Структура и свойства фикобилинов. Явление хроматической адаптации

Синезеленые водоросли (цианобактерии), красные морские водоросли помимо хлорофилла а и каротиноидов содержат пигменты фикобилины.

Фикобилины — красные и синие пигменты, содержащиеся в хроматофорах некоторых водорослей. В основе химического строения фикобилинов лежат четыре пиррольные группировки. У фикобилинов пиррольные группы расположены в виде открытой цепочки. Фикобилины представлены двумя пигментами: фикоцианином(у сине-зеленых водорослей) и фикоэритрином(у красных водорослей). Фикоэритрин — это окисленный фикоцианин. Фикобилины образуют прочные соединения с белками, содержащимися в хроматофорах (фикобилин-протеиды). Фикобилины концентрируются либо в строме, либо в особых гранулах, расположенных на поверхности ламелл. Фикобилины поглощают лучи в зеленой и желтой части солнечного спектра. Это та часть спектра, которая находится между двумя основными линиями поглощения хлорофилла. Фикоэритрин поглощает лучи с длиной волны 495—565 нм, а фикоцианин - 550—615 нм. Фикобилины поглощают энергию света и передают ее на молекулу хлорофилла, после чего она используется в процессе фотосинтеза. Наличие фикобилинов у водорослей является приспособлением к поглощению участков солнечного спектра, которые проникают сквозь толщу морской воды (филогенетическая хроматическая адаптация). Наличие фикобилинов позволяет водорослям в процессе фотосинтеза использовать те лучи, которые к ним проникают.

ХРОМАТИЧЕСКАЯ АДАПТАЦИЯ— явление, представляющее собой приспособительное изменение окраски водорослей под влиянием изменения спектрального состава света за счет увеличения количества пигментов, имеющих окраску, дополнительную к цвету падающих лучей. Характерно для сине-зеленых (Cyanophyta) и красных (Rhodophyta) водорослей.

33. "Эффект усиления" Эмерсона. Понятие фотосистем и их роль в процессе фотосинтеза.

ЭФФЕКТЫ ЭМЕРСОНА, явление неоднозначной зависимости квантового выхода фотосинтеза от спектрального состава монохроматического света. "Эффектом усиления", заключается в том, что, если к длинноволновому свету добавить коротковолновые лучи (680 нм), то квантовый выход фотосинтеза существенно возрастает и наблюдается неаддитивность (скорость выделения O2 при совместном освещении двумя лучами превышает сумму скоростей выделения его под действием каждого из них в отдельности). Второй эффект Эмерсона обратим, т. е. квантовный выход фотосинтеза в коротковолновой области спектра усиливается при дополнит, освещении растений дальними красными лучами. Эффект усиления позволил прийти к гипотезе о том, что каждые из лучей (коротковолновые и длинноволновые) поглощаются только одной из двух пигментных систем хлоропластов, причем для эффективной деятельности фотосинтетич. аппарата необходима их согласованная кооперация. При этом одна из фотосистем содержит длинноволновые формы хлорофилла а, а другая — коротковолновые формы хлорофилла а и хлорофилл Ь.

Фотосистемы.
В хлоропластах хлорофилл и другие пигменты, погруженные в тилакоиды, собраны в функциональные единицы, называемые фотосистемами. Каждая фотосистема содержит около 250 - 400 молекул пигмента. Все пигменты фотосистемы могут поглощать фотоны, но только одна молекула хлорофилла данной фотосистемы может использовать поглощенную энергию в фотохимических реакциях. Эта молекула хлорофилла называется реакционным центром, а другие молекулы пигментов называются антенными, поскольку они подобно антеннам собирают свет.
Имеются доказательства существования двух типов фотосистем. В фотосистеме I реакционный центр образовал специфической молекулой хлорофилла а и обозначается как Р700 (Р означает пигмент, 700 - оптимум поглощения, нм). Реакционный центр фотосистемы И тоже образован специфической молекулой хлорофилла а и обозначается Р680. В целом обе фотосистемы работают синхронно и непрерывно. Однако фотосистема I может функционировать отдельно.
Оптимальность фотосинтеза по параметрам среды достигается путем включения или выключения различных фотосистем, каратиноидови фико- билинов. Например, есть водоросли, у которых соотношение различных фикобилинов меняется в зависимости от спектрального состава света. Такие водоросли при освещении светом разных длин волн меняют свою окраску. Это явление получило название хроматической адаптации. Подобная приспособляемость позволяет водорослям, растущим на разной глубине, поглощать достаточно света, необходимого для фотосинтеза.