Фотосинтез при импульсном освещении

Эффект насыщения фотосинтеза. При увеличении интенсивности света скорость фотосинтеза возрастает только до определенного порога. Изменяя продолжительность темновых интервалов при использовании насыщающего импульсного освещения, можно определить длительность работы темнового аппарата. Тогда можно подобрать такую интенсивность и время насыщающей вспышки, при которых все молекулы хлорофилла, непосредственно связанные с тем-новым аппаратом, будут однократно загружены (не сработают дважды) и каждая из них будет инициировать образование одной молекулы промежуточного стабильного продукта. С учетом квантового расхода фотосинтеза по числу молекул конечного продукта (число выделенных молекул Ог или поглощенных молекул СОг) можно рассчитать число фотохимически активных молекул хлорофилла, сопряженных с темповыми реакциями. Таким способом было рассчитано, что в фотосинтетическом аппарате на каждую активную молекулу хлорофилла приходится (по данным Эмерсона и Арнольда) 2400 молекул фотохимически неактивного хлорофилла. По более поздним данным Шмида и Гаффрона, количество неактивных молекул хлорофилла в фотосинтетической единице в зависимости от физиологического состояния и освещения равно 300, 600, 1200, 2400, 4800 (рис. 12). [c.56]

Экспериментальные доказательства реального существования этих двух фаз фотосинтеза были получены в опытах с мигающим светом, которые ставились следующим образом. Между источником света и растением помещали непрозрачный вращающийся диск с вырезанным сектором. Изменяя скорость вращения диска и величину вырезанного сектора, создавали различную длительность и соотношение светового и темпового периодов. Были использованы и другие способы импульсного освещения. Определялась интенсивность фотосинтеза листьев или суспензии клеток хлореллы. Опыты с мигающим светом, проведенные в России (А. А. Рихтер, 1914) и в США (Р. Эмерсон и У. Арнольд, 1932, 1941), показали, что максимальная интенсивность фотосинтеза наблюдается не при непрерывном, а при импульсном освещении (пересчет сделан на время освещения) и особенно в тех случаях, когда продолжительность темновых промежутков составляла 0,04 — 0,06 с (при 25 °С). Оптимальное время световой вспышки оказалось порядка 10 с. Большая эффективность импульсного света доказывает наличие темновых реакций в фотосинтезе, так как темновые (энзиматические) процессы осуществляются более медленно, чем фотохимические. [c.64]

Каков бы ни был характер совершающихся реакций, ясно, что одни из них должны протекать на поверхности раздела фаз вода — хлорофилл, а другие—на границе белок — липид. Восстановительная функция п окислительная функция должны быть пространственно разделены во избежание потерь трансформированной световой энергии. Кроме того, необходимо, чтобы световая энергия, поглощенная относительно большим числом молекул пигмента, могла быть использована одной химически активной системой. Опыты с импульсным освещением (очень короткие вспышки света с достаточно длительными интервалами темноты) показали, что поглощающая энергию единица состоит из 250 молекул хлорофилла. Спектр поглощения свидетельствует об относительно малой упорядоченности слоя хлорофилла в хлоропласте. Неупорядоченность монослоя хлорофилла свидетельствует как будто бы против полупроводникового механизма передачи энергии при фотосинтезе. [c.326]

Для исследования механизмов превращения энергии в мембранах хлоропластов в последнее время широко используются импульсные методы, позволяющие изучать кинетику различных фотохимических, электрохимических и биохимических стадий фотосинтеза. Основное преимущество импульсных методов заключается в том, что, регистрируя отклик хлоропластов на короткую вспышку света, вызывающую однократное срабатывание реакционных центров, можно избежать различных нелинейных эффектов (типа насыщения), которые проявляются в условиях стационарного освещения хлоропластов и затрудняют интерпретацию результатов экспериментов. [c.179]

В опытах по разбавлению импульсной метки создавали такое освещение, которое позволяло растениям достичь равновесного состояния фотосинтеза в нормальных условиях (т, е. в присутствии атмосферной сОа). Затем в течение определенного промежутка времени (в данном случае в течение нескольких секунд) проводили импульсное включение СОг, после чего растение немедленно переносили в нормальные условия (атмосферная СОа). Через определенные интервалы после инкубации с СОа, т. е. в процессе разбавления метки в атмосфере СОа, отбирали [c.296]

Корреляция с оптическими данными. Выцветание полосы поглощения бактериохлорофилла с центром вблизи 870 нм на свету наблюдается in vivo до 1 К. С использованием импульсного лазера показано, что выцветание происходит за время менее 1 МКС после начала вспышки квантовый выход процесса равен 0,9—1,0. Это доказывает, что компонента бактериохлорофилла, поглощающая при 870 нм, является центром первичной фотохимической реакции в бактериальном фотосинтезе. Стационарная концентрация неспаренных электронов в пределах ошибки эксперимента совпадает с концентрацией молекул бактериохлорофилла, переставших в результате освещения поглощать свет 870 нм. Кроме того, кривые нарастания и спада сигнала ЭПР и изменения оптического поглощения при 870 нм в основном совпадают. Отсюда вытекает необходимая связь между данными ЭПР и оптической спектроскопией, позволяющая идентифицировать источник светоиндуцированного сигнала ЭПР как свободный радикал, образующийся из бактериохлорофилла. [c.415]