Поглинання світла і порушення хлорофілу

Відео: Лекція десята: Випромінювання і поглинання світла

Електрон являє собою заряджену частинку, яка рухається по орбіті навколо ядра атома. Електрон має вектором магнітного моменту - спіном, який відображає напрямок обертання електрона навколо своєї осі. У стабільному стані валентні електрони займають найнижчі енергетичні рівні і розподілені по ним згідно з принципом Паулі: два електрона з антипаралельними спинами на кожній орбіталі. Такий стан молекули називають основним синглетним станом S0. При поглинанні молекулою пігменту фотона електрон переходить на більш високу орбіталь за рахунок енергії фотона. Якщо у порушеної електрона зберігається напрямок спина, то вважають, що молекула знаходиться в синглетному збудженому стані S *. Якщо збуджений електрон змінює спин, то таке збуджений стан називається тріплетним Т *.

Відео: Фотосинтез: світлові реакції, частина 1

Поглинання молекулою хлорофілу кванта червоного світла призводить до синглетному порушеній станом S * 1. При поглинанні кванта синього кольору з більш високим рівнем енергії електрон переходить на більш високу орбіталь S * 2. Час життя електрона на S * 2 становить не більше 10-12 секунд. За такий короткий час енергія електронного збудження не може бути використана і електрон повертається на S * 1, втративши трохи енергії у вигляді тепла. Час життя електрона в стані S * 1 одно 10-9. Якщо молекула пігменту не бере участі в фотохімічної реакції, то електрон повертається в стабільний стан. При цьому частина енергії втрачається у вигляді тепла і випромінюється квант світла з більшою в порівнянні з поглинутим фотоном довжиною хвилі - явище флуоресценції.

Час життя електрона в стані Т * одно 10-4-10-2 секунди. З триплетного збудженого стану молекула може повернутися в стабільний стан, випромінюючи крім тепла ще більше довгохвильовий, ніж при флуоресценції, квант світла. Це слабке світіння називають фосфоресценції. Якщо молекула у збудженому стані бере участь у фотохімічних реакціях з передачею електрона акцептору, то флуоресценції і фосфоресценції не відбувається.

Для більш повного використання падаючого на листя світла енергія фотонів вловлюється 200-400 молекулами пігментів Світлозбиральні (антенного) комплексу і передається до однієї молекулі хлорофілу а, є реакційним центром, яка і бере участь у фотохімічних реакціях. Передача енергії молекулами пігментів відбувається за принципом індуктивного резонансу. Молекула пігменту, що поглинула фотон, створює змінне електричне поле, яке підсилює коливання електрона в сусідній молекулі. Це відбувається через перекриття частот коливань і дуже маленького відстані між молекулами пігментів. Тим більше, що при висвітленні листя тилакоїди і грани зсуваються і ущільнюються, тому хлоропласти зменшуються в об`ємі. Передача енергії молекулами пігментів йде з великою ефективністю. Так, від хлорофілу b до хлорофілу а передається приблизно 90%, а від каротиноїдів до хлорофілу а - 40% поглиненої енергії.

Сукупність молекул Світлозбиральні комплексу і реакційного центру становить фотосистему. Припущення про існування в хлоропластах двох фотосистем висловив Р. Емерсон в 1957 р, вивчаючи вплив світла на квантовий вихід фотосинтезу у водорості хлорели. Квантовий вихід фотосинтезу - це кількість виділився кисню або пов`язаного вуглекислого газу на 1 квант поглиненої енергії. Він встановив, що при одночасному освітленні хлорели короткохвильовим (650 нм) і довгохвильовим (700 нм) червоним світлом ефект вище, ніж сумарний квантовий вихід при впливі червоним світлом цих довжин окремо. Це явище отримало назву ефекту посилення Емерсона. Пізніше припущення Р. Емерсона про наявність двох фотосистем отримало експериментальне підтвердження.

Поділися в соц мережах:

Увага, тільки СЬОГОДНІ!

Схожі