Хлорофилл образование на свету

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]

Важную роль линейные тетрапирролы играют в растениях, где образуют комплексы с белками, называемые фитохромами. В составе фитохрома тетрапиррол может находиться в двух взаимопревращающихся конформациях, которым соответствуют формы фитохрома Р и Ргг- Впервой тетрапиррол имеет стереохимию 722-формы, в которой все меж-пиррольные связи представлены 2-изомерами. При освещении видимым светом одна из связей переходит в /и/ анс-положение (Е22-форма). Данный переход сопровождается изменением конформации связанного с тетрапирролом белка, что, в свою очередь, инициирует в растении ряд светозависимых процессов синтез хлорофилла, образование и развитие листьев и т. д. (совокупность этих явлений называется фотоморфогенезом) [c.227]

Эти два соединения, хлорофилл и гем, играют важнейшую роль в сложном механизме поглощения солнечной энергии и ее превращении для использования живыми организмами. Мы уже знаем, что характерным свойством комплексов переходных металлов является наличие нескольких близко расположенных -уровней, что позволяет им поглощать свет в видимой области спектра и придает окраску. Порфириновый цикл вокруг иона Mg в молекуле хлорофилла выполняет такую же роль. Хлорофилл в растениях поглощает фотоны видимого света и переходит в возбужденное электронное состояние (рис. 20-22). Эта энергия возбуждения может инициировать цепь химических реакций, приводящих в конце концов к образованию сахаров из диоксида углерода и воды [c.255]

Действительно, общий цикл обмена веществом и энергией для живых организмов можно упрощенно представить как инициирующее этот цикл образование сложных молекул типа углеводов из СО2 и воды в ходе фотосинтеза растений с последующей деградацией продуктов фотосинтеза вновь до СО2 и воды в процессах дыхания в рассматриваемом организме. При этом уменьшение энтропии происходит только в момент электронного возбуждения молекулы хлорофилла за счет поглощения фотосинтезирующими организмами носителей чистой свободной энергии — квантов солнечного света, в результате чего становится возможным протекание первичных фотосинтетических реакций образования энергоемких веществ. Все происходящие далее биохимические процессы носят необратимый характер и идут только с увеличением [c.297]

За счет поглощаемой энергии солнечного света проходит важнейший на нашей планете фотохимический процесс — синтез углеводов и образование молекулярного кислорода из СО и HjO. Свет поглощается специальным пигментом — хлорофиллом. Последний переходит в электронно возбужденное состояние и отдает свой электрон, который с помощью сложной цепочки биохимических превращений восстанавливает СО j [c.288]

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]

За счет поглощаемой энергии солнечного света проходит важнейший на нашей планете фотохимический процесс — синтез углеводов и образование молекулярного кислорода из СОа и НгО. Свет поглощается специальным пигментом — хлорофиллом, который переходит в электронно-возбужденное состояние, и с этого начинается цепочка реакций, приводящая в конечном итоге к восстановлению углекислого газа до глюкозы. Суммарное уравнение реакции можно записать в виде [c.370]

Для образования одной молекулы глюкозы, согласно этому уравнению, 24 раза должно произойти поглощение света хлорофиллом, и каждый раз хлорофилл отдает свой возбужденный электрон на восстановление СОг. Отдав свой электрон, хлорофилл приобретает свойства окислителя и стремится получить электрон обратно. Получает он электрон от молекулы воды с помощью сложной цепочки реакций, рассматриваемых в специальных курсах биохимии. Итоговое уравнение этой цепочки можно записать [c.370]

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]

Наиболее важной фотохимической реакцией в природе является усвоение двуокиси углерода и воды растениями посредством солнечного света и хлорофилла. Хлорофилл, который придает растениям их зеленый цвет, представляет собой комплексное органическое соединение, содержащее магний. Он поглощает красный, голубой и в меньшей степени зеленый свет. Возбужденный таким образом хлорофилл ответствен за образование из двуокиси углерода и воды исходного вещества для роста всех растений [c.557]

Вся жизнь на земле в конечном счете зависит от синтеза углеводов за счет усвоения углекислоты из атмосферы. Солнечный свет обеспечивает энергией этот процесс, в целом известный под названием фотосинтеза. Первой стадией фотосинтеза является поглощение фотона пигментами в многоклеточных растениях наиболее важную роль играет хлорофилл-а. Энергия фотона трансформируется в химическую энергию, обеспечивающую протекание реакции СО2—и образование углерод-углеродных связей эта реакция представляет собой восстановительное карбоксилирование, со- [c.216]

Защитный механизм против избыточного поглощения света. Размеры антенны в хлоропластах позволяют транспорту электронов идти с полной скоростью даже в облачный день. Очевидно, в условиях яркого освещения (на ярком солнечном свету) может поглощаться гораздо больше квантов, чем способен использовать реакционный центр. Избыток энергии возбужденного хлорофилла может удаляться различными путями. Один из них включает внутрисистемный переход с образованием более дол- [c.337]

При образовании глюкозы и = 6. Процесс этот весьма эффективен— до 75% энергии света, попадающего на молекулу хлорофилла, превращается в химическую энергию. [c.103]

Из щелочно-земельных металлов в биологических системах повсеместно распространены магний и кальций. Многие эфиры и ангидриды фосфорной кислоты функционируют в виде магниевых солей. Концентрация ионов магния в клетках имеет исключительно важное значение для поддержания целостности и функционирования рибосом, т.е. для синтеза белков. Кроме того, магний входит в состав хлорофилла — основного пигмента зеленых растений, непосредственно поглощающего кванты видимого света для использования их энергии при фотосинтезе. Ионы кальция принимают участие в регуляции ряда важных клеточных процессов, в том числе мышечного сокращения и других двигательных функций. Кроме того, нерастворимые соли кальция участвуют в формировании опорных структур фосфат кальция — в формировании костей, карбонат кальция — в образовании раковин моллюсков. [c.65]

Согласно современным представлениям, фотохимическая стадия Ф. заключается в поглощении хлорофиллом кванта света с переходом хлорофилла в восстановленное состояние вследствие присоединения к нему электрона или водорода из какого-либо восстановителя. Восстановленный хлорофилл с помощью нескольких последовательно действующих ферментов передает электрон или водород, а тем самым и поглощенную энергию на восстановление углекислоты. Что касается химизма фотосинтетиче-ского превращения углерода, то согласно современному представлению первичная фиксация СО2 происходит на углеводе, содержащем пять атомов углерода,— рибулозодифосфате, который при этом распадается с образованием фосфоглицериновой кислоты. Последняя восстанавливается до фосфоглицериново-го альдегида, который конденсируется с фосфодиоксиацетоном и образует фруктозодифосфат, а затем свободные сахара — гексозы, сахарозы и крахмал — в процессе, обратном гликолитиче-скому распаду. Очень важно, что растения могут осуществлять Ф. не только при естественном солнечном свете, но и при искусственном освещении, что дает возможность выращивать растения в разное время года. [c.269]

Если в направлении изучения синтеза гема сложилось вполне отчетливое представление о его первоначальных этапах, то в отнощении хлорофилла таких сведений было немного. Поэтому при уточнении схемы биосинтеза хлорофилла в свете новых данных, полученных в результате применения изотопных индикаторов, советские физиологи Т. Н. Годнев и А. А. Шлык положили в основу первоначальных стадий схемы представление об аналогичных путях образования хлорофилла и гемоглобина. Закономерности, которые прослежены в последние годы относительно биосинтеза гема,—пишет Шлык,— могут служить основой для дальнейшего развития наших представлений о химизме формирования форбинного ядра молекулы хлорофилла в растении " . [c.191]

Этот вывод согласуется с данными о том, что АЛК-синтетазпая (и АЛК-дегидратазная) активность в содержаш их бактериохлорофилл клетках R. spheroides при выращивании в анаэробных условиях на свету оказывается в 5 раз выше, чем в лишенных пигмента клетках, выращенных в аэробных условиях в темноте [75J. У высших растений изменение способности синтезировать АЛК при освещении непосредственно еще не изучалось, однако факт быстрого образования хлорофилла на свету может привести только к одному выводу. [c.461]

Лишь при освещении растворов пигментов в присутствии кислорода удается наблюдать фотоокисление, ведущее к образованию лабильных продуктов, вероятно перекисей, обратимо восстанавливаемых в темноте посредством аскорбиновой кислоты и некоторых других соединений [18]. Эта реакция наиболее явно происходит в случае бактериохлорофилла [19] и фталоцианина магния. Возможно, что такого рода реакции могут иметь значение при фотосенсибилизнрованном окис,лении некоторых органических соодиноний молекулярным кислородом [12] однако при сенсибилизированном переносе водорода возможность первичного фотоокисления хлорофилла, в свете известного материала, не подтверждается данными опыта. [c.103]

Дальнейшее изучение явлений наследственности привело к необходимости установить не только механизм передачи геиов хромосом от одного поколения организмов другому, но и то, как эти гены контролируют процессы клеточного метаболизма и развитие определенных признаков и свойств. Поэтому клетку стали рассматривать как единую целостную систему, определяющую передачу и воспроизведение признаков в потомстве в результате взаимодействия компонентов ядра (генов хромосом) и цитоплазмы, что можно показать на примере приобретения ею способности к фотосинтезу. Фотосинтез связан с цитоплазматическими структурами клетки —пластидами и находящимся в них пигментом хлорофиллом. Образование и функции пластид обусловливаются наследственными факторами и действием внешних условий (главным образом света, без которого хлорофилл в пластидах не образуется). Мутации в некоторых локусах хромосом могут частично или полностью нарушать процесс образования пластид и содержаще гося в них хлорофилла. Эти так называемые хлорофильные мута ции наследуются, строго подчиняясь закономерностям Г. Менделя Но аномальные (белые) пластиды могут образовываться в клет ках, имеющих нормальный набор генов, и при хорошем освещении Этот признак не наследуется по правилам Г. Менделя. При делении клетки, содержащей указанные аномальные пластиды, обра- [c.114]

Образование хлорофилла представляет собой фотохимическое восстановление прото-хлорофнллида, который мон<е.т сннтезцроваться без света хлорофиллид— -хлорофилл. Образование тилакоидов фотосинтетических мембран связано, по-видимо-му, со специфической РНК и ферментными белками. Увеличение размеров пластид коррелирует с накоплением в них белка. Самообразования инициальных частиц никогда не наблюдается Пластиды размножаются делением или почкованием после их дифференциации поперечные перегородки или почки образуются из складок внутренних мембран пластид. [c.156]

Процессы фотосинтеза весьма детально изучаются в течение ряда лет, однако они еще ни в коей мере не могут считаться окончательно выясненными. В особенности спорной является первая стадия фотосинтеза— образование восстанавливающего первичного продукта под действием света. Мы знаем, что для этого необходимы зеленые красители листьев —хлорофилл а и в некоторых ассимилирующих бактериях соответствуюн1ую роль играет бактериальный хлорофилл . Возможно, что для процессов ассимиляции необходимы также другие пигменты так, неоднократно высказывалось мнение, что в процессах ассимиляции принимает участие -каротин. [c.983]

Опыт показывает, что иногда фотохимические процессы осуществляются под действием излучения, хотя оно совершенно не поглощается реагирующими веществами. Казалось бы, в данном случае имеет место отступление от закона Гроттуса. Однако исследования показали, что эти реакции происходят только тогда, когда п реагирующим веществам примешиваются некоторые посторонние примеси, которые, поглощая световую энергию, передают ее затем реагирующим веществам. Эти примесные вещества получили лазванпе сенсибилизаторов. Механизм действия сенсибилизаторов состоит в том, что молекула сенсибилизатора при поглощении фотона переходит в возбужденное состояние, а затем, столкнувшись с молекулой реагирующего вещества, передает ей избыток своей энергии, вызывая тем самым химическое превращение. Примеров сенсибилизированных реакций можно привести очень много. Так, путем добавления к фотоэмульсии некоторых веществ, выполняющих роль сенсибилизатора, можно значительно повысить ее чувствительность к красным лучам света. Известный всем хлорофилл также является сенсибилизатором фотохимических реакций образования органических веществ в зеленых растениях. [c.175]

Обратите внимание на то, что для образования одного моля сахара СбН120б должно быть поглощено и использовано 48 молей фотонов. Необходимая для этого энергия излучения поступает из видимой части солнечного спектра (см. рис. 5.3 ч. 1). Фотоны поглощаются фотосинтетическими пигментами в листьях растений. К важнейшим из этих пигментов относятся хлорофиллы структура наиболее распространенного хлорофилла, так называемого хлорофилла-а , показана на рис. 25.1. Хлорофилл представляет собой координационное соединение. Он содержит ион связанный с четырьмя атомами азота, которые расположены вокруг него по вершинам квадрата в одной плоскости с металлом. Атомы азота входят в состав порфиринового цикла (см. разд. 23.2). Следует обратить внимание на то, что в окружающем ион металла цикле имеется ряд двойных связей, чередующихся с простыми связями. Благодаря такой системе чередующихся, или сопряженных, двойных связей хлорофилл способен сильно поглощать видимый свет. На рис. 25.2 показано соотношение между спектром поглощения хлорофилла и спектральным распределением солнечной энергии у поверхности Земли. Зеленый цвет хлорофилла обусловлен тем, что он поглощает красный свет (максимум поглощения при 655 нм) и синий свет (максимум поглоще- [c.442]

ФОТОСИНТЕЗ в природе, образование организмами (высшими растениями, водорослями, нек-рыми бактериями) в-в клеток благодаря энергии света. У большинства организмов происходит при участии хлорофиллов. Первыми стабильными продуктами Ф., образующимися в результате передачи электронов от возбужденных под действием света молекул хлорофилла по электронотранспортной цепи, являются НАД(Ф)Н (см. Никотинамид ные коферменты) и АТФ, Они используются при ассимиляции СО2 и в др. биосинт. процессах. Ф., при к-ром происходит ассимиляция СО2, выражается суммарно ур-нием [c.632]

Ассимиляция солнечной энергии, т.е. превращение световой энергии в химическую, стартует с поглощения кванта света светособирающими молекулами (антеннами) на поверхности мембраны. Электронное возбуждение безизлучательно передается специальным молекулам внутри мембраны - димерам хлорофилла. Эти димеры хлорофилла входят в состав молекулярных образований, которые называются РЦ фотосинтеза. РЦ фотосинтеза - это достаточно жесткий молекулярный комплекс (молекулярный аппарат). Далее в РЦ происходит процесс разделения зарядов возбужденный димер хлорофилла отдает электрон первичному акцептору электрона. Этот процесс происходит в пикосекундном диапазоне времен. Например, в РЦ пурпурной бактерии в качестве первичного акцептора выступает бактериофеофитин, электрон живет сотни пикосекунд на фео-фитине и переносится на первичный хинон Рд. [c.106]

ФОТОСЙНТЕЗ, образование зелеными растениями и нек-рыми бактериями орг. в-в с использованием энергии солнечного света. Происходит при участии пигментов (у растений хлорофиллов). В основе Ф. лежат окислит.-восстановит. р-ции, в к-рых электроны переносятся от донора (напр., Н2О, H2S) к акцептору (СО2) с образованием восстановленных соед. (углеводов) и выделением Oj (если донор электронов Н2О), S (если донор электронов, напр., H2S) и др. [c.175]

Еще шестьдесят лет тому назад было установлено, что помимо биосинтетических процессов с участием хлорофилла и химических превращений, связанных с зрительными ощущениями, свет может вызывать химические превращения органических соединений. Из первых исследователей, занимавшихся вопросами фотохимии в то время, следует назвать Чамича 1а и Зильбера [77] и Патерно [193]. Однако несмотря на разнообразные и интересные открытия в этой области возможности практического применения фотохимии (не с чисто научными целями) казались ограниченными. Это объясняется многими причинами. Во-первых, для реакций, вызываемых облучением, в особенности реакций нецепного характера, требуется большой расход энергии. Во-вторых, многие реакции, вызываемые светом, связаны с образованием радикалов, склонных к дальнейшим превращениям, но те же самые радикалы можно получить другими, более простыми способами. Продукты многих фотохимических реакций можно легче получать обычными методами синтеза. В-третьих, фотохимические реакции часто приводят к сложным результатам, которые не всегда находят удовлетворительное объяснение, и контроль за такими процессами может быть затруднительным. Наконец, необходимые источники света (не считая солнечного излучения) и аппаратура для фотохимических реакций до недавнего времени были мало доступны. [c.368]

История изучения фотосинтеза начинается с 1881 г., когда Ю.Л. Мейер доказал, что фотосинтез протекает в структурах листьев растений - хлоро-пластах. В 20-х годах XX в. К.А. Тимирязев исследовал роль специальных структур - пигментов, называемых хлорофиллами, в поглощении солнечного света (особенно красного и синего) и использовании световой энергии в фотосинтезе. В 1937 г. Р. Хилл открыл фотолиз воды, или фотохимическое окисление воды и образование кислорода, а в 50-х годах М. Калвин с сотрудниками изучили так называемую темновую стадию, во время которой образуются органические вещества. Фотосинтез протекает в хлоропла-стах, которые содержат все необходимое для синтеза органических соединений фоточувствительные пигменты, переносчики электронов, ферменты, коферменты, различные органические соединения, используемые в ходе биосинтеза на темновой стадии. Световая стадия фотосинтеза показана на рис. 39 и может быть описана суммарным уравнением [c.92]

Этот сложный многостадийный процесс требует большого количества энергии (467 кДж/моль СОг) и осуществляется с помощью фотосин-тетическнх пигментов (хлорофиллов и др.). Фотосинтетические пигменты обеспечивают поглощение света, часть энергии которого идет на образование восстановителя, а часть энергии переводится в форму, более удобную для использования в биосинтезе. [c.326]

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]

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]

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]

Фотосинтез можно определить как процесс фотоиндуцирован-ного электронного транспорта, конечным результатом которого является усвоение СО2. Скорость фотосинтеза зависит от интен- сивности падающего света I. Грубо говоря, скорость образования некоего субстрата пропорциональна числу поглощенных квантов. Этот неустойчивый субстрат преобразуется далее в ферментативных процессах. Опыт показывает, что для продукции одной молекулы О2 нужно и 8 молекул субстрата. Па один ферментативный комплекс или на одну молекулу обобщенного фермента (фотосинтетическая единица) приходится около 300 молекул хлорофилла (50 в фотосинтезирующих бактериях). [c.448]

Эффективная гербицидная активность по отношению к двудольным сорным растениям обнаружена у б-аминолевулиновой (5-амино-4-оксопентановой) кислоты [40]. Действие этого гербицида проявляется при воздействии солнечного света и заключается в нарушении процесса образования хлорофилла у двудольных сорных растений, в результате чего они погибают в течение нескольких часов. Норма расхода препарата 0,22 кг/га. Вследствие высокой стоимости этой кислоты предложено использовать ее в смеси с 2,2 -дипиридилом в этом случае норма расхода препарата существенно уменьшается. [c.150]

Фотосинтез — образование зелеными растениями, а также фотосинтезирующими микроорганизмами органических веществ клеток из неорганических при участии и за счет энергии солнечного света. Фотосинтез протекаёт с участием поглощающих сеет пигментов, прежде всего хлорофилла. Первыми стабильными продуктами фотосинтеза являются НАД(ф)Н и АТФ. Далее они используются при ассимиляции СО2 и в других биосинтетических процессах. У вьюших растений донором электронов является нр. При этом фотосинтез сопровождается выделением О2. Суммарный процесс фотосинтеза выражается уравнением [c.333]

Высокоэнергетические электроны в живом организме покидают молекулу хлорофилла и перескакивают на первый из переносчиков в цепи переноса электронов. Свет индуцирует поток электронов (е ) вдоль этой цепи С этим потоком (е ) сопряжены процессы образования АТФ и НАДФ Н. [c.194]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология