- •1 Блок!!!
- •1. Сущность и значение фотосинтеза. Фотосинтез как процесс трансформации энергии света в энергию химических связей.
- •2. Масштабы фотосинтетической деятельности в биосфере.
- •3.Строение листа как органа фотосинтеза. Оптические свойства листа.
- •4. Хлоропласты.
- •5. Хлорофиллы: химическая структура, спектральные свойства
- •6. Билихромопротеиды.
- •7. Каротиноиды: химическое строение, свойства; спектры поглощения, функции в фотосинтезе.
- •8. Родопсин и пурпурные мембраны.
- •2 Блок!
- •9. Поглощение света пигментами
- •10. Миграция энергии в системе фотосинтетических пигментов. Представление о фотосинтетической единице
- •11. Преобразование в рц
- •12. Представление о совместном функционировании двух систем.
- •13.Реакции, связанные с выделением кислорода в фотосинтезе
- •14. Структура электронтранспортной цепи фотосинтеза
- •Циклический транспорт электронов
- •3 Блок!
- •16. Классификация растений по метаболизму со2 в фотосинтезе. Метаболизм углерода в процессе фотосинтеза
- •Фотосинтез по типу толстянковых (сам-матаболизм)
- •20. Показатели фотосинтеза: интенсивность, фотосинтетический потенциал, индекс листовой поверхности
- •21. Суточные и сезонные ритмы фотосинтеза
- •22. Фотосинтез и урожай
- •Дополнительные вопросы, сурс!!!
- •25. Возникновение идеи о воздушном питании растений.
- •26. Начало экспериментальных работ в области фотосинтеза.
- •27. Начало изучения роли света в процессах фотосинтеза
2 Блок!
9. Поглощение света пигментами
В стабильном состоянии валентные электроны занимают самые низкие энергетические уровни и распределены по ним согласно принципу Паули: два электрона с антипараллельными спинами на каждой орбитали. Такое состояние молекулы называют основным синглетным состоянием S0. Если у возбужденного электрона сохраняется направление спина, то считают, что молекула находится в синглетном возбужденном состоянии S*. Если возбужденный электрон меняет спин, то такое возбужденное состояние называется триплетным Т*. Поглощение молекулой хлорофилла кванта красного света приводит к синглетному возбужденному состоянию S*1. При поглощении кванта синего цвета с более высоким уровнем энергии электрон переходит на более высокую орбиталь S*2. Время жизни электрона на S*2 составляет не более 10-12 секунды. За такое короткое время энергия электронного возбуждения не может быть использована и электрон возвращается на S*1, потеряв немного энергии в виде тепла. Время жизни электрона в состоянии S*1 равно 10-9. Если молекула пигмента не участвует в фотохимической реакции, то электрон возвращается в стабильное состояние. При этом часть энергии теряется в виде тепла и излучается квант света с большей по сравнению с поглощенным фотоном длиной волны – явление флуоресценции.
Время жизни электрона в состоянии Т* равно 10-4-10-2 секунды. Из триплетного возбужденного состояния молекула может вернуться в стабильное состояние, излучив кроме тепла еще более длинноволновый, чем при флуоресценции, квант света. Это слабое свечение называют фосфоресценцией. Если молекула в возбужденном состоянии участвует в фотохимических реакциях с передачей электрона акцептору, то флуоресценции и фосфоресценции не происходит.
Для более полного использования падающего на листья света энергия фотонов улавливается 200-400 молекулами пигментов светособирающего (антенного) комплекса и передается к одной молекуле хлорофилла а, являющейся реакционным центром, которая и участвует в фотохимических реакциях. Передача энергии молекулами пигментов происходит по принципу индуктивного резонанса. Молекула пигмента, поглотившая фотон, создает переменное электрическое поле, которое усиливает колебания электрона в соседней молекуле. Это происходит из-за перекрытия частот колебаний и очень маленького расстояния между молекулами пигментов. Тем более, что при освещении листьев тилакоиды и граны сдвигаются и уплотняются, поэтому хлоропласты уменьшаются в объеме. Передача энергии молекулами пигментов идет с большой эффективностью. Так, от хлорофилла b к хлорофиллу а передается примерно 90 %, а от каротиноидов к хлорофиллу а – 40 % поглощенной энергии.
Поглощение света молекулой хлорофилла-А, с участием дополнительных пигментов (хлорофилла-В, каратиноидов) и трансформации энергии света в химическую энергию АТФ и восстановление НАДФН осуществляется в фотохимических мембранах хлоропласта. В состав ламелл хлоропласта входит 5 белковых комплексов:
1. светособирающий комплекс.
2. фотосистема 1
3. фотосистема 2
4. цитохромный комплекс.
5. атефазный комплекс.
Все они функционируют, взаимодействуя друг с другом.