3. Сущность фотофизического этапа. Фотохимический этап. Циклический и нециклический транспорт электронов. Сущность фотофизического этапа

Фотофизический этап наиболее важный, т.к. осуществляет переход и преобразование энергии одной системы в другую (в живую из неживой).

Фотофизический этап входит в световую фазу фотосинтеза.

Фотофизический этап начинается с поглощения квантов света, электроны атомов входящих в состав пигментов. В первую очередь кванты света будут поглощаться наиболее подвижными электронами в молекуле хлорофилла, т.е. теми, которые слабее удерживаются ядром. Такими подвижными электронами в молекуле хлорофилла являются делокализованные p-электроны двойных связей, орбитали которых обобщены между двумя ядрами и неспаренными электронами атомов N2 и О2 в порфириновом ядре. Именно с этим связано то, что молекулы хлорофилла – две основные линии поглощения (в красной и сине-фиолетовой). Из возбужденного первого синглетного и триплетного состояния, молекула хлорофилла так же может переходить в основное состояние, при этом ее дезактивация (потеря энергии) может проходить:

1. Путем выделения энергии в виде света или тепла

2. Путем переноса энергии на другую молекулу пигмента

3. Путем затрачивания энергии на фотохимические процессы (потеря электрона и присоединение его к акцептору, с образованием АТФ и НАДФН2)

В любом из указанных случаев молекула пигмента дезактивируется и переходит на основной энергетический уровень.

Рассмотрение энергетических сотояний молекулы хлорофилла и различных путей использования энергии электронного возбуждения, указывает, что магнийпорфирин одновременно обладает способностью поглощать и сохранять энергию в виде энергии электронного возбуждения и способностью к окислительно-восстановительным изменениям. Возбужденная молекула хлорофилла – мощный восстановительный агент, играющий решающую роль в образовании высоковосстановленных кофакторов в реакциях фотосинтеза. Хлорофилл имеет две функции: поглощение и передача энергии. Основная часть молекул хлорофилла (свето-собирающий комплекс) только поглощает свет и переносит энергию возбуждения на особые молекулы хлорофилла которые непосредственно учувствуют в фото-химическом процессе. Энергия квантов света улавливается от 200 до 400 молекул антенного хлорофилла свето-собирающего комплекса и как-бы стекается к одной молекуле – ловушке, входящая в реакционный центр.

В улавливании и передачи энергии на молекулу хлорофилла-ловушки могут участвовать не только молекулы хлорофилла но и каратиноиды и фикобилины. Передача энергии между молекулами пигментов идет главным образом резонансным путем без разделения зарядов с большой скоростью, передача энергии происходит от пигментов поглощающих свет с меньшей длинной волны, к пигментам поглощающим свет с большей длинной волны. Потеря энергии приводит к превращению квантов более мелкие с большей длинной волны, поэтому основные формы хлорофилла к которым стекается энергия, является более длинноволновые, обратный перенос энергии невозможен.

Фотофизический этап заключается в том, что кванты света поглощаются и переводят молекулы пигмента в возбужденное состояние, затем эта энергия приносится на хлорофилл-ловушку входящую в реакционный центр, осуществляющий первичные фото-химические реакции – разделение зарядов.