* Данный текст распознан в автоматическом режиме, поэтому может содержать ошибки

55 4 ФОТОН — ФОТОСИНТЕЗ 546 [а. о . ] , 1961; П о л у а к т о в Н . С , Завод, л а б о р . , 1961, 27, ЯА 7, 8 3 0 ; П о л у а к т о в Н . С , З е л ю к о в а Ю . В . , таи ж е , 1964, 30, JSft 1. Н. С Полуэптов. ФОТОН — э л е м е н т а р н а я ч а с т и ц а с м а с с о й п о к о я , равной н у л ю . В с л е д с т в и е этого Ф . в с е г д а д в и ж е т с я со с к о р о с т ь ю с в е т а . О б ы ч н о о б о з н а ч а е т с я у. С п и н Ф . равен 1. Ф . п р е д с т а в л я е т с о б о й п о р ц и ю э л е к т р о м а г ­ нитного и з л у ч е н и я произвольной части спектра, напр. в и д и м о г о с в е т а , р е н т г е н о в с к о г о и л и у У ~ ния. Ф . н а з . т а к ж е к в а н т а м и , в ч а с т н о с т и , Све­ товыми к в а н т а м и , р е н т г е н о в с к и м и к в а н т а м и и у - к в а н тами. Ф . м о г у т и с п у с к а т ь с я и п о г л о щ а т ь с я л ю б ы м и системами, с о д е р ж а щ и м и э л е к т р и ч . з а р я д ы и л и т о к и . Ф. р а д и о ч а с т о т н о г о и о п т и ч . д и а п а з о н а и с п у с к а ю т с я и поглощаются атомами и молекулами; Ф . с высокой энергией ( у - к в а н т ы ) и с п у с к а ю т с я п р и р а с п а д а х я д е р атомов и э л е м е н т а р н ы х ч а с т и ц и м о г у т в ы з ы в а т ь р а с ­ щепления я д е р а т о м о в и о б р а з о в а н и е э л е м е н т а р н ы х частиц. П о н я т и е «Ф.» было в в е д е н о в 1899 М . П л а н ком д л я о б ъ я с н е н и я р а с п р е д е л е н и я э н е р г и и в с п е к т р е излучения а б с о л ю т н а ч е р н о г о т е л а . & С у щ е с т в о в а н и е Ф . означает, что э л е к т р о м а г н и т н ы е в б л н ы с ч а с т о т о й v излучаются и поглощаются только порциями (кван­ тами) с э н е р г и е й hv (h — п о с т о я н н а я П л а н к а ) . В 1905 А. Э й н ш т е й н п о к а з а л , ч т о Ф . р а с п р о с т р а н я ю т с я т а к ­ же подобно ч а с т и ц а м с и м п у л ь с о м hy/c {с — с к о р о с т ь света). П о я в л е н и е в ф и з и к е Ф . в к а ч е с т в е элементар­ ной частицы отражает наличие корпускулярных свойств э л е к т р о м а г н и т н о г о излучения, проявляютдихся т е м я р ч е , чем в ы ш е ч а с т о т а ( э н е р г и я ) ф о т о н о в . - и з л ч е М е х а н и з м Ф . состоит и з д в у х с т а д и й — световой и т е м н о в о й . С в е т о в а я с т а д и я в к л ю ч а е т собственно фотохимич. реакции и сопряженные с ними энзиматические, к-рые завершают окисление воды и образуют восстановленный никотинамид-аденин-динуклеотидфосфат ( Н А Д Ф - Н ) и аденозинтрифосфорную к и с ­ лоту (АТФ). Д а л е е во второй стадии процесса Ф . НАДФ-Н и А Т Ф восстанавливают молекулу СО в цикле сопряженных ферментативных реакций, к-рые могут идти и в темноте. Н е все этапы механизма Ф. выяснены. Современные представления о механизме Ф. в первой стадии пред­ с т а в л е н ы с х е м а т и ч е с к и н а р и с . 1. П р о ц е с с н а ч и н а е т с я 2 2 а -0,5 Хл.а* АТФ -0,5 0,0 + 0,4 Хл.а АДФ I + Рн / Цит. f J t Хл.а,, hVi 0.0 + 0,4 Н 0 9 1 " Лит. см. при с т . Элементарные частицы. Е. М. Лейпин. Ф О Т О С Е Н С И Б И Л И З А Ц И Я — см. Фотохимия. Ф О Т О С И Н Т Е З — синтез растениями органич. веществ ( у г л е в о д о в , б е л к о в , ж и р о в ) и з у г л е к и с л о г о газа, воды, минеральных солей а з о т а / фосфора и д р . элементов с п о м о щ ь ю э н е р г и и с в е т а . Ф . — о с н о в н о й процесс о б р а з о в а н и я о р г а н и ч . в е щ е с т в н а З е м л е , о п ­ ределяющий круговорот углерода, кислорода и д р . элементов, а т а к ж е о с н о в н о й м е х а н и з м т р а н с ф о р м а ц и и солнечной э н е р г и и н а н а ш е й п л а н е т е . П р и в о с с т а ­ н о в л е н и и 1 г мoля С 0 д о у г л е в о д н о г о у р о в н я запас сается 112 ккал, а увеличение свободной энергии с о с т а в л я е т 120 ккал. В процессе Ф. растения суши и о к е а н а у с в а и в а ю т в г о д 4 * 1 0 т углерода, р а з л а г а ю т 1,2-10 т в о д ы , в ы д е л я ю т 1-10 т к и с л о ­ рода и з а п а с а ю т 4 * 1 0 кал с о л н е ч н о й э н е р г и и в в и д е химич. э н е р г и и п р о д у к т о в Ф . , ч т о в 10 с л и ш н и м р а з превышает годовое потребление энергии. В п и щ у и на к о р м животным человечество расходует 2 млрд. т сухой массы п р о д у к ц и и с.-х. растений, что состав­ л я е т У so ч а с т ь от в с е й п р о д у к ц и и Ф . L 2 10 11 11 а0 Р и с . 1. Схематическре изображение механизма фотосин­ теза: I — п е р в а я система; II—вторая система; Х л . — х л о ­ рофилл; П л . — пластохинон (производное бензохинона); Цит.—цитохром; А Д Ф , АТФ - аденоэинди- и аденозинтрифосфат (см. Аденошнфосфорные кислоты); Р —неор­ н ганич. фосфат; Ф д . ферредоксин; A , Y неизвестные вещества. н Ф.— сложный окислительно-восстановительцый процесс, сочетающий фотохимич. р е а к ц и и с фермен­ тативными. Конечным результатом Ф. я в л я е т с я окис­ ление в о д ы с в ы д е л е н и е м м о л е к у л я р н о г о к и с л о р о д а и восстановление углекислого газа, что выражается суммарно след. ур-нием: С0 +2Н 0 — • ( Н - С - О Н^ 2 2 + н о+о 2 а Необходимость д в у х молекул воды д л я этой р е а к ц и и доказывается изотопным анализом кислорода. Н а р я д у с Ф. растений известен также Ф. бактерий. П о с л е д н и й , в о т л и ч и е от Ф . р а с т е н и й , н е с о п р о в о ж ­ дается выделением молекулярного кислорода, что р а с ц е н и в а е т с я б о л ь ш и н с т в о м и с с л е д о в а т е л е й к а к след­ ствие и с п о л ь з о в а н и я бактериями в качестве донора водорода не воды, а сероводорода и д р . восстанови­ телей. Д р у г и м аргументом против и с п о л ь з о в а н и я бак­ териями воды н а восстановление углекислого газа я в л я е т с я более н и з к и й о к и с л и т е л ь н о - в о с с т а н о в и т е л ь ­ н ы й п о т е н ц и а л б а к т е р и о х л о ^ о ф и л л а (см. Хлорофилла). В остальном основные черты механизма Ф . бактерий совпадают с Ф. растений. 18 к. X. э . , т . 5 с п о г л о щ е н и я к в а н т о в света р а с т и т е л ь н ы м и п и г м е н ­ т а м и (см. Пигменты биологические), хлорофиллами и каротиноидами и, возможно, передачи световой э н е р г и и особым ф о р м а м х л о р о ф и л л а а ( Х л . а) с м а к ­ с и м у м а м и п о г л о щ е н и я 695 ммк в п е р в о й системе ( р и с . 1, I ) и 670 ммк в о в т о р о й ( р и с . 1, I I ) . П о г л о щ е н ­ н а я с в е т о в а я э н е р г и я п р е в р а щ а е т с я в х и м и ч . потен­ циальную энергию окислительно-восстановительных р е а к ц и й . П р е д п о л а г а е т с я , что в I системе Х л . а от­ дает Электрон н е и з в е с т н о м у п о к а акцептору Z, к - р ы й п е р е д а е т е г о ферредоксину (Фд), а тот — Н А Д Ф ; в о I I системе Х л . ац с е н с и б и л и з и р у е т о к и с л и т е л ь н о восстановительную реакцию между неизвестным ве­ щ е с т в о м Y и Х л . в, к - р ы й в о с с т а н а в л и в а е т с я , з а б и р а я э л е к т р о н от У , а т о т , в с в о ю о ч е р е д ь , — у в о д ы . Ме­ х а н и з м о к и с л е н и я в о д ы н е и з в е с т е н : еще не о б н а р у ­ ж е н а система с необходимым потенциалом E ^0,Se ( п о т е н ц и а л к и с л о р о д н о г о э л е к т р о д а ) и не о п р е д е л е н о число промежуточных стадий и участники процесса выделения молекулярного кислорода. Д в и ж у щ е й си­ лой всего процесса окисления воды является конвер­ с и я к в а н т а с в е т а , п о г л о щ а е м о г о Х л . ац с э н е р г и е й 42 ккал! эйнгатейн. В соответствии с этим м а к с и м а л ь ­ но в о з м о ж н ы й о к и с л и т е л ь н о - в о с с т а н о в и т е л ь н ы й п о ­ тенциал триплетной формы Х л . ац ? = ± 1 , 5 6 в (см. Хлорофиллы), что в п о л н е д о с т а т о ч н о д л я о к и с л е ­ н и я воды. Однако обнаруженные до с и х пор спектраль­ н ы е и з м е н е н и я Х л . а и ц и т о х р о м а / — в т о р о г о пред­ полагаемого участника этого п р о ц е с с а -г- соответ­ с т в у ю т Е <0,5 в. П о э т о м у п р е д п о л а г а е т с я , что с в о д о й р е а г и р у е т н е и з в е с т н а я система Y—А ( р и с . 1, I I ) , к - р а я , по последним данным, может включать мар­ ганцовый; к о м п л е к с . О с т а л ь н а я ч а с т ь с х е м ы и п о с л е ­ довательность сопряженных реакций были подтверж­ дены экспериментально. 0 , 0 0 П р е д п о л а г а е т с я , ч т о о к и с л е н н ы й Х л . а з а б и р а е т э л е к т р о н от ц и т о х р о м а / , к - р ы й , в с в о ю о ч е р е д ь , о к и с л я е т ц и т о х р о м б и т . д . , т а к что в к о н ц е к о н ц о в