22. Электронно-возбужденные состояние пигментов и типы дезактивации возбужденных состояний.

Фотофизическая стадия длиться в 10(-15)-10(9) с. Закл в поглощ света молекулами пигмента, а затем поглощ энергия мигрирует к молекулам пигмента в составе реакционных центров. Фотохим стадия 10(-8)-10(-4) секунд. При возбуждении молекулы хлорофилла электроны переходят на наиболее высокий энергетич. Уровень. Π-электроны участв в образ 2-ной связи. Сис-ма сопряженных 2-ных связей при поглощ квантов света обр. Резонатор, кот. Способен обмениваться энергией с др. Резонаторами. Основное невозбужденное сост π (сигментное) – S0. Возбужденное сост (S1) обуславл квантами красного цвета, S2-синего. Переход из сост S2 в S1 сопров выд тепла. Переход из сост S1 в S0 сопров выдел тепла и квантов света флюоресценции в красной части спектра. В р-ре у молекулы хлорофилла возможен синглет-триплетный переход, т.е. Из сост S1 в сост Т1 , а из сост Т1 в S0. При этом испускается тепло или квант. Переход молекулы возбуждения между молекулами пигментов характ. Высокой эффективностью и скоростью.

23. Флуоресценция.

Переход энергии возбужд между молекулами пигментов характ высокой эффективностью и скоростью. Механизмы: 1. Экситонный (ненаправленный)- происх в сист эдентичных молекул, постр по типу кристалла со скоростью 10(12)сек (-1). 2. Индуктивно-резонансный – скорость переноса сопоставима со скоростью излучательной энергии возбуждения и равна 10(-19) сек (-1). Направлен процесс от коротких волновых форм к длинным формам пигмента. Эффективность индуктивно-резонансного от хлорофилла Б или С к А близка к 100%. Эффект переноса энергии из каротиноидов на хлорофилл не одинакова. Между фикобилинами перенос дост 80%. Часть не исп энергии расходуется в безизлучательной и излучательных вариантах дезактивации. Распр энергии между хлороф белковыми комплексами меняется в ходе световых онтогенет адаптаций, либо в светозависимых структурных измен хлоропластов. В последнем случае распр энергии регулируется протонным градиентом, интенсивностью транспорта ионов через мембраны тилакоидов, фосфорилированием светособирающего комплекса. Фотосинтет единицы 2000-2500 молекул хлорофилла. Действительный размер 1 единицы сост 200-400 молекул хлороф. Типы фотосинт пигментов: 1. Антенные комплексы: погл и передают энергию возбуждения. 2. Реакционные комплексы, кот связ с центрами, наз ядерными. Ядерный комплекс фотосинтемы2 сост из 36 молекул и хлороф А, а фотосист1 сост из 96 молекул. Реакционные спектры интегрированы в мембрану тилакоидов. Они разд заряды: отриц локализован на внутр поверхности мембраны, полож-на внешней. Реакционый центр2: молекулы хлороф А, молекула филохицина А, убихинон, явл первичным акцептором электронов, максим погл 680нм. Реакционный центр фотосист1: хлорофилл А (длинноволновая форма), акцептор не установлен, известно, что от тесно взаимод с железосерным переносчиком, связ с белком. Макс погл 608нм.

24. Фосфоресценция.

Пигменты раст, участв в фотосинтезе, "упакованы" в тилакоиды хлоропластов в виде функц фотосинтет единиц, наз фотосистемами. Им 2 типа фотосистем – I и II. Каждая сод 250-400 молекул пигментов. Все пигменты фотосист могут погл частицы световой энергии, наз фотонами или квантами света, но только 1 молекула хлорофилла фотосист может испол погл энергию в фотохим р-циях. Эта молекула наз реакционным центром фотосист, а др молекулы пигментов наз антенными, поскольку они улавливают энергию света для передачи реакционному центру.В фотосистеме I реакц центр обр молекулой хлорофилла a, обозн как P700, где 700 – оптимум погл в нм. Реакционный центр фотосистемы II - P680. Фотосистемы I и II работают обычно синхронно и непрерывно, но фотосистема I может функционировать отдельно. Нециклический транспорт – путь электрона от воды к НАД+ с участием 2 фотосист. В резул обр. Молекулярный О2, восстан форма НАДН и мембранный электрохим градиент Н+. 2. Циклический транспорт – участв либо фотосист 1, либо фотосист 2. Если участвует фотосист 2, то вкл. Защитная р-ция от фоторазрушения при высокой интенсивности света. Если участвует фотосист1, то возн необх. Поддержания энергетич состояния мембраны путем созд градиентом Н+. 3. Псевдоциклический - участв 2 фотосист, но запускается такой механизм в 1 момент освещения после темнового периода для активации ионного транспорта.

25. Миграция энергии в системе фотосинтетических пигментов. Поня-ие о фотосинтетической единице и реакционных центрах.

Поглощение света молекулой хлорофилла-А, с участием дополнительных пигментов (хлорофилла-В, каратиноидов) и трансформации энергии света в химическую энергию АТФ и восстановление НАДФН осуществляется в фотохимических мембранах хлоропласта. В состав ламелл хлоропласта входит 5 белковых комплексов:

          1. светособирающий комплекс.

          2. фотосистема 1

          3. фотосистема 2

          4. цитохромный комплекс.

          5. атефазный комплекс.

Все они функционируют, взаимодействуя друг с другом. Фотосистема – это совокупность собирающих комплексов фотохимического реакционного центра и переносчиков электронов. Более 60% всего хлорофилла входит в состав светособирающих или антенных комплексов. Передаёт энергию к реакционному центру. Фотосистема 1 и 2. Помимо хлорофиллов в ССК имеются карктиноиды, а у некоторых водорослей фикобилины. ССк растений располагается в мембранах тилакоидов. В каждом ССк содержится от 120 до 240 молекул хлорофилла.

          ССК фотосинтетической системы 1 содержит 50 молекул хлорофилла с максимумом поглощения 680 – 695 нм на 1 Р₇₀₀ (пигмент с максимумом поглощения 700 нм).

          ССК фотосистемы 2 содержит 40 молекул хлорофилла-А с максимумом поглощения670 -683 нм (на 1Р₆₈₀).