не вдається відтворити основні етапи фотосинтезу в штучних системах. Первинне уловлювання і перетворення енергії світла при фотосинтезі відбувається з неодмінною участю хлорофілу, що було виявлено вже в класичних роботах К.А. Тімірязєва, який показав, що саме та частина сонячного світла, яка поглинається хлорофілом, ефективно ініціює процес фотосинтезу.
Як показано на рис. 3а, молекула хлорофілу складається з порфіринового ядра, утвореного тетрапіррольних кільцем з розташованим в центрі атомом магнію, і фітольного хвоста. Хлорофіл відноситься до класу речовин, званих пігментами, тобто сільноокрашенних сполук, що характеризуються інтенсивним поглинанням видимого світла. Було встановлено, що система "легко збудливих" зв'язаних зв'язків порфіринового кільця обумовлює високу здатність хлорофілу до поглинання світла (рис. 36). Так, міліметровий шар 1мМ розчину хлорофілу поглинає близько 90% падаючого на нього червоного або синього світла (зелене світло поглинається менш ефективно, що і визначає зелений колір рослин). Для хлорофілу, як і для інших пігментів, характерно відносно тривалий час, близько 1 (Г8 сек, знаходження у збудженому стані, що важливо для участі хлорофілу у фотохімічних реакціях. У багатьох інших пігментів, наприклад, у похідних хлорофілу, у яких центральний атом магнію замінений на мідь або марганець, цей час набагато нижче унаслідок надзвичайно швидкого переходу енергії електронного збудження в тепло.
Для з'ясування молекулярних основ участі хлорофілу у первинних процесах перетворення сонячної енергії при фотосинтезі найважливіше значення мало відкриття, зроблене нашим співвітчизником, академіком А.А. Красновський, який показав, що при переході в збуджений стан у результаті поглинання кванта світла молекула хлорофілу набуває властивість вступати в такі окислювально-відновні (тобто що йдуть з перенесенням електронів) реакції, до яких вона не була здатна в темряві. При цьому молекула хлорофілу (Хл) може втратити свій електрон, тобто окислитися, віддавши його іншому речовині, званого в цьому випадку акцептором (А) електрона, тоді як хлорофіл виступає в даній реакції як донор електрона. Ця реакція отримала назву реакції Красновський. Збуджена молекула хлорофілу (Хл *) може також відновлюватися, тобто прийняти "зайвий" електрон, відібравши його у іншої речовини, службовця в даному випадку донором (Д) електрона. Якщо помі-мо Хл в системі присутні Д і А, то в результаті поєднання процесів окислення Хл і його відновлення світло, що поглинається хлорофілом, буде індукувати перенесення електрона від Д до А з утворенням Д + (окисленого Д) і А-(відновленого А). Хлорофіл при цьому, незважаючи на участь у двох ступенях переносу електрона, повертається в початковий стан готовності до нового фотохимическому циклу переносу електрона, згідно реакції
Рис. 3. Структурна хімічна формула (а) і спектр поглинання (залежність поглинання від довжини хвилі) (б) хлорофілу.
<...
