Возбужденная молекула - хлорофилл
Cтраница 1
Возбужденные молекулы хлорофилла могут реагировать с растворителем, причем наиболее вероятная реакция будет окисление - восстановление. [1]
Время жизни возбужденных молекул хлорофилла в живых клетках может определяться двумя факторами, которые и обусловливают, таким образом, вычисленные выше малые значения т: нормальным рассеянием энергии в белково-пигментно-липоидном комплексе ( хлоропластин) и тушением или стимуляцией флуоресценции при метаболических процессах. Последнее может быть, в свою очередь, двух родов: прямым фотохимическим тушением в силу конкуренции между сенсибилизированной фотохимической реакцией и флуоресценцией и непрямым тушением ( или, наоборот, стимуляцией) флуоресценции, обусловленным метаболическим образованием веществ, которые ослабляют или усиливают флуоресценцию хлорофилла. Наблюдения, о которых будет упомянуто в помещаемом ниже разделе, могут служить указанием на изменения в общей структуре хлоропластинового комплекса. [2]
Время жизни возбужденной молекулы хлорофилла и его аналогов имеет величину ( 3 - 5) - 10 - 9 сек. [3]
После поглощения фотона возбужденная молекула хлорофилла может участвовать в процессах двух типов. Она может флуоресцировать или использовать избыточную электронную энергию для проведения каких-то энергетически невыгодных реакций. [4]
 |
Схема первичных процессов фотосинтеза высших растений. [5] |
В фотосистеме I электрон возбужденной молекулы хлорофилла идет в конечном итоге на образование НАДФН. В фотосистеме II электрон возбужденного хлорофилла акцептируется первичным акцептором, который начинает цепь, связывающую обе системы I и II. В этой цепи частично понижается энергетический потенциал электрона, при этом энергия расходуется не только на восстановление хлорофилла в реакционном центре системы I, но и на образование АТФ. [6]
Время жизни - с возбужденных молекул хлорофилла было оценено Перреном [2] и Ступпом и Куном [3] с помощью измерений относительной степени поляризации флуоресценции в растворителях различной вязкости. [7]
Полученные показатели времени жизни возбужденных молекул хлорофилла и ряда его аналогов в различных растворителях, измеренные с точностью до 10 % 2 и для молекул хлорофилла в естественном состоянии для различных объектов приведены в табл. 1 и 2 предыдущей статьи ( см. стр. [8]
Первое, что должна произвести возбужденная молекула хлорофилла а, - это затрата энергии на образование своеобразных окислителя и восстановителя. Эти процессы окисления воды и восстановления СО2 протекают за очень короткий промежуток времени. В начале исследований не было установлено подробностей процесса, о котором приходилось мыслить весьма схематически, представляя лишь основные его фазы. [9]
Затем эта поглощенная энергия превращается возбужденной молекулой хлорофилла в химическую энергию. Окисленный хлорофилл регенерирует в исходное состояние, взаимодействуя со слабым восстановителем DH. Электрон же движется против термодинамического градиента за счет световой энергии, поглощенной хлорофиллом. Если А - это НАДФ, a DH - Н20, то 02 выделяется из воды, а НАДФ-Н2 образуется за счет световой энергии. [10]
Третий и наиболее важный путь, по которому возбужденная молекула хлорофилла может терять свою энергию - это превращение последней в химическую энергию. После поглощения фотона молекула хлорофилла остается в син-глетном возбужденном состоянии в течение всего лишь - 5 - 10-в сек. Следующая стадия представляет собой захватывание этой энергии и превращение ее в более стабильную и управляемую форму. [11]
Флуоресценция является одним из тех процессов, посредством которых возбужденные молекулы хлорофилла могут растрачивать свою энергию. Другие процессы - это рассеяние энергии ( переход в колебательную энергию и, в конечном счете, в тепло) и фотохимические реакции с участием самого хлорофилла или сенсибилизируемые им. [12]
Для объяснения этого явления нужно предположить, что большая часть возбужденных молекул хлорофилла не флуоресцирует потому, что они испытывают превращение в сравнительно долго живущую форму, обладающую еще достаточным запасом энергии. В этом состоянии они сохраняют часть начальной энергии возбуждения в виде электронной или химической энергии. Ввиду большой продолжительности их времени жизни эти активированные молекулы имеют большую вероятность встретиться с молекулами кислорода или с молекулами субстрата А, даже если концентрация последних очень мала. [13]
Таким образом, возникает вопрос о возможности передачи энергии от возбужденной молекулы хлорофилла другим молекулам. Прежде всего следует указать, что в работах С. И. Вавилова и его школы была исследована возможность обмена энергией между молекулами красителей, результатом чего является концентрационное тушение пх флуоресценции в растворе. [14]
XVIII, уравнение (18.41) ] обсуждалось и другое возможное объяснение сенсибилизированного самоокисления, которое допускает первичную реакцию между возбужденной молекулой хлорофилла и окисляющим субстратом, а не кислородом. Во всех тех случаях, где действует подобный механизм, окисляющий субстрат должен тушить флуоресценцию хлорофилла более эффективно, чем кислород. Франк и Леви [23] измерили тушение флуоресценции хлорофилла бензидином и йодистым калием. Полученные ими кривые тушения не приведены, и поэтому нельзя рассчитать концентрацию половинного тушения. [15]
Страницы: 1 2