Роль - хлорофилл
Cтраница 2
В высших растениях фотосинтез протекает наиболее эффективно при поглощении света хлорофиллом а. Роль хлорофилла Ь, каротиноидов и других сопутствующих пигментов не вполне ясна. Хлорофилл а представляет собой единственный пигмент, общий для всех фотосинтезирующих организмов. [16]
Тимирязеву принадлежит в области изучения роли хлорофилла в жизни растений. [17]
Количественное исследование с различными растворителями и акцепторами и с различными интенсивностями света и длинами волн должно внести ясность в проблему сенсибилизированных хлорофиллом реакций in vitro. Это может явиться важным шагом вперед в понимании роли хлорофилла в фотосинтезе. Предпосылкой таких исследований является необходимость работы с чистыми свежими препаратами хлорофилла, а не с грубыми экстрактами или препаратами, хранившимися продолжительное время. Окислительно-восстановительные свойства хлорофилла, повидимому, наиболее чувствительные признаки этого весьма чувствительного соединения, и они могут быстро изменяться при хранении не только в растворе, но и в сухом состоянии. [18]
Исследования в группе тропана были начаты под влиянием Альфреда Айнгорна ( 1857 - 1917), который открыл новокаин и которому Вилыптеттер посвятил докторскую диссертацию; эти исследования пршюли к синтезу кокаина. Работы по изучению ассимиляции угольного ангидрида ( в сотрудничестве со Штолем), выполненные С учетом новых взглядов, выяснили роль хлорофилла в процессе фотосинтеза. [19]
Исследования в группе тропана были начаты под влиянием Альфреда Айнгорна ( 1857 - 1917), который открыл новокаин и которому Вильштеттер посвятил докторскую диссертацию; эти исследования привели к синтезу кокаина. Работы по изучению ассимиляции угольного ангидрида ( в сотрудничестве со Штолем), выполненные с учетом новых взглядов, выяснили роль хлорофилла в процессе фотосинтеза. [20]
Между тем, замечательные открытия А. М. Бутлерова ( 1828 - 1886), создавшего теорию химического строения, Н. Н. Зинина ( 1812 - 1880), впервые получившего анилин из нитробензола и положившего этим начало синтезу искусственных красителей, исследования А. А. Воскресенского ( 1809 - 1880) и А. Н. Вышнеградского ( 1851 - 1880) в области установления строения алкалоидов, Н. И. Лунина ( 1854 - 1937), открывшего существование и значение витаминов, К. А. Тимирязева ( 1843 - 1920), выявившего роль хлорофилла в фотосинтезе у растений, и исследования многих других русских ученых в различных разделах химии и биологии, в значительной мере способствовали развитию естественных наук, а в том числе и химии физиологически активных и биологически важных веществ. [21]
 |
Суммарный процесс фотосинтеза у растений. А, Б. Стадии, в ко.| Суммарный процесс бактериального фотосинтеза. [22] |
Однако мы остановимся здесь на роли в этих процессах пигментов, поскольку они имеют фундаментальное значение в улавливании и утилизации энергии света. Светособирающая роль хлорофилла в фотосинтезе - вероятно, наиболее яркий пример специфических биологических фотофункций природного пигмента. Функционирование каротиноидов и фикобилинов в качестве вспомогательных пигментов также прямо связано с их светопоглощающими свойствами. Другие окрашенные молекулы, в том числе цито-хромы и флавопротеины, участвуют в фотосинтезе как часть электронтранспортных систем; способность этих соединений поглощать видимый свет не имеет отношения к их функционированию. [23]
Этот процесс впоследствии был назван фотосинтезом. Фотосинтез интересовал очень многих ученых, однако его сложность привела к тому, что лишь только примерно через 100 лет К - А. Тимирязев ( 1843 - 1920) на основе серии очень точных опытов и теоретических обобщений установил механизм этого процесса, сформулировав роль хлорофилла в фотосинтезе органических продуктов. [24]
Энергия, необходимая для восстановления углекислоты, доставляется в виде световой энергии, поглощается хлорофиллом и используется для фотохимической реакции. Таким образом, хлорофилл в процессе фотосинтеза играет роль фотосенсибилизатора. Поглощая световую энергию, он претерпевает изменения, а затем отдает эту энергию другим веществам и возвращается в исходное состояние. Эта роль хлорофилла в фотосинтезе была впервые открыта К - А. Тимирязевым, а затем подтверждена другими исследователями. [25]
Красные водоросли обильно развиваются и в верхних горизонтах моря, в том числе и на литорали. Здесь они подвергаются сильному освещению, а во время отлива - и действию прямой солнечной радиации. В условиях сильного освещения цвет багрянок сильно меняется. В их окраске появляются бурые, желтые, зеленые тона. Это обусловлено изменением в составе пигментов и увеличением роли хлорофилла. Изменение окраски в зависимости от света - процесс обратимый. [26]
В главе XIV мы увидим доказательства в пользу существования хлорофилл-белкового комплекса. Сохранность этого комплекса может быть необходима для фотосинтетической способности хлорофилла. Эйслер и Порт-гейм [21] сообщили, что искусственные хлорофилл-белковые комплексы, приготовленные добавлением лошадиного серума к хлоро-фильным растворам, могут восстанавливать двуокись углерода и выделять кислород на свету; однако методы этих исследователей были грубы и отсутствовало детальное изложение опытов. Нет ничего удивительного в том, что хлорофилл-белковые комплексы неспособны к фотосинтезу, если вспомнить, что изолированные хлоропласта в лучшем случае сохраняют лишь часть своей нормальной фото-синтетической активности. Речь идет не о том, способны ли хлоро-фильные препараты к полному фотосинтезу, а о том, сохраняются ли в них какие-либо свойства, связанные с ролью хлорофилла в фотосинтезе. Как указано в главе III, эта роль сводится к утилизации световой энергии для переноса водородных атомов против градиента химического потенциала. Хлорофилл может это осуществлять или путем чисто физического переноса энергии к клеточной окислительно-восстановительной системе, или же, что более вероятно, прямым химическим участием в этой системе. [27]
Первичным эффектом излучения, как было указано на стр. Молекулы с повышенной энергией могут ( вероятно, редко) перегруппировываться в конечные продукты реакции немедленно или после ряда превращений или же они могут в конце концов диссоциировать на свободные радикалы или атомы. В некоторых случаях они могут сталкиваться с другими молекулами и передавать им частично или полностью свою энергию. В таких случаях они выполняют роль, как говорят, сенсибилизаторов. Наилучшим примером последних служит действие атомов ртути, которые поглощают излучение длины волны 2537 А и вызывают множество химических реакций. Атомы ртути не уводятся из сферы реакции надолго. Роль хлорофилла в фотосинтезе растений, несмотря на значительно более сложное строение его, чем ртутных атомов, является по существу ролью фотосенсибилизатора, поскольку он в конечном счете не изменяется. [28]
Страницы: 1 2