Фотосинтетические пигменты

Август 7, 2022

Главная
Биология
Фотосинтетические пигменты

Содержание

2. Вещества, поглощающие видимый свет и запускающие химические реакции фотосинтеза называются пигментами. Фотосинтетические пигменты составляют 10-15% сухой
4. Поглощение пигментом кванта света определяется характером распределения электронов в молекуле данного пигмента. Какие именно длины волн
5. В переносе электронов при фотосинтезе вовлекается только небольшая часть молекул хлорофилла. Прочие его молекулы выполняют роль
6. Растительные организмы содержат несколько видов пигментов. Обычно в пластидах высших растений и водорослей встречаются все три
7. ХЛОРОФИЛЛ Молекула хлорофилла состоит из порфириновой «головки» и фитольного «хвоста». При этом порфириновая часть молекулы находится
8. Структура хлорофилла, лишенная фитола, называется хлорофиллидом. При замещении атома магния протонами в молекуле хлорофиллов образуются феофетины.
9. СИНТЕЗ ХЛОРОФИЛЛА
10. СВОЙСТВА ХЛОРОФИЛЛА Резко выраженные максимумы поглощения хлорофиллов находятся в сине-фиолетовой (430-460нм) и красной (650-700нм) частях спектра
11. Раствор хлорофилла отражает свет с измененной длиной волны, поэтому хлорофилл приобретает вишнево-красную окраску. Это явление носит
12. В основе механизмов флуоресценции и фосфоресценции лежит способность пигментов находится в электронновозбужденном состоянии.
13. ФУНКЦИИ ХЛОРОФИЛЛА Молекула хлорофилла благодаря своим структурным и физико-химическим особенностям способна выполнять три важнейшие функции: избирательно
14. КАРОТИНОИДЫ Каротиноиды – это полиеновые соединения, имеющие систему сопряженных двойных связей. Они образуют 40-углеродную цепь, построенную
17. Спектры поглощения каротиноидов характеризуются двумя полосами в фиолетово-синей и синей области от 400 до 500 нм.
18. РОЛЬ КАРОТИНОИДОВ Они выполняют роль дополнительных пигментов, которые передают энергию поглощенных квантов хлорофиллу а для совершения
19. ФИКОБИЛИНЫ Фикобилины относятся к группе желчных пигментов – билинов. Это тетрапирролы с открытой цепью, имеющие систему
20. Фикобилины поглощают свет в желтой и зеленой областях спектра между двумя максимумами поглощения света хлорофиллов
21. Фикобилипротеины делятся на три основные группы: фикоэритрины – белки красного цвета с максимумом поглощения 498-568 нм;
22. РОЛЬ ФИКОБИЛИНОВ Фикобилипротеины агрегируют друг с другом, образуя специальные гранулы фикобилисомы. У цианобактерий, красных водорослей и
23. СВЕТОСОБИРАЮЩИЕ (АНТЕННЫЕ) КОМПЛЕКСЫ
25. Благодаря тому, что расстояние между пигментами в АК не превышает 10нм, передача энергии в реакционный центр
26. Необходимым условием для передачи энергии является перекрывание спектра флуоресценции молекулы-донора со спектром поглощения молекулы-акцептора. В АК
27. ССК ФСII содержит 40 молекул хлорофиллов а с максимумами поглощения 670-683 нм на один П680 и
29. РАЗДЕЛЕНИЕ ЗАРЯДОВ В ФОТОСИСТЕМАХ В реакционных центрах энергия возбуждения фотосинтетических пигментов используется для разделения зарядов. Разделение
30. В реакционном центре ФСI первичный донор электронов - Р700, а акцептор – мономерная форма хлорофилла а695
31. Процесс разделения зарядов, происходящий в реакционном центре фотосистемы, условно можно разделить на несколько этапов. На первом
32. На заключительном этапе (вторичное разделение зарядов), которое в среднем занимает около 200 пикосекунд, происходит процесс генерации
34. Скачать презентацию

Слайд 2

Вещества, поглощающие видимый свет и запускающие химические реакции фотосинтеза называются

пигментами. Фотосинтетические пигменты составляют 10-15% сухой массы хлоропластов.
в 1903 году русский ученый М.С.Цвет изобрел принципиально новый метод адсорбционной хроматографии для разделения пигментов, который позволил ему выделить хлорофилл а и хлорофилл b и получить три фракции желтых пигментов.

Слайд 3

Слайд 4

Поглощение пигментом кванта света определяется характером распределения электронов в молекуле данного

пигмента. Какие именно длины волн будет поглощать пигмент, зависит от числа и от расположения двойных связей в его молекуле, а также от присутствия в нем ароматических колец.
Роль главного рецепторного пигмента в фотосинтезе играет хлорофилл, одним из лучших доказательств этого является сходство «спектра поглощения» хлорофилла и «спектра действия» фотосинтеза.

Слайд 5

В переносе электронов при фотосинтезе вовлекается только небольшая часть молекул хлорофилла.

Прочие его молекулы выполняют роль светособирающего комплекса или светособирающей антенны.

Слайд 6

Растительные организмы содержат несколько видов пигментов. Обычно в пластидах высших растений

и водорослей встречаются все три класса пигментов – хлорофиллы, каротиноиды и фикобилины.

Слайд 7

ХЛОРОФИЛЛ
Молекула хлорофилла состоит из порфириновой «головки» и фитольного «хвоста». При этом

порфириновая часть молекулы находится на поверхности мембраны тилакоида и связана с белками, а жирорастворимая фитольная цепь погружена в липидный слой.
Хлорофилл – это сложный эфир дикарбоновой кислоты хлорофиллина, у которой одна карбоксильная группа этерифицирована остатком метилового спирта, а другая – остатком одноатомного непредельного спирта – фитола.

Слайд 8

Структура хлорофилла, лишенная фитола, называется хлорофиллидом. При замещении атома магния протонами

в молекуле хлорофиллов образуются феофетины.

Слайд 9

СИНТЕЗ ХЛОРОФИЛЛА

Слайд 10

СВОЙСТВА ХЛОРОФИЛЛА
Резко выраженные максимумы поглощения хлорофиллов находятся в сине-фиолетовой (430-460нм) и

красной (650-700нм) частях спектра

Слайд 11

Раствор хлорофилла отражает свет с измененной длиной волны, поэтому хлорофилл приобретает

вишнево-красную окраску. Это явление носит название флуоресценции.
Растворы хлорофиллов способны также к фосфоресценции, т.е. длительному послесвечению, максимум которого лежит в инфракрасной области.

Слайд 12

В основе механизмов флуоресценции и фосфоресценции лежит способность пигментов находится в

электронновозбужденном состоянии.

Слайд 13

ФУНКЦИИ ХЛОРОФИЛЛА
Молекула хлорофилла благодаря своим структурным и физико-химическим особенностям способна выполнять

три важнейшие функции:
избирательно поглощать энергию света;
запасать ее в виде энергии электронного возбуждения;
фотохимически преобразовывать энергию возбужденного состояния в химическую энергию соединений.

Слайд 14

КАРОТИНОИДЫ
Каротиноиды – это полиеновые соединения, имеющие систему сопряженных двойных связей. Они

образуют 40-углеродную цепь, построенную из 8 остатков изопрена. Циклы на концах молекул каротиноидов являются производными ионона.
К каротиноидам относятся три группы соединений: 1) оранжевые или красные пигменты каротины (С40Н56); 2) желтые ксантофиллы (С40Н56О2 и С40Н56О4); 3) каротиноидные кислоты – продукты окисления каротиноидов с укороченной цепочкой и карбоксильными группами.

Слайд 15

Слайд 16

Слайд 17

Спектры поглощения каротиноидов характеризуются двумя полосами в фиолетово-синей и синей области

от 400 до 500 нм.

Слайд 18

РОЛЬ КАРОТИНОИДОВ
Они выполняют роль дополнительных пигментов, которые передают энергию поглощенных квантов

хлорофиллу а для совершения фотохимической работы.
Каротиноиды выполняют функции фотопротекторов, предохраняя хлорофилл от фотоокисления на слишком ярком свету.

Слайд 19

ФИКОБИЛИНЫ
Фикобилины относятся к группе желчных пигментов – билинов. Это тетрапирролы с

открытой цепью, имеющие систему конъюгированных двойных и одинарных связей.

Слайд 20

Фикобилины поглощают свет в желтой и зеленой областях спектра между двумя

максимумами поглощения света хлорофиллов

Слайд 21

Фикобилипротеины делятся на три основные группы:
фикоэритрины – белки красного цвета

с максимумом поглощения 498-568 нм;
фикоцианины – сине-голубые белки с максимумами поглощения 585-630 нм;
аллофикоцианины – синие белки с максимумами поглощения 585-659 нм. Все они обладают флуоресценцией и водорастворимы.

Слайд 22

РОЛЬ ФИКОБИЛИНОВ
Фикобилипротеины агрегируют друг с другом, образуя специальные гранулы фикобилисомы. У

цианобактерий, красных водорослей и криптофитов фикобилисомы играют роль дополнительных пигментов, выполняющих вместо хлорофилла b функции светособирающего комплекса.
Хроматическая комплементарная адаптация водорослей. У водорослей, имеющих различные формы фикобилипротеинов, это явление проявляется при изменении спектрального состава света: при выращивании на красном свету преобладает фикоцианин, а на зеленом – фикоэритрин.

Слайд 23

СВЕТОСОБИРАЮЩИЕ (АНТЕННЫЕ) КОМПЛЕКСЫ

Слайд 24

Слайд 25

Благодаря тому, что расстояние между пигментами в АК не превышает 10нм,

передача энергии в реакционный центр возможна без флуоресценции и поглощения в виде света. Скорость такой передачи достигает 10-9-10-10с. Вокруг возбужденной светом молекулы пигмента имеется временное магнитное поле определенной частоты. В том случае, если расположенная рядом молекула другого пигмента имеет близкие значения собственной частоты колебаний электромагнитного поля, энергия возбуждения может быть передана резонансным путем от молекулы-донора к молекуле-акцептору

Слайд 26

Необходимым условием для передачи энергии является перекрывание спектра флуоресценции молекулы-донора со

спектром поглощения молекулы-акцептора.
В АК энергия передается от каротиноидов к хлорофиллам b, далее к хлорофиллам а и, наконец, в реакционный центр к хлорофиллам Р680 или Р700. Причем эффективность переноса между молекулами хлорофилла достигает 100%, а между молекулами каротина и хлорофилла всего лишь 40%.

Слайд 27

ССК ФСII содержит 40 молекул хлорофиллов а с максимумами поглощения 670-683

нм на один П680 и b-каротин.
ССК ФСI состоит из хромопротеинов, содержащих 110 молекул хлорофиллов а с максимумами поглощения 675-695 нм на один П700, из них 60 молекул – компоненты ССК самой фотосистемы, а 50 входят в состав комплекса, который можно рассматривать как ССК ФСI. Антенный комплекс ФСI также содержит b-каротин.

Слайд 28

Слайд 29

РАЗДЕЛЕНИЕ ЗАРЯДОВ В ФОТОСИСТЕМАХ
В реакционных центрах энергия возбуждения фотосинтетических пигментов используется

для разделения зарядов. Разделение зарядов в реакционных центрах происходит между молекулами хлорофилловой природы и связано с транспортом электронов.

Слайд 30

В реакционном центре ФСI первичный донор электронов - Р700, а акцептор

– мономерная форма хлорофилла а695 (А1). Рассмотрим процесс разделения зарядов на примере ФСI:

Слайд 31

Процесс разделения зарядов, происходящий в реакционном центре фотосистемы, условно можно разделить

на несколько этапов. На первом этапе (первичное разделение зарядов) под действием света П700 переходит в окисленное состояние П700*. На втором этапе электроны переносятся на соответствующие акцепторы А1. При этом хлорофилл переходит в окисленную форму П700+, а А1 восстанавливается (А1-). Появление неспаренного электрона в молекуле хлорофилла (П700+) инициирует переход на нее электронов из ФСII через медьсодержащий белок – пластоцианин.

Слайд 32

На заключительном этапе (вторичное разделение зарядов), которое в среднем занимает около

200 пикосекунд, происходит процесс генерации на мембране тилакоида градиента протонов. Электрохимический градиент ионов водорода, формируемый в процессе разделения зарядов на тилакоидной мембране, представляет собой уже электрическую форму энергии, которая может быть трансформирована в химическую энергию макроэргической связи АТР.