Техника - молодёжи 1990-03, страница 7

Рис. 2. Передача световой энергии «антенной системой» поверхностных молекул хлорофилла к реакционному центру (РЦ). Цифрами обозначены: 1 — мембрана (двойной слой молекул фосфолипидов); 2 — переизлу-чение фотона; 3 — реакционный центр (сложный пигментбелко-вый комплекс, «проталкивающий» электрон через мембрану).

-Фосфат ■

Ион всаорода (протон) Н*

рофилле, возник примитивный «пурпурный» фотопроцесс, основанный на бактериородопсине. Этот белок, родственный обычному родопсину — зрительному пурпуру сетчатки глаза, обнаружил в 1971 году американский биохимик У. Стоккениус в пурпурных мембранах галофильных (солелюбивых) бактерий. Но чтобы объяснить, как работает бактериородопсин (а затем и хлорофилл), придется сказать хотя бы несколько слов о мембранах.

Фундаментальнейшее отличие живого организма от неживых объектов заключается в наличии активной оболочки. Ее роль — строго избирательное разделение частиц (молекул, ионов, электронов) между внешней средой и организмом. Для этого в оболочке имеются своего рода клапаны. Они должны пропускать внутрь питательные вещества, препятствовать проникновению вредных, выводить отработанные продукты и не выпускать наружу жизненно важные соединения.

Оболочкой живых клеток служит мембрана из двойного слоя жировых молекул — липидов. А пропускными клапанами в ней являются особые белковые молекулы или целые молекулярные комплексы. Они почти свободно плавают в мембране, выставив один конец наружу, а другой — внутрь клетки. Но часто простого открытия клапана недостаточно — молекула не пойдет сама, ее надо активно протолкнуть. Для этого естественно, требуется энергия. Вот тут и встает вопрос: откуда ее брать?

Согласно одному из распространенных взглядов на зарождение жизни организмы с самого начала использовали энергию окисления («сжигания») подходящих веществ, имевшихся в окружающей среде. Ими могли быть и неорганические соединения, если их удавалось окислять достаточно эффективно. Но многие первожители Земли питались, конечно, более калорийными органическими молекулами—продуктами химической эво-

Р и с. 3. Цепи переноса зарядов в световой стадии фотосинтеза (преобразование световой энергии в первичную химическую). Цифрами обозначены (продолжение нумерации рис. 2); 4 — димер бакте-риохлорофилла-870, отдающего электрон при возбуждении квантом света; 5—7 — молекулы бактериохлорофилла-800, фео-фитина и хинона; 8 — молекула убихино-на, которая, приняв два электрона, отделяется от РЦ; 9 — отделившийся убихи-нон захватывает с внутренней стороны мембраны два иона водорода и в форме убигидрохинона мигрирует к молекулярному комплексу цитохрома-be; 10 — молекула убигидрохинона, исполнив роль транспортного средства, освобождается от захваченных электронов и ионов водорода (протонов); 11— освобожденные электроны возвращаются в один из белковых компонентов РЦ — цитохром-сг; 12 — замыкание цепи переноса электрона: цито-хром-сг возвращает электрон димеру бак-териохлорофилла-870; 13 — протоны, перенесенные изнутри на внешнюю поверхность мембраны и создающие на ней положительный электрический потенциал (первая ступень световой стадии — преобразование световой энергии в электрическую); 14 — синтез молекулы аденозинтрифосфата (АТФ) при прохождении двух протонов через трансмембранный фермент АТФ-азу; 15 — богатая энергией молекула АТФ, синтезированная из двух энергетически бедных элементов (вторая ступень световой стадии — преобразование электрической энергии в химическую).

5