7.3.1 Компоненты системы улавливания световой энергии, со­стоящей из поглощающих свет пигментов

Слайд №47. Все фотосинтетические пигменты относятся к двум хими­ческим классам соединений:

1. пигменты, в основе которых лежит тетрапиррольная структура (хлорофиллы, фикобилипротеины);

2. пигменты, основу которых составляют длинные поли-изопреноидные цепи (каротиноиды).

Особенность химического строения молекул всех фотосинтетических пигментов состоит в наличии системы сопряженных двойных связей (т.е, чередующихся с простыми, -СН=СН-СН=СН-), от количества которых зависит способность пигментов улавливать бедные энергией кванты света.

Молекулы хлорофиллов, из которых в различных группах фотосинтезирующих организмов встречается по крайней мере семь разновидностей, построены по одному и тому же типу, приведенному на рисунке 3 (тетрапиррольная структура).

Слайд №48 Химическая природа радикалов R₁ — R₇ различна, от их сочетания зависит максимум поглощения света клеткой (для студентов - см. табл.19 у Гусева).

Хлорофиллы сходны по структуре с гемами, которые служат простетическими группами (захватывающими электроны) в переносчиках (цитохромах) в цепи переноса электронов и во многих дыхатель­ных ферментах. Хлорофиллы, так же как гемы, содержат цен­тральное тетрапиррольное ядро, внутри которого расположен ион металла, соединенный с ним хелатными связями. В гемах ион металла представлен железом, в хлорофиллах — магнием. Хлорофиллы активно поглощают свет в двух спектральных областях: в фиолетовой области (около 400нм), и в красной и ближней инфракрасной (около 600—800нм).

Хлорофиллы пурпурных и зеленых бактерий имеют в принципе ту же структуру, что и хлорофилл растений, и образуются через те же пути биосинтеза. Но поскольку они встречаются лишь у этих двух групп бактерий, их называют бактериохлорофиллами.

Слайд №49. Каротиноиды представляют собой вещество, состоящее из остатков изопрена:

СН=С-СН=СН-

|

СН₃

У фотосинтезирующих организмов встречается множество разновидностей каротиноидов, состоящих из длинной ненасыщенной углеводородной цепи с ответвлениями — метильными группами.

Большинство каротиноидов построено на основе 8 изопреноидных остатков (для студентов - см. рис.70 у Гусева). Каротиноиды имеют одну широкую полосу поглощения света между 450 и 550нм.

Наиболее разнообразен состав каротиноидных пигментов у пурпурных бактерий (свыше 50 видов). Набор и количество отдельных каротиноидов определяют окраску пурпурных бактерий, густые суспензии которых имеют пурпурно-фиолетовый, красный, розовый, коричневый или желтый цвета.

Продолжение слайда №49. Фикобилипротеины представляют собой водорастворимые хромопротеиды, содержащие линейные тетрапирролы. Это красные и синие пигменты, содержащиеся только у одной группы бактерий — цианобактерий. Хромофорная группа пигмента, называемая фикобилином, ковалентно связана с водорастворимым белком типа глобулина и представляет собой структуру, состоящую из четырех пиррольных колец, но не замкнутых, как в молекуле хлорофилла, а имеющих вид развернутой цепи, не содержащей металла (для студентов - см.рис. 69 у Гусева).

Фикобилипротеины обеспечивают в клетках цианобактерий поглощение света в области 450 — 700нм и с высокой эффективностью (больше 90%) передают поглощенный свет на хлорофилл.

Слайд №50. Состав и функции пигментов в фотосинтезе различных бактерий обобщены в таблице 2.