19.5. Кислород, выделяющийся при фотосинтезе, происходит из воды

Обратимся теперь к химическим изменениям при фотосинтезе. Важное значение для выяснения механизма фотосинтеза имеет источник кислорода, выделяемого зелеными растениями. Сравнительные исследования фотосинтеза у многих организмов привели к открытию этого источника уже в 1931 г. Некоторые фотосинтезирующие бактерии в присутствии света превращают сероводород в серу. Корнелис ван Нил (Cornells Van Niel) обнаружил, что реакции фотосинтеза у зеленых растений и зеленых серных бактерий очень сходны:

Сера, образуемая фотосинтезирующими бактериями, аналогична кислороду, который выделяется растениями. Ван Нил предложил общую формулу для фотосинтеза:

Донором водорода зеленых растений является фотосинтезирующих серных бактерий - Таким образом, фотосинтез у зеленых растений может быть сформулирован как реакция восстановления водородом, происходящим из воды. Выделение кислорода будет тогда необходимым следствием этого процесса дегидрирования. Суть такого взгляда на фотосинтез может быть выражена следующим образом: вода расщепляется светом.

В 1941 г. стал доступен тяжелый изотоп кислорода, 18 О, в связи с чем появилась возможность прямо проверить это положение. Действительно, при проведении фотосинтеза в воде, обогащенной 180, этот изотоп обнаруживался в выделяемом кислороде.

Рис. 19.7. Схема фотосинтетической единицы. Молекулы хлорофилла антенн (обозначенные синими буквами С) переносят свою энергию возбуждения на специализированный хлорофилл в реакционном центре (обозначенный красной буквой С).

Полученный результат подтвердил предположение о том, что образующийся при фотосинтезе, происходит из воды.

Рис. 19.8. Схематическое изображение энергетических уровней для возбужденного состояния хлорофиллов антенн и реакционного центра.