Евгений Юрьев – Хроники распада: 20 замерших мгновений (страница 10)

Сейчас, в этот час, когда солнце поднялось на 25 градусов, спектр сбалансирован. Красного достаточно, чтобы запустить реакции, но не слишком много, чтобы вызвать перегрев. Синего достаточно, чтобы управлять устьицами, открывать и закрывать их в ритме, который диктует интенсивность света. Зеленого – столько, сколько нужно, чтобы отражать избыток, чтобы не перегреваться, чтобы сохранять баланс.

Камера фиксирует этот баланс. Не как статику – как динамику. С каждой минутой солнце поднимается, спектр меняется, и растение подстраивается, меняя угол листьев, открывая и закрывая устьица, перераспределяя энергию между фотосистемами.

II. Молекула ждет

Внутри хлоропласта, в мембране тилакоида, – миллиарды молекул хлорофилла. Каждая – антенна. Каждая настроена на определенную длину волны, на определенный цвет. Вместе они образуют сеть – систему, которая улавливает фотоны, которые падают на лист, и передает их энергию в реакционный центр, где она будет использована для синтеза АТФ.

Камера фиксирует эту сеть. Не как структуру – как процесс.

Фотон, поглощенный молекулой хлорофилла, возбуждает электрон. Энергия возбуждения передается соседней молекуле, той – следующей, и так по цепочке, пока не достигает реакционного центра. Передача происходит за пикосекунды, на расстояниях, которые измеряются нанометрами. КПД этого процесса – 95 процентов. Ни один механизм, созданный человеком, не достигает такой эффективности.

В реакционном центре – две молекулы хлорофилла, особые, способные отдавать электрон не соседней молекуле, а переносчику. Электрон, получивший энергию фотона, покидает хлорофилл, переходит на молекулу-акцептор. Хлорофилл, потерявший электрон, становится окисленным. Он получит новый электрон из воды, которая расщепится на кислород и протоны.

Это – начало. Начало всего. Фотон, который пришел от звезды, запустил цепь, которая закончится молекулой глюкозы, которая станет частью клетки, которая станет частью листа, который будет жить, пока не упадет и не перегниет, возвращая углерод в атмосферу, где он снова будет ждать, чтобы его поглотили.

III. Вода расщепляется

В том же реакционном центре, где электрон покинул хлорофилл, происходит расщепление воды.

Четыре молекулы воды – H₂O – отдают четыре электрона, которые возвращают хлорофиллу его способность поглощать свет. Остатки – четыре протона и одна молекула кислорода. Протоны идут на создание градиента, который будет использован для синтеза АТФ. Кислород – в атмосферу, та самая молекула, которой дышит каждый аэробный организм на планете.

Камера фиксирует этот процесс в масштабе, где каждая молекула – событие.

Молекула воды – не статична. Она вибрирует, вращается, колеблется. Когда на нее подается напряжение – то самое, которое создал электрон, покинувший хлорофилл, – она распадается. Не мгновенно – за миллисекунды, через серию промежуточных состояний, каждое из которых зафиксировано в структуре фермента, который катализирует эту реакцию.

Фермент – фотосистема II – содержит марганец. Четыре атома марганца, связанные в кластер, который может накапливать четыре электрона, прежде чем расщепить воду. Это – молекулярная машина. Машина, которая работает с точностью, недоступной ни одному инженеру, и делает это миллиарды раз в секунду, не изнашиваясь, не требуя обслуживания.

Кислород, который выделяется, – пузырек. Микроскопический, невидимый, но реальный. Он поднимается внутри листа, достигает устьица, выходит в атмосферу. Каждая молекула кислорода, которую мы вдыхаем, прошла через этот путь. Через фотосистему II, через марганцевый кластер, через расщепление воды, которое началось с фотона, который пришел от Солнца.

IV. Градиент нарастает

Протоны, образовавшиеся при расщеплении воды, накапливаются внутри тилакоида. Концентрация протонов внутри становится выше, чем снаружи. Создается градиент – разность концентраций, разность потенциалов, разность энергии.

Этот градиент – аккумулятор. Он хранит энергию, полученную от света, в форме, которая может быть использована для синтеза АТФ. Когда протоны проходят через фермент АТФ-синтазу, их энергия превращается в химическую связь – в ту самую, которая будет питать клетку.

Камера фиксирует этот градиент. Не как цифры – как напряжение. Напряжение, которое растет с каждым поглощенным фотоном, с каждой расщепленной молекулой воды, с каждым протоном, который вошел в тилакоид. Оно достигнет максимума через час, когда солнце поднимется в зенит, и будет держаться на этом уровне, пока свет не начнет убывать.

АТФ-синтаза – роторный двигатель. Протоны, проходя через нее, заставляют вращаться часть фермента. Вращение меняет форму другой части, которая присоединяет фосфат к АДФ, создавая АТФ. Скорость вращения – сотни оборотов в секунду. КПД – почти 100 процентов.

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «Литрес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на Литрес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.