Мир инновационных технологий

Механизм образования глюкозы

Фотосинтез происходит в хлоропластах. Это главный процесс жизни на Земле. Хотя фотосинтез можно охарактеризовать как механизм образования глюкозы из СО2 и НгО под действием солнечного света, он представляет собой довольно сложную систему химических реакций. В настоящее время по предложению Камена (1963) в фотосинтезе выделяют три типа реакций: физические, фотохимические и ферментативные. Реакции, протекающие при фотосинтезе, отличаются по скоростям со спектром от самых быстрых со скоростью 10~13 с до самых медленных, протекающих со скоростями порядка 104 с.
Физические реакции характеризуют начальную стадию фотосинтеза — поглощение электромагнитной энергии, запасание энергии кванта и стабилизация ее в виде энергии электронного возбуждения, а также процессы миграции энергии в пигмент-липопротеидных комплексах. Физические реакции являются быстрыми процессами: скорость поглощения электромагнитной энергии — 10~15—10~16 с, время жизни синглетного возбужденного состояния — ДО-9 с, миграция энергии происходит со скоростями Ю-12 —Ю-15 с. Изучение этих процессов фотосинтеза стало возможным лишь при использовании самой современной лабораторной техники с использованием дифференциальной и импульсной снектрофотометрин, метода электронного парамагнитного резонанса, лазерной техники и т. п.
Вслед за физическими реакциями протекают фотохимические реакции, в ходе которых тушится состояние электронного возбуждения и образуются неустойчивые, богатые энергией фотопродукты. Все фотохимические реакции протекают в определенных структурах — реакционных центрах, которые являются «ловушками» энергии. В реакционных центрах происходит взаимодействие фотовозбужденной молекулы хлорофилла или ему подобного пигмента с системой доноров и акцепторов электронов. При этом электромагнитная энергия преобразуется в химический потенциал первичных окислителей и восстановителей. Скорости фотохимических реакций фотосинтеза составляют Ю-4—Ю-9 с.