Молекула - хлорофилл
Cтраница 2
 |
Сравнение спектра действия фотосинтеза со спектром поглощения фотосинтетических пигментов. [16] |
Когда молекула хлорофилла или другого фотосинтетического пигмента поглощает свет, говорят, что она перешла в возбужденное состояние. Энергия света используется для перевода электронов на более высокий энергетический уровень. Энергия света улавливается хлорофиллом и преобразуется в химическую энергию. Возбужденное состояние хлорофилла неустойчиво, и его молекулы стремятся вернуться в обычное ( устойчивое) состояние. [17]
Функция молекул хлорофилла в хлоропласте состоит в поглощении фотонов красной области видимого спектра ( около 700 нм) и передаче этой энергии возбуждения другим частицам, участвующим в цепи реакций. Способность поглощать свет в основном обусловлена сопряженной полиеновой структурой порфинового кольца системы. Ион магния выполняет тю крайней мере две. [18]
Расположение молекул хлорофилла и каротиноидов в том виде, как его представляют себе Уолкен и Швертц, показано на фиг. Согласно этой схеме, площадь, приходящаяся на одну молекулу хлорофилла, составляет в среднем 2 7 нм2, если молекулы плотно упакованы, причем остается достаточно места для молекул каротиноидов. Опыты in vitro с монослоями хлорофилла на различных жидкостях показали, что порфириновые кольца могут быть наклонены под углом около 45, как это представлено на фиг. По мнению Гедхира [121, 122], молекулы каротиноидов располагаются, вероятно, параллельно ламеллам, а не под прямым углом к порфириновым кольцам молекул хлорофилла, как показано на фиг. Гедхир и Фрей-Висслинг [109] предполагают, что эти кольца образуют монослои на изогнутых поверхностях макромолекул липопротеида. [19]
Строение молекулы хлорофилла а показано на рисунке 9, из которого видно, что структурной основой хлорофиллина служит порфириновое ядро, состоящее из четырех пиррольных колец, связанных друг с другом метановыми мостиками. В центре ядра находится атом магния, удерживаемый в этом положении за счет связей с атомами азота. Четыре атома азота придают, кроме того, ядру гидрофильный характер. Существенной структурной особенностью хлорофилла является наличие в его молекуле изоциклической группировки - циклопентана. [20]
 |
Хлорофилл и некоторые его производные. [21] |
Структура молекулы хлорофилла определяет ряд важнейших его свойств. Ядро хлорофилла, содержащее атомы азота, обладает гидрофильными свойствами. Хвост молекулы благодаря наличию липофильного спирта фитола обладает гидрофобными свойствами. [22]
Способность молекул хлорофилла к обратимым фотопревраще-нилм, и в частности к обратимому фото во с становлению, доказана работами А.А.Красновского, В.Б.Евстигнеева с сотрудниками. В модельных опытах с растворами хлорофилла А.А.Красновский ( 1948) впервые установил способность хлорофилла при кратковременном освещении красным светом к обратимому фотовосстановлению в присутствии аскорбиновой кислоты в качестве донора электрона ( водорода) и при наличии в среде пиридина, стабилизирующего богатые энергией фотопродукты. В этой реакции ( реакция Краснов-ского) получается восстановленный хлорофилл красного цвета с максимумом поглощения в 525 нм. Реакция эта обратима, и в темноте после выключения света восстановленный хлорофилл ( красная форма его) переходит в зеленый хлорофилл. Обратная реакция ускоряется в присутствии кислорода или других окислителей. [23]
Роль молекул хлорофилла, входящих в фотосинтетическую единицу, не одинакова. В фотохимическом процессе участвует лишь одна из нескольких сотен молекул хлорофилла, остальные молекулы хлорофилла только поглощают кванты света и передают свою энергию возбуждения путем резонансной миграции фотохимически активному реакционному центру, обладающему способностью преобразовать световую энергию в химическую - Уто так называемые молекулы - сборщики энергии. Только находящаяся в активном центре молекула хлорофилла участвует в фотохимических превращениях при фотосинтезе. [24]
 |
Электронная микрофотография среза тилакоида. [25] |
Число молекул хлорофилла, равное 230, находится в разумном согласии с независимой оценкой для фотосинтетической единицы ( см. стр. [26]
В молекуле хлорофилла четыре остатка пиррола, образующих вместе порфириновое ядро, связанное с атомом магния. По строению он близок к дыхательным ферментам ( каталазе, пероксидазе) и к красящему веществу крови - тему. [27]
В молекуле хлорофилла тетрапиррольный макроцикл представляет собой систему сопряженных двойных связей с делокализованной электронной плотностью, т.е. в этой системе не фиксировано положение двойных связей. Из-за этого не фиксировано и положение двух ковалентных и двух координационных ( донорно-акценторных) связей центрального атома магния с четырьмя атомами азота. На схеме 14.15 приведены две из возможных резонансных структур хлорофилла. Заряд на атоме магния ( 2) компенсируется двумя избыточными электронами, распределенными между четырьмя атомами азота, и молекула хлорофилла электрически нейтральна. [28]
В молекуле хлорофиллов и каротиноидов имеется система конъюгированных ( сопряженных) двойных связей. Скелет системы составляют атомы углерода, соединенные между собой простыми ( двухэлектронными) кова-лентными связями - а-связями. В образовании двойных связей, помимо а-электронов, участвуют еще два я-элект-рона. В подобных системах я-электроны не связаны с определенными атомами углерода, поэтому они могут перемещаться по всей молекуле, образуя облако дело-кализованных электронов, возбуждение которых может осуществляться за счет квантов видимого света. С увеличением числа двойных связей в молекуле возрастает способность вещества поглощать свет и одновременно происходит сдвиг длинноволнового края зоны поглощения в сторону красной области спектра. [29]
В молекуле хлорофилла четыре остатка пиррола, образующих вместе порфириновое ядро, связанное с атомом магния. По строению он близок к дыхательным ферментам ( каталазе, пероксидазе) и к красящему веществу крови - тему. [30]
Страницы: 1 2 3 4