Пигменты фотосинтезирующих эубактерий: общие сведения
Для абиогенного синтеза органических веществ в основном требовался ультрафиолет. Все известные в настоящее время фотосинтезирующие организмы используют в процессе фотосинтеза видимый и инфракрасный свет. Наиболее богатые энергией ультрафиолетовые лучи в фотосинтезе практически не используются ( рис. 35 ), что связано с фотохимическими эффектами разных частей спектра.
Фотосинтезирующие эубактерий обязательно содержат магний- порфириновые пигменты - хлорофиллы . Известно больше десяти видов хлорофиллов, но все они поглощают свет видимой и инфракрасной частей спектра.
Вероятно, первыми фоторецепторами, предшественниками современных хлорофиллов, следует считать порфирины , структура которых обеспечивает поглощение умеренно энергизованных квантов света. Экспериментально показана возможность синтеза порфиринов абиогенным путем из простых веществ в условиях, имитирующих условия первобытной Земли.
Важным моментом в эволюции порфиринов явилось включение ионов металла в центр порфиринового ядра. Все порфирины, обладающие фоторецепторным действием, являются магниевыми комплексами. Порфирины, участвующие в темновом транспорте электронов ( цитохромы ), а также ферменты каталаза и пероксидаза содержат в центре порфиринового кольца атом железа.
Итак, способность организмов существовать за счет энергии света в первую очередь связана с наличием у них специфических фоторецепторных молекул - пигментов. Набор пигментов характерен и постоянен для определенных групп фотосинтезирующих эубактерий. Соотношения между отдельными пигментами колеблются в зависимости от вида и условий культивирования. В целом фотосинтетические пигменты эубактерий обеспечивают поглощение света с длиной волны в области 300-1100 нм.
Все фотосинтетические пигменты относятся к двум химическим классам соединений:
- пигменты, в основе которых лежит тетрапиррольная структура ( хлорофиллы , фикобилипротеины );
- пигменты, основу которых составляют длинные полиизопреноидные цепи ( каротиноиды ).
Особенность химического строения молекул всех фотосинтетических пигментов состоит в наличии системы сопряженных двойных связей , от количества которых зависит способность пигментов улавливать бедные энергией кванты света, а также защита каротиноидами хлорофилла от синглетного кислорода. Сопряженными называются двойные связи, чередующиеся с простыми ( рис. 129 ).
