Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ КИСЛОТНО-ОСНОВНОГО РАВНОВЕСИЯ СРЕДЫ ПРИ Ф ФОТОХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЯХ ХЛОРОФИЛЛА И ЕГО АНАЛОГОВ

ВАК РФ 03.00.04, Биохимия

Автореферат диссертации по теме "ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ КИСЛОТНО-ОСНОВНОГО РАВНОВЕСИЯ СРЕДЫ ПРИ Ф ФОТОХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЯХ ХЛОРОФИЛЛА И ЕГО АНАЛОГОВ"

АКАДЕМИЯ НАУК СССР ОРДЕНА ЛЕНИНА ИНСТИТУТ ВНОХИНИ яя. А.Н.БАХА

Si правах руяопясш

В.С.ЧУДЛР

ЙЗСИЩОШНИЕ ИЭНШШИв КИОГОЖСМХШОШОГО РАВНОВЕСИЯ СРДЦЫ ПРИ ЗЮТОШИЧВСКИ1 РЕАКЦИЯХ ШРОФШШ И ЕГО АНАЛОГОВ

(Специальность 03.00.04 - Ожохжмжя )

Автореферат

дщссертациж на ооясканю ученой степени канкдидата биожижческшх кяух.

Ыооква - 1975

Работа шволнена в Ордена Лввхиа Инстгтуте бнохамкх ем. А*Я.£вха АН СССР ■ я Институте фотоожнтеза АН СССР*

Науанй руководим»:

доктор блолохжчесхнх наук, црофесоор

В» Б. ЕВСТИГНЕЕВ

Офвцяаяыше оппоненты:

доктор ¿ГО1Л9Г1Р180ШП науж А.Х.ЧИЕИСОВ -жандмдат биологически наук Н.Н.ДРОЗДОВА

№ офецкальнн! отзыв дгссертащя направлена в Проблемную лаборатория доемкчест! бвологш 107.

Автореферат разослан

Заката диссертации состоится .1975 г. на

заседали Ученого совета Ордена Ленша Института бвохшша т. Д. И* Баха АЛ СССР*

Отзяя на автореферат а двух экземплярах, заверенный печать» учрвлдеикя» цроош направлять по адресу: Шсхва, 117071» Двнинскжй проспект 33, Учеаэцу секретарю

С диссертацией жхно озвахсмкться в библиотеке Отдел е-яша биологических наук АН СССР.

Фотосянтез - автотрофное усвоение углерода растения» о использованием солнечной »нергхх, является уникальным природным цроцессом, исютчстельиое значение которого трудно перо-оценсть. Ухе в 1879 году К.А.Тимирязев указывал: "Едва дх какой гфоцесс, совсршатх&ся на тверхностж Земли, заслуживает в такой степени всеобщего вшманкя, как тот» далеко еще не разгаданный процесс, которы! цроясходжт в гелевом лжо-те, когда на него падает луч солнца* Рассматриваешй о химической точки зрения, - »то тот цродасс/ а котором веоргаиж-ческое вещество, углекислота к вода, цревраиается в органическое* Рассматриваемый с физической, динамической точки эрл-няя, - это тот процесс, в котором живая сала солнечного луча превращается в хкмяческое напряжение, в запас работы. Рассматриваемый с той я другой точки гренкя - вто процесс, от которого в конечной инстанция зависят все проявления лизни на вашей планете". И отот важнейший процесс обмена веществ тесно связан с жизнедеятельностью всего растительного организма как целого . Его нельзя рассматривать и невозможно полностью понять я отрыве от других процессов обмена вааеств, иметхх место в pao-тятельном организме.

Б связи с этим изучение фотосинтеза, выяснение его £азх-ко-хкмического механизма, как и большинства других процессов жизнедеятельности растений, является весьма сложной ж трудной задачей. Сложность обстановка , в которой протекает деятельность главного фотосннтетического пигмента - хлорофыяа - в растении, крайне затрудняет изучение первичных фотохимических и фотофизкчзских процессов» происходящих с пигментом in TiT0> Шэтсму исследования, во всяком случае на начальных этапах, приходятся вести в более простых модельных системах с прше-нением чистого, выделенного из растений, пигмента. Это тем более ощравдано, что, можно предполагать, что первичные фотофизические х химические процессы при фотосеисибализврующеы действии пигмента, связанные непосредствевио с молекулой самого пигмента, должны быть одинаковыми или очень близкими 1л vitro я in vi*o.

О дням хэ ключевых вопросов в деле изучения фотосинтеза является воцрос о механизме основное функции хлорофилла -его фотосенснбнлизирухщего двйотвия при фотосинтезе.

Способность хлорофилла к фото с еноибидиэ авди была впервые обнаружена в 1674 голу Беккерелем и несколько позже Тимирязевым.

В настоящее время полностью доказала способность хлорофилла и его аналогов к фотосенсибилизации окислительно-вос-становительшх реакций в модельных системах в молекудярно--дисперсном, коллойдном» адсорбированном и суспендированном состояниях.

Наряду с этом определенно установлено, что на фотохимическое шаг давя е »тих пигментов оказывает влияние ряд факторов и, в частности, кислотно-основные свойства окружающей среды (Евстигнеев, 1963,1968). Слабо кислая среда, как правило, благоцриятствует проявлению адектрошш-доноркой, а слабо щелочная - проявлению электронно-акцепторной способности этих пигментов. Кислотность среди имеет большое значение и для цротеканал фотосенскбилизированных хлорофиллом реакций. В зависимости от pH раствора сенсибилизированная реакция в ряде случаев даже меняет механизм и идет или со "окислительному" или "восстановительному" пути по отношению к пигменту, т.е. сенсибилизатор первично фотоокисляется ели фотовосстанавливается*

Тем но менее вопрос о механизме действия кислотно-основных усивий среды на фотореакции хлорофилла и его аналогов в настоящее время еше нельзя считать полностью выясненным. Изменение концентрации водородных или гидроксилышх ионов в среде, может, по-видимому, влиять как на свойства пигментов, так и их партнеров до реакции.-Это прежде всего касается окислитель-но-ЕСсстановятельша потенциалов участвующих в реакции соединений. Увеличение кислотности сдвигает потенциал в положительную сторону, т.е. увеличивает окисляющую способность акцептора, а уменьшение кислотности полет сдвинуть потенциал в отри-4.

дательную сторону, уменьшал этим окислительную способность акцептора в повышая восстановительную способность донора« фоме того, большое значение могут спеть химические а фвэико-химические свойства образующихся промежуточных и конечных соединений и возможная кинетика реакции вообще*

Таким образом» могао считать, что механизм дв1стеяя рН на фотореакцаи хлорофилла я его аналогов требует дальнейшего изучения*

Одним из путей подхода к »тому вопросу может являться выяснение того» сказывается ля фотохимическое окислительно-восстановительное взаимодействие хлорофилловых пигментов с применяемыми донорами или акцепторами электрона на кисло тао-ос-новном равновесии в реакционной среде.

В 1967 г. Кинленом н фудхимори было показано» что ори фотохимическом взаимодействии хлорофиллов § i j с гидрохиноном в метаноле в отсутствие кислорода наблюдается выделение протонов в окружающув среду, что приводит к обратимому в темноте понижению рН. Евстягаеев и Гаврилова <1966), наблюдая за изменением кислотности раствора хлорофилла в этаноле црв $отоокяслепни хинопом показали, что рВ быстро и обратимо увеличивается при освещении. Впоследствии описанные явления исследовались подробнее, и результаты этих работ позволяют думать, что влияние кислотности среды на кинетику фотоокисления а фотовосстановления хлорофилла и его аналогов заключается, в основном, не во влиянии рН непосредственно ва пигмент, а скорее на продукты изменения его партнеров по реакции. Не исключена возможность,однако, и дополнительного влияния кислотности на сам пигмент и его промежуточные продукты, что может осложнить общую картину*

Прямое отношение к вопросу об изменении рН среды при фотореакциях хлорофилла in vitro имеют, по-видимому, данные, указывающие ка повышение рН цри освещении суспензий хлоропластов и хрокатофоров в незабуференных средах, что свидетельствует об уменьшении концентрации протонов во внешней среде* Do приблизительным вычислениям исследователей ( jagendorf et ai. 1966;

НитЪег» а! а1., 1969) рН внутри хлоропластов мохет снижаться да 3-3,5, т.е. обнаруживать весьма значительное подкисление внутренней среды* Таким образом, изменение кислотности в цро-стралстве/ окружающем реакционный центр пигментного фотосиы-геипеского комплекса, мохет в процессе фотосинтеза достигать значительных величин я при наличия соответо твушей взаимосвязи оказывать регулирующее действие на происходящие процессы.

Во1фос о влиянии кислотности среды на фотореакиня хлорофилла представляет, следовательно, прямой интерес л в связи с исследованием первичных фотопроцессов

Целью нашей работы являлось дальнейшее и более подробное изучение влияния фотохимически окислательво-во сстано витальных реакция хлорофилла я рода его аналогов на хяслотно--основные свойства среды, в которой эти реакции происходят. Как ухе было упомянуто вше, подобное направление исследований является одним из подходов к выяснению регуляторного влияния кислотно-основного равновесия па фотореакции пигментов.

Работа проводилась с применением широкого круга восстановителей, окислителей, пигментов и варьированием условий реакций.

МАТЕРИАЛЫ И ЫЕГОДЦ ИССЛЕДОВАНИЯ

В качестве объектов исследования нами были использованы хлорофилл» а и их феофитюш, хлорофвдлиды а и £ , феофор-биды а я а , хлорофилл бакт ериопиридин, йактериохлорофилл, бактериофеофиткн, прогохлорофилл, протофеофитин, гп-феофигин, Си-феофитин, полученные по общеизвестным методикам. Кроне этих прямых производных хлорофилла использовали синтетические пигменты: протопорфирин IX, диметилоиий эфир протопорфирлша IX и его 2п -комплекс, фталоцианин магния, билирубин, тетраме-тилпорфирин и его -комплекс, а также ряд синтетических красителей - сафранин Т, феносафранин, ыетиленовый голубой, нильский синий, эозин, толуидивовый голубой, суда» черный, тионин.

б.

В качестве акцепторов и доноров электрона применяли сле-дуадие соединения: п-бензохпнон, 1,4-нафтоинон, 1,2-пафто-ттпгон, 1,2-нафтохинон-4-сульфонат-Иа , дурохинон, 2,5-диокси-ц--бензохинон, п-хлораяил, коэнзим ч10 , менадион, о-хлоранил, 2,6-дибром-п-б енэогжвон, 2,3-дихлор-5-п-хлорфенил-п-бензохинон, 2,3,5-трибром-б-фенил-п-йензохРшон, 2,5-дшслор-п-бензогивоя, ь -щгстин, тетрацианжинодшетан, тетрацианэтилен, 2,4-динитрофе-нол, м-динитроб ензол, тринжтробензол,рибофлавин-5 *-монофосфат-- иа, тринитротолуол, тринитрофенол, м—нитрофенол, 2,4—динитро— хлорбензол, ( НдОд, ккло4 , г2 , п-амянофенол, 1 -икс-

теин, пирогаллол, пирокатехин, резорцин, флорогляцин, аскорбиновую кислоту, аллилтиомочевшу,тиомочевину, реС12, эпС1г, гидрохинон.

Растворителями служили этанол-ректификат, 0,1-0,1% водные растворы детергента тритона Х-100 и чистые изопропанол, ацетон, метанол.

Для подкисдения и подщелачивания исследуемых растворов применяли 0,01 н ДС1 и Кзоы в воде.

Измерение фотоиндуцированкнх изменений рН среды проводили в ячейке, изготовленной специально для использования в опытах с эвакуированными растворами. Измерительным электродом служил стеклянный электрод марки ЗСЛ-11Г-05, в качестве электродов сравнения применяли хлорталлиевнй типа ЭВЛ-5М2 или хлорсеребря-ный типа ЭВД-ЛМЗ, наполненное насыщенном раствором кс1 в растворителе, тождественном использованное для приготовления исследуемого раствора. Измерительным прибором служил ламповый потенциометр ЛПМ-60М, возводящий производить отсчет рН с точностью до 0,01. Ди записи кривых изменения рН использовали регистрирующий потенциометр ПС1-02. Исследуемые среды перемешивали магнитной мешалкой.

Освещение растворов проводили конденсированным светом лампы накаливания в 300 ватт, пропущенным через 5-сантиметрошй слой дистиллированной воды и светофильтр СЗС-14, задерживающий инфракрасные лучи. Интенсивность светового пятна равнялась при-

мерно 4*10® эрг/см2»сек. Еадаление области возбухдаодего света осуществлял! вря помощи соответствующих светофильтров. Опыты проводках при комнатной температуре. Растворы эвакуировали в течение 30-60 сев.(в случае водных сред - 3 млн.) на форваку-умном насосе при интенсивном кипении растворителя»

Дла измерения спектров поглощения пигментов - проверки степени их чистота¿ уточнения концентрации штлентянх растворов применяли записывающий спектрофотометр ОФ-14 и кварцевый спектрофотометр Бекмака модели

Зависимость изменений pH среди от длины волны ввзбуждав-пего пигмент света (спектра действия) снимали на установке ТОН, созданное на СКВ ЕЛ АН СССР в Пущине. Интенсивность освещения при снятии спектров действия с использованием двух каналов составляла 50 ватт/сьг*сев. Регистрацию зависимостей проводили при комнатной-температуре, начиная с 720 нм и кончая 400 нм, по точкам, интервал между которыми составлял 5 нм в максимумах поглощения пигмента и 10-20 нм в остальной части спектра.

При исследовании буферных свойств растворителей применяли метод потенциометриче сяого титрования. Стандартным раствором служила 0,001 н HCl в воде. Перемешивание среда осуществляли магнитной мешалкой. Изменение концентрации Н* в исследуемом растворителе определяли при помощи потенциометра JQHM-60M. Дистилляцию растворителей проводили обычным способом.

ЧАСТЬ I

ИЗУЧЕНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ рН СРЕДЫ ОРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ

шпшпов с оикшггшими и воссташштедящ

I. Изменение кнсдотно-освовн?^у ряи^весия среди ^ри i^iTfipftHiftytqx тпггментор и

синтетических красителей с хиноном р гядрохд-нором

Цри фотоокисдевии хлорофилла §, хлорофилла £, бактерко-хлорофидла» протохяорофялла, хлорофкалида а, хлорофидлада д, 2п-феофитината, фтахоциаяина магния, za-комгшекса 1,4,5,8--тетрам егилпорфирина и 2д-комплекса диметилового эфира црото-порфирина IX п -бензохкноном в слабокислом этаноле ípH~5) происходит более или менее быстрое повышение рН среды «обратимое после выключения света. На рво.Х приведена характерная кдрткна этих изменений для хлорофилла а. Величины изменений рН (+Д рН) для всех исследовавшкся пигментов приведены в табд.1.

На основании »тих данных, а также полученных pasee Евстигнеевым х Гавриловоа, следует предполагать, что наблюдаемое повышение кислотно-основного рашовесия раствора происходит вследствие нейтрализации протона среда путем присоединения его в электронно восстановленному п-бензохиводу (адион--радихалу хииова) согласно схеме:

1л + Хин + * Хин"

•Хин" +

где Хин - хинон, Хл - хлорофилл, *Хл+ - катюн-радикал хлорофилла, »Хин- - анион-радикал ххнопа, «ХивН - радикал сами-хинояа.

После выключения света, когда имеет место диссоциация образовавшегося в результате фотореахщи семкхжвона, рН расхво-ра попихается.

Растворы феофитявов а, £» £ » хлорофилла феофорбхдов £ и протопорфирива IX, диметилового эфира про го порф^рива XX,

мин.

I 3 4 6 7 9

Рис.1. Изменение рН при фотоокисления хлорофилла а в этаноле н-бензохиноном; С - свет;Т-темнога;

конц.хлорофилла § - 2*10 Н:

конц. п-беизохинова - 4,5*10

температура комнатная.

Р? п т

мал.

I 2 3 4 5 6 Рис.2. Изменение рН црк фотовосстахоалешш цинкового

_ „ 1ра проюдорфирина -

-сеет, Т - темнота;

комплекса диметялового эфира протопорфярина IX в гтадоле гидрохиноном; С-с— ~

конц.пигмента - 2,5* Ю"5М; кони .гидрохинона - 2,6 -1СГ2М. температура комнатная.

Изменение рН при фотоокислении п-бензохиноиом различных пигментов за 0,5-1 юга. освещения

Пигмент Концентрация м.ю~5 Исходный рн Погашение рН при ос- Понижение рН в тем-

пигмента хино-ва вещении в ед.рН ноте в ед.рН

Хлорофилл а 3»5 6 4,72 0,35 0,32

Хлорофилл в 1,5 6 5,10 0,17 0,10

Хлорофиллид а 1,0 10 4,65 0,055 0,025

Хлорофиллад в 0,8 120 4,46 0,04 0,01

Еактериовиридин 1,3 6 4,40 0,45 0,00

Еактериохлоро-фвлл 0,? 4,5 4,91 0,17 0,06

2» 5 7 4,76 0,13 0,03

Фталоцианин мв 2,0 2,3 4,94 0,16 0,06

Протохлорофилл 2,5 4 4,70 0,05 0,03

2в -компл.1,4,5, 8-тетраметил- порфирина 10 4,5 4,93 0,1Ь 0,04

2 я-комял. даме— тилового эфира цротопорф. 2,5 2,3 4,84 0,16 0,05

диметилового »фира цротопорфирина IX, 1,4,5,в-тетраметиллорфя-рина, баятериофеофитина, цротофеофитжна, феофятивата меди, содержащие хинов» при освещения не обнаруживают подтелачяванжя среды. Это, вадшо, подтверждает наличие малоЯ снлошюсти безмагниевых щюизводных порфирша к фотоокислению.

Опыта с фотоокислениеы хиною» синтетических грасителей . (сафранина Т, фено сафранина, тионина, эозина, метиленового синего, нильского синего, судан черного в толуидинового голубого) в слабокислых спиртовых растворах (рН 4-5) не выявили изменения рН ни при освещении, ни в темноте, что объясняется иесш- . собностью их к реакции с хеноном (синтетические красители представляют собоЯ уже окисленные формы). Эти денные служат веским доказательством того, что обратимые изменения рН среды, наблюдаемые в случае перечисленных в табл.I пигментов, являются результатом реакции фотоокисленмя последних;, в случае хв соединений (синтетические красители), способных лиаь к восстановлению, повышение рН среди не имеет место*

. Освещение слабощелочных (рН 8,5-9,8) дегазированных растворов упомянутых выше пигментов, а также синтетических красителей, содержащее гидрохинон, приводит во всех случаях к обратимому в темноте понижении рН среды. Типичная для всех исследовавшихся соединений картина изменений рН на примере zn -комплекса диметилового &фира протопорфирина IX приведена на рис.2. Абсолютные величины понижения рН (-ДрН), наблюдаемые в опытах с фотовоо-становленлем, приведены в таблице 2.

Повышение концентрации протонов в указанных опытах происходит, очевидно, по следующей схеме:

Хл + ХинН2^==^*Хл" + • XhhHj

•ХинН£ =^г.ХинН + Н+

где Хл - хлорофилл, XraBg - гидрохинон, *Хл~ - анион-радикал хлорофилла, *ХянН| - катион-радикал гидрохинона, -ХинН -радикал семяхинона.

Изменение рН оря фотовосстановлении гидрохиноном различных штлентов за 0,5-2 мин. освещения

Пигмент Концентр, пигмента, мПО"5 Концентр, гидрохинона, МгИГ® Исхода рН Понижение рН при оо вещэ- ЯИИ В ед.рН Повышение рН •в темноте В ед.рй

Хлорофилл а 2 3 9,60 0,35 0,36

. Хлорофилл в 0,83 3 9,60 0,37 0,3??

Хлорофилл £ 5 2,2 8,59 0,06 0.07

Феофития а г 3 9,48 0,42 0,42

Феофитин в 2 3 9,60 0,57 0,55

Феофвтжв с 5 3 9,32 0,08 0,09

Хлорофиллид 0 0,5 2,3 9,35 0,12 0,12

Хлорофкллид в 0,8 2,3 8,32 0,14 0,14

Феофорбид а 0,8 2,3 7,74 0,075 0,08

Феофорбяд в . 1,0 г 8,17 0,08 0,09

Бахтерзовиридин 1,2 3 9,26 0,06 0,09

Баитериохлорофилл 0,73 3 9,34 0,10 0,12

Протохлорофилл 0,6 2,5 9,60 0,18 0,20

Еактериофеофятин 0,56 3 9,30 0,10 0,09

Протофеофитин 0,55 3 8,72 0,13 0,15

гл-феофитин 1.0 3 9,18 0,26 0,29

Си^еофктян 2,0 3 9, ее 0,02 0,01

Фтаиоцаанин ма 0,44 3 9,82 0,17 0,17

2Л-НОМПЛ.1,4,5(Э--тетрамвтилпорфи- 2,6 9,74 0,29 0.30

рина 5

Диметиловый эфир

протопорфярина 3,5 2,6 9,29 0,16 0,15

I,4,5,8—тетраметил— порфюрин 5.5 2,6 9,76 0,42 0,42

Протопорфнрин К 3,5 2,6 9,76 0,17 0,15

При затемнении раствора свободные водородные ионы присоединяются к образовавшемуся в результате фотореакции радикалу сеыи-хпвояа и рН системы повышается.

Следует отметить, что данная схема реакций является упрощенной; не исключено» что при фотовосстановлении пигментов гидрохиноном помимо вышеупомянутых процессов происходит, например, прото-нжроааяие анион-радикала хлорофилла, его дальнейшее восстановление или другие реакции, не влияющие, однако, или влияющие лишь в определенной степени на концентрации протонов в среде.

Таким образом, полученный материал свидетельствует о наличии изменений концентрации ионов водорода при фотоокислении и фотовос-сгановлении широкого круга пигментов и красителей п-бензохиноном и гидрохиноном в эвакуированных этаноловых растворах. Универсальность этого явления' подтверждает схему, по которой изменения рН среды связана с выделением пли поглощением Н* неустойчивыми продуктами изменения хинона шеи гидрохинона.

2. Изменение рН среда при освещении этаноловых растворов хяорофкялов а и в и их феофитинов

с окислителями нехияоновой природы

Опыты о эвакуированными слабокислыми (рН 4-5) растворами хло-рофиллов ¿ид (конц. Ю^М) в этаноле, содержащими Ю^-Ю^М тринитробензола, м-динитробензола, тринитротолуола, м-динитрохтор-бенэола показали, что при их освещении, как и в случае хинона, имеет'место обратимое в темноте повышение кислотно-основного равновесия среды. Исходя из данных полярографического восстановления различных ароматических нитросоеданений ( дзета «ъ а1,, 1966) нвугоувку в! | можно предполагать, что наблюдаемое цодаела-

чивание рассматриваемых систем связана с образованием в ходе фотореакции пигаента с окислителем электронновосотаяовлеянш: нитросоеданений, присоединяющих в благоприятных условиях протон среды.

14.

Феофитинн айв, ввиду их малой склонности к окислению, ив фотореагирует с вышеуказанным акцепторами электрона. Йзмйпвккй рН не наблвдается такке при освещении растворов хлорофиллов а я в и их феофитинов с ^нитрофенолом, 2,4-диватрофояолом, тра-нктрофенолом, рвбофлаьги-5'-ф>о$атом-на, SgOg, цнстзшоц, тетра-цианэтиленом, не способкых,видимо, или к окислению применявшихся пигментов иди к захвату Н+ среда.

Освещение еганодовых растворов хлорофилла а я в (еокц.~ рН 6-7) в присутствии тетрацианхжнодиметана - ТЛИМ -(1СГ"*М) приводит к повышению рН среди, обратимоцу после выключение света. Механизм данной реакгош, вероятно, подобен таковому акя случая фотоокисления хлорофилла п -йензохиноном, поскольку строение и свойства обоих акцепторов электрона сходна. Следует, однако, отметить, что фотореащгя между хдорофшцвми и 7ПХМ шкет протекать внутри комплексов, речь о которых пойдет ниже.

Неожиданным является световое повышение рН в растворах фесфи-тинов, содержащих ТЦХДМ. Объяснением этого, вероятно, мохет служить способность ТЦЩ1 легко образовывать комплекса е переносом заряда с различного класса соединениями, и, в частности, с хлорофилловыми пигментами. Как известно, процесс образования НИЗ сопровождается значительным снижением внергетичесяих барьеров перехода электрона от одной молекулы к другой (в данном случае от фео-фитнна к ТЦЩ5). и поэтому наиболее вероятно, что здесь имеет место реакция фотоокисления феофитина, не наблюдающееся с окислителями типа в -бензохвнона или ароматических нитросоедннеяЕЙ.

Следует указать, что рассмотренная схема возникновения ДрН

- одинаковая дня хлорофиялов ав вян безмагниевнх производных -

- в случае освещения растворов пигментов с Т1ВДМ не исключает возможности влияния на кислотно-основное равновесие среды побочных фотохимических процессов, а также изменений самого пигмента.

Изложенные данные указывают на наличие изменения рН среды в тех случаях, когда акцептор электрона способен к захвату протона. Тем самым еще раз подтверждается вшерассыотренная схема

15,

изменений кислотно-основного равновесия не следовавшихся фотохимически активных систем*

3. Светоинстуровашгнв изменения рВ этанодовшЕ растворов хлорофшшов овин феофитинов с

производными орто- и пара-бензо- и нафтохинонов

Исследование изменения концентрации водородных ионов в эвакуированию: спиртовых растворах хлорофилла а (концентрация всех использованных пигментов 10~5М, окислителей - от 2-Ю"5 до Х-КГ3^) в присутствии различных хинонов (1,4-нафтохшон; 1,2--вафтохвнон; I,З-нафтохинон-4-сульфонат натрия; дурохинон; 2,5--дшжси-п-бевзохинон; п-хлоранал; ко энзим <г10 ; менадион; о--хлоракил; 2,6-диброи-а-бензсхилон; 2,З-дихлор-5-п-хлорфекил--п-бензохинон; 2,3,5-трн<;ром-6-фвнил-о-бензохинон, 2,5-дихлор~ -п-беизохинон) показало,-что обратимое в темноте повышение рН наблудается при освещении слабокислых систем (рН 5), содержащих в -хяорфенил-п-бензохиаон, сульфонат натрия о-нафтохинона, дурохинон а коэнзкм ч10, При фотореакциях этих хинонов с хлорофиллом в также имеет место подщелачпвание среды, однако темпового понижения рЗ здесь не наблюдается (исключение составляет дурохинон, в присутствии которого заметна некоторая обратимость реакции).

Указанные изменения отражают, по-видимому, как и в случае п-бензохгвоиа, результат окислительно-восстановительного взаимодействия возбужденного пигмента с окислителем, механизм которого приводился вше.

Следует отметить, что в данных случаях характерна низкая степень изменения кислотности среды, достигающая всего 0,05-0,1 ед. рН. Очевидно, в этом выражается корреляция мезду элек-тронакцеатсрнымн свойствами упомянутых хиыонов и степенью повышения рН.

Растворы феофптгогов айв,, содержащие сульфонат натрия о--нафтохЕвона, дурохинон и коэнзим в условиях, подобных таковым для опытов с хлорофиллаш: айв, ке обнаруживают измене-

16.

ния рН ни на свету, ш в темноте, свидетельствуя, таким образом, о неспособности феофитинов к окислению тказаншшк акцепторами электрона.

В слабощелочных областях рН (8,5-9,5) растворы хдорофшцюв а. и £ , а также их феофитиаов, в присутствии судьфоната натрия о-вафтохияона и п-хлорфеншЕ-о-бензохииона обнаруживают обратимое в темноте световое подкисленве среды. Это, видимо, отражает результат фотовзаимодействия пагмеатов с восстановленными формами соответствутщих хивонов, имеющимися в спиртовых средах. Интересно , что в аналогичных условиях в растворах упомянутых пигментов с дурохияоном и коэнзшом <3|0 не имеет место изменение рй, что, вероятно, связано с отсутствием в растворе дурогидрохинона и убпгвдрохинона в количество, достаточном для того, чтобы вызвать заметное понижение рН системы.

Таким образом, полученные результаты указывают, на то, что к обратимому фотовзаимодействию с главным фотосинтетичесхиы пигментом - хлорофиллом а - способны производные п -бензохввона и о-нафгохинона со средней величиной редокс потенциала 0,1-0,25 в (ра 7; 20°С). Еажно, что этой способностью обладает коэнзим о10, это свидетельствует в пользу участия пластохинона в цепи переноса электрона про растительном фотосинтезе, так как окислитель-но-восстановительпые свойства коэяэима 510 и пластохинока близки друг к другу.

4. Световое изменение рН среды при взаимодействии хлорофцллов а и в и их феофитшов с различными

восстановителями

Освещение подщелоченных дегазированных растворов хло-

рофдялов а и в и их безмагниевых производных (ковд.всех пигментов Х(Г®М), содержащих пирокатехин, фдороглщин, пирогаллол, резорцин в количествах 2*1СГ2М , приводит к необратимому в темноте понижению рН системы на 0,06-0,1 ед. рН, связанному . возможно, с выделением электронно окисленным фенолами протонов в окружающую среду ( Образующиеся при этом продукты окисления оксибен-

17.

эолов не способам, очевидно, к обратной реакция, г повышение рН после выклгчеыия света не имеет место,

В слабокислых растворах (рН 4-5) тех же реагентов свет не вызывает изменения кислотности, тав как условия для фотовосста-новлекия здесь менее благоприятны. Подобными причинами, возможно, объясняется отсутствие изменения рН при облучении растворов хлорофидлов а, в я их феофитинов (вех. рН^" 5), содержащих аскорбиновую кислоту (5-10**%). Однако-в слабощелочных системах (рЯ 9-10) хлорофилловых' пигментов и аскорбиновой кислоты свет вызывает обратимое в темноте повышение рН (на 0,06-0,20 ед.рН), причем степень ее значительно возрастает в присутствии кислорода воздуха (— 1,5 ел. рН). Это позволяет думать, что освещение реакционной снеся как в вакууме (остатки 0^) так я на воздухе приводит к сенсибилизированному пигментами окислению донора ялектроаа растворенным 02, в результате чего образуется лабильные продукты взалмодейс твия аскорбиновой кислоты с поввшаедие рН среда и реагирующее в темноте обратно.

Ошггн с слабощелочными (рй 9-10) растворами хлорофилла а и в, а также их феофятинов, содержащими ткомочевину и оллилтиош-човяну (КГ^Н), показали, что свет вызывает необратимое подкас-ленке среды. Согласно давним Яеяаа и Бирта (1953), при фотосен-слбилнзированном окислении тиомочевины кислородом может образоваться лмивоиииноивгавсудьфиновая кислота. Воэиохво, что швяао »то соединение ответственно за наблюдаемое понижение вагслотно--основного равновесия рассматриваемых систем. Это предположение подтверждается увеличением степени подкисдения среда в неэвакуированных растворах, когда количество суяьфиново® кислоты велико.

При слабокислом исходном рН 5) данные растворы обнаруживают узе не понижение, а повышение рН без обратимости в темноте. В втом случае , очевидно, происходит фотосенсибидизированное восстановление тиомочевшш и алянлтиомочеышн какими-то цриме-сями клн рас гворителем, сбпровеадавдееся захватом протона алек-трокиовосстаяовленным акцептором электрона.

18.

Приведенные данные свидетельствуют о наличии изменения рН при фотореакциях хлорофилла и его аналогов с соединениями различных классов. Однако обратимость изменений рН и, следовательно, фотореакций, яьляицееся необходимый условней для нормального функционирования переносчиков электрона (И*), наблвдается лишь в немногих случаях; с гидрохиноном и аскорбиновой кислотой. Таким образом, данные полученные с использованием п-даокси-бензола, говорят в пользу вероятности участия соединений типа хкнова в окислительно-восстановительных процессах, происходя-1цих при фотосинтетическом переносе электрона.

ЧАСТЬ П

ИЗУЧЕНИЕ ШИШ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА ЙЗШЕЯИЕ КИСЛОТНО-ОСНОВНОГО РШОВВСИЯ СРЕДЫ ПРИ ФОТОХИМИЧЕСКОМ ВЗШЛОДЕЙСТВИИ ХЯОРОНШГОВ а И в И ИХ ФШЙТИНОВ С ХШОНОМ И ЩПРОХИНОНОМ

I. Исследование буферных свойств метанола и этанола. определяйте величину дрН при Фототге акциях пигментов с окислителями и восстановителями

При проверке возможности получения однозначных и воспроизводимых результатов в используемых растворителях било обнаружено,что абсолютные величили изменения рН среды ( ДрН), наблюдаемые в одинаковых условиях при фотоокислении хлорофилла д хинонои в метиловом спирте одного и того же производства и квалификации, но различных партий, а также в метаноле различной квалификации и производства, не совпадают между собой.

Потеяциометрнческое титрование спиртов показало, что причиной расхождения величин дрН в вышеописанных опытах является различия в буферных свойствах испытанных метанолов: в растворителях с высокой буферной емкостью ДрН достигает меньших значений нежели в спиртах с низкой буферной емкостью.

19.

В целях выяснения причин различной аабуференности метанолов ид^Д *з них подвергался дистилляции, при которой обнаружилось, что все исследуемые стерто является смесью фракций, кипящих при различии температурах, хотя точка кипения собственно мета-вола расположена при 64,5°С.

Дотенциометрдческое титрование фракций, отобрашшх при перегонке метиловых спиртов, показало, что каждая из них обладает различной буферной емкость», причем низкокипащие фракции в баньке! степени эабуференн нежели внтекишэдие.

В полной корреляции с этими результатами находятся данные, подученные при исследовании степени светового подаелачивания среди в растворах хлорофилла а и хинова, приготовленных с использованием уцомянутнх разнокшютх фракций исследовавшихся спиртов: ДрН меньше в том случае, когда температура кипения фракции метанола более низкая, т.е. когда буферная емкость ее выше.

Увеличение значений дрй при переходе от более забуферен-ннх сред к менее забуференным наблюдается и в случае фотовосста-новхеная хлорофилла а гидрохиноном.

Исследование этанола - ректификата разных партий показало, что буферные свойства последних практически не отличаются между собой, ба это указывают как результаты потенциометрического титрования, так и тождество величин ДрН, наблюдаемых в исследуемых растворах.

' На основании полученных данных можно сделать вывод, что различая в буферных свойствах растворителей., в частности метанола, определяется присутствием или отсутствием различных примесей. В случае метилового спирта такими примесями могут являться диметадоБкЙ эфир, метиладь, метиловый эфир уксусной кислоты, формальдегид, ацетон, этиловый спирт, ацетальделщ, метиламины, метиловый эфир цуравьяной кислоты. Поэтому, в целях получения сравнимых и воспроизводимых результатов в подобного рода исследованиях, необходима стандартизация применяемых растворителей путем их тщательной очистки.

20.

2. Зависимость изменения рН среды от концентрата реагентов при фотоокидленяя я фотовоо^уавоыеняи хлорофиллов а и в н их феофитжвов

Опыта с метаяоловыми растворами хлорофилла а или в (конц. ; от б'Ю^до юг^м), содержащими п-бензохинон, показали, что световое повышение рН (+дрН) во всех случаях зависит от концентрации окислителя. + ДрН равномерно повышается при увеличении количества последнего до определенного уровня (ЮГ3!! для хлорофилла а; 5*10"% для хлорофилла г) и затем начинает уменьшаться.

Степень фотоиндуцированного подщелачивания среды зависят таете от концентрации пигментов. Хинон в этих опытах брался в количестве, при котором получается максимальная величина ДрЕ.

Попытка использовать для опытов с фотоокислением метан сиговые растворы феофятинов были неудачными. Освещение этих систем, содержащих п-бензохинон, как и в опытах с этаноловша растворами, не приводило к изменении рН среды, подтверждая тем самым неспособность феофатияов к взаимодействии с окислителями типа хинона.

При фотовосстановлении хлорофиллов а и в и соответотвутащх им феофитинов гидрохиноном бнло показано, что величина светового понижения рН в метиловом и этиловом спиртах тесно связана с концентрацией пигмента; максимальные значения - ДрН достигает при определенном содержании хлорофилла идя феофитина в растворе. Например, световое подкисление этаноловых растворов хлорофилла а наиболее значительное при концентрации пигмента

дня хлорофилла в эта величина составляет 10"*®М. В случае же феофитинов величина - ДрН достигает максимума при концентрации пигментов (восстановитель во всех случаях был взят в количествах, обеспечиваниях наиболее высокую степень понижения рН).

Различия в концентрациях пигментов, при которых величины -Д рН достигают максимума.отражают, возможно, разницу в окисли—

21.

тельно-восстановгтельных свойствах хлорофиллов и феофашшов.

Результата опытов по выяснению влияния концентрации гидрохинона на степень подкисления среды указывают на прямую зависимость последней от количества восстановителя. Характерно, что максимальное понижение рН при освещении наблюдается во всех случаях при концентрации гидрохинона, превышающей концентрацию пигмента в заметно большей степени, чем это имеет место для окислителя при фотоокислении хлорофилла хиноном.Это, по-видимо-МГ, связано с разницей в свойствах хинона и гидрохинона прежде всего в отношении тушащего действия этих соединений на возбужденное состояние пигмента. Как известно, хинон сильнее тупит флуоресценцию хлорофилла чем гидрохинон.

В этаноле концентрации восстановителя, при которых имеет место максимальное подкисление среды, одинаковы для всех пигментов к составляет примерно 2*Х0 М; в метаноле эта величина меньше:~10М, что, вероятно, объясняется различиями в физико-химических свойствах обоих спиртов.

3. Изменение гД среда яри Фотоокислении и фотовосстановлении хлорофиллов а и в и их феофитшов

в раздичрог -ряг!тт)оц)ителях

В данном , разделе приводится результаты сравнительных опытов По измерению светового изменения уй при фотореакциях пигментов в ряде растворителей. Для этанола полученные данные являются, в основном, подтверждением результатов, описанных в предадугоях разделах, с некоторым иг расширением и уточнением в определенных аспектах.

' Концентрации пигментов в опытах с фотоокислением, а также с фотовосстановлением, составляли ^юг5!); п-бензохинон применялся в количествах от 1СГ4 до б-ИГ^М, гидрохинон - З.ЮМ.

а) Изменение рН ори фотоокислении п-6ензохиноном

При освещении евакуированних слабокислых растворов хлорофиллов а и в в этаноле, содержащих п-бензохинон, наблвдается обратимое в темноте повышение рН среды, причиной чеку является

рассмотренный вше процесс захвата анион-радикалом хжнова протона среды. Абсолютная величина изменения рН <+ û рН) зависит от исходного рН раствора; максимальное понижение кислотности среды имеет место в растворе с начальным рН-^5. Пообе стороны от этого значения величина + д рН уменьшается. При исходной рН 7,5-8 происходит перемена знака ДрН; включение света вызывает уже не обратимое подщелачивание, а подкислеше системы, связанное, как указывалось, с фотовосстаяовлеяиен пигмента примесью гидрохинона.

Опыты с теми же растворами, во без откачки воздуха показали, что л в этих условиях можно наблюдать обратимые изменения кислотности при освещении . Однако интенсивность и кинетика прямой и обратной реакции в »том случае заметно отличается от наблвдаю-щихся б анаэробных условиях. При рН<7 абсолютные величины +ДрН в присутствии Og заметно меньшие s обратимость в темноте явно ухудшается, что можно объяснять соответственно конкуренцией между 02 и хивоном в первичной фотохимической реакции с пииеагом и окислением образовавшейся в этой реакции восстановленной формы гино-на, котла обратная реакция подавляется. В области рН>7 в аэробных условиях только о хлорофиллом в, который легче восстанавливается чем хлорофилл а, можно наблюдать неболыюе обратимое понижение рН.

В случае эвакуированных этаноловшс растворов фвофитинов а ж в с хииовом изменение рН при освещении наблюдается только при начальных рН>6, причем ДрН имеет отрицательны! знак (фотоэосста-новлекие примесью гидрохинона).

В присутствии 02 воздуха область наблюдения обратимого -ДрН растворов феофитгнов заметно сужается ж лежит в пределах от {fi 7,3 до 8,5,

Картина изменений кислотно-основного равновесия дня растворов исследогавшихся пк*ентов в присутствии хивона э метаноле, изопропаноле и ацетоне по обцецу харщстедо не отличается от таковой для этаволовых сред. Причины этих изменений в указанных растворителях талою, видимо, сходны. Однако есть и некоторое различия.

обусловленные, очевидно, индивидуальными физико-химическими свойствами растворителей,

В метаноле начальный рН раствора, цря котором обнаруживаются максимальные +ДрН, расположен при рН~3,5 вместо 5,0 в »таноле; абсолютные значения +ДрН в этой точке в одинаковых условиях опыта в метаноле гораздо большие, в щелочном интерва-_ ле рН (7,5-6,0) освещение данных систем приводит к понижению рН* Раствори феофитинов а и 5 в присутствии хинова обнаруживают чувствительность к освещению лишь в щелочной среде(-Д рН).

В жзопрованоде максимальные +ДрН приблизительно такого же порядка как в этаноле, но наблюдаются при исходном рН раствора 5,5.

В ацетоне абсолютные величины +ЛрН достигают максимальных значений в средах с исходным рН—5,0. При начальном рН сяо-темы Выпе 7,8 освещение вызывает подкисление среды.

Влияние присутствия Og воздуха на поведение рБ ацетоновых, метаноловых и изопропаиоловых растворов хлорофиллов и феофиги-вов сходно с соответствующими случаями для этанола.

В водных растворах тритона Х-100 обратимое в темноте повышение рН обнаруживает только хлорофилл а при начальном рН~-5. С хлорофиллом в наблюдается необратимое подщелачивалие системы, а в случае слабокислых (рН~5) растворов феофитинов освещение приводит к подкислена» среды. В этом случае поведение рН обусловливается, по-видимому, специфическим влиянием тритона Х-100 на окислительно-восстановительные реакции пигментов*

Црн щелочном исходном рН (7,7) водных растворов исследовавшихся пигментов освещение вызывает обратимое в темноте подкисление среды, причины которого, вероятно, подобны таковым для других растворителей.

б) Изменение рН щш фотоаосстэноеления гидрохиноном

Опыты с растворами хлорофиллов а и д и их феофитинов во всех применявшихся растворителях показали, что в щелочном интервале рН освещение приводят к понижению рН (-Д рН),связанному, как указывалось выше, с выделением протона катяон-радикаг-лом гидрохинона.

Максимальный - ДрН в метаноле наблюдается при рН~8,5; в втанс-ле ~9,5, в изопропаноле ->'10,5, в ацетоне при в водках

средах в интервале рН 6-7.

В слабокислой среде в случае хлорофиллов £ н £ знак светового изменения рН меняется на положительный (крою водных растворов тритона), что указывает, по-вддимому, на переход от фотовосстановления к фотоокислени» пигментов пржмесь» хкнона.

В неэвакуированннх растворах обратимое световое понижение рН в щелочной области рН резко уменьшается, свидетельствуя, вероятно, о наличии конкуренции между растворений« 02 я гидрохиноном в реакции с возбужденным пигментом.

Материал, полученный при исследовала* фотодац^цА^оваипкс изменений рН в различных растворителях, подтверждает механизм этого явления как результата выделения в среду или поглощения из среды протона промежуточными формами хиноза или гидрохинона, образующимися в фотохимических реакциях последних с пигментами,

4. Исследование изменений уй среди при освещении эвакуированных и неэвакугрованндх неганодовнх растворов хлорофилла в присутствии д в отсутствие п-бензогинона

Изучение различных сторон фотовзаимодеДотгия фотосинтетических пигментов с донорами и акцепторами электрона в модельных системах, содержащих кислород, представляется весьма целесообразным, так как результаты, получаемые при этом, 11017т дать дополнительный материал в отношение механизма указанных фотореакщсК в условиях, в определенном смысле приближенных природными.

В свете изложенного казалось питерским исследовать при немощи применяемой наш методики фотореакцию хлорофилла о п -бензохи-ноном в присутствии и в отсутствие кислорода воздуха, а также изучить взаимодействие возбужденного пигмента непосредственно с растворенным в среде

25.

а) Изменение кислотности среды Гфи фотоокислении

хлорофидлов а и £ хиноноы в зависимости от присутствия в отсутствия Og воздуха

При освещении подкисленных (рН£-3,3) эвакуированных мета-валовых растворов хлорофилла £ <IO~SM), содержащих 3,6*Ю М п-бензохинона, кислотво-освошо е равновесие среды повышается на 0,53 ед. Присутствие воздуха в этих системах почти не влияет на подщелачивали® раствора, достигаввее в этих условиях 0,51-ед. Уменьшение в растворе концентрации хкнона до 4*10""% приводит к возникновению уже более ощутимой разницы в величинах +лрН, наблюдаемых в одинаковых условиях в системах, содержащих и не содержащее атмосферного Og, н составляет 0,15 ед. При дальнейшем понижении концентрации хило на в исследуемых растворах разница между величинами +Д рН, фиксируемыми в присутствии и в отсутствие воздуха, еще больше увеличивается, и при содержания окислителя в среде 2«Ю-5М доходит до 0,40 ед. рН. Параллельно этому ухудшается обратимость световой реакции в темноте.

Принципиально такая же картина явлений имеет место я в случае хлорофилла а.

Подавлявшее действие кислорода на изменения рН среды в данных опытах можно объяснить, по-видимому, конкуренцией между кио-лородом и хнноном за возбужденные молекулы пигментов, причем эта конкуренция тем значительнее, чем меньше концентр? п-бензохи-вова превосходят концентрация хлорофилла.

б) Изменение рй среда при освещении иетанолоысс растворов хлорофилла а в атмосфере чистого 02

я кислорода воздуха

Исследования показали, что освещение подкисленных (рН--*3,9) метанолошх растворов хлорофилла а, содержащих 0% воздуха, приводит к необратимому- в темноте повышению кислотно-основного равновесия среды. Степень этого подщелачивавия зависит от исходного рН системы (максимум при рН — 4,1).

28»

Подобная картина явлений наблюдается и при освещении эвакуированных в различной степени (30 и 60") растворов хлорофилла а, причем степень повышения рН остается такой же как и для неотка-чанных систем.

Опыты, проведенные с насыщенными чистым 0¿ растворами хлорофилла а показали, что световое изменение кислотности, набдвдаемое в среде, по своему масштабу и характеру не отличается существенно от той, которое имеет место в системах, содержащих воздуха.

Таким образом, можно предполагать, что изменения рН среды, отмечаемые при фотоокислении хлорофилла растворенный в среде кислородом, возникает вследствие образования в процессе фотореакции достаточно стабильных продуктов окисления пигментов, подще-лачиваших раствор.

Зависимооть хода повышения рН среды от исходной кислотности этих систем свидетельствует, вероятно, о регуляторном действии рН на фотореакции посредством изменения редокс потенциалов реагирующих соединений.

Отсутствие различий в степени повышения рН в опытах с растворами хлорофилла, насыщенными чистым Og, содержащими 02 воздуха, а также эвакуированными в различной степени, указывает, возможно на то, что в данных условиях с пигментами реагирует лишь часть растворенного Gg, входящего в состав комплекса кислород-пигмент.

Б присутствии ме тилвиологена освещаемые растворы обнаруживают увеличение значений +дрН. Особенно велико оно в случае не— эвакуированных систем. Бели принять, что первичной реакцией фо-тоокисленпя хлорофилла кислородом является перенос электрона от активированной светом молекулы пигмента к О^.то ыетилвиологен, видимо, облегчает этот перенос, являясь медиатором реакции.

В диссертации высказываются соображения о механизме и возможной роли каталитического действия соединений типа метилвисло— гена (ферредоксин) при фотосенсибилизирувдем действии хлорофилла

in vivo.

27.

Г

í , I

5. Спекгрм действия изменения рН для авакгировавных •таноловых растворов хлорофилла а и в и их фео-

¡Ьитинов. содержании хинон или гидрохинон

Исследование зависимости подщелачивания слабокислых (рН~5) спиртов«! раотвсров хлорофилла а, содержащих п-бензохдаон, от свистрахького состава возбухдаицвго света показало, что наиболь-■иа значения +Д рЗ достигает при свете с длиной волны 665 нм, т.е. а ?красном" максимуме поглощения пигмента» Спектр действия нвяенвяхя рН в области 640-440 нм в отношении формы тождествен опшктру поглощения пигмента в том же участке. Однако при меньших ¿качениях А (440-400 нм) форма обоих спектров значительно отличается: там, где кривая поглощения пигмента поднимается вверх, образуя "синий" максимум, кривая зависимости величины ДрН от дяи-нн водка идет вниз. Аналогичная картина наблюдается и в случае хаоро$яжха в - "синему" максимуму спектра абсорбции пигмента соответствует минимум на кривой спектра действия изменения рН. В остальной части шкалы длин волн (400-430, 490-720 км) спектр действия изменения рН имеет форму спектра поглощения хлорофилла в.

Изучение зависимости подкисления среды 1фИ фотовосстановле-нжв хлорофидлов а и в и феофитиноэ див гидрохиноном от качества возбуишжщего света показало, что, также как при фотоокислении, величины ДрН достигают наибольших значений в том случае, когда на исследуемые растворы падают кванты с энергией, наиболее эффективно поглощаемой пигментами. И так же как при фотоокислении, спектры действия изменения рН для этих систем обладают минимумом в области "синего" максимума поглощения наадого из пигментов.

Зависимость поведения кислотно-основного равновесия среды от наличия иди отсутствия в среде возбужденных молекул хлорофилла или его аналогов свидетельствует о взаимосвязи явления изменения jil с фотореакциями, s которых участвует пигмент. Сокращение масштаба этих реакций в случае синего света объясняется, очевидно, ускорением обратной реакции продуктов фотоокисления и фотовосстановления пигментов, поглощающих свет в указанной области спектра (Евстигнеев с сотр., 1966; Дроздова,Нрасновский, 1969).

28.

выроди

1. Дня измерения рН изучаемых растворов в вакууме скож-струирован и изготовлен специальный сосуд. Налажена методика исследований с ¿^вменением указанного сосуда,

2. С цель» выяснения механизма влияния рН на фотохимическое поведение хлорофилла подробно исследовано явление изменения кислотно-основного равновесия среды при фотореакциях данного пигмента и ряда его аналогов*

3. Установлено наличие повышения или понижения рН среда при фотовзаимодействии большого числа природных и синтетических тетрапиррольных пигментов и красителей с акцепторами и донорами электрона*

4. Зависимость степени изменения кислотности среды при фотореакциях от концентрации пигмента* а такие от спектрального состава света, поглощаемого дм, подтверждает взаимосвязь повышения или понижения рН с фотореакиней, в которой участвует иигмент.

5* С использованием новой методики показано наличие зависимости течения окислительно-восстановительных реакций пигментов типа хлорофилла от кяслотно-оеновыо го равновесия среды.

6. Полученные данные свидетельствуют я пользу схемы, до которой наблюдаемые изменения концентрации водородных ионов связаны с выделением или поглощением последних неустойчивыми продуктами окислителей или восстановителей* На основания этого можно предполагать, что зависимость течения фотохимических окислительно-восстановительных реакций хлорофилла

и других пигментов от рН среды связана с влияние» концентра* дай протонов на процесс отщепления или присоединения Н+ продуктами изменения акцептора или донора электрона.

7. Полученный материал свидетельствует в пользу представлений о роли рН в механизме сенсибилизирующего действия

29.

фотоскятетхчесюЕс пигментов, а также указывает на один из возможных путей регуляции фотосинтетических реакций» протекающих в зеленых растениях.

8. Результаты, полученные с использованием хиноношх окислителей, свидетельствуют в пользу участия соединений этого типа в цепи переноса электрона при фотосинтезе.

9. Экспериментальные данные,показывающие наличие изменений рН в годных средах при фотореакции хлорофилла с н-бензо-хзшоЕом, позволяют думать , что подобные явления могут иметь место vivo-

IO. Значительное ускорение иодщелачиваняя освещаемых не-эвакуярованных растворов хлорофилла при добавлении в среду метилвиологена, рассматриваемого как модель ферредоксина, позволяет думать, что в этом случае ыеталвиологен действует как катализатор, фотореакдан. Появление обратного хода рИ в темноте указывает на то, что в присутствии метилвиологена меняется механизм фо»взаимодействия пигмента с Og. На основании этих данных в диссертации высказываются соображения о возможной роли каталитического действия соединений типа метилвиологена (ферредоксин) при фото сенсибилизирующем действия хлорофилла íj» vivo.

По материалам диссертации автором совместно с В.Б.Евстиг-неевш опубликовано следупцие работа:

I/ "Об изменении кислотно-основного равновесия в среде при взаимодействии хлорофилла и ряда других пигментов и красителей с хиноном и гидрохиноном''* Молекулярная биология, 6, 536, 1972.

2. "Изменение рН среды при фотоокислении и фотовоестановлении хлорофиллов а и в и их феофитинов в разных растворителях", Биофизика, 19, 425, 1974.

3. "Зависимость изменения рН среды от концентрации реагентов ори фотоокислении и фотовосстановлении хлорофилла". Биофизика, 19д_ 6, 997, 1974.

4. "On the mechanism of acid-beее equilibrium alteration In * medium during chioropJjjil and other pigments photoreactions", VI International Congress of Photobiolo&y, Bocbtun, 1972, Book of Abstracts,p.226.

Результаты исследований доложены ва 71 Международном конгрессе но фотобиологии в Бохуме, ФРГ, 1972.

Подписано к печати Э/ц-У^УЛ-. Объем о п.л. Тир.Хсо экз. Зак. 79.

Офсетное производство типография № 3 нзд-ва «Наука» Москва, Центр, ул. Арбат, 33/12