Курс лекций Дисциплина «Б иохимия» Специальности 240902 «Пищевая биотехнология»


Природа фотохимических реакций. Первичные фотохимические процессы



страница50/75
Дата28.12.2019
Размер3.88 Mb.
ТипКурс лекций
1   ...   46   47   48   49   50   51   52   53   ...   75
1. Природа фотохимических реакций. Первичные фотохимические процессы. Фотосинтез является основным процессом, приводящим к образованию органических соединений. В процессе фотосинтеза световая энергия превращается в химическую, которая, в конечном счете, используется для синтеза органических соединений, благодаря чему возможна жизнь всех растений, животных и человека на земле. Фотосинтез – источник свободного кислорода. Способностью к фотосинтезу обладают как эукариоты (выс­шие зеленые растения, зеленые, бурые и красные водоросли, некоторые одно­клеточные организмы), так и прокариоты (синезеленые водоросли, зеленые и пурпурные бактерии).

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. Кальвин с сотрудниками изучили так называемую темновую стадию, во время кото­рой образуются органические вещества. Фотосинтез протекает в хлоропластах, которые содержат все необходимое для синтеза органических соеди­нений: фоточувствительные пигменты, переносчики электронов, фермен­ты, коферменты, различные органические соединения, используемые в хо­де биосинтеза на темновой стадии.

Схематически фотосинтез можно представить как окислительно-восстановительный процесс взаимодействия углекислого газа и воды, который идет при участии хлорофилла, поглощающего энергию солнечных лучей. Эта энергия используется для фотохимической реакции, при которой восстанавливается углекислый газ:


СО2 + Н2О + nhn [СН2О] + О2 ,


где [СН2О] – какое – то органическое соединение, по степени восстановления равное углеводам.

Энергия, необходимая для восстановления СО2, доставляется в виде световой энергии, поглощаемой хлорофиллом, который играет роль фотосенсибилизатора. Поглощая световую энергию, он претерпевает изменения, а затем отдает эту энергию другим веществам и возвращается в исходное состояние.

Весь хлорофилл в фотосинтезирующих клетках локализован в хлоропластах, которые кроме хлорофилла содержат и другие пигменты. Пластинки хлоропластов имеют форму дисков, соединенных краями. Пластинка состоит из 2 структурно – асимметричных элементарных мембран, каждая из которых включает 5 слоев: слой белка; слой структурно упорядоченных молекул хлорофилла, связанных с белком; слой каротиноидов, связанных с хлорофиллом; слой фосфолипидов; белковый слой.

Различают два хлорофилла:



  • хлорофилл «а» С55 Н72 О5 N4 Mg,

  • хлорофилл «в» С55 Н70 О6 N4 Mg

Хлорофилл содержит 4 соединенных между собой остатка пиррола, которые образуют порфириновое ядро, оно связано двумя основными и двумя дополнительными валентностями с атомом Мg.

Наличие остатка фитола, высокомолекулярного непредельного спирта, в хлорофилле придает ему липоидные свойства. По своему строению хлорофилл близок к некоторым дыхательным ферментам (пироксидазе, каталазе и цитохромоксидазе) и к красящему веществу крови – гему (Fе у гема, цитохромов и ферментов).

Содержание хлорофилла в растениях составляет в среднем около 1% от сухого вещества

Первая фаза фотосинтеза – поглощение хлорофиллом световой энергии. Первичным фотохимическим процессом может быть диссоциация поглотившей молекулы на атомы или свободные радикалы, или превращение ее в неустойчивую флюоресцирующую форму, которая существует 10-7сек.

Возбужденные кванты сначала адсорбируются молекулами хлорофилла «а» и мигрируют до тех пор, пока не встретят специальную форму хлорофилла «а», способную превращать световую энергию в химическую. Эта форма хлорофилла «а» называется Р700 (она поглощает свет с l=700 ммк). На каждые 300–400 молекул хлорофилла «а» приходится 1 молекула Р700. Из этой молекулы при поглощении ею света выталкивается электрон, и она получает заряд Р+700. Окисленная молекула пигмента благодаря источнику электронов снова восстанавливается. Выбранные электроны обладают высокой кинетической энергией, которая используется для восстановления никотинамидадениндинуклеотидфосфата НАДФ или через близлежащий электронный донор присоединяется к Р+700. В 1-м случае возникает потенциал восстановления, и выделенные из Р700 электроны не возвращаются. Во 2-м случае возникает замкнутый электронный транспорт, сопровождающийся поглощением света и образованием реакционноспособного Р700. При этом образуется АТФ, т.е. световая энергия переходит в химическую. Оба процесса одновременно протекают в хлоропластах высших растений и называются фотосинтетическим фосфорилированием.


Каталог: file -> chair -> chemistry -> study
chair -> Учебное пособие Орел-2013 удк ббк м
chair -> Разработка технологии вкусоароматических добавок с применением сенсорных технологий
chair -> Курсантов вузов мвд россии, обучающихся по профилю гиббд
chair -> «Теория и методика культурно-досуговой деятельности»
study -> Лекция №1. Микробиология в пищевой промышленности. Проблемы систематики в микробиологии. Вопросы
chair -> История физической культуры и спорта
chair -> Секция Методологические и учебно-методические проблемы повышения квалификации, подготовки и переподготовки специалистов в сфере физической культуры, спорта и туризма
chair -> Т. В. Матвеева С. Я. Корячкина


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   46   47   48   49   50   51   52   53   ...   75


База данных защищена авторским правом ©zodorov.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница