химический каталог




Биофизика

Автор М.В.Волькенштейн

? К) (при 300 К). На образование одной молекулы 02 расходуется 8 квантов света (см. с. 448) с суммарной энергией около 1470 кДж/моль. Тем самым коэффициент использования солнечной энергии равен 500/1470 = 0,34. Выделение ~470 кДж/моль энергии следует из баланса:

Энергия двух связей С ?? = О в С02 798 X 2 == 1596

Энергия двух связей О -Нв Н20 462 X 2 = 924

Итого 2520

Энергия связи О = О в о2 487

Энергия двух связей С - -Н в формальдеги-

де СН20 386 X 2 = 772

Энергия связи С = О в сн2о 798

Итого 2057

2520 — 2057 = 463 кДж/моль.

Эта же величина следует из окислительно-восстановительного потенциала пары 7202/Н20, равного +0,81 эВ, и пары С02/СН20 + Н20, равного —0,40 эВ. Итого 1,21 эВ. В фотосинтезе для восстановления С02 до углевода нужно перенести 4 атома водорода с Н20 на С02:

С02 + 2Н20 ->- (СН402) + 02 — (СН20) + Н20 + 02. Баланс энергии: 1,21 • 4 = 4,84 эВ = 470 кДж/моль.

Рис. 14.1. Схема фотосинтеза: 1 — ферментативное превращение Н20 в 02, 2 — перенос водорода от промежуточного вещества Z/ZH2 к Х/ХН2 в последовательности ферментативных стадий с помощью активированного светом хлорофилла, 3 — ферментативное превращение С02 в (СН20)

Таким образом, фотосинтез в зеленых растениях означает реакцию между окислителем С02 и восстановителем Нг0, в которой 4 электрона (или 4 атома Н) переносятся «вверх», преодолевая разность потенциалов около 1,2 В, что показано схематически на рис. 14.1. При бактериальном фотосинтезе вместо воды

+0

может фигурировать H2S; при этом редокс-потенциал H2S/S составляет лишь 0,2 В. Энергия, необходимая для реакции, подается светом. Первая Стадия процесса состоит в поглощении ?света пигментами, среди которых наиболее важен хлорофилл. Тимирязев показал, что спектр действия солнечного света при •фотосинтезе соответствует спектру поглощения хлорофилла. На рис. 14.2 приведены Структурные формулы важнейших пигментов растений; па рис. 14.3 показаны полосы поглощения пигментов.

Фотосинтез можно определить как процесс фотоиндуцирован-ного электронного транспорта, конечным результатом которого является усвоение С02. Скорость фотосинтеза зависит от интенсивности падающего света I. Грубо говоря, скорость образования некоего субстрата пропорциональна числу поглощенных квантов. Этот неустойчивый субстрат преобразуется далее в ферментативных процессах. Опыт показывает, что для продукции -одной молекулы 02 нужно п « 8 молекул субстрата. На один ферментативный комплекс или на одну молекулу обобщенного фермента (фотосинтетическая единица) приходится около 300 молекул хлорофилла (50 в фотосинтезирующих бактериях).

Скорость фотосинтеза можно представить эмпирической формулой, подобной формуле Михаэлиса — Ментен (с. 178):

v = тде kE — константа скорости ферментативной реакции, п » 8, .Е — концентрация фермента.

Скорость i» зависит от температуры. При большой интенсивности падающего света / > К наступает насыщение, tfmax =

= к^Е/п. Величина АгЕ находится путем измерения зависимости выхода 02 от продолжительности интервалов времени между вспышками U при импульсном освещении. Среднее время, необходимое для превращения одной молекулы субстрата, составляет ~0,02 с. Иными словами, /сЕ = 1/0,02 = 50 (с-1). Концентрация

СН,

WV->

У L/ V °V

Н' / Ч I I

"if ^—NH НИ—^

" ^:CH-CH3 ^

H5C CH5 K3C CHj

\/Нч Л нч ,н нч „н нч ,н нч „н\/

HHC ii 4C=< NC=< >=< >=< II UB

• /\ CHj НГС H H3C H H CH5H CH3 H3cf д H

H H H H

6

Гис. 14.2. Структурные формулы некоторых пигментов: А — хлорофилл я, ? — хлорофилл 6, обведенная овалом группа — СН3 заменена на -—СН=0;

Б — фикоэритробилин

Е — [Chl]/300, [Chlj — концентрация хлорофилла. Получаем vmas = 50 [Chlj/w • 300 « 0,02 [Chi] с"1. Максимальная скорость фотосинтеза при постоянном освещении равна одной молекуле 02 на молекулу хлорофилла за 50 с.

Фотосинтетические единицы локализованы в хлоропластах — специальных органоидах клетки (см. § 14.4). В водных суспензиях хлоропластов с солями трехвалентного железа происходит реакция Хилла — фотохимическое выделение 02 при участии добавленного окислителя. Наряду с Fe3+ таким окислителем могут быть хиноны, красители. Окислитель замещает систему

С02/(СН20). Источником 02 при фотосинтезе in vivo и in vitro служит H2Ot а не С02, что доказано с помощью меченых атомов 180. Независимо от фотосинтеза происходит дыхание, т. е. поглощение 02. На свету измеряется разность этих двух процессов. Скорость дыхания не зависит от освещения.

Основная проблема физики и химии фотосинтеза состоит в раскрытии механизма преобразования энергии света в химическую энергию. В 194$ г. была открыта модельная реакция Краснов-ского — обратимое фотовосстановление хлорофилла:

400 500 ООО 700 Длина вожы, им

Рис. 14.3. Полосы поглощения хлорофилла а (/), ка-ротиноида (2), фикоэриг-рина (3) и фикоцианина (4). По оси ординат — оптическая плотность

Тки

C

страница 169
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228

Скачать книгу "Биофизика" (6.44Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
скамья мозаика
ударно-волновая терапия в свао
сейфы германия
фильмы для домашней коллекции

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(29.06.2017)