Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

РОЛЬ ПИГМЕНТОВ В ФОТОСИНТЕЗЕ




Механизм и химизм фотосинтеза

Из физики известно, что только поглощенный свет может про­изводить химическое действие; поглощенный квант света активи­рует лишь одну молекулу пигмента; вся энергия кванта поглощает­ся только одним электроном, который в результате поднимается на более высокий энергетический уровень; на основном уровне оста­ется «электронная дырка» (электронная недостаточность). Такое состояние молекулы пигмента называют возбужденным. При этом поглощенная энергия запасается в виде энергии электронного воз­буждения. В тексте или на рисунке около названия или формулы возбужденной молекулы ставят звездочку (*).

Электрон может находиться на верхнем энергетическом уровне очень недолго: 1(Г10—10~!2 с. Затем он теряет поглощенную энер­гию и возвращается на свое место или переходит к другому вещест­ву, при этом поглощенная энергия может выделиться в виде света (флуоресценция), в виде тепла или использоваться для синтеза АТФ из АДФ. В последнем случае говорится о том, что световая энергия превратилась в химическую.

Зеленые и желтые пигменты играют в фотосинтезе разную роль. Еще в 1932 г. Р. Эмерсон (США) разделил фотосинтетические пиг­менты на две группы: пигменты-сборщики и пигменты-ловушки. Пигменты-сборщики — это пигменты, поглощающие свет и пере­дающие поглощенную энергию квантов пигменту-ловушке. Пиг­мент-ловушка — это пигмент, который, получив энергию, может потерять электрон. Большинство пигментов являются сборщиками; это вспомогательные пигменты. Пигментами-ловушками являются особые формы хлорофилла а, которые обозначаются как П700700) и Пб80680), где П (Р) — первая буква русского (или латинского) слова «пигмент» (pigmentum), а цифра около буквы показывает, что максимум поглощения у пигмента приходится на длину волны 700 и 680 нм.

Пигменты работают не изолированно друг от друга, а образуют две системы. В состав первой пигментной системы (ФС-I) входят пигменты-сборщики: хлорофиллы а и Ъ (по 200 молекул), каротин (50 молекул) и 1 молекула пигмента-ловушки Р700. В состав второй пигментной системы (ФС-П) тоже входят пигменты-сборщики квантов света: хлорофиллы а и Ъ (по 200 молекул), 50 молекул ксантофиллов и 1 молекула пигмента-ловушки П680

Пигменты-сборщики передают поглощенную энергию с помо­щью резонанса пигменту-ловушке. Передача энергии происходит от каротиноидов к хлорофиллу и от одной молекулы хлорофилла к другой; от пигментов, поглощающих свет меньшей длины волны, к пигментам, поглощающим свет большей длины, т. е. от коротко­волновых пигментов к более длинноволновым, например:


Ксантофилл -» Хлорофилл Ь -> Хлорофилл а ->П680-

Во время передачи часть энергии теряется в виде тепла. Для того чтобы энергия возбуждения молекулы одного пигмента могла передаться к молекуле другого пигмента, они должны распола­гаться в определенной последовательности и между ними должны быть очень маленькие расстояния — не более 10 нм; в действи­тельности эти расстояния еще меньше — 0,5 нм. Это возможно благодаря связыванию молекул хлорофилла со специфическими белками и расположению пигментных систем в мембранах тилакоидов.


Итак, главная роль в фотосинтезе принадлежит хлорофиллу а и особенно Пуоо и Tim, остальные пигменты играют роль сборщиков энергии. Каротиноиды не только передают поглощенную световую энергию хлорофиллу, но и выполняют еще и другую функцию.

Поглотившая квант света молекула хлорофилла может прореа­гировать с кислородом воздуха, образуя сшглетный кислород, ко­торый вызывает повреждение некоторых органических молекул, окисляя их. Каротиноиды защищают клетку от образования синг-летного кислорода: они забирают энергию от хлорофилла и выде­ляют ее в виде тепла. У растений-мутантов, не имеющих кароти­ноидов, в аэробных условиях хлорофилл быстро разрушается.


Поможем в написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой





Дата добавления: 2015-08-12; просмотров: 2930. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2022 год . (0.02 сек.) русская версия | украинская версия
Поможем в написании
> Курсовые, контрольные, дипломные и другие работы со скидкой до 25%
3 569 лучших специалисов, готовы оказать помощь 24/7