Александр Марков
В обзорной статье В.Г.Ладыгина и Г.Н.Ширшиковой изложены современные представления о функциях каротиноидов — желтых, красных и оранжевых пигментов — у растений. Каротиноиды играют очень важную роль в работе молекулярной машины фотосинтеза. Они выполняют три основные функции: фотозащитную (защищают хлорофилл и другие уязвимые компоненты фотосистем от светового «перевозбуждения»), светособирающую (что позволяет растениям использовать энергию света в синей области спектра — задача, с которой хлорофилл не может справиться без помощи каротиноидов) и структурную (служат необходимыми структурными элементами, «кирпчиками» фотосистем).
Каротиноиды — широко распространенный класс пигментов, встречающийся у бактерий, одноклеточных эукариот, грибов, растений и животных. В отличие от ряда других пигментов, таких как гем (окрашивающий кровь и мышцы млекопитающих в красный цвет) или хлорофилл (ответственный за зеленую окраску растений), молекулы каротиноидов не содержат металлов. Они состоят только из углерода, водорода и кислорода, и их способность «работать» с квантами света определяется системой сопряженных двойных связей между атомами углерода, выстроенными в цепочку. Сопряженными называются двойные связи, разделенные одной простой связью.
Каротиноиды поглощают свет с длиной волны 280–550 нм (это зеленая, синяя, фиолетовая, ультрафиолетовая области спектра). Чем больше в молекуле сопряженных двойных связей, тем больше длина волны поглощаемого света. Соответственно меняется и окраска пигмента. Каротиноиды, имеющие 3–5 сопряженных двойных связей, бесцветны, они поглощают свет в ультрафиолетовой области. Дзета-каротин с семью связями имеет желтую окраску, нейроспорин с девятью связями — оранженвую, ликопин с 11 связями — оранжево-красную.
Функции каротиноидов в живой природе не ограничиваются работой со светом, порой они играют важную роль в обмене веществ (вспомним, например, витамин А — производное бета-каротина). И все же главные их функции (будь то в органах зрения животных или в хлоропластах — органеллах фотосинтеза растений) неразрывно связаны со светом. В статье Ладыгина и Ширшиковой рассматривается роль каротиноидов в хлоропластах — органеллах растительной клетки, которые ведут свое происхождение от симбиотических цианобактерий. Основная функция хлоропластов — фотосинтез, то есть производство органики из углекислого газа за счет энергии солнечного света. В мембранах хлоропластов расположены белково-пигментные комплексы — фотосистемы I и II, в состав которых входят разнообразные белки, а также пигменты — хлорофиллы и каротиноиды.
Структурные формулы некоторых каротиноидов. I — бета-каротин, II — астаксантин, III — кантаксантин, IV — зеаксантин, V — лютеин, VI — бета-криптоксантин
Хлорофилл — основной фотосинтетический пигмент — сам по себе способен поглощать и использовать свет только в красной области спектра (650–710 нм). Каротиноиды поглощают сине-зеленый свет и передают его энергию хлорофиллам. Эта функция каротиноидов — светособирающая — особенно важна для водорослей, поскольку сине-зеленый свет проникает в толщу воды гораздо глубже, чем красный.
Вторая функция каротиноидов в хлоропластах — светозащитная. Они защищают фотосистемы от световых «перегрузок», которые могут приводить к сверхвозбуждению и сбоям в работе фотосистем. Каротиноиды служат своего рода «аварийными клапанами», позволяющими сбросить избыточную энергию, перевести ее в тепло. Каротиноиды справляются с этой задачей несколькими разными способами: просто «фильтруя» поступающий свет, забирая на себя избыточную световую энергию, или снимая энергию с перевозбужденного хлорофилла. Каротиноиды могут также «тушить» активные формы кислорода, то есть служат антиоксидантами.
Одним из способов, при помощи которых каротиноиды «сбрасывают» лишнюю энергию при избыточном освещении, являются циклические химические реакции, в ходе которых одни каротиноиды превращаются в другие. Самая распространенная из этих реакций получила название виолаксантинового цикла. На сильном свету каротиноид виолаксантин превращается в зеаксантин, при этом выделяется кислород. Когда освещенность снижается, зеаксантин превращается обратно в виолаксантин, при этом кислород поглощается. Обе реакции — и прямая, и обратная — катализируются ферментами, гены которых расположены в хромосоме хлоропласта, а не в центральном (ядерном) геноме растительной клетки.
Третья функция каротиноидов — структурная. Каротиноиды — обязательные структурные компоненты фотосинтетических мембран хлоропластов. Экспериментально показано, что без каротиноидов фотосистемы становятся нестабильными. Молекулы каротиноидов занимают строго определенные положения в фотосистемах, и без них вся конструкция попросту разваливается.
Авторы отмечают, что в последние годы о каротиноидах стало известно много нового, однако целый ряд подробностей еще предстоит выяснить. В частности, не до конца еще понятно эволюционное происхождение каротиноидов, а также биохимических и фотохимических реакций с их участием. Неясно, в какой степени можно использовать каротиноиды в филогенетике, то есть для реконструкции путей эволюционного развития организмов. Во многих старых работах наборы каротиноидов, характерные для той или иной группы организмов, использовались как важный таксономический признак. Не совсем ясно, насколько такие признаки надежны, особенно если учесть, что одни и те же каротиноиды можно встретить, например, в хлоропластах растений и в глазах млекопитающих.
Другие работы по теме:
Оптимизация устройства холодильника ОРСК-220
Лабораторная работа№2 Оптимизация устройства холодильника ОРСК-220 Рис.1 – Холодильник ОРСК-220 Холодильник ОРСК-220(далее по тексту холодильник) предназначен для длительного хранения замороженных продуктов и приготовления пищевого льда в низкотемпературной камере, охлаждения и кратковременного хранения продуктов в холодильной камере и на панели двери
Растворы электролитов
Задача 05. V миллилитров раствора, полученного путем растворения m грамм вещества в воде, имеет плотность, равную . Рассчитать молярную, нормальную и процентную концентрацию раствора.
Общие свойства молекулярных орбиталей
Моноциклические полиены и донорно-акцепторные соединения. Молекулярные орбитали дважды-вырожденного уровня треугольного цикла. Гибридизация орбиталей - модельный случай у плоского ротатора. Уровни МО молекулы СО в различных приближениях метода МО ЛКАО.
Виды банков 3
Виды банков Различают: центральные банки, осуществляющие государственное регулирование банковской сферы и денежную эмиссию. коммерческие банки, осуществляющие предпринимательскую банковскую деятельность;
Диалектика и ее исторические формы
Диалектика исходит из того, что в познании мира, во-первых, вещи надо рассматривать во взаимосвязи их друг с другом, не брать изолированно; и, во-вторых, вещи надо рассматривать в их изменении и развитии. В соответствии с диалектической методологией сущность вещи может быть полностью понята только тогда, когда известна история становления этой вещи, отражено развитие этой вещи.
Дифракционная решётка
Федеральное агентство по образованию ГОУ ВПО Уфимская государственная академия экономики и сервиса Отчет по лабораторным работам дисциплины: «Физика»
Фотоэффект
-испускание электронов телами под действием света, который был открыт в 1887 г. Герценом. В 1888 Гальвакс показал, что при облучении ультрафиолетовым светом электрически нейтральной металлической пластинки последняя приобретает положительный заряд. В этом же году Столетев создал первый фотоэлемент и применил его на практике, потом он установил прямую пропорциональность силы фототока интенсивности падающего света.
Грузозахватные устройства механизмов
Использование грузозахватных устройств для соединения поднимаемой ноши с гибкими тягловыми органами. Повышение производительности крана при использовании специальных захватов. Особенности расчета крюков, петель и внутренних поверхностей проушин на смятие.
Кольцевые превенторы
УНИВЕРСАЛЬНЫЕ ( Кольцевые превенторы предназначены для герметизации устья скважины при наличии колонны труб или в отсутствие ее. Установлена следующая система обозначения кольцевых превенторов: ПУ - превентор кольцевой (универсальный); конструктивное исполнение;
Форма государства
Рассмотреть форму государства это значит изучить его составные части, структуру, методы осуществления государственной власти
Нанотехнологии толкают мир к революции
Нанотехнологии - это технологии, оперирующие величинами, порядка нанометра. Это ничтожно малая величина, сопоставимая с размерами атомов. На долю США ныне приходится примерно треть всех мировых инвестиций в нанотехнологии.
Лютик едкий
Многолетнее травянистое растение с очень коротким (0,5—1,8 см) корневищем, от которого отходят корни, образующие плотные мочки. Стебель высотой 30—80 см, одиночный, прямостоячий, ветвистый.
Картины природы в повести Тургенева Ася
И.С. Тургенев широко известен как один из лучших писателей, воспевших красоту родной природы. Чуткий и тонкий художник, Тургенев ярко рисует красоту даже самого простенького пейзажа, показывает, как красота природы влияет на душевное состояние героев.
Мое отношение к главному герою романа Марка Твена Приключения Тома Сойера
Произведения американского писателя Марка Твена пронизаны светом и добрым юмором. Известными героями Марка Твена стали Том Сойер и Гекльберри Финн. В образе главного героя - Тома Сойера - Марк Твен (Семюель Ленгхорн Клеменс) изобразил самого себя в детстве. Основой повести стали реальные события, которые происходили с писателем в годы его детства, поэтому повесть имеет автобиографический характер.
О стихотворении А.С. Пушкина Телега жизни
О стихотворении А.С. Пушкина "Телега жизни" Автор: Пушкин А.С. Каждый человек может охарактеризовать понятие "времени" по-своему. Если обратиться к словарю, то время - форма последовательной смены состояний объектов и процессов (характеризует длительность их бытия). Существуют также универсальные свойства времени - неповторимость, необратимость, длительность.
Портрет бабушки в повести М. Горького "Детство"
В повести "Детство" М. Горький рассказал о своих детских годах, в которых едва ли не главное место занимала его бабушка. Странноватая, очень полная, большеголовая, с огромными глазами, рыхлым красноватым носом.
Исаак Дунаевский
Сочинение-миниатюра с элементами биографии Известный композитор, пианист и дирижер Исаак Осипович Дунаевский родился на Украине, в Полтавской области, учился в Харькове, работал в драматическом театре заведующим музыкальной частью.
Печорин и Онегин
Автор: Лермонтов М.Ю. Печорин и Онегин принадлежат к тому общественному типу двадцатых годов девятнадцатого века, которых называли «лишними» людьми. «Страдающие эгоисты», «умные ненужности» - так образно и точно определил сущность этого типа Белинский.
Расчет антенны типа Волновой канал
5 Эскиз антенны и схема питания Рисунок 5.1 – Эскиз антенны и схемы питания где, 1 – директоры 2 – активный вибратор 3 – рефлектор 4, 5, 11 – элементы симметрирующего устройства для возбуждения вибратора.
Красноногий щелкун
Введение 1 Распространение 2 Описание 2.1 Проволочники 3 Экология Список литературы Введение Красноногий щелкун (лат. Melanotus villosus) — вид жуков-щелкунов.
Список кораблей и судов ВМС США
Введение 1 Авианосцы 2 Десантные корабли 3 Плавающие транспортные доки 4 Корабли береговой высадки 5 Судна для спец операций 6 Вспомогательные 6.1 Судня обеспечения
Устройства памяти
Text Graphics Презентацию выполняли Корепанова А Макрушина Т Graphics Устройства Памяти Устройства Памяти - устройства памяти данных, которые используются в компьютерах, чтобы хранить данные. Компьютер имеет много типов устройств памяти данных. Некоторые из них могут быть тематическими категориями как сменные Устройства Памяти данных и другие как не сменные Устройства Памяти данных.
Классификация ноутбуков
Существует 2 основные системы классификации ноутбуков, которые дополняют друг друга Классификация на основе размера диагонали дисплея: 17 дюймов и более— «замена настольного ПК» (Desktop Replacement)
Молекулярные зонды
Характеристика молекулярных зондов Молекулярные зонды - это короткие фрагменты ДНК, подходящие определённому организму (бактериям Nitrospira в данном случае), которые посредством определенных лабораторных методов могут использоваться, чтобы указать не только присутствие или отсутствие этого организма, но также и его относительные количества.
Каротиноиды. Значение для растений
История открытия и исследования каротина. Общая характеристика, классификация каротиноидов, их функции, физиологическая роль и взаимосвязь с летучими ароматными веществами. Химические и физические свойства каротина, его значение для выработки витамина А.
Ампер, Андре Мари
Ампер, Андре Мари (Ampеre, Andrе-Marie) (1775–1836), французский физик и математик.