Фотосинтетические Пигменты

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.

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.

хлорофилла. Прочие его молекулы выполняют роль светособирающего комплекса или светособирающей

антенны.

растений и водорослей встречаются все три класса пигментов – хлорофиллы,

каротиноиды и фикобилины.

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.

протонами в молекуле хлорофиллов образуются феофетины.

и красной (650-700нм) частях спектра

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.

в электронновозбужденном состоянии.

выполнять три важнейшие функции:
избирательно поглощать энергию света;
запасать ее

в виде энергии электронного возбуждения;
фотохимически преобразовывать энергию возбужденного состояния в химическую энергию соединений.

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.

области от 400 до 500 нм.

квантов хлорофиллу а для совершения фотохимической работы.
Каротиноиды выполняют функции фотопротекторов,

предохраняя хлорофилл от фотоокисления на слишком ярком свету.

с открытой цепью, имеющие систему конъюгированных двойных и одинарных связей.

двумя максимумами поглощения света хлорофиллов

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.

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.

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

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%.

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.

используется для разделения зарядов. Разделение зарядов в реакционных центрах происходит

между молекулами хлорофилловой природы и связано с транспортом электронов.

акцептор – мономерная форма хлорофилла а695 (А1). Рассмотрим процесс разделения

зарядов на примере ФСI:

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.

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.

внутренней стороне мембраны тилакоидов, и два «свободных радикала» (2ОН.). Последние,

по-видимому, объединяются в перекись водорода, которая, в дальнейшем, распадается, что и приводит к выделению кислорода.