Квантовый расход

Величину, обратную квантовому выходу называют квантовым расходом. К сожалению, первый термин часто применяется там, где следует применять второй говорят, например, квантовый выход фотосинтеза равен 4 (или 8, или какому-либо другому числу, где п > 1), вместо того чтобы сказать (или Vs или, вообще, [c.518]

Определение квантового расхода при восстановлении СО2 у эубактерий с одной фотосистемой обнаружило такую же вели- [c.289]

Квантовые расходы, l/if, были подсчитаны по величине наклона прямолинейной, восходящей части световой кривой. Таким образом, предполагалось избежать явного использования поправки на дыхание (в этом скрыто, конечно, допущение, что дыхание, R, одинаково при всех тех интенсивностях света, при которых функция Р — R=f(I) выражается прямой линией). Кок нашел, что подсчитанные таким образом выходы зависели от возраста суспензий (см. фиг. 183), но почти не зависели от температуры и интенсивности света, при которой культивировались водоросли. Квантовые выходы были [c.550]

Кок считает, что эти опыты (в результате которых получено возможное наинизшее значение 1/ , равное 6,75 над точкой перегиба) делают правдоподобным квантовый расход, равный 6 для процесса сильного света (истинного фотосинтеза), и квантовый расход, равный 3 для процесса слабого света (светового дыхания). Однако, по заявлению Франка [47], Рике нашел в примененном Коком методе измерения света ошибку, которая может понизить подсчитанные значения квантовых расходов на 20%. С этой поправкой величины квантовых расходов составят соответственно 8 и 4. [c.552]

Согласно Франку [47] (см. стр. 552), результаты Кока можно исправить, приняв величину квантового расхода для истинного фотосинтеза равной 8 (а не 6) и для светового дыхания — равной 4 (а не 3). Чтобы сохранить картину процесса, предложенную Коком, можно, например, предположить, что 4 кванта приводят к образованию четырех окисляющих и восстанавливающих агентов (4HX-J-4Z), тогда как другие 4 кванта образуют, путем обратных реакций других 4 (HX-j-Z) пар, 8 молекул с высоким энергетическим потенциалом. Здесь теряется численная аналогия с водородными бактериями однако более правдоподобно, что 1 квант производит 1 пару HX- -Z, а не 2 пары, как предполагал Кок. [c.554]

Материал Окислитель Квантовый расход [c.569]

Если это так и если соблюдается уравнение (29.6), то дифференцирование по / показывает, что квантовый расход I/7 является линейной функцией интенсивности света с отношением l/P , выражающим тангенс угла наклона [c.573]

Было показано, что в посевах с наиболее благоприятной структурой может поглощаться до 50% падающей световой энергии. Так как не вся поглощенная энергия используется в процессе фотосинтеза (известно, что при повышенных освещенностях квантовые расходы фотосинтеза увеличиваются с 8 до больших значений), то коэффициент полезного использования энергии света в среднем за вегетационный период составляет для таких посевов около 5%. В этом случае урожаи (теоретические, [c.284]

Кроме этих переходов, изменения в поглощении кислорода при дыхании могут приводить к другим аномальным эффектам, выявляемым при манометрических и полярографических измерениях выделения Оз, и обусловливать наблюдаемый низкий квантовый расход и эффекты негативного усиления. [c.581]

Квантовый расход обычно выражается как число фотонов, необходимых для выделения одной молекулы Ог было бы целесообразнее выразить его в виде hv/экв. Так как выделение 1 молекулы Ог требует четырех эквивалентов восстановительной силы [уравнение (И)], расход 8 fev/Ог соответствует 2 Tiv на 1 эквивалент. [c.585]

Франк [47], объясняя результаты Варбурга и Бёрка посредством представления о фотохимическом обращении дыхания на полпути, высказывает предположение о том, что интенсивность этого процесса зависит от способности промежуточных продуктов дыхания (вероятно, органических кислот) проникать из протоплазмы в хлоропласты и что на эту способность влияет физиологическое состояние клетки. Остается неясным, почему наличие этого явления не могло быть установлено во многих тщательных исследованиях. Так, Эмерсон и его сотрудники никогда не наблюдали в области компенсационного пункта какой-либо кривизны световых кривых, которая могла бы служить указанием на более низкий квантовый расход в очень слабом свете. Браун и сотрудники [55] не смогли обнаружить влияния света на дыхание в опытах с масс-спектрографом поглощение 0 0 из воздуха продолжалось при освещении, тогда как 0 0 выделялся в то же время при фотосинтезе водоросли, в среде с водой, обогащенной О . Ранее указывалось, что Варбург и сотрудники [51] пришли к тому же заключению в результате наблюдения скорости потребления кислорода [c.555]

Несколько обескураживает тот факт, что многочисленные измерения квантового выхода фотосинтеза не дают надежной минимальной величины, что было бы чрезвычайно важно для оценки схем переноса электронов. Квантовый расход менее чем 2 Ьу/экв несовместим со схемой, приведенной на фиг. 219, которая предполагает последовательную связь двух фотореакций, каждую с расходом 1 Ьу/дкв. Редкие сообщения [c.585]

Объяснение экспериментально найденным величинам квантового выхода (или обратной величины — квантового расхода) в фотосинтезе у растений дает концепция двух последовательных световых реакций в нециклическом потоке электронов. Сейчас общепризнано, что величина квантового расхода на 1 атом углерода составляет 8—10 83, 554, 656, 734, 1498, 1560, 1955], хотя великий биохимик Отто Варбург до конца своей жизни настаивал на более низких цифрах, т. е. на более эффективном использовании света растениями. [c.129]

На основе новейших знаний о механизме фотосинтеза можно задать вопрос почему при бактериальном фотосинтезе требуется целых 9 квантов Прежде всего примем, что у бактерий существует нециклический поток электронов 8,Е). Для продвижения 1 электрона требуется только 1 квант это соответствует 4 квантам на 1 молекулу СОг. Если на каждые 2 передвинутых электрона производится 1 молекула АТФ, то при этом должны появиться 2 молекулы АТФ. Отсюда одна дополнительная молекула АТФ на молекулу СОг должна синтезироваться в циклическом процессе. Итак, требуется уже 5—6 квантов (точное количество опять-таки зависит от выхода АТФ на 1 электрон). Однако не ясно, сопряжен ли вообще у бактерий нециклический поток электронов с фосфорилированием 8, В). Если нет, то можно ожидать, что квантовый расход составит 7—10 (4 кванта на НАД-Н и 3— 6 квантов на АТФ). [c.130]

Если же предположить, что восстановительная сила производится обращенным потоком электронов, ситуация становится даже менее ясной. В этом случае ожидаемый квантовый расход в значительной степени зависит от числа квантов, нужных в циклическом процессе на 1 молекулу АТФ. Кроме того, неизвестно число молекул АТФ, необходимых для образования 1 молекулы НАД-Н, так что сейчас еще рано, по-видимому, пытаться сделать количественные оценки. Но каков бы ни был бюджет АТФ, ясно, что энергетические потребности в рамках, поставленных термодинамикой, управляются стехиометрией. [c.130]

В 1932 году Эмерсон и Арнольд [76] пришли к выводу, что фотосинтез (восстановление двуокиси углерода) состоит из световой реакции, не зависящей от температуры и протекающей в течение 10 с, и из темновой реакции, которая при 25° С за-верщается в течение 0,02 с. Далее указанные авторы рассмотрели вопрос о световом насыщении в условиях прерывистого света, когда длительность темновых интервалов была достаточной для заверщения реакции Блэкмана между вспышками [77]. Если интенсивность вспышки достигала значения, при котором дальнейшее ее увеличение уже не вызывало увеличения скорости фотосинтеза, то это должно было означать, что каждая единица хлорофилла, способная участвовать в фотохимическом процессе, в течение вспышки успевала прореагировать. При этом предполагалось, что такая единица реагирует лишь однажды при длительности вспышки 10 мкс (поскольку продолжительность темновой реакции значительно больше). Исходя из всего этого, была сделана попытка экспериментально найти число молекул хлорофилла в подобной единице. Последняя определялась как механизм, который, в результате участия в фотохимической реакции осуществляет восстановление одной молекулы двуокиси углерода . Если, например, каждая молекула хлорофилла способна поглощать квант света и связана с ферментами, необходимыми для ее участия в реакции восстановления, то число молекул хлорофилла в рассматриваемой единице должно быть равно квантовому расходу, т. е. числу квантов, расходуемых на восстановление одной молекулы СО2. Вслед за Варбургом и Негелейном [309] Эмерсон и Арнольд считали, что эта величина равна 4. В дальнейшем квантовый расход стали принимать равным 10—12, что согласуется с общепринятой теоретически минимальной величиной 8 (поскольку неизбежны тепловые потери и стопроцентная эффективность невозможна). [c.275]

Дж/(К моль), ДС -479 кДж/моль. Квантовый расход Ф. для одноклеточных водорослей в лаб. условиях составляет 8-12 квантов на молекулу СО2. Утилизация при Ф. энергаи солнечного излучения, достигающего земной пов-сти, составляет не более 0,1% всей ФАР. Наиб, продуктивные растения (напр., сахарный тростник) в среднем за год усваивают ок. 2% энергии падающего излучения, а зерновые культуры - до 1%. Обычно суммарная продуктивность Ф. ограничена содержанием СО2 в атмосфере (0,03-0,04% по объему), интенсивностью света и т-рой. Зрелые листья шпината в атмосфере нормального состава при 25 С на свету насыщающей интенсивности (при солнечном освещении) дают неск. лтров О2 в час на грамм хлорофилла или на килограмм сухого веса. Для водорослей hlorella pyrenoidosa при 35 °С повышение концентрации Oj ст 0,03 до 3% позволяет повысить выход [c.176]

Танада [56] произвел систематическое исследование квантового выхода диатомовой водоросли Navi ula minima в зависимости от длины волны. Эта работа будет описана в гл. XXX. Для рассмотрения затронутых в данном разделе вопросов существенно указать на то, что максимальный квантовый выход, полученный в карбонатном буфере № 9, был равен 0,11, что соответствует квантовому расходу, равному 9, а также на то, что выход в кислом фосфатном буфере оказался при всех интенсивностях света на 5—Ю% ниже (а не на 10—2Q0/q выше, как у hlorella), чем в щелочном карбонатном буфере. В данном случае объяснение Варбурга, который приписывал квантовый расход порядка 10 нефизиологическому pH, представляется неприложимым. [c.531]

Следует заметить, что этот довод связан с допущением одинаковой фотосинтетической активности всех клеток как тех, которые в данный момент освещены, так и тех, которые находятся в темноте. Если только фактически освещаемые клетки (или клетки, находящиеся вне зоны освещения менее 0,01 сек.) могут заметным образом участвовать в фотосинтезе, то имеет значение лишь та часть светового фона, которая создает освещение этих самых клеток. Эта часть незначительна, если свет фона падает сверху и поглощается верхним слоем суспензии, тогда как измеренный пучок красного света поступает в сосуд снизу и поглощается тонким слоем суспензии у дна сосуда. Варбург и Бёрк [52, 53] описали единичный опыт, в котором световой фон подобно измеренному пучку света был направлен на сосуд снизу. Этот свет был достаточно интенсивен для приблизительно пятикратной компенсации дыхания тем не менее добавление измеренного пучка света приводило к приросту выделения кислорода, эквивалентному квантовому расходу 2,8. К сожалению, этот исключительно важный опыт был сделан с крайне неудовлетворительным графиком времени три 5-минутных цикла свет — темнота в одном сосуде, с последующими двумя 10-минутными циклами свет—темнота в другом сосуде. [c.542]

Кок принимает, что квантовый расход над компенсационным пунктом равен 6 он постулирует, что здесь также каждый квант образует 2(НХ- -2) пары, и что из 12 таких пар (образованных за счет б квантов света) 4 пары (за счет 2 квантов) реагируют далее с восстановлением Og до HgO и окислением HgO до Од, а 8 пар (за счет 4 квантов) вступают в обратные реакции, превращая 8 молекул фосфата с низкой энергией в 8 молекул с высоким энергетическим потенциалом эти последние, в свою очередь, используются в качестве переносчиков в процессе восстановления. Таким образом, требуется 3 кванта для обращения дыхания и 6 — для истинного фотосинтеза. (Кок не дает объяснения, почему в последнем случае требуется 8 молекул с высоким энергетическим потенциалом, тогда как в первом случае их требуется только 6.) [c.554]

Несколько иное и, вероятно, более правдоподобное объяснение сравнительно малого квантового расхода при противодыхании на слабом свету предложил Франк [47]. Это многократно нами упоминавшаяся возможность использования продуктов дыхания в цикле фотосинтеза путем обратного восстановления до уровня углеводов. [c.555]

В свете этих соображений трудно считать случайной одинаковую величину квантового выхода реакции Хилла в целых клетках и у осколков хлоропластов и квантового выхода фотосинтеза в щелочных буферных растворах. Мало вероятно, чтобы количественно одинаковые повреждения причинялись фотохимическому аппарату при столь разнородных воздействиях, как погружение клеток в щелочную среду, отравление их хиноном и механическое разрушение при отделении хлоропластов. Значительно более правдоподобно предположение, состоящее в том, что фотохимический аппарат переживает все эти виды обработки без серьезных нарушений и что квантовый расход 10 it 2 представляет собой истинную меру эффективности общего во всех случаях первичного фотохимического процесса. Квантовый расход, значительно меньше 8, фигзфирующий в работе Варбурга и Бёрка для фотосинтеза в кислой среде, является единственным результатом, не укладывающимся в рамки вышеизложенных представлений. Вопрос [c.570]

Фиг. 236. Квантовый расход СЫогеНа как функция интенсивности света.

На фиг. 67 воспроизведен график из статьи Кока [192], включающий наблюдения и при интенсивностях ниже светового компенсационного пункта. Отношение наклонов двух прямых зависело в этих опытах от условий роста водорослей. При максимальных различиях оно составляло 2 1 в этом случае экстраполяция верхней прямой к нулевой интенсивности света давала для дыхания (поглощения кислорода) на свету величину, равную половине значения темнового дыхания (на фиг. 66 отрезок ОВ составляет половину отрезка ОА). Кок [190] пришел к заключению, что вплоть до компенсационного пункта квантовый расход на молекулу выделенного кислорода составляет половину нормальной величины (которая равна 8 см. гл. IX) и что связь, существующая между фотосинтезом и дыханием, приводит к ситуации, о которой говорилось в цитате в начале 51ТРГ0 раздела. Он допустил, что иэ свету энергия запэс ется [c.159]

Важным показателем, характеризующим эффективность работы фотосинтетического аппарата растений, является квантовый расход фотосинтеза — число квантов света, необходимое для усвоения одной молекулы СОз. Обычно расчеты производятся на одну грамм-молекулу углекислого газа или на моль выделенного кислорода (х Ы/у СОзЧ Часто используется [c.111]

Квантовый расход окисления цитохрома С555 — один квант на один отдаваемый электрон. [c.159]

Фиг. 238. Фотосинтез листа турнепса (интенсивность фотосинтеза выражена числом микролитров СО2, поглощенного в 1 час на 1 см ) в зависимости от интенсивности света А) и концентрации СО2 (В). Энергетический выход 17,4% соответствует квантовому расходу 8,5 /IV на 1 молъ О [34].

Если принять схему последовательного участия двух фотосистем в фотосинтетическом переносе электронов, то можно прийти к выводу, что квантовый расход восстановления одной молекулы НАДФ (т. е. переноса двух электронов) в реакции Хилла должен быть равен 4. Для переноса каждого электрона требуется поглощение одного кванта в фотосистеме 2 и одного —в фотосистеме 1. В результате этого может освободиться один атом кислорода. Для образования одной молекулы кислорода (Ог) требуется затратить минимум (в идеальном случае) 8 квантов света. [c.169]

Сильно влияет на интенсивность образования АТФ и НАДФ.Нг изменение освещенности. Опыты, проведенные Шеном (1961), показали, что снижение освещенности с 1300 лк до 300 лк уменьшило величину Р/2е с 1,4 до 0,27, а квантовый расход фотофосфорилирования повысило с 5 до 23. Другими словами, снижение освещенности действует разобщающе. Это подтверж- [c.195]

Влияние освещенности на квантовый расход фотосинтетического фосфорилирования и реакции Хилла и на степень сопряженности образования АТФ с транспортом электронов [c.196]

На основании имеющихся данных (разд. IV, Б) предполагается, что нормальный потенциал соединения Y равен или ниже потенциала пластохинона (0,0 в). Согласно схеме, приведенной на фиг. 219, это означает, что в фотореакции II электроны преодолевают разность потенциалов по крайней мере 0,8 в по аналогии с фотореакцией I квантовый расход этого процесса составляет к 1экв. [c.564]

Рассмотрим, почему удобнее выражать эффективность фотосинтеза через квантовый выход или квантовый расход. Этот способ выражения основывается на законе фотохимических эквивалентов Эйнштейна в фотохимической реакции один фотон взаимодействует с одной молекулой. Этот закоп, несомненно, применим для первичных превраш ений в захватывающих центрах. Однако не все первичные электронные переходы ведут к образованию конечных продуктов фотосинтеза, а эти последние, вероятно, сильно отличаются от первичных продуктов. [c.585]

Измерения квантового выхода были проведены рядом исследователей. По этому вопросу имеется обширная и противоречивая литература. С 1922 г. Варбург и его сотрудники утверждали (и продолжают утверждать это и сейчас), что квантовый расход составляет 4 Av на 1 молъ Ог или менее. Во всех других лабораториях были найдены во много раз большие величины и, по-видимому, минимальный расход 8—10 hv на 1 молъ Ог (> 2 на эквивалент) и представляет собой наиболее надежную вели- [c.585]

Особый интерес представляют данные, полученные для систем хлоропластов, в которых выделение Ог ингибировано и функционирует только фотореакция I, сенсибилизируемая длинноволновым светом. Для восстановления НАДФ (фиг. 229) и фотоокисления цитохрома с квантовый расход приближается к теоретическому пределу — один квант (длинноволнового света) на 1 эквивалент. [c.585]

В нециклическом потоке электронов, для того чтобы полностью продвинуть два электрона и произвести при этом 1 молекулу НАДФ-Н, требуется 4 кванта (два кванта последовательно на каждый электрон), а на усвоение 1 молекулы СОг —2НАДФ-Н. По мнению большинства, вместе с 2НАДФ-Н в нециклическом процессе получается 2 АТФ. В восстановительном пентозофосфатном цикле на восстановительную ассимиляцию 1 молекулы СОг с образованием гексозы требуется 3 АТФ, а именно — 2 АТФ для восстановления 2 молекул фосфоглицериновой кислоты и 1 АТФ — для образования 1 молекулы рибулозодифосфата. Таким образом, кроме 8 квантов, использованных для нециклического процесса, нужны еще 1—2 кванта (в зависимости от выхода АТФ на электрон), для того чтобы произвести еще 1 молекулу АТФ в процессе циклического фосфорилирования. Подчеркивают обычно, что при определении величины квантового расхода у фотосинтезирующих бактерий независимо от окислительновосстановительного потенциала восстановителя постоянно получают подобные же цифры — около 9 [1086—1088], Это говорит о том, что общие эффективности свободной энергии ниже при более сильных восстановителях [ИЗ, 640]. Чем сильнее восстановитель, тем меньше энергии требуется, чтобы [c.129]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология