Н.С. Зефиров - Химическая энциклопедия, том 5 (1110092), страница 115
Текст из файла (страница 115)
перенос электрона (на схеме покщан пунктиром) сопровождается синтезом АТФ, а не НАДФН, Образующиеся в световой стдции кофермент 346 АТФ АДФ к-та ! СНзО() ) Рибулаэе-5 фесфат СнзО® НСОН 4 С(О)0 (Р) 3-Фосфеглицеравлфесфат Мезафюнлнй слой НАДФ НАДФН Трвазафасфатм Рас. 5. сз-Цаии фгюсиаав со . 348 178 ФОТОСИНТЕЗ СНзО(Р) СГуг СО СНзо(Р) СН,О(Р) НСОН Рибулоза-!,5- СО Иифасфат НСОН ! СООН ! 3-Фасфоглииериаавая НСОН СН,ОН СО ~,о(Р) нося НСОН НСОН НСО Глицераиьаешх-3- фосфат Рас. 4.
Уареюенаю сзюю июль Казиев»; (Р)- остаток йюейьриой х-зю. НАДФН н АТФ нспользуются в темновой сгацнн Ф., в ходе к-рой снова образуется НАДФ н АДФ. Элсктронтрвнспортные цепи фотоснкгезнрующнх бжте рнй в основных своих чертах аналогичны отдельным фрагментам тжовых в хлоропластах высших растений. На рнс. 3 показана влехтронгранспортная цепь пурпурных бактерий, Темнввал стадии Ф. Все фотосннтезнрующне организмы, выделвющне Оз, а также нек-рые фотосннтгзнрующне бжтернн сначала воссганавлнввют СО, до фосфатов сахаров в т. наз. цнхле Калвнна. У фотосннтезнрующнх бжтернй всгрсчаютая, по-внднмому, н др. механизмы. Большинство ферментов цикла Калнина находится в растворимом состоянии в строме хлоропластов. Упрощенная схема цикла похазана на рнс. 4.
Первая стадия — карбокснлнрованне рнбулозо-1,5-днфосфата н пшролнз продукта с образованием двух молекул 3-фас фоглнцернновой к-ты. Эта Сз-ююлота фосфорнлнруется АТФ с образованнем 3-фосфоглнцсронлфосфата, к-рый затеи СН,= С восстанавливается НАДФН до глнцеральдепщ-3-фоа фата. Получен- ный трнозофосфаг затем вот)пает в Рцц р-цнй нзомернзацнн, конденса.- цнн н псрегруппнровок, дающих 3 молекулы рнбулозо-5-фосфата.
Последний фосфорнлнруется прн участии АТФ с образованием рнбулозо-1,5-днфосфата н, т. обр., цикл замыкается. Одна нз 6 образующихся молекул глнцервльдепш-3-фосфата превращается в глюкозазо-6-фосфат н нспсльзуетси затем дия синтеза крахмала либо вмцеляется нз хлоропласта в цнтоплазму. Глнцеральдещц-3-фас фиг может тахже преврвщатьсв в 3-глнцерофосфат н мнем в лнпнды. Трнозо- 347 фоафаты, поступающие нз июропласта, превращаютсв в осн. в сахарову, к-рвя переносится кз листа в др. части растения. В одном полном обороте цикла Кипенна расходуется 9 молекул АТФ н б молекул НАДФН длв образоиання одной молекулы 3-фосфоглкцернновой к-ты. Энергетнч.
вффектнвность цикла (атношенне энергии фотонов, необходимых ши фатосннтеза АТФ н НАДФН, к АОв образования углевода нз Соз) с уч~том денств)ваших в стране хлоропласга концентраций субстратов составиет 83%. В самом цикле Келвина нет фотохнм. стадий, но световые сгцанн могут косвенно винить ни непа (в т. ч.
н на р-цнн, не требующие АТФ нлн НАДФН) через нзмененнв концентраций ионов Мйы н Н', а также уровня воссгановленностн ферредохснна. Нек-рые высшие растения, прнспособнвшнеся к высокой интенсивности света н к теплому климату (напр., сахарный трасгннк, кукуруза), способны прсдварнтельно фиксировать СОз в дополнит. Ссцнкле.
Прн этом СОз сначала включаетая в обмен четырехуглеродных днкарбоновых х-т, х-рые затем дехарбохснлнруются там, где локализован цикл Калвнна. С4-Нагл характерен дли растений с огобым анатомнч. строением листа н разделением ф-цнй между двумя типами клеток: мезофнльных, где сосредоточено карбоканлнрованне фосфсенолннровннограцной к-ты, н клеток обкладки сосуднсгого пучка, где функцноннрует цикл Калнина. Образующаяси в Си-цикле щавелевоуксуаная кислота восстанавлнваетси НАДФН до яблочной, х-рая перемещается в клетхн аосуднсгой обклвдкн н здесь подвергается окнслнт. декврбокснлнрованню, образуя пнровнногрццную к-ту, СОз н НАДФН. Два последних попользуются в цикле Квлвнна, а пнровннограцная к-та возвращается в Сд-цнкл (рнс.
5). Фнзнол, смысл С4-цикла состоит в запвсвннн СОз н повышении, т. обр., обшен зф ктнвностн процесса й кжтусов, молочая н др, засухоустойчнвых растений характерно часгнчное разделение фшгсацнн СОз н Ф. во времени (СлМ-обмен, нлн обмен по типу толсинкоиых; САМ сокр. от англ. Сгаыи1асеае ас(б тегайа1ит). Днем усгьнца (каналы, через к-рые осущсствжетаг гизообмен с атмосферой) закрываются, чтобы уменышпь нспаренне воды. Прн этом поступление Соз газаке затруднено. Ночью устьица огкрывыстсв, происходит фиксация Соз в виде фосфоенолпнровнноградной х-ты с образованием С4-кислот, к-рые днем декврбохснлнруются, а освобохшаемый йрн этом СОз включается в цикл Калвнна (рнс.
6). Ф. галабактернй. Кцннсшенный нзвсстный в природе нехлорофнлльный способ запвсання анерп~и света осущсспиьткч бжтернн На1оЬасгепшп Ьа1оЬгшп, На ярком свету прн пониженной концентрации Оз онн образуют в своих мембранах пурпурньш белок бюаиериарадалсин, В результате нндуцнро- Ночь Лсвь о(Р) СНт ССООН СН„С(0)СООН С ООН СО СН, СООН СНОН СН, [ СООН Рлс. б. Сбы-тлл утлсролного обмела. ванной светом щес.транс-изомеризации ретинюи (хромофо- Р этого пигмента) происходит поглощение Н' и синтез АТФ.
оследиий используется для частичного обеспечения энергетич. потребностей клетки. Истерическаа справна. Ок. 1770 Дж. Пристли обнаружил, что растения вьщеляют О,. В 1779 Я, Иигеихауз установил, что для этого необходим свет и что Оз вьщеляют тольхо зеленые части растений.
Ж. Сенебье в 1782 показал, что дзи питаиив растений требуется СОт; в нач. 19 в, Н. Соссюр, исходя из закона сохранения массы, подтвердил, что большая часть массы растений сошлется из СОт и воды. В 1817 П. Пельтье и Ж, Каваиту вьщелили зеленый пшмент хлорофилл. Позже К.А. Тимирязев показал близость спектра действия Ф. и спектра поглощения хлорофилла, Ю. Сакс в сер. 19 вт по-видимому, первым осознал, что этот пргщукт накапливается в хлоропластах, а Т.В.
Энгельмаи доказал, что именно тэм же выделяется и 02. В работах Ф. Бзихмана (1905), Р. Эмерсона и У, Ариолда (1932), а также Р. Хилла (1936-41) показано наличие световой и темиовой стадий Ф. и экспериментально реализована световая стадия в отсутствие СОт с использованием искусств.
жцепгоров электрона Тем самым были получены подтверждения представлений об образовании Оз путем охислеши воды. Окончательно это было доказано масс-спектромегрич. методом (С. Рубен, М. Камеи, а также А.П. Виноградов и Р.В. Тейс, 1941). В 1935-41 К. Ваи Ниль обобщил данные по Ф. Высших растений и бжтерий и предложил общее ур-ние, охватывающее все типы Ф. Х. Гаффрои и К. Воль, а также Л.
Дейсенс в 1936 — 52 иа основе количеств, измерений выхсца продукюв Ф. поглощенного света и содержания хлорофилла сформулировали представление о «фогосиитетич. единице» вЂ” ансамбле молекул пимента, осушествлюощих светосбор и обслуживающих фотохим. центр. В 40 — 50-х и. М. Калвин, используя изотоп '"С, вьивил механизм фиксации СО,. Д.
Арион (1954) открыл фотофосфорилирование (инициируемый светом синтез АТФ из АДФ и Йзрол) и сформулировал концепцито электронного транспорта в мембранах хлоропластов. Р. Эмерсон и Ч.М. Льюис (1942-43) обнаружили резкое снижение эффективности фотосинтеза при Х>700 нм (красное падение, или первый эффехт Эмерсона), а в 1957 Эмерсон наблюдал иеаддитивное сипение Ф. при добавлении света нижой интенсивности с 650 им к дальнему красному свету (эффект усиления, или второй аффект Эмерсона). На этом основании в 60-х гг. сформулировано представление о последовательно действую- 349 щ" ФОТОХИМИЧЕСКИЕ 179 щих фотосистемах в элехтронграиспортной цепи Ф. с мжсимуиами в спектрах действия вблизи 680 и 700 нм. Оси.
зжоиомерносги образования Оз при окислении воды в Ф. установлены в работах Б. Кока и П. Жолио (1969-70). Близится к завершению выяснение мол. оршнизэции мембранного комплекса, катализирующего этот процесс. В 80-х гг. методом рентгеновского структурного анализа детально изучена структура отдельных компонентов фотосиитетич.
аппарата, вхлючав Реакционные центры и светособириощие комплексы (И. Даизезиофер, Х. Михель, Р. Хубер). Ламе Клсвтол Р„Фозослатсз. Флзатссклс мсхаллзммл халате«оке молсазк лер. с алел., М., 19ЛЕ; «ж. Васс. хлм. об.за лм. Д.И Меллелмок, 19бб, т. 31, ГЬ б; Фотосллтез, лол рех Гам«там, лср. с тт«т. 1-2, М., 1рб7; Итмм натка н теплил, сер. Бам[»елка, т. 20-«ь, М., 1997.
М.Г. Гозьдфельд 49ОТОТЕРМОПЛАСТЙЧЕСКАЯ ФОТОГРАФИЯ, см. Репролрафил. ФОТОХИМЙЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ, хим. р-ции, протекающие пьщ действием света. Поглощение фотона с длиной волны -100 — 1500 им, чему соответствует эиерпи 0,8-12,4 »В (80 — 1200 кДягlмопь), вызывает хваитовый переход молекулы в-ва из основного электронного состояния в одно из возбужденных состояний или фотоиоиизацию — огщеплеиие электрона и образование катион-радикала. Возбужденные состсанив молекул имеют отличную от основного состояния электронную структуру и, ках правило, более высокую режциониую способность. Молекулы вступают в хим. р-ции, первичные продукты к-рых (ионы, рапикэлы, изомеры) чаще всего оказьиаются нестабильными. Конечные продукты Ф.
р. появляются в результате обычных термич, р-ций, к-рые прот«киот либо непосредсгвенио с участием первичных частиц, либо как ряд последовательных хим. превращений. Кж правило, ди молекул с четным числом электронов при фотовозбуждеиии первоначюзьио образуется возбужденное синглегное сосговиие (с лзулыпиплетлостью, равной 1), Ф. р. обычно протекает из нижнего возбужденного сииглетиого состояния или из триплетного состеииия (мультнплетиость 3), к-рос получается из возб)пхпеииого сииглегиого состояния путем интеркомбинационной конверсии (изменения спина Одного из электронов).
С хим. р-циями возбужденных молекул конкурируют фотофиз, процессы: испускаиие фотона (флуоресценцзи или фосфоресцеиция), виугрешия и иитерхомбииационная конверсия в нижележащие электронные состояния (триплетное или основное). Вследствие этих процессов времена жизни возбужденных сииглетнмх состояний обычно ие превышают 10 а — 10 9 с. Тригщептые состгания в жидких р-рах обычно «гибнут» в результате безызлучат. перехода и дезжтивации (тушения) примесями (напрт кислородом); времена их жизни не превышают 10-1 с.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
