Курс органической химии - Каррер П.
Скачать (прямая ссылка):
Эти сложные процессы могут быть разделены на две группы: первая из них охватывает реакции, при которых из воды с поглощением квантов света образуются кислород и первичный продукт, обладающий
* [В 1960 г. Вудворд с сотр. осуществили полный синтез самого хлорофилла, — Прим. редактора].
Фотосинтез в зеленых растениях
983
восстановительными свойствами; ко второй группе реакций относятся химические превращения, в результате которых из С02 и этого первичного продукта образуются углеводы.
Процессы фотосинтеза весьма детально изучаются в течение ряда лет, однако они еще ни в коей мере не могут считаться окончательно выясненными. В особенности спорной является первая стадия фотосинтеза—образование восстанавливающего первичного продукта под действием света. Мы знаем, что для этого необходимы зеленые красители листьев —хлорофилл а и Ь; в некоторых ассимилирующих бактериях соответствующую роль играет «бактериальный хлорофилл». Возможно, что для процессов ассимиляции необходимы также другие пигменты-так, неоднократно высказывалось мнение, что в процессах ассимиляции принимает участие {3-каротин.
Схема образования углеводов при фотосинтезе (по Кальвину)
сахароза
СН20(Р)
СНаОН
С02
НЮ
СН.,0 (Р)
I
> 2НОСН
*со2=>
3-фосфо г.птериновая кислота
СН20 (Р)
I
со
i
неон
i
неон
I
СН20 (Р)
рибулозо-1,5-дпфосфат
СНоОН
I
со
I
неон
неон
СН20(Р)
риб у Л 030-а-фосфа г
СН.,0(Р)
i
= > 2Н0СН
I
*СНО
З-фоефоглицерн-новий альдегид
СО
I
но*сн I
н*сон неон
сно
I
неон
I
неон
I
неон
I
СН20 (Р)
рнбозо-5-фосфат
I
СН.,0 (Р)
I
со I
СН2ОН
СН..ОН
I
со
I
носн
I
неон
- неон I
неон
I
СН,,0(Р)
седогентулозо-7-фосфаг
СН20(Р)
фруктоэо-1,6-дифосфат
со
I ¦
носн I
неон
[
неон
I
СН20(Р)
фруктозо-Ь-фосфат
СН20(Р)
I
со
I
носн ]
неон I
- неон « I
неон
I
СНоО(Р)
седогептулозо-1,7-дпфосфаг
+
ЄНО
I
неон I
неон
I
СН20 (Р)
эритрозо-4-фосфаг
Ферменты- а) карбокептисмутаза; б) трпозофосфагдегндраза, ТПН(Н), АТФ; е) альдолаза! г)" фосфаїаза; д) альдолаза; е) фосфатаза; ж) фосфопвнтокэомераза; з) фосфопентокппаза; и) транскстолаза. Р — остаток фосфориОІІ кислоты.
984
Гл. 60. Пятичленные гетероциклы с одним гетероатомом
Второй статнн фотосинтеза — образованию углеводов — посвящены обшнрчые работы Кальвина и Гаффроиа. Кальвин проводил опыты с радиоактивной СО,, что позволяло следить за судьоои углерода. В качестве первого продукта реакции после очень кратковременного освещения ассимилирующей клетки он хроматографически обнаружил З-фосфоглнцерпновую кислоту, карбоксил которой содержал С14. Однако оказалось, что почти одновременно образуются также диоксиацетонфос-форная кислота, фруктозофосфат, глюкозофосфат и многие другие соединения. Кроме того, при помощи бумажной хроматографии было установлено присутствие фосфорнокислых эфиров гептозы седогепту-лозы (7-фосфата и 1,7-дифосфата), а также кетопентозы рибулозы (5-фосфата и 1,5-днфосфата). На основании этих и многочисленных других данных Кальвин предложил схему образования углеводов при фотосинтезе (стр. 983). Каждая стадия в этой схеме, естественно, контролируется определенной ферментативной системой. Согласно этим представлениям, З-фосфоглицериновая кислота, первый доказанный продукт реакции, образуется при взаимодействии 1,5-дифосфата рибулозы, СОг и Н20.
Иные представления о фотосинтезе развивает Варбург2. По его мнению, фотосинтез состоит из световой и темновой реакций; в первой из них каждая молекула хлорофилла образует одну молекулу кислорода, при темновой же реакции две трети образовавшегося на свету кислорода вступают в обратную реакцию, причем вновь регенерируются исходные вещества. Таким образом, фотосинтез связан с дыханием. По Варбургу, углекислота фиксируется, по крайней мере частично, в виде а-карбоксила глутаминовой (а также аспарагиновой) кислоты, которые тем самым участвуют в связывании и восстановлении С02.
Продукты восстановления пиррола. Своей значительной устойчивостью по отношению к восстановителям пиррол напоминает ароматические соединения. Правда, он способен присоединять два или четыре атома водорода, но реакции эти протекают очень вяло.
Дигидропроизводное пиррола, пирролин, получается, например, при применении в качестве восстановителя цинковой пыли и ледяной уксусной кислоты. Он представляет собой бесцветную жидкость с т. кип. 90°, имеющую аминный запах, и, в противоположность пирролу, обладает резко выраженным основным характером. Из трех возможных формул строения пирролина Ясеявч е >*с
н,с—сн, н,с—сн нс=сн ;
II I II II
н2с сн н,с сн н,с сн, ¦ •
^ \/ "\ / -
NH NH
I 01') Н (Л») П1 (Д8)
правильной является формула (III), так как при окислении озоном пирролин образует иминодиуксуспую кислоту.
Восстановление пиррола до насыщенного пнрролидина можно осуществить при помощи иодистоводородной кислоты и иЬоссЬопа а также
pSna см. нГстГзшТ. ИИКеЛЯ ПЛаТИНЫ (0бра30-н- еГО И3 ПУТ'
Карбоновые кислоты пиррола и продуктов его восстановления
985
Пир рол иди н имеет т. кип. 87—88°, обладает амин-
