Термодинамічна оцінка ефективності фотосинтетичної трансформації сонячної енергії

Abstract

Конверсия солнечной энергии живыми организмами до настоящего времени не имеет адекватного термодинамического описания в связи с тем, что процессы поглощения и эмиссии света не являются микроскопически обратимыми. Недавно предложен подход, который позволил включить первый этап фотосинтеза в каноническое описание биохимических процессов и применить для их анализа аппарат неравновесной термодинамики. Целью работы была оценка величины термодинамического сопряжения и эффективности процесса фотосинтетического преобразования энергии в изолированных хлоропластах гороха посевного в зависимости от интенсивности освещения растений при выращивании. Эти параметры рассчитывали, исходя из экспериментально определенных скоростей фотосинтетического электронного транспорта (Je), скорости синтеза АТФ (Jp), скорости разобщенного переноса электронов от воды к конечному акцептору (метилвиологену) и величины трансмембранного протонного градиента (ΔрН).

Conversion of solar energy by alive organisms till now has no adequate thermodynamic description because of an apparent lack of the microscopic reversibility of light absorption and emission. Recently two equivalent, but independent approaches were developed allowed to include the first step of photosynthesis in the canonical description of biochemical processes and apply for their analysis the tools nonequilibrium thermodynamics. The aim of the work was an estimation of thermodynamic coupling and efficiency of process of photosynthetic energy transformation in isolated pea chloroplasts depending on intensity of growing illumination. These parameters calculated on the basis of experimentally determined rates of photosynthetic electron transport (Je), ATP synthesis (Jp), uncoupled transfer of electrons from water to exogenic acceptor (methylviologen) and transmembrane proton gradient value (ΔpH).