Возбудители молекул хлорофилла

Автор: admin · Дата: 18 апреля 2015 · Прокомментировать

Возбудители молекул хлорофилла

Строение пигментного слоя хлоропласта.

Ни в одной конкретной схеме нет ничего святого.

Т. Шибатуни.

Хлорофилл — основной фотосинтетический пигмент. Его молекула состоит из 4 пиррольных ядер (I—IV), соединенных метанными группами (форбинная система) и многоатомного спирта — фитола. В центре молекулы находится атом магния. Производные хлорофилла были найдены в сырой нефти, горючих сланцах и других образованиях девонского и кембрийского периода, возраст которых составляет около 400 млн. лет.

Хлорофилл, находящийся в растениях, представляет собой смесь двух компонентов «А» и «Б», которые отличаются заместителями у 3-го атома углерода во 2-м пиррольном ядре (метильная и альдегидная группы соответственно).

Первые сведения о полупроводниковых свойствах хлорофилла и его аналогов были получены А. Т. Вартаняном. Им обнаружена характерная для полупроводников экспоненциальная зависимость темновой проводимости слоев хлорофилла от температуры. Подобные сведения стало возможно получить только на опытах при ярком солнечном освещении. Обычно в такую погоду спортсмены велоочки покупают, чтобы защитить зрение. Именно такие ясные погодные условия и были нужны исследователям для наблюдения за реакцией молекул хлорофилла.

Е. К. Пуцейко методом конденсатора провела подробный анализ влияния паров и газов на электропроводность и фотопроводимость слоев экстрагированных из зеленых листьев фотосинтетических пигментов. На основании экспериментов она пришла к выводу, что уменьшение энергий активации фотопроводимости и увеличение инерционности фотоответа связано с появлением большого числа электронных (дырочных) ловушек в слое, где происходит бимолекулярная рекомбинация. Кристаллическая форма хлорофилла более чувствительна к окружающей атмосфере, чем аморфная. Переходу пленок из аморфного состояния в кристаллическое часто соответствует изменение знака носителей тока.

Возбудители молекул хлорофилла

Каротин является вспомогательным пигментом, сопутствующим — хлорофиллу. Известно несколько изомеров каротина, самым распространенным из которых является 13-каротин. На воздухе каротин самоокисляется, поглощая 12 атомов кислорода на молекулу. С этим, очевидно, связана защитная функция каротиноидов в растительной клетке (предотвращает деструктивное фотоокисление). Каротин необходим для нормального функционирования животных организмов и человека. Согласно концепции академика Н. М. Эмануэля, ингибиторы цепных реакций ( к которым относится и каротин), введенные в организм, защищают его от лучевого поражения и преждевременного старения.

Полупроводниковые свойства 0-каротина явились предметом ряда исследований, однако до настоящего времени не существует единой точки зрения на механизм образования носителей фототока в кристаллах каротина.

Поликристаллические и стеклообразные образцы каротина обладают дырочной проводимостью, монокристаллы представляют собой смешанный тип с преобладанием дырочной проводимости. Электронный ток при освещении кристалла сильно поглощенным светом всего в 2—3 раза меньше дырочного.

Коротко познакомившись с основными свойствами фото-синтетических пигментов, перейдем теперь к их взаимодействию со светом.

Академик А. Н. Теренин, работы которого по фотохимии и фотосинтезу получили всемирное признание, предложил схему первичных процессов, происходящих в молекуле пигмента. При поглощении кванта света молекула хлорофилла переходит из основного состояния Хл на возбужденный синглетный уровень энергии. Обозначение показывает, что молекула пигмента не изолирована, а находится в связи с белком или другими молекулами пигмента. Находясь на синглетном уровне, молекула хлорофилла может отдать энергию возбуждения в виде кванта флюоресценции или путем дезактивации перейти в основное не возбужденное состояние. Кроме того, возбужденная молекула хлорофилла может подвергнуться безызлучательной дезактивации с переходом на триплетный уровень Хлу. Переход молекулы с триплетного уровня на основной маловероятен, что приводит к испусканию длительного свечения — фосфоресценции. В возбужденном состоянии (как в синглетном, так и в триплетном) возможна обратимая физическая или химическая реакция молекулы хлорофилла с каким-либо реагентом.

Эта характеристика была использована нами в для выяснения вопроса, каким образом формируется пигментный слой фотосинтетического аппарата листа. Было установлено, что формирование пигментного слоя сопровождается появлением агрегатов молекул хлорофилла уже на ранних стадиях зеленения хлоропласта. Этот вывод имеет принципиальное значение для выяснения механизма действия хлорофилла при фотосинтезе, а также для функционального моделирования природных фотосинтетических систем.

Рубрика: Микробиология ·  

загрузка...


Оставить комментарий или два