Ловушка для света

Вспомним, что, когда квант света попадает на молекулу хлорофилла, она возбуждается и ее электрон переходит на более высокий энергетический уровень. Молекула может возвратиться в исходное состояние, сбросив избыток энергии в виде флуоресценции.

Энергия при этом не может быть использована на синтез органического вещества. Флуоресценцию мы наблюдали в растворе хлорофилла.
В хлоропластах молекулы хлорофилла располагаются не в беспорядке, а образуют так называемые фотосиитети чес- кие единицы, представляющие собой ловушки для квантов. Каждая такая фотосинтети- ческая единица состоит из 200—250 молекул хлорофилла, но только одна непосредственно участвует в передаче энергии света на синтез органического вещества. Остальные служат для восприятия световой энергии и передачи ее на эту молекулу.
Такое устройство фотосии- тетической единицы позволяет более полно использовать энергию света и обеспечивает непрерывность процесса фотосинтеза. Если бы каждая молекула хлорофилла непосредственно передавала кванты света на синтез органического вещества, процесс шел бы прерывисто.
Любопытно отметить, что молекула-ловушка, к которой стекаются кванты от молекул-соседок, отличается от них тем, что поглощает свет с большей длиной волны. Дело в том, что, хотя передача энергии от одной молекулы пигмента к другой идет с большой скоростью, часть ее все же теряется. В связи с этим запас энергии в квантах уменьшается, а длина световой волны увеличивается. Для того чтобы кванты с меньшим запасом энергии были восприняты ц задействованы в фотосинтезе, и существуют молекулы хлорофилла, воспринимающие именно эти «облегченные» кванты. Перемещение энергии в обратном направлении в фотосинтети- ческих единицах невозможно.
Фотосинтез—сложный многоступенчатый процесс. На каком именно этапе необходима энергия света? Оказалось, что реакции синтеза органических веществ, включения углекислого газа в состав их молекул непосредственно энергии света не требуют. Эти реакции назвали темновыми, хотя идут они не только в темноте, но и на свету, просто свет для них необязателен.
А вот для протекания так называемых световых реакций фотосинтеза, в основе которых лежит световое разложение (фотолиз) молекул воды, выделение кислорода, образование адено-зинтрифосфорной кислоты (АТФ) и восстановленного вещества со сложным названием никотинамидаде- ниндинуклеотидфосфат (НАДФ- Н), он необходим.

НАДФ-Н образуется в результате присоединения к никотинамидаде- ниндинуклеотидфосфату водорода, выделяющегося при фотолизе молекул воды (фотоводорода).
Когда квант света, воспринятый молекулой хлорофилла фотосинтетической единицы, передается на центральную молекулу, она возбуждается, а ее электрон перемещается на более высокий энергетический уровень, расстается с молекулой-ловушкой и поступает в цепь транспорта электронов, соединенную с фотосинтетической единицей. Цепь переноса электронов состоит из окислительно-восстановительных ферментов, размещенных в определенной последовательности. С их помощью электроны постепенно освобождаются от избытка энергии, которая переходит в энергию макроэргических (богатых энергией) связей молекул АТФ, образующихся путем присоединения остатков молекул фосфорной кислоты к аде- нозиндифосфорной кислоте (АДФ). После этого электрон возвращается к исходной молекуле хлорофилла (молекуле- ловушке). Такой тин образования АТФ в ходе фотосинтеза назвали циклическим.
Но у электрона, поступившего от молекулы-ловушки в цепь транспорта, может быть и иной путь — к НАДФ, которому он сообщает отрицательный заряд. В этом случае молекула хлорофилла, отдавшая электрон, заполняет электронную вакансию за счет другой молекулы пигмента, возбужденной квантом света. Когда электрон движется на Освободившееся место, образуется АТФ, происходит разложение молекул воды и выделение кислорода.
2НгО светgt; 4Н+ + 4ё +021:
Электроны, высвобождающиеся в ходе этой реакции, заполняют электронную вакансию второй молекулы хлорофилла. А вот протоны Н + движутся к НАДФ- и взаимодействуют с ним:
НАДФ - + Н+ gt; НАДФ • Н.
Итак, при движении возбужденных электронов от молекул-ловушек по цепи транспорта происходит образование АТФ и НАДФ • Н — веществ, богатых энергией. Вот они-то и используются непосредственно в ходе синтеза органических веществ из неорганических, в так называемых темновых реакциях фотосинтеза.

Еще по теме Ловушка для света:

1. РАСТЕНИЕ-ЛОВУШКА И РОЖДЕСТВЕНСКОЕ ДЕРЕВО
2. МИНА-ЛОВУШКА
3. Поляризация света. Эффект Фарадея
4. Воздействие света на насекомых
5. КОЛИБРИ СТАРОГО СВЕТА
6. Глаз — индикатор природы света
7. ГЛАВА 4 ПРИРОДА СВЕТА
8. Восьмое чудо света
9. Глава 8 ВЛИЯНИЕ НА НАСЕКОМЫХ СВЕТА И ДРУГИХ АБИОТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ СРЕДЫ
10. Глава 2. Лабораторное оборудование для изучения шмелей: особенности содержания шмелей для исследовательских целей