или на флуоресценцию. Весьма вероятно также, что все или большинство сине-фиолетовых квантов, поглощенных непосредственно хлорофиллом, используются для перехода на флуоресцентный уровень Y, [c.593]

Для объяснения миграции энергии от пигментов к реакционному центру было предложено несколько физических механизмов. Можно считать, что наиболее вероятным механизмом миграции энергии между различными формами пигментов (каротиноиды-зеленые коротковолновые пигменты длинноволновые формы хлорофилла а) является так называемая резонансная миграция при слабых диполь-дипольных взаимодействиях молекул или, иначе говоря, медленный индуктивный резонанс. Очень важно, что этот вид миграции энергии может осуществляться не только в кристаллических системах. Для реализации миграции энергии с помощью медленного индуктивного резонанса необходимо выполнение следующих требований 1) обменивающиеся энергией молекулы должны обладать способностью к люминесценции (но обмен осуществляется не за счет флуоресценции, так как происходит за время, по крайней мере на один порядок величин меньшее), 2) максимум в спектре люминесценции донора должен располагаться в более коротковолновой области спектра, чем максимум в спектре поглощения акцептора, или они должны перекрываться (иначе процесс не сможет осуществляться самопроизвольно), 3) расстояние между донором [c.146]

Вероятно, ингибирующее влияние каротиноидов на процесс фотокаталитического разложения под действием хлорофилла является результатом триплет-триплетного переноса энергии к каротиноидам с последующей ее деградацией (см. стр. 449). В связи с этим следует отметить, что р-каротин также является тушителем второго возбужденного синглетного состояния хлорофилла (А, = = 415 нм). Этот процесс, вероятно, протекает по резонансному механизму переноса энергии. Первое синглетное состояние хлорофилла (X = 600 нм) инертно по отношению к р-каротину [692]. Вследствие различного поведения возбужденных состояний в процессах переноса энергии квантовый выход флуоресценции (и, вероятно, характер фотохимических процессов) может зависеть от длины волны облучающего света. [c.461]

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]

В коллоидальных экстрактах листьев и водорослей, описанных в главе XIV, каротиноиды остаются в связи с белками и липоидами. Фиг. 59 показывает место, которое Губерт приписывает каротиноидам в структуре хлоропластов. Следует указать, что это мнение гипотетично. Однако тесная связь хлорофилла с каротиноидами в живой клетке подтверждается явлением сенсибилизации каротиноидами флуоресценции хлорофилла in vivo, что отмечали Дэттон, Мэннинг и Дэггар [40]. Вероятно, эта связь обусловливает сенсибилизацию каротиноидами фотосинтеза и может быть дополнительной причиной сильного сдвига каротиноидных полос in vivo. [c.481]

В главе XVIII механизмы передачи энергии, обозначенные на стр. 520 как механизмы типа а, мы считали неправдоподобными, кроме случая субстратов, полосы поглощения которых перекрываются полосами сенсибилизатора, как это имеет место при сенсибилизированном хлорофиллом восстановлении азокрасителей или сенсибилизированной каротиноидами флуоресценции хлорофилла. Поэтому мы анализировали главным образом механизмы типа р, предполагающие вхождение сенсибилизатора в обратимые окисли-тельно-восстановительные реакции. Все окислители и восстановители в табл. 77 бесцветны и поэтому вряд ли получают энергию возбуждения от хлорофилла в результате кинетических столкно- [c.556]

Каротиноиды или фикобилины никогда не проявляли способности осуществлять фотосинтез без хлорофилла это поддерживает взгляд, высказанный Энгельманом [58,61], что добавочные пигменты не участвуют прямо в окислительно-восстановительном процессе, а передают свою энергию возбуждения хлорофиллу. Как установлено в главе XVHI, этот физический механизм кажется гораздо вероятнее для случая передачи энергии между двумя красителями с перекрывающимися полосами поглощения, чем для передачи энергии от пигмента к бесцветному субстрату. Сенсибилизируемая каротиноидами флуоресценция хлорофилла у зеленых и диатомовых водорослей дает прямое доказательство наличия процесса [c.566]

Наблюдения Дейзенса [116] над сенсибилизированной каротиноидами флуоресценцией бактериохлорофилла hromatium и Rhodospirillum (см. гл. XXIV) указывают, что способность каротиноидов пурпурных бактерий сенсибилизировать фототаксис и фоторедукцию Og может основываться на переходе энергии их возбуждения к бактериохлорофиллу. [c.634]

В растворах каротин обладает окраской от желтой до оранжево-красной со слабой желто-зеленой флуоресценцией. Для каротиноидов вследствие наличия длинной полиеновой цепи сопряженных двойных связей характерно интенсивное поглощение как в ультрафиолетовой, так и в видимой областях света. Главный максимум поглощения.важнейших провитаминовых ка-,, ротиноидов лежит в области 461—509 нм (в хлороформе или бензоле), что видно из табл. 13 и рис. 5. [c.191]

Поскольку хлорофиллы, каротиноиды и. фикобилины интенсивно окрашены, их определяют визуально. Малые концентрации хлорофиллов и их, производных определяют по красной флуоресценции в УФ-свете. 5,6-Моноэпоксикаротино иды дают зеленовато-синюю цветную реакцию со следами соляной кислоты. Элюированные пигменты переводят в чистые растворители и обычно идентифицируют спектроскопически. Относительно спектральных характеристик хлорофиллов, каротиноидов и фикобилинов см. работы [10, 9 и 40, 53] соответственно. [c.278]

Однако нельзя признать достоверным, что участие каротиноидов в сенсибилизировании фотосинтеза основано на обратимой химической реакции. Флуоресценция хлорофилла, сенсибилизированная каротиноидами in tivo, показывает, что энергия электронного возбуждения каротинопдов может передаваться хлорофиллу. Возможно и даже вероятно, что сенсибилизированный каротиноидами фотосинтез также начинается подобной передачей энергии электронного возбуждения к хлорофиллу. [c.529]

Сильный красный сдвиг полос каротиноидов, особенно фук0ксан-тола, ясно показывает, что эти пигменты образуют часть некоторого комплекса в хлоропласте и что связь становится особенно сильной, когда молекулы каротиноидов находятся в электронном возбуждении. Это обстоятельство может иметь отношение к переносу энергии электронного возбуждения от каротиноидов (особенно фукоксантола) к хлорофиллу. Вследствие этого в присутствии фукоксантола обнаруживается сенсибилизированная флуоресценция хлорофилла п vivo (см. гл. XXIV, стр. 225), и, вероятно, этим объясняется участие каротиноидов в сенсибилизации фотосинтеза (см. гл. XXX). [c.115]

Вероятность передачи этого рода решающим образом зависит от резонанса между молекулами, обменивающимися энергией, т. е. от взаимного перекрытия полосы флуоресценции донора и полосы поглощения акцептора. Это явление впервые обсуждалось Кальманом и Лондоном в применении к сенсибилизированной флуоресценции в газах. Позднее аналогичные соображения в применении к растворам были развиты Ж. Перреном [8, 10], который использовал классическую электродинамику. Ф. Перрен (И, 16] впервые попытался дать явлению квантово-механическую трактовку. Он использовал этот механизм переноса энергии для объяснения так называемой концентрационной деполяризации флуоресценции в растворе (уменьшение степени поляризации при увеличении концентрации). Впоследствии некоторые другие явления флуоресценции и фотохимии были приписаны обменным процессам этого типа и более совершенное теоретическое толкование было развито в работах Вавилова и его сотрудников [65—67], а также Фёрстером [71, 73, 76] и Арнольдом и Оппенгеймером [91]. Ввиду того, что представления о резонансном переносе энергии могут сыграть важную роль в выяснении фотохимического механизма фотосинтеза (особенно при объяснении возможной роли фикобилинов и каротиноидов в этом процессе), перечисленные работы будут более подробно рассмотрены в гл. XXX и XXXII. Здесь мы упомянем лишь о возможности тушения или возбуждения флуоресценции хлорофилла путем резонансного переноса энергии возбуждения, не требующего контакта молекул. В качестве примеров можно напомнить тушение флуоресценции красителей другими красителями (стр. 188), флуоресценцию [c.167]

ФЛУОРЕСЦЕНЦИЯ КАРОТИНОИДОВ И ФИКОБИЛИНОВ IN VITRO Флуоресценция каротиноидов [c.210]

Каротиноиды обычно считаются нефлуоресцирующими. По данным Вильштеттера и Штоля [97], это справедливо как для каротиноидов листа, так и для каротиноидов бурых водорослей (например, для фукоксантола). Однако Роговский [95] сообщил, что им наблюдалась флуоресценция каротина в нетролейном эфире в области около 505 — 600 мц, и Дере [105] установил, что при —180 в растворе каротина в ксилоле можно обнаружить три отдельные полосы флуоресценции. Клейн и Линзер [100] упоминают о зеленой флуоресценции спиртовых растворов каротина. Стрейн [104] нашел в. хроматограммах экстрактов из листа в нетролейном эфире флуоресцирующий слой, расположенный под слоем а-каротина и состоящий из неизвестного бесцветного вещества, вероятно углеводорода, без резких полос поглощения в видимой области спектра или ближнем ультрафиолете. Цехмейстер и сотрудники [107] нашли, что в огромном большинстве экстрактов из не содержащих хлорофилла органов различных растений присутствует флуоресцирующий бесцветный углеводород нолиенового типа с резкими полосами поглощения у 331, 348 и 367 мц (в нетролейном эфире). Этот углеводород, названный фитофлуеном (вероятно, Hg ), может представлять собой исходный продукт при образовании каротинов или продукт их гидро-генирования в нем имеется семь двойных связей, но, по всей вероятности, лишь пять из них конъюгируются. [c.210]

Эта сводка показывает, что в спектре бактериохлорофилла живой клетки отсутствуют одна полоса поглощения и одна полоса флуоресценции, которые наблюдаются в экстрактах, но зато в этом спектре обнаруживаются одна или две дополнительные полосы поглощения, без соответствующих полос флуоресценции в клетках и в спектре раствора. Дейзенс [75] подтвердил, что hromatium и Rhodospirillum дают только одну полосу флуоресценции, которая связана с полосой поглощения у 890 мц. Поглощение в полосах 800 и 850 мц способствует возбуждению этой полосы флуоресценции то же получается и при поглощении каротиноидов, но с эффективностью, меньшей на 50—70°/ . Таким образом, энергия возбуждения от всех пигментов бактерий передается бактериохлорофиллу, имеющему наиболее низкую энергию возбуждения. [c.221]

Еще более интересные данные получены с красными водорослями. Ван-Норман, Френч и Макдоуэлл [70] впервые получили указания на то, что флуоресценция хлорофилла в Gigartina и Iridaea может возбуждаться с одинаковой (если не более высокой) интенсивностью светом, поглощаемым фикоэритрином (у 560. а), и светом, поглощаемым хлорофиллом (у 560 Л[л). Фиг. 122 ясно показывает, что свет, поглощаемый хлорофиллом и частично каротиноидами у 436 мц, не может возбудить флуоресценцию фикоэритрина или фикоцианина (кривая на графике А). С другой стороны, свет, поглощаемый главным образом фикоэритрином, возбуждает флуоресценцию не только обоих фикобилинов, но также и хлорофилла (кривые на графиках Л, и В). Перегиб на длинноволновой ветви полосы хлорофилла а, вероятно, обусловлен хлорофиллом d (см. ниже). [c.227]

Наблюдения Дейзенса являются в настоящее время самым сильным аргументом в пользу той гипотезы, что хлорофилл а есть единственный пигмент, прямо участвующий в фотосинтезе, и не только каротиноиды, но также и фикобилины сенсибилизируют фотосинтез путем передачи энергии возбуждения хлорофиллу а. Другим аргументом, поддерживающим эту точку зрения, служат наблюдения Френча и сотрудников [117], обнаруживших, что выход флуоресценции фикобилинов в водорослях не показывает ни одного из тех индукционных эффектов и своеобразных изменений в зависимости от интенсивности света, которые широко обсуждались в гл. XXIV и XXVIII и которые указывают на существование тесной связи между хлорофиллом и химическими процессами фотосинтеза. [c.628]

Спектр действия (см. стр. 238) флуоресценции хлорофилла а свидетельствовал о том, что свет, поглощенный хлорофиллом Ь, столь же эффективен, как и свет, поглощенный самим хлорофиллом а что же касается света, поглощенного каротиноидами, то его эффективность была на 40—50% ниже. Однако Дэттон [c.46]

И Др. [63] наблюдали у диатомовой водоросли Nitzs hia loste-rium одинаковый выход флуоресценции хлорофилла а при освещении как сине-зеленым светом (который поглощается преимущественно каротиноидом фукоксантином), так и красным светом (который поглощается только хлорофиллом а). [c.46]

Хлорофилл. Окраска листьев зеленых растений обусловлена присутствием в них пигмента, называемого хлорофиллом. Он содержится в листьях в так называемых хлорофилловых зернах в количестве от 0,6 до 1,2% веса сухого вещества. Хлорофилл представляет собой темнозеленое воскоподобное вещество, с водой дающее коллоидные растворы, а с водным спиртом или водным ацетоном— истинные растворы. Растворы хлорофилла обладают интенсивной темнокрасной флуоресценцией. Хлорофилл применяют в пищевой г ромыщле1шости как безвредную краску. В зеленых листьях хлорофиллу сопутствуют желтые пигменты—каротиноиды (стр. 88). [c.544]

Теоретически передача энергии между отдельными частицами идет в направлении тех соединений, у которых спектр поглошения сдвинут в сторону длинных волн, т. е. тех соединений, которые поглощают меньшие световые кванты. В полосе красного излучения, где наблюдается максимальное поглощение хлорофилла, максимум сдвинут в длинноволновую сторону хлорофилла а и находится между 670 и 680 ммк. Для хлорофилла Ь максимум поглощения находится между 645 и 650 ммк, а для каротиноидов — около 480 ммк. В связи с этим хлорофилл а как у высших растений, так и у водорослей является тем соединением, которое способно собирать энергию от других светопоглощающих соединений. Поэтому некоторые исследователи (Франк, 1960) считают, что только хлорофилл а принимает участие в окончательном превращении лучистой энергии в химическую. В качестве доказательства приводится тот факт, что интенсивность флуоресценции хлорофилла а во время нормального фотосинтеза меньше интенсивности флуоресценции при таком же освещении и задержке ассимиляции СОг. Флуоресценция хлорофилла Ь в живых тканях не наблюдается. Считается, что поглощенная этим пигментом энергия передается в порядке резонансной миграции хлорофиллу а и не излучается из системы. При этом не происходит измеримых вне системы световых эффектов. [c.317]

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]

Дюйзенс изучал (1952) количественно сенсибилизированную флуоресценцию хлорофилла в водорослях различных семейств и бактериохлорофилла в фотосинтезирующих бактериях и нашел, что передача энергии между молекулами хлорофилла Ь п а близка 100, между фукоксантолом и хлорофиллом а близка 70, а между каротиноидами зеленых водорослей и хлорофиллом а — 40—50% поглощенной энергии. По-видимому, эффективное содействие фотосинтезу квантами света, абсорбированными фукоксантолом в бурых, фикобилином в красных и сине-зеленых водорослях и хлорофиллом Ь в зеленых растениях происходит вследствие высоко эффективного переноса энергии их возбуждения хлорофиллу. [c.318]

При разделении авторами было обнаружено, что экстракты н-гексана в основном представлены жирами, каротиноидами, хлорофиллами а и 6 и веществом неизвестной природы с ярко-голубой флуоресценцией в ультрафиолете и Rf 0,75. После колончатого хроматографирования на ЛЦОз смесью гексана с эфиром извлекли вещество X, обладающее приятным запахом и имеющее маслянистую консистенцию. [c.228]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология