7. Опишите основные группы фотосинтетических пигментов. Каковы спектры поглощения этих веществ?

Роль фотосинтетических пигментов – поглощать свет и превращать его энергию в химическую энергию. По химическому строению эти пигменты различаются на 2 основные группы: хлорофиллы и каротиноиды. По роли в фотосинтезе – главные и вспомогательные. Существует 2 главных пигмента – 2 формы хлорофилла-а (с максимумом поглощения в 690 и 700 нм). Вспомогательные пигменты передают испускаемые ими электроны главному пигменту. Электроны, испускаемые главными пигментами, непосредственно доставляют энергию для реакций фотосинтеза.

Хлорофиллы поглощают главным образом красный и сине-фиолетовый свет. Зеленый свет они отражают и потому придают растениям характерную зеленую окраску, если только ее не маскируют другие пигменты. Хлорофилл-а – предст собой Mg-порфириновую структуру, представленный в наибольшем количестве; это единственный пигмент, который имеется у всех фотосинтезирующих растений и играет у них центральную роль в фотосинтезе. Существует несколько форм этого пигмента, которые различаются своим расположением в мембране. Спектр поглощения – это график, отображающий относительное поглощение света с различной длиной волны тем или иным пигментом. Каждая форма отличается и по положению максимума поглощения в красной области; например этот максимум может быть при 670, 680, 690 или 700 нм. Кроме хлорофилла-а существуют: b, c, d формы

Каротиноиды – это желтые, оранжевые, красные или коричневые пигменты, которые сильно поглощают в сине-фиолетовой области. Они содержатся также в хромопластах некоторых цветков и плодов. Каротиноиды имеют три максимума поглощения в сине-фиолетовой области спектра (460, 480, 670 нм), они также защищают хлорофилл от избытка света и от окисления кислородом, выделяющимся при фотосинтезе. Каротиноиды бывают двух типов: каротины и ксантофиллы. Каротины – это углеводороды, большую часть которых составляют тетратерпены (С₄₀). Ксантофиллы по хим. строению очень сходны с каротинами и отличаются от них только тем, что содержат кислород.

Все пигменты собираются в фотосистему (200-400 молекул пигмента). Активным центром фотосистемы явл хлорофА, а все остальные пигменты формируют светоулавливающую часть.

17. Какие виды активного трансмембранного переноса Вы знаете? Объясните процессы с точки зрения молекулярного уровня.

Активный транспорт – сопряженный с потреблением энергии перенос молекул или ионов через мембрану против градиента концентрации (из области с низкой концентрацией частиц в область с более высокой их концентрацией). Энергия требуется потому, что вещество двигается вопреки естественному стремлению диффундировать в противоположном направленнии. В этом процессе принимают участие белки-фементы – пермиазы. Молекула белка-переносчика образует канал, а белок работает по принципу фермента и связывает вещество аналогично тому, как фермент связывает свой субстрат. Пермиазы не вращаются, а переносят вещество, изменяя свою конформацию, в результате чего в мембране формируются ворота или каналы. Существует несколько вариантов переноса веществ: унипорт, симпорт (вещество А транспортируется в клетку только при одновременном поступлении в клетку вещества В), антипорт (вещество А транспортируется в клетку только при одновременном выводе из клетки вещества В) Таким образом переносятся сахара, аминокислоты, ионы натрия, калия, кальция и др. Для ионов направление диффузии определяется двумя факторами: концентрацией и электрическим зарядом. Ионы обычно диффундируют из области с высокой их концентрацией в область с низкой концентрацией. Кроме токо, они обычно притягиваются областью с противоположным зарядом и отталкиваются областью с одноименным зарядом. Поэтому можно говорить, что они движутся по электрохимическим градиентам, в которых объединяется эффект электрического и концентрационного градиентов. Т.е. активный транспорт ионов – их перемещение против электрохимического градиента. Показано, что в клетках между двумя сторонами плазматической мембраны поддерживается разность потенциалов.

Натрий-калиевый насос. Во время его работы присходит перенос трех ионов натрия из клетки на каждые два иона калия в клетку. В результате на мембране накапливается разность электрических потенциалов. При этом расщепляется молекула АТФ, давая энергию белку переносчику (натрий-калийзависимая АТФаза), который обычно располагается на мембране и активизируется при повышении ионов натрия внутри клетки и ионов калия на наружной стороне мембраны. Насос действует по принципу открывания и закрывания каналов, соседсвующих друг с другом. Связанные молекулы канального белка с ионами натрия приводят к нарушению системы водородных связей, значит меняется форма молекулы белка: альфа-спираль (обычно имеющая 3,6 аминокислотных остатка на каждый виток) переходит в более рыхлую пи-спираль (4,4 аминокислотных остатка на виток) => образуется полость достаточная для прохождения ионов натрия. После прохождения ионов натрия рыхлая пи-спираль переходит в тугосвернутую спираль (3 аминокислотных остатка на виток) – водородные связи образуются у каждого десятого атома (эффект стягивания канала): натриевый канал закрывается, а стенки соседнего калиевого канала раздвигаются, проход канала становится достаточным для прохождения ионов калия.

К процессам активного транспорта относят также эндоцитоз и экзоцитоз. Эндоцитоз – поглащение веществ клеткой, при этом плазматическая мембрана образует впячивания или выросты, которые затем отшнуровываясь, превращаются в вакуоли разного размера. Различают два типа эндоцитоза: фагоцитоз – поглащение твердых частиц, и пиноцитоз – поглащение жидкого материала. Экзоцитоз – процесс, обратный эндоцитозу. Благодаря ему из пищеварительных вакуолей выводятся непереваренные частицы, а из вакуолей секреторных клеток – секрет.