Кислород образование в фотосинтезе

Наличие в каком-либо соединении необычного стабильного изотопа (сверх его естественного содержания, определяющегося распространенностью изотопа в природе) или радиоактивного изотопа позволяет проследить пути превращения этого соединения в присутствии большого числа других соединений, содержащих тот же элемент. Молекулы рассматриваемого соединения или, вернее, атомы элемента, входящего в это соединение, оказываются мечеными они легко определяются на фоне других, немеченых атомов того же элемента. Идею метода нетрудно понять на примере установления пути образования кислорода при фотосинтезе. [c.32]

Земли в атмосферу окислительную в результате выделения кислорода при фотосинтезе. В настоящее время предполагают, что процесс фотолиза воды в верхних слоях атмосферы с удалением водорода в космическое пространство не смог бы обеспечить образование большого количества кислорода в течение докембрийского периода [18]. [c.1008]

Если это верно, то отсутствие выделения кислорода во время фоторедукции указывает, что выделяющий кислород энзим Ео находится в неактивном состоянии. Вторым аргументом в пользу отсутствия активного энзима Ео в адаптированном состоянии является тот факт, что процесс адаптации, так же как и выделение кислорода при фотосинтезе, чувствителен к очень небольшим количествам гидроксиламина и фенантролина. Для объяснения подобного сходства можно предположить, что образование комплекса с гидроксилами-ном замораживает энзим Ео в окисленной форме, мешая таким образом его фотосинтетической функции, но одновременно препятствуя потери активности энзима путем восстановления во время анаэробной инкубации. [c.140]

Ранее было установлено, что в основном пути дыхательного процесса некоторые оксидазы обходят в своем действии образование свободных перекисей и что механизмом выделения кислорода в фотосинтезе может оказаться путь, обратный действию этих оксидаз. [c.303]

Фотолиз воды и образование кислорода при фотосинтезе [c.325]

Согласно экспериментальным данным, полученным в последние годы, восстановление углекислоты высшими растениями осуществляется при участии биметаллической ферментной системы, активируемой марганцем и железом (Бойченко, 1949, 1963, 1966 Бойченко, Саенко, 1959, 1961). Восстановленное железо фермента участвует в восстановлении углекислоты Мп +, имеющийся в составе фермента, способствует образованию липидной гидроперекиси, образование которой предшествует выделению свободного кислорода при фотосинтезе. [c.101]

Фотосинтез осуществляют все зеленые растения, сине-зеленые водоросли и некоторые группы бактерий. Существует вполне определенное соответствие между спектром поглощения отдельными элементами растений и спектром излучения Солнца. Реакция фотосинтеза имеет большую эффективность от 30 до 60% поглощенной энергии используется для образования углеводов и кислорода. [c.189]

Минеральными удобрениями называют соли, содержащие элементы, необходимые для питания растений и вносимые в почву для получения высоких и устойчивых урожаев. В состав растений входят около 60 химических элементов. Для образования ткани растения, его роста и развития требуются в первую очередь углерод, кислород и водород, образующие основную часть растительной массы, далее азот, фосфор, калий, магний, сера, кальций и железо. Источниками веществ, необходимых для питания растений, служат воздух и почва. Из воздуха растения извлекают основную массу углерода в виде диоксида углерода, усваиваемого путем фотосинтеза, а из почвы — воду и минеральные вещества. Некоторое количество диоксида углерода воспринимается корневой системой растений из почвы. Среди минеральных веществ особенно важны для жизнедеятельности растений азот, фосфор и калий. Эти элементы способствуют обмену веществ в растительных клетках, росту растений и особенно плодов, повышают содержание ценных веществ (крахмала в картофеле, сахара в све-кле, фруктах и ягодах, белка в зерне), повышают морозостойкость и засухоустойчивость растений, а также их стойкость к заболеваниям. При интенсивном земледелии почва истощается, т. е. в ней резко снижается содержание усваиваемых растениями минеральных веществ, в первую очередь растворимых в воде и почвенных кислотах соединений азота, фосфора и калия. Истощение почвы снижает урожайность и качество сельскохозяйственных культур. Уменьшение содержания питательных веществ в почве необходимо постоянно компенсировать внесением удобрений. Ввиду огромных масштабов потребления минеральные удобрения— наиболее крупнотоннажный вид химической продукции, годовое количество которой составляет десятки миллионов тонн. [c.143]

Действительный механизм фотосинтеза чрезвычайно сложен, Протекает процесс только в присутствии хлорофилла, который поглощает красные, синие и в меньшей степени зеленые лучи. Активированный таким образом хлорофилл содействует образованию из диоксида углерода и воды углеводов, необходимых для роста растений, и кислорода. Хлорофилл переводит лучистую энергию в химическую, т. е. является фотосенсибилизатором. [c.291]

Концентрация активных частиц при нетермической активации обычно превышает концентрацию, соответствующую распределению Максвелла—Больцмана при данной температуре. В этих условиях нет термодинамического равновесия между активными молекулами и другими частицами, составляющими реакционную смесь. Поэтому концентрации продуктов реакции, как правило, больше концентраций, отвечающих равновесию при данной температуре. В частности, вследствие постоянного подвода к реагирующим веществам энергии (например, световой) оказывается возможным осуществление реакций, для которых при обычных условиях Д( >0, т. е. не идущих самопроизвольно. Примером могут служить процессы фотосинтеза или реакция образования озона из кислорода. [c.241]

Фотохимические реакции весьма распространены. Достаточно указать на так называемую реакцию фотосинтеза, протекающую в растениях при участии зеленого пигмента — хлорофилла — при поглощении солнечной радиации. Фотосинтез сводится к ассимиляции оксида углерода (IV) с образованием углеводов и выделением кислорода. Это многостадийный процесс, суммарное уравнение которого можно записать в виде [c.269]

Фотосинтез— один из важнейших процессов в биосфере продуктом его являются практически все природные органические соединения. Под действием света, поглощаемого пигментом зеленых растений хлорофиллом, происходит в конечном итоге образование глюкозы СвН 20д и кислорода из диоксида углерода и воды. Согласно полному уравнению фотосинтеза [c.32]

К фотохимическим относятся реакции, протекающие под действием квантов света. Такие реакции многочисленны, а некоторые из них имеют жизненно важное значение. Фотохимическими являются реакции выделения кислорода и ассимиляции диоксида углерода в процессе фотосинтеза, образование озона из кислорода под действием ультрафиолетового излучения Солнца, природный синтез хлорофилла и т. п. Фотохимическое разложение бромистого серебра лежит в основе фотографического процесса. С фотохимическими реакциями связано явление люминесценции, выцветание красок и т. п. [c.200]

Важнейшие фотохимические реакции — фотосинтез у растений, образование озона из молекулярного кислорода под действием ультрафиолетовой радиации солнца, фотография и др. [c.181]

Если сравнить химический состав Земли с составом Вселенной, то, казалось бы, между ними не должно быть существенных различий, за исключением, пожалуй, водорода, который легко уходит из атмосферы в межпланетное пространство. К сожалению, судить о составе Земли можно лишь по составам атмосферы, гидросферы и земной коры, изученной в глубину не более чем на 20 км. Главная химическая особенность этих трех сфер — необычайно высокое содержание кислорода, что объясняется уже не строением ядер его атомов, а его химическими свойствами. Атомы кислорода способны образовывать прочные химические связи с атомами многих элементов, в том числе кремния и алюминия. В процессе образования земной коры эти элементы накапливались в ней благодаря легкоплавкости их соединений со щелочами. В итоге на поверхности нашей планеты выкристаллизовалась твердая кремнекислородная оболочка. Кислород, не считая воды, входит в состав 1364 минералов. В атмосфере кислород появился около 1,8 млрд. лет назад в результате действия на минералы микроорганизмов. В настоящее время выделение кислорода растениями за счет фотосинтеза возмещает его убыль в атмосфере в ходе процессов окисления, горения, гниения, дыхания. По числу известных природных соединении (432) второе место занимает кремний. Далее по распространенности атомов в земной коре следуют алюминий, натрий, железо, кальций, магний и калий [c.201]

Кроме того, газообразный кислород смешивается с водой в результате аэрации, которая происходит, если вода падает с плотин, перетекает через валуны и другие препятствия, образуя в результате водо-воздушную пену . Газообразный кислород попадает в природные водоемы в результате фотосинтеза - процесса, при котором зеленые растения у океанский планктон синтезируют углеводы из диоксида углерода и воды пря н.шичии солнечного света. В дневные часы водные зеленые растения постоянно синтезируют сахара. При этом также получается газообразный кислород, который выделяется из водных растений в окружающую воду. Суммарное химическое уравнение, описывающее образование глюкозы ((Ь5Н1205) и кислорода при фотосинтезе, может быть представлено следующим образом [c.58]

В ПРИРОДЕ с участием 0 совершается дыхание — один из важнейших жизненных процессов Наличие в атмосфере кислорода обеспечивает гниение органических веществ Содержание гислорода в атмосфере постоянно т к его расход компенсируется образованием кислорода -ОИ фотосинтезе СО + Н О С (Н20) + 0 [c.27]

Рассмотрш связь полученных результатов с механизмом образования кислорода при фотосинтезе. Согласно гипотезе Кока [з],кисло-родвыдехяющий центр фотосистемы П может находится в пяти состояниях > степень окисления которых отличается на одну единицу. Под действием четырех квантов света происходит последовательно окисление до, которое окисляет воду с образованием О . Считая, ч о число атомов марганца в активном центре равно трем, можно предложить следующий механизм выделения О2. находящийся в соответствии с четырехквантовой схемой окисления воды [c.154]

Если это объяснение правильно, то выделение кислорода сухими листьями на свету не имеет прямого отношения к фотосинтезу (кроме того, что процесс их сенсибилизируется хлорофиллом). Однако опыты Хилла [26, 34, 35, 36] говорят в пользу другой гипотезы, а именно, что выделение кислорода листьями в порошкообразном состоянии имеет определенное отношение к образованию кислорода при фотосинтезе. [c.67]

Двуокись углерода в течение нескольких часов пропускалась в виде пузырьков через освещенные сосуды, содержащие эти порошки в виде водных суспензий. Затем раствор отделялся от порошков и выпаривался. Получался смолистый осадок, дававший некоторые реакции на альдегиды и сахара (восстановление раствора Бенедикта, проба Молиша, проба Рубнера и образование оза-зонов). Карбонаты быстро теряли свою каталитическую активность Бэли объясняет это окислением кислородом, образованным при фотосинтезе (ни разу не делалось попытки прямого определения образования кислорода). Выход искусственных углеводов , полученных Бэли и Дэвисом [130], доходил до 75 лг за 2 часа в сосуде с поверхностью около 300 т. е. был приблизительно равен выходу естественного фотосинтеза равной площади, покрытой растительностью . Бэли и Худ [136] обнаружили, что скорость искусственного фотосинтеза возрастает между 5 — 31° и уменьшается между 31—41°, подобно скорости естественного фотосинтеза. [c.91]

Такая обобш енная концепция бактериального фотосинтеза дает добавочный важный аргумент в пользу теории интермоле кулярного окисления — восстановления в нормальном фотосинтезе и против теории внутренней перегруппировки Вильштеттера и Штоля. Экспериментально легко доказать, что при фотосинтезе пурпурных бактерий восстановление двуокиси углерода ведет к образованию серы, а не одной части серы и двух частей кислорода (или сернистого ангидрида). Это совершенно аналогично факту, доказанному с гораздо большими трудностями экспериментами Виноградова, а также Рубена, Рендола, Камена и Хайда с тяжелым изотопом (глава III), что весь кислород обычного фотосинтеза образуется из воды. [c.110]

Выделение кислорода при фотосинтезе может идти в порядке, обратном какому-либо из этих механизмов. Поэтому рассмотрим следующие возможности 1) промежуточное образование перекиси водорода, нанример при фотохимической реакции, обратной (11.2), за которой следует или окислтение этой перекиси по реакции, обратной (11.1), или, что более вероятно, ее дисмутация по уравнению (11.3) 2) подобный же процесс с органическими перекисями и 3) выделение кис.торода без промежуточного образования свободных перекисей, т. е. реакция, обратная (11.4). [c.291]

Гидроксиламин не оказывает также действия на восстановление двуокиси углерода бактериями (с водородом или сероводородом в роли восстановителей). Как видно из глав VI и VII, эти процессы имеют или одинаковый, или сходный с обычным фотосинтезом первичный фотохимический процесс, ведущий к образованию первоначального продукта окисления (ОН или Z. Однако различия этих первичных продуктов заключаются в том, что они разлагаются с выделением кислорода в нормальном фотосинтезе, но восстанавливаются водородом, сероводородом или иными восстановителями при фоторедукцин у бактерий или адаптированных водорослей. Малая чувствительность последних процессов к гидроксиламину ясно указывает, что чувствительный к этому яду энзим участвует лишь в стадии выделения кислорода в фотосинтезе. [c.320]

Другое объяснение анаэробного торможения выдвинуто Вильштеттером [7] и Франком [11]. Эти исследователи полагают, что первой ступенью фотосинтеза может быть фотохимическое дегидрирование хлорофилла кислородом, приводяш ее к образованию фотохимически активного монодегидрохлорофилла . Эта гипотеза имеет известное сходство с концепцией дисмутации энергии , описанной в главе IX. Возможно, что нет нужды в специальном объяснении роли кислорода в фотосинтезе, так как не доказана его необходимость для этого процесса. Так, Харвей [5] воспользовался исключительно чувствительными к кислороду светяш имися бактериями и показал, что у водорослей выделение кислорода начинается в течение первой секунды с начала освещения даже в среде, лишенной всяких следов кислорода. Франк и Прингсхейм, наблюдая тушение фосфоресценции адсорбированных красителей, обнаружили, что водоросли выделяют кислород при первой вспышке даже после 2-часового пребывания в чистейшем азоте. После выяснения сходства фотохимического процесса у зеленых растений и пурпурных бактерий Гаффрон [8, 10] отметил, что многие пурпурные бактерии живут лишь в строго анаэробных условиях. Это также служит доказательством, что кислород не необходим для фотосинтеза. [c.335]

Однако в главе XIX будет показано, что образование кислорода при фотоокислении, которое можно измерить при том же самом парциальном давлении кислорода в отсутствие двуокиси углерода (см. фиг. 71), в 10 раз меньше, чем уменьшение образования кислорода при фотосинтезе. Поэтому кислород тормозит фотосинтез, а не просто уравновешивает его фотоокислением. Франк и Френч [19] предполагают, что это явление вызывается фотоокислением энзи-матичеспого компонента фотосинтетического аппарата. [c.337]

Изава и Гуд [179] провели обширное исследование с целью выяснить число точек в изолированных хлоропластах шпината, которые чувствительны к ингибиторам выделения кислорода при фотосинтезе. Помимо монурона, они испытали М-(3,4-ди-xлopфeнил)-N N -димeтилмoчeвинy (диурон) и 2-хлор-4-этил-амино-6-изопропиламино-сил<л1-триазин (атразин). Поглощение всех трех ингибиторов хлоропластами оказалось состоящим из трех процессов 1) необратимое связывание одной молекулы ингибитора на каждые 1000 молекул хлорофилла (связанные молекулы не оказывают ингибирующего действия) 2) разделение ингибитора между внешней средой и хлоропластами выше этого порога концентрации 3) поглощение, определяющее степень ингибирования и обусловленное, возможно, образованием комплекса фермент — ингибитор. С учетом первого из этих процессов два метода анализа результатов, основанные на явле- [c.278]

Основной принцип описанного процесса заключается в том, что фотосистема дает возможность использовать энергию света для переноса электрона от слабого донора электронов, т. е. молекулы, имеющей большое сродство к электронам (в данном случае от црггохрома), на такую молекулу, как хинон. который в восстановленной форме служит сильным донором электронов. Таким образом, энергия возбуждения, которая в обычных условиях рассеялась бы в виде тепла и/или флуоресценции, используется для повышения энергии электрона и образования сильного донора электронов. Как мы увидим, в хлоропластах высших растений начальным донором электронов служит не црггохром, а вода, чем и объясняется вьщеление кислорода при фотосинтезе у растений. Прежде чем перейти к рассмотрению процессов, происходящих в более сложной фотосистеме хлоропластов и доставляющих в конечном результате энергию для синтеза АТР и NADPH, посмотрим, как эти конечные продукты образуются у пурпурных бактерий с помощью менее сложного, но похожего механизма. [c.470]

Мы получили комплексную систему, осуществляющую и реакции фотосинтеза (разложение воды на водород и кислород, образование восстановленного акцептора водорода) и сопряженное (быть может, темновое) образование АТФ при обратном транспорте электронов. Примечательно обязательное наличие перекиси водорода по крайней мере в одной половине цикла. Важно еще подчеркнуть, что наш цикл отнюдь не сводится к транспорту электронов — мы имеем здесь и транспорт протонов, и процесс образования и распада перекисп водорода, и процесс разложения воды. [c.127]

Результаты вегетационных опытов и опытов in vitro могут быть объяснены тем, что 1) метурин (и подобные ему М-оксимочевины) не влияет на процесс образования кислорода при фотосинтезе, как это было показано для фенилдиметилмочевин (4— 8), а действует на другом участке переноса электронов, что как следствие вызывает снижение фотолитической активности хлоропластов 2) на фотолитическую активность хлоропластов действует иа сам метурин, а продукты его превращения. [c.194]

Основное уравнение фотосинтеза в первом приближении могло быть написано уже в конце XVni столетия. Образование кислорода при фотосинтезе было открыто Джозефом Пристли (Joseph Priestley) в 1780 г. Он обнаружил, что растения мо- [c.181]

Фотосинтез — единственный из всех типов химических реакций (терм ических, каталитических, ферментативных, радиационных и фо— тохимических), позволяющий при мягких термобарических параметрах б o фepы осуществить невероятную, с точки зрения термодинамики химическую реакцию, протекающую с увеличением свободной энергии. Он обеспечивает прямо или косвенно доступной химической энергией все земные организмы и, как будет показано ниже, является источником образования горючих ископаемых. Обратный фотосинтезу процесс представляет собой знакомую всем нам химическую реак1,,ию горения твердых, жидких и газообразных горючих ископаемых с выделением большого количества энергии. Следовательно, растительный и животный мир, а также органические горючие ископаемые Земли есть не что иное как аккумулированная энергия Солнца На современном этапе эволюции Земли ежегодно в результате фотосинтеза образуется 150 млрд. т органического вещества, усваивается 300 млрд. т СО и выделяется около 200 млрд. т свободног о кислорода. Благодаря только фотосинтезу в первичной атмосфере Земли появился кислород, возник озоновый экран, создались условия для биологической деятельности. При гибели организма происходит обратный процесс [c.43]

То же относится и к химическим процессам. Взаимодействие водорода и кислорода с образованием воды может происходить самопроизвольно, и осуществление этой реакции дает возможность получать соответствующее количессво работы. Но, затрачивая работу, можно осуществить и обратную реакцию — разложения воды на водород и кислород, — например, путем электролиза. И другие химические реакции, которые по своим термодинамическим параметрам не могут в данных условиях совершаться самопроизвольно, можно проводить, затрачивая работу извне. Большей частью это осуществляют или путем электролиза, или при электрическом разряде в газах, или действием света, или же путем повышения давления (причем одновременно изменяются и условия проведения реакции). Из хорошо известных процессов такого рода можно назвать фотосинтез в растениях, получение натрия и хлора путем электролиза расплавленного хлористого натрия, получение металлического алюминия из бокситов путем электролиза, синтез аммиака при высоком давлении и др. [c.209]

Рис. 21.14. Упрощенная схема кругооборота кислорода в природе с указанием некоторых про-стейщих реакций с его участием. Важнейшим источником кислорода служит земная атмосфера. Часть О2 образуется в верхних слоях атмосферы в результате диссоциации Н2О под действием солнечного излучения. Часть О, выделяется зелеными растениями в процессе фотосинтеза из Н2О и СО2. В свою очередь атмосферный СО2 образуется в результате реакций горения, дыхания животных и диссоциации бикарбонат-иона в воде. Атмосферный О2 расходуется на образование озона в верхних слоях атмосферы, окислительные процессы выветривания горных пород, в процессе дыхания животных и в реакциях горения.

ФОТОСИНТЕЗ — синтез растениями органических веществ (углеводов, белков, жиров) из диоксида углерода, воды, азота, ( юсфора, минеральных солей и других компонентов с помощью солнечной энергии, поглощаемой пигментом хлорофиллом. Ф.— основной процесс образования органических веществ на Земле, определяющий круговорот углерода, кислорода и других элементов, а также основной механизм трансформации солнечной энергии на нашей планете. В процессе Ф, растения усваивают вгод4 101 туглерода, разлагают 1,2 х X 10 т воды, выделяют 1 10 т кислорода и запасают 4-102° кал солнечной энергии в виде химической энергии продуктов Ф. Это количество энергии намного превышает годовую потребность человечества в ней. Ф.—сложный окис-лительно-восстановительный процесс, сочетающий фотохимические реакции с ферментативными. Вследствие Ф. происходит окисление воды с выделением молекулярного кислорода и восстановление диоксида углерода, что выражается [c.268]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология