CÁC PHỨC HỆ ANTEN VÀ QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG

Chương 5: CÁC PHỨC HỆ
ANTEN VÀ QUÁ TRÌNH
CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG
I ) Khái niệm chung & khái quát
về hệ thống anten:
1. Khái niệm : phức hợp anten là các sắc tố quang hợp tổ chức thành
hệ thống thu nhận ánh sáng và truyền năng lượng cho trung tâm
phản ứng,nơi mà xảy ra các phản ứng oxy hóa khử để chuyển
năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học.
2. Lịch sử đi tìm khái niệm về anten:
•
1932,Emerson
và Anold đưa
ra những khái
niệm đầu tiên
về anten bằng
các cuộc thí
nghiệm.
ROBERT EMERSONWILLIAM ARNOLD
☼từ khoảng 2500 phân tử chlorophyll  1 phân tử
O
2
(khi cho A’S’ chạy lóe qua)
Giải thích: 2500 phân tử chlorophyll tiến hành quang hóa học


sản phẩm kém bền do quá trình diễn ra rất chậm và có sự hiện diện
của enzym quang học.
•
Gaffon&Woht năm 1936 cho rằng
là không phải sản phẩm của quá

trình quang hóa hay sự hoạt động
của enzym tạo ra năng lượng mà
do sự chuyển hóa năng lượng từ
hạt sắc tố này đến các hạt sắc tố
khác
•
Xuất hiện khái niệm : Đơn vị quang học bao gồm sự tập hợp
nhiều sắc tố,trong đó có sự kích thích năng lượng dao động lên
xuống trước khi ổn định
•
Lúc bấy giờ,chưa có phương tiện kỹ thuật nào biết đến.
•
James Franck & Edward Teller:
Trên một bài báo năm 1938,họ đã giới thiệu những khái niệm
quan trọng nhưng chủ yếu là để khẳng định việc năng lượng
được chuyển hóa giữa những chlorophyll là không thể xảy ra.
- Hai ông đã tiến hành các cuộc thí nghiệm.
EDWARD TELLER
JAMES FRANCK
HÌNH ẢNH MÔ TẢ 2 QUAN ĐiỂM CHÍNH CỦA CÁC NHÀ KHOA HỌC
II) Các lớp của anten:
•
Phức hệ Antenna có thể được phân chia thành:
-
Phức chất anten màng nguyên.
-
Những phức chất anten màng ngoại vi


2} Phức chất anten màng nguyên:

Chứa đựng những Protein đi xuyên
qua mô hình hai lớp lipit .
Những sắc tố thường được chôn sâu
trong màng tế bào
1} Anten màng ngoại vi:
Trong anten màng ngoại vi, phức
ăng-ten được kết hợp với các thành
phần được chôn trong màng tế bào
ANTEN MÀNG NGUYÊN MÀNG PHỨC CHẤT
ANTEN TÁCH RỜI
TRUNG TÂM PHẢN ỨNG
(xảy ra quang hóa)
Energy
•
Nhóm cuối cùng của những phức chất anten
màng nguyên thường được gọi là những anten
ngoại vi**(còn gọi là những anten phụ).
•
Được tìm thấy thêm khi dần tới lõi.
•
Nó thường có mặt trong số lượng nhiều, phụ
thuộc vào những điều kiện tăng trưởng, và có
thể di động được.
•
Nó thường được tham gia vào quá trình điều
chỉnh hệ thống anten.
III) Những chức năng vật lý
của anten :
1) KHÁI NIỆM
•

Khái niệm phễu có thể được xem như một cơ chế trong đó một
phần năng lượng trong sự kích thích được hy sinh dưới dạng nhiệt
trong quá trình năng lượng được chuyển đến trung tâm lưu trữ một
thời gian ngắn
•
Phễu hấp thu tối đa ở các bước sóng ngắn.
•
Theo hằng số Planck, những trạng thái bị kích động được
hình thành bởi những phôtôn bước sóng ngắn.
•
Quá trình di chuyển năng lượng là từ những chất màu năng
lượng cao nằm xa trung tâm phản ứng đến những chất màu
năng lượng thấp hơn, nằm gần trung tâm phản ứng hơn.
•
Với mỗi chuyển đổi, một số năng lượng bị mất đi do nhiệt, và
sự kích thích được di chuyển tới trung tâm phản ứng.
•
Sự kích thích sẽ được chuyển từ những chất màu năng
lượng bậc cao đến những chất màu năng lượng thấp hơn
•
Năng lượng bị mất trong mỗi bước không làm đảo ngược quá
trình, vì vậy kết quả cuối cùng của sự kích thích là vào trong
trung tâm phản ứng, nơi mà năng lượng được lưu giữ bởi
quang hóa học.
ENERGY
•
Một hệ thống ăng-ten lớn thì đẳng năng với nơi
lưu trữ có thể hút năng lượng tốt, nhưng đa số
năng lượng bị mất vì chúng phải “đi lang thang”
xung quanh anten trước khi dần dần tìm được

đường đến nơi lưu trữ.
•
Với anten phức chất trực tiếp tương tác với
phức chất trung tâm phản ứng, những anten lõi
màng nguyên hoặc những anten nóng chảy, mô
hình phễu thường hỏng. Trong các tình huống
này, năng lượng của một số hoặc tất cả các sắc
tố anten thấp hơn một số lần thực tế của nơi lưu
trữ, một số năng lượng chuyển giao là cần thiết
trước khi năng lượng có thể bị mắc kẹt. Ý nghĩa
chức năng của các sắc tố ăng-ten năng lượng
chưa được rõ ràng.
2) Các khái niệm của tổ chức anten,
“puddles” và “hồ” :
•
Sự sắp xếp tĩnh của một nhóm sắc tố ăng ten
gắn vĩnh viễn với một trong những trung tâm
phản ứng được gọi là mô hình “puddle”, hay
đôi khi là mô hình "các đơn vị riêng biệt",
trong đó có một trung tâm phản ứng duy nhất
và anten của nó tạo thành một thực thể độc
lập không kết nối theo bất kỳ phản ứng với
các trung tâm khác.
•
Mô hình " hồ " là trường hợp hết sức đặc biệt
của sự thông nhau . Trong mô hình này, các
trung tâm phản ứng được “nhúng” vào một “hồ
nước” của các sắc tố ăng ten, và năng lượng
hấp thụ bởi một sắc tố ăng ten có thể được
chuyển với sự cân bằng giữa bất kỳ những trung

tâm phản ứng trong “hồ”. Nếu một trong những
trung tâm đóng cửa để phản ứng quang hoá
học, năng lượng có thể được chuyển giao cho
một số khác đang mở. Mô hình “hồ” áp dụng đối
với nhiều vi khuẩn màu tím.
• Các “puddle” và các mô
hình “hồ” là trường hợp
đặc biệt của tổ chức ăng-
ten. Những mô hình "đơn
vị kết nối" kết nối những
“puddle”, trong đó năng
lượng hấp thụ trong một
“puddle” có thể được
chuyển đến trong sắc tố
khác, nhưng với xác suất
thấp hơn chuyển giao
cho các sắc tố bên trong
“puddle”. Mô hình
"domain" bao gồm nhiều
phản ứng trung tâm trong
một “puddle”.
3) Cách phân tích huỳnh quang của tổ
chức antenna :
Nếu các sắc tố ăng-ten được tổ chức tại một vũng bùn thì sự gia tăng trong huỳnh
quang là tuyến tính. Nếu các sắc tố được tổ chức theo mô hình hồ thì sự gia tăng trong
huỳnh quang bắt đầu với một dốc chậm khi bẫy được mở và sau đó cong trở lên khi
bẫy đã dần dần khép kín, tiêu biểu là hình 5.5a.
Sự đo lường và phân tích huỳnh quang là 1 trong những cách thức hữu hiệu để tìm
hiểu về hệ thống quang hợp. Mối quan hệ định lượng đơn giản giữa việc quan sát năng
suất huỳnh quang và 1 phần nhỏ của các phản ứng trung tâm bên trong để có cái nhìn

sâu sắc về tổ chức các sắc tố, được phát hiện đầu tiên bởi Vredenberg và Duysens
( 1963 ) trong đề tài nghiên cứu về vi khuẩn quang hợp màu tím.
Sử dụng phân tích động lực tương tự như Stern-derivation Volmer trong Phụ lục, V và
D xuất phát theo mối quan hệ đơn giản về định lượng giữa sản lượng huỳnh quang và
phân số của bẫy đóng cửa :
1/øf = 1/ø0f – px (5.6)
Trong đó, øf là tổng sản lượng huỳnh quang, ø0f là sản lượng huỳnh quang khi tất cả
các bẫy được mở, x là một phần nhỏ trong số các bẫy được đóng cửa, và p là hằng số
áp dụng cho một sinh vật cụ thể. 1 tập hợp các giá trị 1 / øf đối với x sẽ là 1 đường
thẳng, như trong biểu đồ 5.5b.
4) Bằng chứng về sự kích thích trực tiếp huỳnh quang của
quang phổ trong việc chuyển giao năng lượng :
Một tập hợp các cường độ phát xạ huỳnh quang ở bước sóng cố định so với bước
sóng kích thích được gọi là sự kích thích huỳnh quang của quang phổ. Nó là một hành
động cho quang phổ phát xạ huỳnh quang. Nếu ánh sáng được hấp thụ bởi một tập
hợp các sắc tố và được phát ra bởi một tập hợp khác, năng lượng chuyển nhượng phải
đã diễn ra giữa hai nhóm sắc tố.
Đối với một sắc tố bị cô lập, sự kích thích huỳnh quang và sự hấp thu quang phổ được
đặt lên hàng đầu, bởi vì cách duy nhất để trạng thái bị kích thích của huỳnh quang được
đưa đến bởi sự hấp thụ của 1 photon. Bởi khi bình thường hóa, hiệu quả sản xuất
huỳnh quang của sắc tố B là được đo dựa theo kích thích trực tiếp của B.