10. Понятие диссипативной структуры. Понятие открытой системы. Теорема Пригожина. Энергетика живого: ’’порядок из хаоса”.

ДИССИПАТИВНЫЕ СТРУКТУРЫ — устойчивые пространственно неоднородные структуры, возникающие в результате развития неустойчивостей в однородной неравновесной диссипативной среде.

Открытая система — организмы, устойчивые лишь при условии непрерывного поступления в них энергии и вещества из окружающей среды.

ТЕОРЕМА ПРИГОЖИНА- В стационарном состоянии продукция энтропии внутри термодинамической системы при неизменных внешних параметрах является минимальной и константной. Если система не находится в стационарном состоянии, то она будет изменяться до тех пор, пока скорость продукции энтропии, или, иначе, диссипативная функция системы не примет наименьшего значения.

11. Фотосинтетические пигменты. Спектры поглощения.

ФОТОСИНТЕТИЧЕСКИЕ ПИГМЕНТЫ- Пигменты, которые участвуют в процессе фотосинтеза - это хлорофиллы, каротиноиды и фикобилины. Фотосинтетические пигменты высших растений делятся на две группы - хлорофиллы и каротиноиды. Роль этих пигментов состоит в том, чтобы поглощать свет и превращать его энергию в химическую энергию. Пигменты локализованы в мембранах хлоропластов, и хлоропласты обычно располагаются в клетке так, чтобы их мембраны находились под прямым углом к источнику света, что гарантирует максимальное поглощение света.

Все пигменты избирательно поглощают свет в видимой части спектра (380-720нм).

Хлорофиллы основные фотосинтезирующие пигменты, поглощают свет в синей (430-450нм) и в красной частях спектра (640-683нм) и отражают спектр в зелёной его части. Каротиноиды поглощают свет синей и фиолетовой частях спектра.

При поглощение кванта света пигменты возбуждаются, при этом каждый квант активирует только одну молекулу хлорофилла, которая переходит в короткоживущее возбуждённое состояние, выделяет энергию и вновь переходит в основное состояние.

В фотосинтезе хлорофилл играет роль оптического фотосенсибилизатора: он поглощает энергию света и переносит её на субстраты, которые сами, без помощи хлорофилла поглощать световую энергию не могут.

Фотохимическую реакцию осуществляет только хлорофилл реакционного цвета. Все другие молекулы хлорофиллов каротиноидов являются светособирающими т.е. они поглощают световую энергию разных длин волн и передают ее на хлорофилл реакционных цветов. Этот процесс называется миграцией энергии.

Спектр поглощения — зависимость показателя поглощения вещества от длины волны (или частоты, волнового числа, энергии кванта и т. п.) излучения. Он связан с энергетическими переходами в веществе. Для различных веществ спектры поглощения различны

12. Фотосистемы. Светозависимые стадии фотосинтеза.

Фотосистемы (древний греческий язык: phos = свет и systema = собрание), комплексы белка, вовлеченные в фотосинтез. Они найдены в thylakoid мембранах заводов, морских водорослей и cyanobacteria (на заводах и морских водорослях, они расположены в хлоропластах), или в цитоплазматической мембране фотосинтетических бактерий. Фотосистема (или Центр Реакции) является ферментом, который использует свет, чтобы уменьшить молекулы. Мембранный комплекс белка сделан из нескольких подъединиц и содержит многочисленные кофакторы. В фотосинтетических мембранах центры реакции обеспечивают движущую силу для биоэнергичного электрона и протонной цепи передачи. Когда свет поглощен центром реакции (или непосредственно или передан, гранича с антеннами пигмента), ряд реакций oxido-сокращения начат, приводя к сокращению неизлечимо больного получателя. Существуют две семьи фотосистем: центры реакции типа I (как фотосистема I (P700) в хлоропластах и у зелено-зеленовато-желтых бактерий) и центры реакции типа II (как фотосистема II (P680) в хлоропластах и в несере фиолетовые бактерии). Каждая фотосистема может быть идентифицирована длиной волны света, к которому это является наиболее реактивным (700 и 680 миллимикронов, соответственно для PSI и PSII в хлоропластах), и тип неизлечимо больного электронного получателя. Фотосистемы типа I используют белки группы железной серы подобные ferredoxin в качестве неизлечимо больных электронных получателей, в то время как фотосистемы типа II в конечном счете электроны шаттла к терминалу хинона электронный получатель. Нужно отметить, что и типы центра реакции присутствуют в хлоропластах и cyanobacteria, сотрудничая, чтобы сформировать уникальную фотосинтетическую цепь, которая в состоянии извлечь электроны из воды, создавая кислород как побочный продукт.

В ходе световой стадии фотосинтеза образуются высокоэнергетические продукты: АТФ, служащий в клетке источником энергии, и НАДФН, использующийся как восстановитель. В качестве побочного товара выделяется кислород. В общем роль световых реакций фотосинтеза заключается в том, что в световую фазу синтезируются молекула АТФ и молекулы-переносчики протонов, то есть НАДФ Н2.

В светозависимой части фотосинтеза (световой реакции) происходит расщепление молекул воды с образованием протонов, электронов и атома кислорода. Электроны, возбужденные энергией света, восстанавливают никотинадениндинуклеотидфосфат (НАДФ). Образующийся НАДФ-Н является подходящим восстановителем для перевода диоксида углерода в органические соединения. Кроме того, в световой реакции образуется аденозинтрифосфат (АТФ), который также необходим для фиксации диоксида углерода.

Он происходит в реакционных центрах (фотосистемах), которые представляют собой белковые комплексы, содержащие множество молекул хлорофилла и других пигментов. Только около 1% молекул хлорофилла участвуют непосредственно в фотохимическом переносе электронов. Основная часть связана с другими пигментами в так называемом комплексе светособирающей антенны. Энергия кванта света, накопленного в комплексе, передается на реакционный центр, где и используется.