Водород в бактериально.м фотосинтезе

Вода расщепляется на элементы, что создает источник атомов водорода для восстановления СО2 в глюкозу, а нежелательный газообразный кислород выделяется в атмосферу. Энергия, необходимая для осуществления этого в высшей степени несамопроизвольного процесса, обеспечивается солнечным светом. В наиболее древних формах бактериального фотосинтеза в качестве источника восстановительного водорода использовались не вода, а сероводород, Н28, органические вещества или сам газообразный водород, но легкая доступность воды сделала этот источник наиболее удобным, и в настоящее время он используется всеми водорослями и зелеными растениями. Простейшими организмами, в которых осуществляется фотосинтез с высвобождением О2, являются сине-зеленые водоросли. Их правильнее называть современным названием цианобактерии, поскольку это в самом деле бактерии, научившиеся добывать собственную пищу из СО2, Н2О и солнечного света. [c.335]

ЧТО все атомы кислорода для образования О2 поставляет вода в соответствии с уравнением (13-246). Эту идею высказал К. Ван-Ниль [79а] в 1933 г. Он отметил, что при бактериальном фотосинтезе вообще не образуется О2 и что бактерии должны иметь в распоряжении какой-то восстановитель — источник водорода для восстановления СО2 [уравнение (13-25) ] [c.37]

Основные отличия бактериального фотосинтеза от фотосинтеза зеленых растений заключаются в том, что донором водорода является не вода, а другие соедине- ния и что бактериальный фотосинтез не сопровождается выделением кислорода. [c.61]

В связи с этим постулатом Ван-Ниля интересно отметить, что в природе существует связующее звено между бактериальным фотосинтезом и фотосинтезом в зеленых растениях. Один из видов зеленых водорослей в анаэробных условиях способен фиксировать СО2, причем восстановителем служит водород. Уравнение реакции можно записать в следующем виде [c.318]

С другой стороны, бактериальный фотосинтез дает возможность определить потребление восстановителя (т. е. сероводорода или водорода) одновременно с потреблением окислителя (двуокись углерода), тогда как определение потребленной воды при нормальном фотосинтезе практически невозможно. [c.106]

В реакциях (5.1) — (5.7) углекислый газ восстанавливается до углеводов различными неорганическими восстановителями. В главе Ш мы определили нормальный фотосинтез как перенос водородных атомов от воды к углекислому газу. Ван Ниль [14, 15] обобщил эту концепцию, представляя все формы бактериального фотосинтеза в виде переноса водорода от различных водородных доноров (восстановителей) к двуокиси углерода в качестве общего водородного акцептора. [c.109]

В главе III фотосинтез зеленых растений рассматривается как перенос водорода от воды к двуокиси углерода в главе V бактериальный фотосинтез характеризуется как перенос водорода к тому же акцептору, но не от воды, а от других восстановителей. Эти переносы водорода могут связываться с реакциями различного типа, например карбоксилированием, гидратацией, фосфорилированием или дисмутацией. Несмотря на это, мы можем с уверенностью допустить, что первичный фотохимический процесс является стадией основного окислительно-восстановительного процесса. [c.155]

В процессе бактериального фотосинтеза, когда донорами водорода являются другие соединения, выделяется не кислород, а другой окисленный компонент. [c.23]

Ван-Ниль рассматривает бактериальный фотосинтез как сопряженный окислительно-восстановительный процесс, идущий за счет поглощения энергии света, содержащимися в бактериальных клетках пигментами. Отличие же фотосинтеза зеленых растений от бактериального фотосинтеза заключается в том, что в первом случае восстановление гидроксилов завершается образованием воды и выделением молекулярного кислорода. В бактериальном фотосинтезе роль донаторов водорода выполняют различные органические и неорганические соединения, включая и свободный водород. По этой причине при бактериальном фотосинтезе и не происходит выделения Ог. [c.100]

Возникновение в ходе эволюции фотоавтотрофных бактерий, обладающих способностью вовлекать неорганический углерод в обмен веществ за счет энергии солнца, сыграло большую роль в дальнейшем развитии жизни ка Земле. Вместе с тем, специфичность, малая распространенность и относительно низкая химическая устойчивость соединений, используемых этими организмами в качестве доноров водорода, ограничивали роль бактериального фотосинтеза в экономике органической жизни на Земле. Необходимо также учитывать, что для восстановления СОг пурпурные и зеленые бактерии нуждаются в богатых энергией донорах электронов, вследствие чего эти организмы лишь в малой степени способствуют накоплению свободной энергии в живом мире. Таковы причины, по которым бактериальный фотосинтез не мог сколько-нибудь существенно сказаться и на общих условиях, на общем характере жизни на Земле, поскольку остатки соединений водорода, используемых в ходе этой функции, принадлежат к веществам, биологически мало активным и мало ценным. [c.101]

Впрочем, некоторые авторы придерживаются точки зрения, согласно которой вода как донор электрона принимает участие и в бактериальном фотосинтезе, но фотоавтотрофные бактерии не способны удалять окислитель путем образования кислорода для удаления последнего эти организмы используют дополнительный донор водорода. [c.161]

Такой тип фотосинтеза получил название фоторедукции. Основное отличие бактериальной фотореДукции от фотосинтеза зеленых растений заключается в том, что донором водорода является не вода, а другие соединения и что фоторедукция не сопровождается выделением кислорода. [c.60]

В фотосинтезе бактериального типа источником электронов служат внешние доноры водорода (простые органические молекулы, сероводород). [c.285]

Отметим, что в реакдхионных центрах ФС1 и в бактериальном фо-тосЕнтезо за счет окисления экзогенных доноров осуществляется генерация потенциала, более отрицательного, чем водородный. Таким образом, исследованные небиологические системы можно рассматривать как ( ункциональные модели бактериального фотосинтеза или фотосистег,ш I растений. Можно надеяться, что подбором более активных катализаторов ввделения водорода, а также заменой необратимых доноров электрона на обратимые удастся существенно увеличить к.п.д. преобразования солнечной энергии в химическую, что позволит в будущем использовать эти преобразователи дая удовлетворения энергетических потребностей. [c.40]

Указанные микроорганизмы содержат пигмент, близкий к хлорофиллу. Считается, что у них фотохимическое восстановление СО2, так же как и у высших растений, происходит за счет водорода воды. Однако при бактериальном фотосинтезе образования кислорода не происходит. Восстановление гидроксил-акцептируюш,их систем здесь происходит за счет окисления тех или иных донаторов водорода. Например, серобактерии при фотосинтезе окисляют НаЗ [c.85]

Наиболее удобной формой для количественного изучения бактериального фотосинтеза является ассимиляция двуописи углерода и водорода, в результате которой образуются только органическое вещество и вода. Согласно уравнению [c.108]

Ван Ниль и Гаффрон считают, что окисление воды представляет собой одну (или даже единственную) из первичных фотохимических реакций обычного фотосинтеза (как в схеме на фиг. 16). Таким об-pa30i[, предположение о неучастии восстановителей-заменителей воды в фотохимическом процессе не исключает логического вывода, что и в бактериальном фотосинтезе первичным фотохимическим процессом является окисление воды. Отсюда отсутствие выделения кислорода на свету пурпурными бактериями можно объяснить двояким образом. Согласно одной гипотезе, предложенной Гаффроном, промелсуточный продукт окисления воды ОН может восстанавливаться у бактерий восстановите.мми-заменителями — водородом, сероводородом и т. д., так как эти организмы содержат активную гидрогеназную систему и не содержат энзима Eq, выделяющего кислород. Вторая гипотеза, предложенная ван Нилем, предполагает, что первичный продукт, получающийся при окислении воды у бактерий ОН , несколько отличен от продукта, получающегося у зеленых растений ОН - , и поэтому он не может превратиться в [c.174]

Варбург, Бёрк и сотрудники [51, 52], а также Мур и Дэггар [44] определили квантовый выход фотосинтеза из отношения прироста выделения кислорода к приросту поглощения в области выше компенсационного пункта при этом не было замечено систематического отличия между данными, полученными этим путем, и результатами измерений при слабом свете (иными словами, в этих опытах световая кривая выглядела прямой, проходящей через начало координат). Кок [42, 48], однако, нашел, что Р=/(/) является прямой, проходящей выше нулевой точки координат, и отсюда пришел к заключению, что квантовый выход истинного фотосинтеза ниже квантового выхода фотохимического процесса ( фотодыхания ), доминирующего при слабом освещении, насыщающегося вблизи компенсационного пункта и идущего с той же скоростью насыщения при дальнейшем повышении интенсивности света. Наконец, Френч, Вассинк и другие, работая с пурпурными бактериями, обнаружили при умеренном освещении приблизительно линейные световые кривые, экстраполяция которых по прямой проходила ниже нулевой точки координат. Они использовали значение тангенса утла наклона при среднем освещении для расчета истинного квантового выхода бактериального фотосинтеза, исходя из того допущения, что при слабом свете фотохимический процесс либо вообще не приводит к потреблению водорода и двуокиси углерода, либо использует их с гораздо меньшим квантовым выходом, чем бактериальный фото- [c.571]

Первоначальный источник водорода, присоединяемого к НАДФ, у разны.х фотосинтезирующих организмов различен. Во всех случаях молекула-донор расщепляется на водород и окисленный остаток. Водород восстанавливает НАДФ, а окисленный ко.мпоиент обычно высвобождается в окружающую среду. У прокариотов, способных к фотосинтезу ( бактериальный фотосинтез), донорами водорода могут быть разные молекулы, но это никогда не бывает вода. Только в фотосинтезе зеленых растений для получения водорода используется расщепление воды. Отход этой реакции — молекулярный кислород — выделяется в окружающую среду. В биологической эволюции ни один случай загрязнения среды не имел столь далеко идущих последствий благодаря своему высокому сродству к электронам кислород явился незаменимым субстратом для совершенно новой формы обмена веществ — дыхания. Дыхательный обмен привел к высокому уровню. метаболической эффективности, чго в свою очередь открыло путь для эволюции организмов с неизмеримо более высоким уровнем интенсивиости физиологических процессов. [c.40]

Некоторые водоросли после выдерживания в атмосфере водорода в темноте приобретали способность при малых интенсивностях света осуществлять фоторедукцию СОг ее удавалось вести при облучении светом в полосе 705 нм (фотосинтез, как известно, при этой длине волны света практически не идет), эффект Эмерсона у таких адаптированных водорослей отсутствовал. Вероятно, у таких водорослей адаптивно образовывалась или активировалась гидрогеназная система и в целом тип фотосинтеза приближался к бактериальному. Далее, у водорослей в модельных условиях удается наблюдать одновременное осуществление фотосинтеза [c.32]

Интересно, что многие водоросли (сине-зеленые, зеленые, красные, бурые) способны при инкубировании их в анаэробной (водородной) атмосфере переходить от фотосинтеза к фоторедукции, к бактериальной форме фотосинтеза (Гаффрон, 1944 и др.). Считается, что в восстансвительных условиях происходит активирование фермента гидрогеназы, катализирующей восстановление СОг с помощью водорода атмосферы. В присут-СТВ1ИИ кислорода при интенсивном освещении активность гидрогеназы падает и водоросли вновь приобретают способность осуществлять фотосинтез. [c.20]

Представление вая Ниля, поддерживаемое и Га фроном о воде как едином источнике электрона (водорода) для всех типов восстановления СО на свету, не иодтвервдается большинством современных раоот, согласно которым вода является донором электрона (водорода) только в процессе фотосинтеза растений, идущего с ввделением кислорода. В бактериальном же фотосинтезе донором электрона йвляится более сильные восстановители (Н2 [c.26]

Не менее заманчивые перспективы открывает и обнаруженное сходство фотосинтезируюших пурпурных бактерий с некоторыми бесцветными бактериями, которые способны восстанавливать углекислоту с помошью тех же или близких восстановителей, но без участия света. Вместо энергии света они используют химическую энергию, образующуюся при ферментативном окислении этих восстановителей кислородом воздуха. Такой процесс называется бактериальным хемосинтезом. Возможно, что он также представляет собой реликт более древних форм жизни. В 1939 г. Гаффрон обнаружил, что некоторые одноклеточные зеленые водоросли, будучи лишены кислорода, перестают осуществлять обычный фотосинтез, но могут восстанавливать углекислоту на свету, если вместо обычного восстановителя — воды — обеспечить их водородом Создается впечатление, как будто отсутствие кислорода вынуждает эти водоросли подражать пурпурным бактериям, которые также могут использовать в качестве восстановителя водород. [c.54]

Нельзя сказать, что это абсолютно неправильно, но все же слишком упрощенно и неточно. В бактериальной металлургии используется совершенно определенная форма ассимиляции, то есть синтез вещества, в частности хемосинтез, который наблюдается у некоторых бесцветных бактерий. Если при фотосинтезе зеленых растений органическое вещество получается из неорганических материалов под действием световой энергии, то при хемосинтезе происходит окисление неорганических материалов, которые служат источником энергии. Кроме железотворных бактерий, известны также бактерии, образующие марганец, серу, медь, водород и другие элементы. Железотворные бактерии, к примеру, окисляют двухвалентное железо до трехвалентного и при этом происходит его концентрация в отложениях, которые мы [c.185]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология