Окисление в фотосинтезе

Значительный успех на этом пути снова был достигнут благодаря процессам координационной химии. Центральную роль в механизме аэробного метаболизма, который приводит к полному сгоранию органических молекул, играют цитохромы. Так называются молекулы, в которых атом железа связан в комплекс с порфирином, образуя с ним гем (см. рис. 20-20), а гем связан с белком. Атом железа переходит из состояния окисления 4- 2 в + 3 и обратно в результате переноса электронов от одного компонента цепи к другому. Весь аэробный механизм представляет собой совокупность тесно связанных друг с другом окислительно-восстано-вительных реакций, окончательным результатом которых является процесс, обратный фотосинтезу [c.257]

Пищеварение, биологическое окисление, ассимиляция в процессе фотосинтеза, спиртовое брожение, уксуснокислое брожение. [c.75]

Наряду с катализаторами для увеличения константы скорости процесса в производстве органических полупродуктов используют инициаторы, фотосинтез и радиационное облучение (см. ч. I, гл. VII). Под действием облучений можно проводить окисление парафиновых углеводородов, хлорирование бензола, полиме- [c.163]

Так как в процессе фотосинтеза происходит выделение кислорода, в зоне фотосинтеза его концентрация высока. На больших глубинах концентрация кислорода резко понижается, поскольку он расходуется при окислении мертвых растительных и животных организмов. Как видно из рис. 17.3, концентрация кислорода минимальна на глубине приблизительно 1 км, в той же самой области, где концентрация фосфора вое станавливается до своего максимального уровня. [c.149]

Фосфор играет исключительно важную роль в осуществлении обмена энергии в растениях. Энергия солнечного света в процессе фотосинтеза и энергия, выделяющаяся в процессах окисления, происходящих в растении, накапливается в растениях в виде энергии фосфатных связей определенных соединений. Эта энергия используется растением для роста, поглощения питательных веществ из почвы, синтеза органических соединений. Усиленное снабжение растения фосфором позволяет получать более ранний урожай и более высокого качества. [c.696]

Окислительно-восстановительные реакции имеют большое значение в биохимических системах. Процесс фотосинтеза приводит к тому, что углеродный атом из состояния окисления —4 восстанавливается до степени окисления, равной нулю в углеводах. Углеводы используются далее для построения всех биоорганических веществ, при этом существенной тенденцией этого процесса оказывается стремление к окислительно-восстановительному диспро-порционированию. [c.217]

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]

Реакции, протекающие с изменением степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих молекул, называются окислительно-восстановительными. Окислительно-восстановительные реакции принадлежат к числу наиболее распространенных химических реакций. Дыхание, фотосинтез, обмен веществ и ряд биологических процессов в основе своей являются окислительно-восстановительными реакциями. В технике значение окислительновосстановительных реакций также велико. Так, вся металлургическая промышленность основана на окислительно-восстановительных процессах, в ходе которых металлы выделяются из природных соединений. [c.319]

В настоящее время тепло солнечных лучей, падающих на Землю, значительно превосходит внутреннее тепло от радиоактивного распада, так что основным источником тепла сейчас можно считать энергию Солнца. Солнце дает нам в год 2,5-10 ° ккал тепла. Как указывается в приведенной общей схеме 1, 40% солнечной энергии отражается Землей в мировое пространство, а 60% поглощается атмосферой и почвой. Часть этой энергии расходуется на фотосинтез, часть — на окисление органических веществ, а часть консервируется в угле, нефти, торфе. [c.607]

Окисление органических веществ. В результате поглощения СО2 и дальнейших его преобразований в ходе фотосинтеза образуется молекула углевода, которая служит углеродным скелетом для построения всех органических соединений в клетке. Органические вещества, возникшие в процессе фотосинтеза, характеризуются высоким запасом внутренней энергии. Но энергия, аккумулированная в конечных продуктах фотосинтеза — углеводах, жирах, белках,— недоступна для непосредственного использования ее в химических реакциях. Перевод этой потенциальной энергии в активную форму осуществляется в процессе дыхания. Дыхание включает механизмы активации атомоп водорода органического субстрата, освобождения и мобилизации энергии в виде АТФ и генерации различных углеродных скелетов. В процессе дыхания углевод, жиры и белки в реакциях биологического окисления и постепенной перестройки органического скелета отдают спои атомы водорода с образованием восстановленных форм. Последние при окислении в дыхательной цепи освобождают энергию, которая аккумулируется в активной форме в сопряженных реакциях синтеза АТФ. Таким образом, фотосинтез и дыхание — это разли ные, но тесно связанные стороны общего энергообмена. [c.609]

Комплексообразователем в хлорофилле выступает магний, а в гемоглобине — железо. В одной плоскости с металлом располагаются четыре атома азота органического лиганда. По одну сторону от плоскости железо присоединяет молекулу белка (глобина), а по другую сторону — молекулу кислорода. Такой продукт называется оксигемоглобином. Он образуется в легких, где гемоглобин присоединяет кислород воздуха и далее в виде оксигемоглобина разносится по всему организму. В кровеносных капиллярах происходит отщепление кислорода, который используется для осуществления различных ферментативных процессов окисления органических веществ. Гемоглобин возвращается в легкие и снова участвует в переносе кислорода. Хлорофилл играет важнейшую роль в процессах фотосинтеза, протекающих во всех зеленых растениях. [c.154]

Единственный известный процесс, который мог вызвать увеличение концентрации кислорода от до 1 САУ, — это фотосинтез. Фотосинтез является предметом рассмотрения разд. 8.3 сейчас необходимо лишь отметить, что процесс включает потребление диоксида углерода и воды с сопутствующим выделением кислорода. Весь современный атмосферный Ог прошел через процесс фотосинтеза за время в несколько сотен лет. Этот временной интервал предельно короток по геологическим стандартам, а фотосинтез несомненно является эффективным источником Ог. Накопление кислорода в атмосфере зависит от скорости производства Ог (в основном благодаря фотосинтезу) в количествах, превышающих скорость потерь (в результате окисления, дыхания и т. д.). На первых этапах возрастания концентрации Ог от уровня САУ фотосинтез (при современной производительности) должен был протекать на поверхности, составляющей несколько процентов от поверхности континентов, прежде чем появился положительный баланс вклада в атмосферный кислород. [c.212]

Таким образом, суммарный результат фотосинтеза состоит в связывании диоксида углерода, окислении воды до молекулярного кислорода и синтеза углеводов. Образование кислорода как побочного продукта фотосинтеза не является универсальным свойством фотосинтезирующих организмов. Например, у некоторых бактерий фотосинтеза процесс выражается схемой [c.162]

Так как суммарный процесс фотосинтеза состоит в окислении воды до кислорода и восстановлении диоксида углерода до углеводов, можно следующим образом оценить энергетические параметры процесса. Окислительно-восстано-вительный потенциал пары (см. гл. X, разд. 6) Н2О/О2 равен +0,81 В, а пары углевод/СОа равен —0,42 В. Таким образом, перенос одного электрона от воды на диоксид углерода требует затраты 0,82 — (—0,42) = 1,24 В, или 119,6 кДж/моль. В реакции [c.164]

В живых организмах различные классы комплексных соединений выполняют специфические функции в обмене веществ. Исключительно велика роль природных комплексных соединений в процессах дыхания, фотосинтеза, биологического окисления и в ферментативном катализе. Так, например, ионы Ре ,М + в качестве комплексообразователей входят в состав важнейших природных соединений — гемоглобина и хлорофилла. Структурные формулы этих веществ весьма сложные. Тем не менее общий принцип их построения можно выразить следующей схемой [c.207]

Одним из наиболее интересных вопросов, связанных с проблемами фотосинтеза, является вопрос о природе первой стадии фотохимического процесса. В каком возбужденном состоянии находится при этом хлорофилл — синглетном или триплетном, — пока неизвестно. Как бы то ни было, считается, что далее возбужденный хлорофилл (Хл ) передает электрон какому-то акцептору, превращающемуся в радикал А , к переходит в форму окисленного радикала Хл+ [c.46]

К.-наиб, распространенный элемент на Земле. В атмосфере содержится 23,10% по массе (20,95% по объему) своб. К., в гидросфере и литосфере - соотв. 85,82 и 47% по массе связанного К. Известно более 1400 минералов, в состав к-рых входит К. Убыль К. в атмосфере в результате окисления, в т. ч. горения, гниения и дыхания, возмещается выделением К. растениями при фотосинтезе. К. входит в состав всех в-в, из к-рых построены живые организмы в организме человека его содержится ок. 65%. [c.387]

Если сравнить это уравнение с уравнением окислительного расщепления глюкозы, то можно заметить, что данный процесс — он получил название огосынгез — является обратным по отношению к окислению. Фотосинтез очень сложен и протекает при участии зеленого красителя из листьев растений — хлорофилла— и ряда биокатализаторов (ферментов, см. ниже). Хлорофилл, поглощая свет, вызывает расщепление воды на водород и кислород по уравнению [c.169]

Решающее влияние на эволюцию всех сфер Земли, прежде ьсего на биосферу, оказали зарождение и последующее интенсивное развитие фотосинтеза зеленых растений, затем возникновение живых организмов. Развитие фотосинтеза приводило к выделению больших количеств свободного кислорода в гидросфере, затем в с1Тмосфере и накоплению массы живого вещества сначала в океане, потом и на суше. Поглощаемый фотосинтезом углекислый газ постепенно убывал в атмосфере Земли. Аммиак и метан практически полностью исчезли из атмосферы в результате окисления. Земная атмосфера приобретала качественно новый, близкий к современному азотно-кислородный состав с небольшим количеством углекислого газа. Подобные процессы с изменением химического состава происходили как в морской воде, так и горных породах Земли. И морской воде в результате ускорения окислительных процессов кислоты превратились в соли металлов (хлориды, сульфаты натрия, 1 алия, кальция и т.д.). С изменением pH морской воды менялись [c.42]

Несмотря на то что это и не имеет прямого отношения к транспорту железа и кислорода, следует упомянуть также о получении синтетических биомиметических моделей особого парного бактериохлорофилла а [247], поскольку в процессе фотосинтеза при первичном поглощении света фотореакционными центрами молекулярных ассоциатов хлорофилла зеленых растений и фотосинтезирующих бактерий, по-видимому, происходит окисление особых парных молекул хлорофилла. Димерные производные хлорофилла, изображенные на рис. 6.6, в которых пор-фириновые макроциклы связаны простой ковалентной связью, проявляют некоторые фотохимические свойства, моделирующие in vivo особый парный хлорофилл. [c.373]

Необходимую для жизнедеятельности энергию они получают или при фотосинтезе (усвоение углекислоты зелеными растениями и пурпурными серными бактериями), или хемосинтезе — путем окисления аммония, серы, нитритов, солей железа (П) и т. д. К ним относятся нитрифицирующие бактерии, железобактерии, бесцвет пые серные бактерии и тионовокислые. [c.255]

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]

Сахара, оптическая изомерия. Сахара, их распространение в природе и биологическая роль. Понятие о фотосинтезе. Классификация сахаров простые и сложные (олиго- и полисахариды) тстрозы, пентозы, гексозы, гептозы и т. д. альдозы и кетозы. Пространственная конфигурация моносахаридов D- и -ряды. Химические свойства моносахаридов. Окисление до -оновых и уроновых кислот, восстановление, удлинение цепи действием синилгной кислоты, укорачивание цени альдоз. Качественные реакции иа сахара. Инверсия сахаров. Замещение атомов водорода п гидроксильных группах получение сахаратов, сложных эфиров моноз, их простых эфиров, глико шдон. [c.248]

Наконец, в морской воде зародились впервые вирусы, бактерии, простейшие одноклеточные водоросли и дрожжевые грибки началось развитие анаэробного брожения запасенных в результате абиогенного фотосинтеза органических молекул затем начали появляться живые клетки, использующие для своей жизни энергию окисления органических молекул за счет кислорода сульфатов, превращаемых в сульфиды начали все более развиваться разнообразные живые автотрофы, получающие энергию от окисления сероводорода (с выделением свободной серы) или от окисле1шя железа (И) до железа (И1). [c.376]

В живых организмах комплексные соединения выполняют специфические функции в обмене веществ. Огромна роль природных комплексных соединений в проц 2ссах фотосинтеза, биологического окисления, дыхания и в ферментативном катализе. [c.258]

По данной теме за период 1999-2002 гг. Проведено получение биологически активных соединений из классов порфиринов, пептидов, витаминов, полиненасыщенных жирных кислот. Изучено их взаимодействие в форме молекулярных ансамблей для выявления их биологического действия. Разработаны методы синтеза карборансодержащих порфиринов для исследования в борнейтронзахватной терапии рака, усовершенствован метод биосинтеза полиненасыщенных жирных кислот, необходимых в медицине и косметологии. Получены соединения для изучения фундаментальных биологических процессов (фотосинтез, биологическое окисление, биорегуляция). [c.12]

В клетках тела человека и других животных протекает реакция, обратная фотосинтезу, — происходит окисление глюкозы. Энергия, высвобождающаяся в этой реакции, используется для превращения АДФ в АТФ, а, возможно, также благоприятствует восстановлению НАДФ+ до НАДФН. Затем эти богатые энергией молекулы используются как своего рода топливо для осуществления многих физиологических процессов. [c.403]

Ф. играет важную роль в обмене в-в и энергии в клетках животных, растений и микроорганизмов. Донорами фосфорильной группы служат АТФ и др. нуклеозидтрифосфа-ты. Ф. аденозиндифосфа.та фосфорной к-той — осн. процесс синтеза АТФ, к-рый осуществляется в результате окисления низкомол. орг. соединений в анаэробных условиях (гликолитич. Ф.), аэробных условиях окислительное фосфорилирование) или в результате фотосинтеза (фото-фосфорилирование). Э. Е. Нифантъев. [c.629]

Поскольку при переходе в возбужденные состояния (синглетные и триплетные) энергия молекул повышается, последние приобретают химические свойства, которых не было у невозбужденных молекул [67, 67а]. Изменения значений рА а функциональных групп при переходе в возбужденное состояние могут приводить к диссоциации протонов или к их присоединению. Диссоциация на ионы или радикалы иногда сопровождается разрывом связей. Могут протекать реакции фотоприсоединения и фотоотш,епления, а также изомеризация молекул, играюш,ая важную роль в функционировании зрительных рецепторов. Возбужденные молекулы могут стать сильными окислительными агентами, способными принимать атомы водорода или электроны от других молекул. Примером такого рода служит фотоокисление ЭДТА рибофлавином (подвергающимся фотовосстановлению, как показано на рис. 8-15). Более важным с точки зрения биологии процессом является фотосинтез, в ходе которого возбужденные молекулы хлорофилла осуществляют фотовосстановление других молекул, временно оказываясь при этом в окисленном состоянии. К сожалению, ценность исследования фотохимических реакций сильно снижается возможностью протекания множества параллельных реакций, зачастую приводящих к образованию огромного количества разных фотохимических продуктов (достаточно взглянуть на тонкослойную хроматограмму продуктов распада рибофлавина, рис. 2-34). [c.33]

Образование большого кол-ва N2 обусловлено окислением первичной аммиачно-водородной А. молекулярным 2, к-рый стал поступать с пов-сти планеты в результате фотосинтеза, как предполагается, ок. 3 млрд. лет назад Азот окисляется до N0 в верхних слоях А., используется в пром-сти и связывается азотфиксирующими бактериями, в то же время N2 выделяется в А. в результате денитрифи-кащ1и нитратов и др. азотсодержащих соединений. [c.212]

Осн. анаболич. процессом, противоположным биол. окислению, является осуществляемый автотрофами фотосинтез орг. соед. из Oj и воды. Вместе с тем автотрофы осуществляют частичное окисление продуктов фотосинтеза. Для характеристики их общего О.в. также используют дыхат. коэффициент. [c.310]

Катаболич. путь утилизации АцКоА состоит в окислении содержащегося в нем остатка уксусной к-ты в цикле трикарбоновых к-т до СО2 и воды. При дефиците углеводов АцКоА для осуществления их биосинтеза образуется в результате расщепления жирных к-т или нек-рых аминокислот. Т. обр., у мн. организмов цикл трикарбоновых к-т служит общим завершающим механизмом окисления углеводов, жиров и белков. В то же время у растений в условиях фотосинтеза т.наз. обращенный цикл трикарбоновых к-т может, подобно пентозофосфатному циклу, выполнять анаболическую функцию - превращ. СО2 в органические соединения. [c.315]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология