Влияние солнечного света на хлоропласт

Автор: admin · Дата: 9 апреля 2015 · Прокомментировать

Влияние солнечного света на хлоропласт

Поглощение света фотоситнетическим аппаратом.

Тому, кто не работает активно в какой-либо области науки, трудно себе представить, как много можно сказать в пользу любой из множества противоречащих друг другу теорий.

Ф. ХОЙЛ

Участниками фотосинтеза являются свет, вода, углекислота, которые в зеленом листе образуют органические продукты и кислород. Начнем со света.

Зарождение фотонов, поглощаемых при фотосинтезе, происходит на Солнце, где, как принято в настоящее время считать, протекают термоядерные реакции превращения протонов в ядра гелия.

Значительная доля энергии, образовавшаяся внутри Солнца за счет сгорания водорода, излучается через фотосферу в межпланетное пространство. Средняя интенсивность выделения энергии на 1 г солнечной массы равна всего лишь ~2-10“7 Вт. Для сравнения приведем значение скорости энерговыделения в человеческом организме, которое в среднем в 100 000 раз превышает соответствующий параметр для Солнца. Однако, поскольку масса Солнца огромна (2*10 в 33 степени г), полная излучаемая им мощность достигает колоссальных значений, а поток излучения с его поверхности равен 6*10 в 3 степени Вт/см2. По подсчетам К. Э. Циолковского, Земля получает лишь 2*10 в -9 степени доли от общего излучения Солнца, и этого достаточно, чтобы оказывать решающее влияние на климат, жизнь и другие процессы, протекающие на ее поверхности.

Для темы нашего изложения существенно следующее. Если Солнце — действительно термоядерный реактор, то оно должно испускать поток нейтрино определенной интенсивности и энергии. Первые опыты, недавно выполненные учеными, показывают, что приходящий на Землю поток солнечных нейтрино существенно меньше рассчитанного. Это означает, что природа реакций, приводящих к зарождению фотонов на Солнце, окончательно не выяснена.

Таким образом, наше знакомство с тайнами зеленого листа начинается с того, что мы еще точно не уяснили, как возникает свет — один из основных участников фотосинтеза. Однако так или иначе фотон, рожденный Солнцем, пройдя расстояние от Солнца, приближается к атмосфере Земли.

Полная мощность солнечной радиации, падающей нормально на площадку в 1 см2, носит название солнечной постоянной и может быть определена интегрированием спектральной плотности.

В настоящее время принято, что солнечная постоянная вне земной атмосферы имеет значение Wc=0,14 Вт/см2 с вероятной ошибкой 2 %. Величина интенсивности солнечной радиации, падающей на земную поверхность на уровне моря при условии, что Солнце находится в зените, равна 0,106 Вт/см2 (без учета поглощения парами воды) и 0,089 Вт/см2 (с учётом поглощения водяными парами при относительной влажности 50 %).

Фотосинтетйческие реакции протекают в специализированных образованиях, находящихся в цитоплазме растений и в зеленых водорослях. Эти субклеточные образования, называемые хлоропластами, выполняют функции фотосинтетического аппарата и играют важную роль в обмене веществ растения. По выражению Д. Арнона, хлоропласты — «автономные цитоплазматические тельца, содержащие все, что требуется для фотосинтеза». В последние годы выяснению структуры и состава хлоропласта, а также его фрагментов посвящено множество работ. Мы ограничимся лишь минимальным количеством данных о его свойствах с целью познакомить читателя с современными представлениями и терминологией в этой области.

Хлоропласт

По своей форме хлоропласт — эллипсоид вращения, диаметр которого составляет 5—10 мк. Содержание воды в хлоропласте составляет около 75 %. Содержание белков колеблется от 30 до 45 %, липоидов — от 20 до 40 % от сухого веса хлоропласта. Хлорофилл и другие пигменты составляют только 5—10 %. Кроме того, в его состав входят ферменты, углеводы, минеральные соли. В хлоропластах находится 80 % всего железа, содержащегося в тканях листьев, 70 % всего цинка, -50 % меди. При удовлетворении потребностей человека в минеральных элементах зеленые части растений являются необходимым компонентом пищи, что усиленно пропагандирует современная медицина.

Главную часть белковой массы хлоропластов составляет а-хромопротеид с молекулярным весом 40 000. Как было показано в ряде работ, молекулы белков характеризуются сильно выраженной неглобулярностью, которая, по-видимому, является причиной большого числа комплексов белка с молекулами пигментов и липоидов.

Появление электронного микроскопа позволило выявить высокую степень упорядоченности структуры хлоропласта. Эта упорядоченность (а также гетерогенность) обусловлена строгим чередованием белка и липида. Кроме того, для многих растений характерно гранулярное строение хлоропластов. В качестве примера можно привести электронно-микроскопическую фотографию хлоропласта кукурузы, на которой четко видны гранулы. В каждом хлоропласте содержится несколько десятков (50 и более) гранул, которые. представляют цилиндрические образования, имеющие диаметр 0,3—2 мк (толщина ~0,2 мк). Гранулы состоят из нескольких (от 3 до 20) дисков (ламелл). Ламеллы попарно соединяются своими концами и образуют структурную единицу — тилакоид.

Фотосинтетические пигменты, являющиеся поглотителями света, располагаются на поверхности ламелл. Прежде чем квант света, упавший на поверхность зеленого листа, будет поглощен молекулой хлорофилла, ему предстоит пройти довольно долгий путь. Так, световой луч, проходя через лист соевых бобов, отражается внутри него около 250 раз.

Рубрика: Микробиология ·  

загрузка...


Оставить комментарий или два