Многие заболевания сердца и сосудов заставляют нас задумываться о том, что кроме соблюдения всех рекомендаций кардиолога относительно медикаментозного лечения, необходимо задуматься и о составлении рационального меню. Нередко пациенты полагают, что диету при возникающих кардиологических патологиях достаточно соблюдать только непродолжительное время. Однако это не так и для профилактики возможных обострений и прогрессирования заболевания следует кардинально пересмотреть свои принципы к составлению ежедневного меню.
Подбор правильного питания для сердца помогает существенно снизить риск возникновения сердечно-сосудистых заболеваний
Современные средства для самообороны - это внушительный список предметов, разных по принципам действия. Наибольшей популярностью пользуются те, на которые не нужна лицензия или разрешение на покупку и использование. В интернет магазине Tesakov.com
, Вы можете купить средства самозащиты без лицензии.
Для полноценной работы сердца и сосудов в рацион пациентов с хроническими заболеваниями сердца следует включать продукты питания, в состав которых входит большое количество следующих полезных веществ:
- Омега-3 – ненасыщенные жирные кислоты рекомендуются всеми ведущими кардиологами и обладают кардиопротекторным, противоаритмическим, антигипертензивным, противовоспалительным и липидостабилизирующим свойством;
- магний – необходим для регуляции ритма сердца, снижения артериального давления, поддержания уровня калия в крови и уменьшения вероятности образования тромбов;
- калий – является основным строительным материалом для клеток, нормализует функционирование нервной системы и стабилизирует сердечный ритм и артериальное давление;
- кофермент (или коэнзим) Q10 – устраняет гипертензию, защищает кардиомиоциты от поражения при приеме кардиотоксических препаратов и проведении хирургических вмешательств;
- антиоксиданты (витамины С, А, Е и селен) – участвуют в разрушении свободных радикалов, способствуя укреплению стенок сосудов, снижению уровня «вредного» холестерина, укреплению иммунной и нервной системы;
- витамины группы В (пиридоксин, пантотеновая кислота, ниацин и ниацинамид) – способствуют расширению кровеносных сосудов и снижению артериального давления, участвуют в нормализации соотношения между «вредным» и «полезным» холестерином, препятствуют закупориванию просвета сосудов;
- волокна клетчатки – полезны для удаления «вредного» холестерина еще в пищеварительном тракте.
Топ-10 доступных и полезных продуктов
Для составления правильного меню людям, страдающим от заболеваний сердца и сосудов, следует включать в свой рацион следующие продукты питания, входящие в топ-10 наиболее полезных и доступных. При их введении в рацион следует обязательно убедиться в отсутствии противопоказаний к их приему.
Жирная рыба
Рыба жирных сортов – сардина, семга, лосось, скумбрия, сом и др. – содержит полиненасыщенные жирные кислоты. А наиболее благотворное влияние на сердце и сосуды оказывает такая из них как Омега-3. Она не вырабатывается в организме человека и должна поступать вместе с едой. Ее благотворное влияние доказано многочисленными исследованиями зарубежных и российских ученых.
Омега-3 содержится в следующих видах рыбы:
- лосось;
- макрель;
- семга;
- корюшка;
- хамса;
- тунец;
- сельдь;
- скумбрия;
- сардины и др.
Кардиологи и врачи семейной медицины рекомендуют включать в рацион блюда из такой рыбы не менее 2 раз в неделю. К таким советам докторов следует прислушиваться не только пациентам с недугами сердечно-сосудистой системы, но и больным с сахарным диабетом, патологиями почек и эндокринной системы.
Масла
Еще одним доступным источником полезных Омега-3 могут становиться растительные масла. Именно поэтому людям с кардиологическими заболеваниями следует вводить в рацион такие из них:
- оливковое;
- кукурузное;
- льняное.
Использование этих масел при приготовлении блюд поможет снизить артериальное давление и уменьшить вязкость крови. В результате сердце и сосуды не будут испытывать чрезмерной нагрузки, и общее самочувствие больного будет улучшаться.
Орехи
Кешью, кедровые орехи, миндаль, арахис, фисташки, грецкие орехи и фундук – являются источниками магния и могут включаться рацион пациентов с заболеваниями сердца и сосудов, при отсутствии противопоказаний к их употреблению. Содержащийся в них магний, является натуральным транквилизатором и антистрессовым средством. Его употребление особенно показано людям, у которых недуги сердечно-сосудистой системы были вызваны стрессовыми нагрузками или чья профессия связана с этими факторами.
Признаками нехватки магния в организме могут становиться такие проявления:
- бессонница;
- раздражительность;
- мерцающие точки перед глазами;
- скачки артериального давления;
- судороги;
- головные боли;
- спазмы в желудке;
- ухудшение состояния волос и ногтей.
Людям с заболеваниями сердца и сосудов следует учитывать тот факт, что потребность в этом элементе повышается во время жары, заболеваний сопровождающихся выделением большего объема мочи или состояний, вызывающих повышенное потоотделение.
Курага
В этом продукте содержится большое количество калия, который необходим больным или людям, чей род деятельности связан с эмоциональными или физическими нагрузками. Этот элемент участвует в поддержании баланса между тканевыми и клеточными жидкостями. Благодаря его влиянию на организм нормализуется сокращение миокарда, стабилизируется ритм сердца и артериальное давление. Калий обеспечивает выведение излишков скопившейся в тканях жидкости и способствует устранению депрессивных состояний. Так же этот элемент улучшает доставку кислорода к клеткам головного мозга и может способствовать предотвращению инсультов.
Признаками недостатка калия в организме являются следующие признаки:
- плохой аппетит;
- снижение мышечной силы;
- судороги;
- тошнота;
- отеки;
- диспепсия в виде запоров;
- уменьшение объема выделяемой мочи;
- слабость;
- апатия.
Гречневая крупа
В составе этой крупы есть множество полезных веществ, оказывающих благотворное влияние на сердце и сосуды. К ним относят:
- витамины группы В (В1, В2, В5, В6 и В9);
- витамины РР, Н и Е;
- калий;
- магний;
- цинк;
- селен;
- фтор и другие минералы и микроэлементы.
В ядрице этой крупы присутствуют компоненты, устраняющие дефицит железа, возникающий вследствие различных сердечно-сосудистых заболеваний, повышающие иммунитет и стабилизирующие уровень «вредного» холестерина. Гречневая крупа может рекомендоваться для включения в меню даже тем больным, у которых присутствуют патологии желудочно-кишечного тракта (например, гастриты, дуодениты и пр.), или лишний вес.
Говядина
Диетологи считают, что основным источником коэнзима Q-10 (или убихинона) для организма человека является говядина. Именно это вещество, содержащееся в мясе, является наиболее сильным антиоксидантом.
Говядина вводится в рацион пациентов, страдающих от заболеваний сердца. Коэнзим Q-10 способствует нормализации обмена веществ, помогает продуцировать энергию в кадиомиоцитах, способствует устранению депрессии, регулирует деятельность сосудов и оказывает дополнительное положительное влияние на клетки головного мозга и другие ткани.
Клюква
Кислоты, витамины, биофлавониды, микроэлементы, антоцианы, сахара и пектины, содержащиеся в клюве, оказывают благотворное влияние на состояние сосудов и сердечной мышцы. Они способствуют нормализации обменных реакций, повышают иммунитет, подавляют рост патогенных микроорганизмов.
В клюкве присутствуют витамины группы В и аскорбиновая кислота, которые укрепляют стенки сосудов и благотворно влияют на иммунитет. Никотиновая кислота помогает организму усваивать витамин С и усиливает его антиоксидантные свойства. Витамин В1 нормализует деятельность нервной системы, сердца и пищеварительного тракта. А пантотеновая кислота помогает нормализовать углеводный и жировой обмен. Высокое содержание калия, усвоение которого улучшается благодаря присутствию витамина В6, так же укрепляет стенки капилляров и ткани миокарда.
Содержащаяся в клюкве клетчатка – пектины – является «водорастворимой». Она способна связывать жидкость и вредные компоненты в киселеобразную массу, которая выводится из организма естественным путем. Благодаря этому в организме стабилизируются обменные процессы, уровень «вредного» холестерина снижается, а вероятность развития атеросклероза сосудов становиться меньшей.
Зеленый чай
В состав этого вида чая входит множество полезных для сердца и сосудов антиоксидантов и флавонидов. Ряд исследований, проведенных в авторитетных научных медицинских центрах, показали, что прием 4-5 чашек зеленого чая в день способен улучшать состояние сосудистых стенок.
Несмотря на все полезные свойства этого любимого многими напитка, следует помнить о том, что при некоторых заболеваниях его употребление может быть противопоказано. Именно поэтому при намерении употреблять его постоянно или в профилактических целях следует получить консультацию у специалиста.
Брокколи
Ряд экспериментов показал, что содержащиеся в брокколи вещества, улучшают работу сердца и сосудов. Они способны уменьшать повреждения, которые возникают при недостаточном поступлении к клеткам миокарда кислорода.
В брокколи содержатся витамины группы В, витамин А, Е, С, U, К и РР. А микроэлементный состав представлен полезными для сердца и сосудов натрием, калием, кальцием, железом, фосфором, цинком, селеном и медью.
При употреблении брокколи организм человека насыщается белком, незаменимыми аминокислотами и соединением схожим по своим свойствам с эндорфином («гормоном счастья»). В состав этой овощной культуры входит небольшое количество углеводов и жиров, а это означает, что данный продукт может употребляться в целях похудения, которое показано многим больным с сердечно-сосудистыми заболеваниями.
Шпинат
Несмотря на то, что шпинат имеет абсолютно нейтральный вкус, его набор микроэлементов и витаминов позволяет использовать его в качестве эффективного средства от анемии. Так же в состав этой зелени входит множество веществ, которые полезны для сердца. Антиоксиданты и полифенолы защищают клетки сосудистой системы от влияния вредных радикалов, а низкая энергетическая ценность этого продукта питания позволяет употреблять его в пищу даже людям, страдающим от лишнего веса.
В состав шпината входит много калия, который так же полезен пациентам с заболеваниями сердца и сосудов. Благодаря этому элементу стабилизируется артериальное давление и нормализуется сердечный ритм.
Шпинат содержит вещества, которые обладают мягким мочегонным действием. Именно поэтому эта зелень может рекомендоваться пациентам с сердечно-сосудистыми недугами, у которых, из-за дисфункций этой и мочевыделительной системы, возникают отеки.
Каких продуктов и блюд следует избегать
Наиболее вредными для здоровья сердца и сосудов являются:
- сахар и соль в избыточном количестве;
- модифицированные жиры (например, маргарин или блюда, в состав которых входят такие ингредиенты);
- мясо, подвергающееся глубокой пререработке;
- черная и красная икра;
- шипучие вина и шампанское;
- пиво;
- фаст-фуд;
- газированные напитки.
Врач-кардиолог Петрова Ю.
Сердце человека как самый чувствительный индикатор реагирует на любые события, происходящие в нашей жизни. Стресс, нервные перегрузки, переутомление, плохой сон, гиподинамия, неправильное питание могут привести нас к сердечнососудистым заболеваниям. Чтобы этого не случилось, давайте заботиться о великом труженике смолоду. Полезные продукты для сердца постоянно должны быть на нашем столе. Они заряжают сердечную мышцу энергией, укрепляют ее, не позволяя раньше времени изнашиваться.
Для полноценной работы сердца в рационе человека должны присутствовать продукты, богатые клетчаткой, ненасыщенными жирами, витаминами, каротином, ресвератролом, флавонидами, микроэлементами, особенно калием и магнием.
Продукты для здоровья сердца
Природа щедра и благосклонна к человеку, она дает ему все необходимое для счастья и процветания. Важно уметь воспользоваться ее дарами. Недаром говорят, что самое главное в нашей жизни – это здоровье, а все остальное приложится.
- Флавониды
Флавониды играют большую роль в нормальном функционировании сердечнососудистой системы. Они содержаться в овощах и фруктах, которые доступны человеку круглый год. Чтобы сердце чувствовало себя хорошо, необходимо ежедневно включать в свою меню растительную пищу. Флавонидов много в цитрусах (лимонах, апельсинах, грейпфрутах), ягодах (чернике, смородине, малине, ежевике, клюкве, ягодах бузины), в красном винограде и красном вине (вино должно быть высокого качества, следовательно, недешевым), свекле, красном луке, краснокочанной капусте, вишне. Употребляйте лук, яблоки, груши, зеленые овощи, зелень, бобы, грецкие орехи и цикорий.
- Ресвератрол
Ресвератрол относится к фитонцидам, которые участвуют в процессе дыхания, защищают организм человека от всякого рода инфекций, благотворно влияют на нервную систему. Высоким содержанием этого полезного вещества отличаются виноград, черника, шпинат, арахис и многие лечебные травы, например, горец гребенчатый, плоды черемухи, хвоя пихты, багульник.
- Каротины
Каротины защищают клетки организма от разрушительного действия свободных радикалов. Молодые клетки человека «охраняются» каротинами, под воздействием этого вещества они дольше остаются молодыми и сильными, успешно противостоят внешним негативным воздействиям. Каротин постоянно должен поступать в организм человека с пищей. Продукты, богатые каротином: салат, зелень, облепиха, рябина, щавель, зеленый горошек, тыква, абрикосы, морковь, кольраби, болгарский перец, арбуз, дыня, брокколи, персики, орехи, рыба, огурцы, сыр, яйца, творог, сметана, говяжья печень.
- Калий
Калий присутствует в 50% всех жидкостей организма, он регулирует сердечный ритм, предотвращает накопление натрия в сосудах и клетках, регулирует кислотно-щелочной баланс крови, снижает артериальное давление. Калий содержится в картофеле, капусте и тыкве. Чемпионы по содержанию солей калия – это чернослив, курага, изюм, абрикосы и плоды шиповника.
- Магний
Магний благотворно воздействует на работу сосудов, он обладает сосудорасширяющим действием, а также снимает спазмы. Высокое содержание магния отмечено в овсяной, гречневой, пшенной и ячневой крупе, в ржаном хлебе и в хлебе с отрубями, в свекле, моркови, зелени, салате, миндале, грецких орехах и черной смородине.
Полезные соки для сердца
- Свекольный сок – это кладезь полезных веществ для организма человека. Сок свеклы снижает артериальное давление, является прекрасной профилактикой сердечнососудистых заболеваний.
- Томатный сок и сок из красного винограда способствуют кроветворению. Они очень полезны для сердечной мышцы.
- Сок лука и чеснока снижает уровень холестерина в крови и способствует укреплению стенок сосудов.
Чтобы увеличить пищевую ценность соков, добавляйте в них масло семени льна или тыквы.
Ненасыщенные жирные кислоты с для сердца
Омега-3 обладают поистине волшебным воздействием на организм человека. Это улучшение функций сердца и сосудов, снижение риска сердечных приступов, инсультов и инфарктов. Ненасыщенные жирные кислоты участвуют в нормализации кровяного давления, снимают воспалительные процессы в суставах, улучшают работу всех систем, укрепляют иммунитет.
Какие еще продукты полезны для сердца?
- Рыба, кальмары, креветки. Эти продукты содержат йод, витамины и минералы, благотворно воздействующие на организм в целом, а значит, и на работу сердца.
- Тыква. Этот овощ постоянно должен быть у вас на тарелке. Его пользу трудно переоценить. В тыкве много витаминов, калия. Тыква противостоит атеросклерозу, нормализует водно-солевой баланс и давление крови.
- Брокколи . Капуста богата витаминами С, Д, витаминами группы В. В ее составе калий, магний, железо, пищевые волокна, марганец и фосфор. Это прекрасное средство для профилактики заболеваний сердца, сахарного диабета.
- Грибы. Этот продукт нейтрализует свободные радикалы, благодаря содержанию вещества эрготианина. Грибы выводят избыток холестерина, укрепляют иммунитет, насыщают сердечную мышцу белками и микроэлементами. Даже после кулинарной обработки грибы сохраняют все свои полезные свойства.
- Горький (темный) шоколад. Темный шоколад содержит 70% масла какао. Поэтому он полезен для сердца, снижает уровень холестерина в крови, снижает артериальное давление. Все остальные сорта шоколада обладают большим количеством сахара и низким содержанием масла какао. Пользы от такого продукта немного.
- Гранат. Гранат считается одним из самых полезных продуктов. Лучше всего употреблять гранат в свежем виде или в виде свежевыжатого сока. Полезные вещества снижают уровень холестерина в крови, препятствуют развитию атеросклероза, разжижают кровь, нормализуют кровообращение. В соке граната высокое содержание антиоксидантов.
- Авокадо. В составе авокадо ненасыщенные жирные кислоты, поэтому он значительно снижает вероятность развития сердечнососудистых заболеваний. Калий способствует правильной работе сердца, нормализует давление, а целый комплекс минералов и витаминов улучшают кроветворение и кровообращение. Ферменты, которые содержаться в мякоти авокадо, ускоряют усвоение полезных веществ и препятствуют ослаблению сердечной мышцы. Авокадо следует употреблять в сыром виде, потому что только так сохраняются все полезные вещества для сердца.
Берегите свое сердце, питайтесь правильно и разнообразно. В современных условиях для этого есть все условия. Важно знать, что полезно для сердца, и оно всегда будет здоровым и сильным.
Сердечно-сосудистая система выполняет ключевую роль в работе человеческого организма. Важнейшая ее функция — питание кислородом всех органов и тканей. На ее состояние оказывает влияние множество факторов, одни из которых практически не зависят от воли человека (экология, стресс, наследственность и генетическая предрасположенность), другие же находятся в его ведении.
Ко второй группе факторов относится, прежде всего, питание. Несмотря на то что содержание рациона оказывает на сердечно-сосудистую систему огромное влияние, многие крайне пренебрежительно относятся к его составу.
Между тем за счет правильно подобранного режима питания и продуктов, необходимых организму с учетом индивидуальных потребностей, можно не только поддержать здоровье сердца и сосудов, но и скорректировать их состояние, что подтверждается исследованиями . Помимо содержания в рационе необходимых для организма групп продуктов, правильного соотношения питательных веществ, соблюдения режима питания, кардиологи советуют также потреблять продукты, непосредственно питающие сердце и укрепляющие сосуды.
Но многие забывают о том, что важно также исключить из рациона пищу , пагубно влияющую на состояние сердечно-сосудистой системы. Проведенные исследования установили прямую связь между нездоровой едой и сердечно-сосудистыми заболеваниями. Что это за пища, и какие продукты питания являются самыми вредными, мы рассмотрим в данной статье.
8 продуктов, убивающих наше сердце
Ниже мы представим вам пищу, которая крайне пагуюно влияет на наше сердце. Некоторые из них необходимо полностью исключить из рациона, а употребление других сократить до минимума.
1. Энергетики
Энергетические напитки обладают концентрированным содержанием кофеина, сахара и консервантов. Как и прочие стимуляторы, временный всплеск энергии происходит за счет истощения энергетических запасов организма.
Иными словами, они не дают энергию, а лишь заставляют организм, и в частности сердце работать на износ , что сменяется последующим упадком сил и сопровождается скачками давления. Учеными доказано , что энергетики повышают риск развития болезней сердца.
Интересно, что большинство потребителей энергетиков в них не нуждаются. Тем же, кому необходимо вынужденно воздерживаться ото сна, специалисты рекомендуют более приемлемые стимуляторы, содержащие кофеин в меньшей концентрации и не содержащие дополнительных вредных веществ. Это, прежде всего, и кофе. , если не превышать допустимую дозировку..
2. Алкоголь
Алкоголь так же разрушительно действует на сердце и сосуды, как и на другие системы организма. К тому же алкоголь в сочетании с лекарствами или жирной пищей может играть роль катализатора или изменять воздействие на организм.
Например, известно, что в сочетании с лекарствами, направленными на нормализацию работы сосудов, воздействие алкоголя может спровоцировать коллапс , а в сочетании с жирной пищей ускоряются разрушительные процессы, которые вредны печени и почкам.
Но не любой алкоголь иммет строго отрицательное воздействие.
3. Соль
Потребление соли важно держать в диапазоне от 3,5 до 5 грамм ежедневно. Это не относится к страдающим такими сердечно-сосудистыми заболеваниями, как артериальная гипертензия, ишемическая болезнь и другие
.
При некоторых из них потребление соли должно быть сокращено еще больше, при других рекомендуется бессолевая диета или замена классической хлоридо-натриевой соли на ту, в которой натрий замещен калием.
Полный отказ от соли также нежелателен, поскольку такая диета в общем применении может способствовать развитию риска сердечного приступа.
4. Жирная пища
Жиры играют важную роль в работе организма, однако не все жиры полезны. Содержащиеся в некоторых продуктах жиры откладываются на стенках сосудов, вследствие чего может развиваться атеросклероз
— предпосылка к развитию других, более опасных заболеваний. Поэтому лучше употреблять , со списком которых вы можете ознакомится в отдельной статье.
Такие жиры содержатся в жирном мясе — баранине и свинине и в продуктах, готовящихся с обильным количеством масла. Такое мясо нельзя есть в больших количествах ни в коем случае.
5. Копченые колбасы
Вред копченых колбас обусловлен, с одной стороны, наличием канцерогенных веществ и консервантов, а с другой стороны, содержащимся в составе жиром в обильном количесте, который убивает наше сердце.
Копчености стимулируют рост давления и способствуют тромбообразованию. Помимо этого, потребление негативно сказывается на работе печени, почек, эндокринной и мочеполовой системе.
6. Фаст-фуд
Вред фаст-фуда, помимо низкого качества используемых продуктов, обусловлен наличием трансжиров и жира, содержащегося в масле, применяемого для жарки во фритюре. Вред потребления фаст-фуда многократно превышает пищевую пользу, извлекаемую организмом из их потребления.
Он способствует повышению уровня плохого холестерина , а вредные вещеста, содержащиеся в такой пище буквально «царапают» сосуды и делают их рыхлыми, в следствии чего они легко надрываются.
К фаст-фуду также стоит отнести низкокачественные закуски и снеки, среди которых картофельные и кукурузные чипсы, изготовленные с применением большого количества масла, сухарики, луковые кольца во фритюре и т.д.
7. Сахар
Потребление сахара вызывает скачкообразный рост давления и ухудшение состояния сосудов. Кроме того, потребление сахара негативно сказывается на прочих системах и процессах, происходящих в организме.
Сахар вызывает тревожные и депрессивные состояния за счет угнетения нервной системы. Вред от сахара схож с вредом, возникающим вследствие потребления энергетиков.
8. Курение
Курение — одна из вреднейших возможных привычек, а для «сердечников» недопустимая в принципе, поскольку провоцирует спазм сосудов, и так находящихся в критическом состоянии.
Помимо резко возрастающей возможности инфаркта и инсульта, курению еще больше препятствует подаче кислорода в органы человеческого организма, не позволяя им нормально работать.
Чем заменить - 6 вариантов
К продуктам, положительно влияющим на ССС относятся следующие блоки:
1. Фрукты, цитрусовые и ягоды
В особенности полезны бананы, гранаты и цитрусовые, такие как .
Обусловлено высоким содержанием калия в составе, предупреждающего тромбообразование и нормализующего давление.
Он благотворно влияет на работу сердца и состояние сосудистой стенки. Помимо этого, гранат обладает общеукрепляющим эффектом для всех систем организма. Гранат — один из секретов долголетия жителей Кавказа.
Из ягод полезнее всего , и . Они препятствуют тромбообразованию, способствуют очищению сосудов, нормализуют процессы кровотворения и кровотока.
2. Овощи
Среди наиболее следует выделить свеклу, положительное влияние от которой сопоставимо с действием передовых медицинских препаратов. Также , и за счет высокого содержания в ней бета-каротина. По этой причине так же важна морковь.
3. Зелень
Петрушка, укроп, кориандр и другая зелень содержат концентрированное количество полезных микроэлементов, обладающих укрепляющим эффектом для сердечно-сосудистой системы.
4. Сухофрукты и орехи
Обусловлено сохранностью в них витаминов и микроэлементов по сравнению с замороженными и переработанными фруктами. Орехи также содержат высокую концентрацию полезных веществ, незаменимых для организма. Для укрепления сердечно-сосудистой специалисты рекомендуют из размельченных орехов и сухофруктов, обладающую высокой усваиваемостью организмом. Наиболее эффективной является , названная в честь выдающегося врача, который ее изобрел.
5. Масла
Первого отжима. Они очищают сосуды и укрепляют сердечную мышцу.
6. Рыба
значительно превосходит мясо. Это обусловлено, во-первых, лучшей усваиваемостью. Во-вторых, содержащийся в рыбе жир не только не накапливается в сосудах, но и является незаменимым условием укрепления организма.
В-третьих, рыба, при условии того, что она является дикой, как, например, тихоокеанские лососи (нерка, кета, горбуша, кижуч, чавыча) питается исключительно природной пищей, вследствие чего в ее мясе практически отсутствуют вредные вещества, непереработанные печенью.
Напоследок ознакомьтесь с этой инфографикой:
Несколько слов о калиевой диете
Как сказано ранее, калий и магний — незаменимые элемент для страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями. По этой причине специалисты рекомендуют «сердечникам» приобретать соль с замененным натрием на калий. Этот элемент укрепляет сердечную мышцу, способствует очищению сосудов, препятствует тромбообразованию.
Видео по теме
Для более детального ознакомления с темой советуем посмотреть видео:
Таким образом, правильно подобрав необходимые для организма продукты и исключив из потребления алкоголь, жирную пищу, консерванты и вредные жиры, человек обеспечивает защиту и восстановление сердечно-сосудистой системы. Диета должна учитывать индивидуальные потребности организма и фактор сезонности. Также важно, чтобы продукты были произведены в экологически чистой местности и без применения опасных для организма веществ, девальвирующих пользу от их потребления.
Структура хлорофилла очень хорошо приспособлена для того, чтобы служить посредником в фотохимических процессах в ходе фотосинтеза. Хлорофилл является хорошим сенсибилизатором - легко возбуждается при поглощении света и обладает способностью передавать энергию (служить донором энергии) другим молекулам (акцепторам энергии).
В порфириновом ядре молекулы хлорофилла имеет место чередование. Эта система из 18 сопряженных двойных связей выполняет функции основного хромофора и отвечает за избирательное поглощение энергии света.
Время жизни возбужденного состояния у молекул хлорофилла может составлять 10 -8 с. Наиболее устойчивы те состояния атомов, в которых валентные электроны занимают самые низкие энергетические уровни и распределены по ним согласно принципу Паули, т. е. суммарный спин всех электронов атома равен 0. Это состояние называют основным синглетным (S = 0).
Если число электронов в атоме четное, но спины двух электронов параллельны, то полный спин равен 1 (S = 1), такое состояние называется триплетным. В световых реакциях фотосинтеза главную роль играет синглетное возбужденное состояние .
Если при поглощении кванта света спины электронов остаются антипараллельными, молекула хлорофилла переходит в синглетное возбужденное состояние(S 1 или S 2). Синглетное возбужденное состояние S 2 очень нестабильно, электрон быстро (за 10 -12 с) теряет часть энергии в виде тепла и переходит на нижний уровень (S 1), где может находиться в течение 10 -9 - 10 -8 с. Возвращение в исходное состояние молекулы хлорофилла может происходить несколькими путями.
Во-первых , отдав часть энергии в виде тепла и излучив квант света, молекула может перейти в основное состояние (S 0). Такое явление называется флуоресценцией . Длина волны флуоресценции больше соответствующих длин волн поглощения.
Во-вторых , в синглетном возбужденном состоянии S 1 может произойти изменение знака спина электрона, при этом молекула хлорофилла переходит в метастабильное триплетное состояние (Т), имеющее гораздо большее время жизни - порядка 10 -5 - 10 -3 с. Согласно принципу Паули на одном энергетическом уровне не может быть двух электронов с одинаковыми спинами. Это не позволяет возбужденному электрону в триплетном состоянии занять электронную "дырку" на основном энергетическом уровне (S 0) до тех пор, пока не произойдет смена знака спина.
Из триплетного состояния молекула может вернуться в основное энергетическое состояние, излучив квант света более длинноволновый, чем при флуоресценции. Такое свечение называют фосфоресценцией .
В-третьих, энергия синглетного возбужденного состояния молекулы хлорофилла может быть использована в ходе фотосинтеза в фотохимических реакциях и трансформироваться в энергию химических связей органических соединений.
История изучения фотосинтеза ведет свое начало от августа 1771 г., когда английский теолог, философ и натуралист-любитель Джозеф Пристли (1733–1804) обнаружил, что растения могут «исправлять» свойства воздуха, меняющего свой состав в результате горения или жизнедеятельности животных. Пристли показал, что в присутствии растений «испорченный» воздух снова становится пригодным для горения и поддержания жизни животных.
В ходе дальнейших исследований Ингенгауза, Сенебье, Соссюра, Буссенго и других ученых было установлено, что растения при освещении выделяют кислород и поглощают из воздуха углекислый газ. Из углекислого газа и воды растения синтезируют органические вещества. Этот процесс был назван фотосинтезом.
Роберт Майер, открывший закон сохранения энергии, в 1845 г. высказал предположение, что растения превращают энергию солнечного света в энергию химических соединений, образующихся при фотосинтезе. По его словам, «распространяющиеся в пространстве солнечные лучи «захватываются» и сохраняются для использования в дальнейшем по мере надобности». Впоследствии русским ученым К.А. Тимирязевым было убедительно доказано, что важнейшую роль в использовании растениями энергии солнечного света играют молекулы хлорофилла, присутствующие в зеленых листьях.
Образующиеся при фотосинтезе углеводы (сахара) используются как источник энергии и строительный материал для синтеза различных органических соединений у растений и животных. У высших растений процессы фотосинтеза протекают в хлоропластах – специализированных энергопреобразующих органеллах растительной клетки.
Схематическое изображение хлоропласта показано на рис. 1.
Под двойной оболочкой хлоропласта, состоящей из наружной и внутренней мембран, находятся протяженные мембранные структуры, которые образуют замкнутые пузырьки, называемые тилакоидами. Мембраны тилакоидов состоят из двух слоев молекул липидов, в которые включены макромолекулярные фотосинтетические белковые комплексы. В хлоропластах высших растений тилакоиды группируются в граны, которые представляют собой стопки сплюснутых и тесно прижатых друг к другу тилакоидов, имеющих форму дисков. Продолжением отдельных тилакоидов гран являются выступающие из них межгранные тилакоиды. Пространство между оболочкой хлоропласта и тилакоидами называется стромой. В строме содержатся хлоропластные молекулы РНК, ДНК, рибосомы, крахмальные зерна, а также многочисленные ферменты, включая те, которые обеспечивают усвоение CO2 растениями.
Публикация произведена при поддержке компании «Суши E’xpress». Компания «Суши E’xpress» предоставляет услуги доставки суши в Новосибирске . Заказав суши от компании «Суши E’xpress», Вы в быстрые сроки получите вкусное и полезное блюдо, изготовленное профессиональными поварами, с использованием самых свежих продуктов высочайшего качества. Посетив сайт компании «Суши E’xpress», Вы сможете ознакомиться с ценами и составом предлагаемых роллов, что поможет определиться с выбором блюда. Чтобы сделать заказ на доставку суши звоните по телефону 239-55-87
Световые и темновые стадии фотосинтеза
Согласно современным представлениям, фотосинтез представляет собой ряд фотофизических и биохимических процессов, в результате которых растения за счет энергии солнечного света синтезируют углеводы (сахара). Многочисленные стадии фотосинтеза принято разделять на две большие группы процессов – световую и темновую фазы.
Световыми стадиями фотосинтеза принято называть совокупность процессов, в результате которых за счет энергии света синтезируются молекулы аденозинтрифосфата (АТФ) и происходит образование восстановленного никотинамидадениндинуклеотид фосфата (НАДФ Н) – соединения, обладающего высоким восстановительным потенциалом. Молекулы АТФ выполняют роль универсального источника энергии в клетке. Энергия макроэргических (т.е. богатых энергией) фосфатных связей молекулы АТФ, как известно, используется в большинстве биохимических процессов, потребляющих энергию.
Световые процессы фотосинтеза протекают в тилакоидах, мембраны которых содержат основные компоненты фотосинтетического аппарата растений – светособирающие пигмент-белковые и электронтранспортные комплексы, а также АТФ-синтазный комплекс, который катализирует образование АТФ из аденозиндифосфата (АДФ) и неорганического фосфата (Ф i) (АДФ + Ф i → АТФ + H 2 O). Таким образом, в результате световых стадий фотосинтеза энергия света, поглощаемого растениями, запасается в форме макроэргических химических связей молекул АТФ и сильного восстановителя НАДФ Н, которые используются для синтеза углеводов в так называемых темновых стадиях фотосинтеза.
Темновыми стадиями фотосинтеза обычно называют совокупность биохимических реакций, в результате которых происходит усвоение растениями атмосферной углекислоты (CO 2) и образование углеводов. Цикл темновых биохимических превращений, приводящих к синтезу органических соединений из CO 2 и воды, по имени авторов, внесших решающий вклад в исследование этих процессов, называется циклом Кальвина–Бенсона. В отличие от электронтранспортных и АТФ-синтазного комплексов, которые находятся в тилакоидной мембране, ферменты, катализирующие «темновые» реакции фотосинтеза, растворены в строме. При разрушении оболочки хлоропласта эти ферменты вымываются из стромы, в результате чего хлоропласты теряют способность усваивать углекислый газ.
В результате превращений ряда органических соединений в цикле Кальвина–Бенсона из трех молекул CO 2 и воды в хлоропластах образуется молекула глицеральдегид-3-фосфата, имеющего химическую формулу CHO–CHOH–CH 2 O–PO 3 2- . При этом в расчете на одну молекулу CO 2 , включающуюся в глицеральдегид-3-фосфат, расходуются три молекулы АТФ и две молекулы НАДФ Н.
Для синтеза органических соединений в цикле Кальвина–Бенсона используется энергия, выделяющаяся в ходе реакции гидролиза макроэргических фосфатных связей молекул АТФ (реакция АТФ + H 2 O → АДФ + Ф i), и сильный восстановительный потенциал молекул НАДФ Н. Основная часть образовавшихся в хлоропласте молекул глицеральдегид-3-фосфата поступает в цитозоль растительной клетки, где превращается во фруктозо-6-фосфат и глюкозо-6-фосфат, которые в ходе дальнейших превращений образуют сахарофосфат – предшественник сахарозы. Из оставшихся в хлоропласте молекул глицеральдегид-3-фосфата синтезируется крахмал.
Преобразование энергии в фотосинтетических реакционных центрах
Фотосинтетические энергопреобразующие комплексы растений, водорослей и фотосинтезирующих бактерий хорошо изучены. Установлены химический состав и пространственное строение энергопреобразующих белковых комплексов, выяснена последовательность процессов трансформации энергии. Несмотря на различия в составе и молекулярном строении фотосинтетического аппарата, существуют общие закономерности процессов преобразования энергии в фотореакционных центрах всех фотосинтезирующих организмов. В фотосинтетических системах как растительного, так и бактериального происхождения единым структурно-функциональным звеном фотосинтетического аппарата является фотосистема , которая включает в себя светособирающую антенну, фотохимический реакционный центр и связанные с ним молекулы – переносчики электрона.
Рассмотрим сначала общие принципы превращения энергии солнечного света, характерные для всех фотосинтетических систем, а затем более детально остановимся на примере функционирования фотореакционных центров и цепи электронного транспорта хлоропластов у высших растений.
Светособирающая антенна (поглощение света, миграция энергии к реакционному центру)
Самым первым элементарным актом фотосинтеза является поглощение света молекулами хлорофилла или вспомогательных пигментов, входящих в состав специального пигмент-белкового комплекса, называемого светособирающей антенной. Светособирающая антенна представляет собой макромолекулярный комплекс, предназначенный для эффективного улавливания света. В хлоропластах антенный комплекс содержит большое число (до нескольких сотен) молекул хлорофилла и некоторое количество вспомогательных пигментов (каротиноидов), прочно связанных с белком.
На ярком солнечном свету отдельная молекула хлорофилла поглощает кванты света сравнительно редко, в среднем не чаще чем 10 раз в секунду. Однако поскольку на один фотореакционный центр приходится большое количество молекул хлорофилла (200–400), то даже при относительно слабой интенсивности света, падающего на лист в условиях затенения растения, происходит достаточно частое срабатывание реакционного центра. Ансамбль пигментов, поглощающих свет, по сути дела, выполняет роль антенны, которая за счет своих достаточно больших размеров эффективно улавливает солнечный свет и направляет его энергию к реакционному центру. Тенелюбивые растения имеют, как правило, больший размер светособирающей антенны по сравнению с растениями, произрастающими в условиях высокой освещенности.
У растений основными светособирающими пигментами служат молекулы хлорофилла a и хлорофилла b , поглощающие видимый свет с длиной волны λ ≤ 700–730 нм. Изолированные молекулы хлорофилла поглощают свет лишь в двух сравнительно узких полосах солнечного спектра: при длинах волн 660–680 нм (красный свет) и 430–450 нм (сине-фиолетовый свет), что, разумеется, ограничивает эффективность использования всего спектра солнечного света, падающего на зеленый лист.
Однако спектральный состав света, поглощаемого светособирающей антенной, в действительности значительно шире. Объясняется это тем, что спектр поглощения агрегированных форм хлорофилла, входящих в состав светособирающей антенны, сдвигается в сторону больших длин волн. Наряду с хлорофиллом в светособирающую антенну входят вспомогательные пигменты, которые увеличивают эффективность ее работы за счет того, что они поглощают свет в тех областях спектра, в которых сравнительно слабо поглощают свет молекулы хлорофилла – основного пигмента светособирающей антенны.
У растений вспомогательными пигментами являются каротиноиды, поглощающие свет в области длин волн λ ≈ 450–480 нм; в клетках фотосинтезирующих водорослей это красные и синие пигменты: фикоэритрины у красных водорослей (λ ≈ 495–565 нм) и фикоцианины у синезеленых водорослей (λ ≈ 550–615 нм).
Поглощение кванта света молекулой хлорофилла (Сhl) или вспомогательного пигмента приводит к ее возбуждению (электрон переходит на более высокий энергетический уровень):
Chl + hν → Chl*.
Энергия возбужденной молекулы хлорофилла Chl* передается молекулам соседних пигментов, которые, в свою очередь, могут передать ее другим молекулам светособирающей антенны:
Chl* + Chl → Chl + Chl*.
Энергия возбуждения может, таким образом, мигрировать по пигментной матрице до тех пор, пока возбуждение в конечном итоге не попадет на фотореакционный центр P (схематическое изображение этого процесса показано на рис. 2):
Chl* + P → Chl + P*.
Заметим, что продолжительность существования молекул хлорофилла и других пигментов в возбужденном состоянии очень мала, τ ≈ 10 –10 –10 –9 с. Поэтому существует определенная вероятность того, что на пути к реакционному центру P энергия таких короткоживущих возбужденных состояний пигментов может бесполезно потеряться – рассеяться в тепло или выделиться в виде кванта света (явление флуоресценции). В действительности, однако, эффективность миграции энергии к фотосинтетическому реакционному центру очень велика. В том случае когда реакционный центр находится в активном состоянии, вероятность потери энергии составляет, как правило, не более 10–15%. Такая высокая эффективность использования энергии солнечного света обусловлена тем, что светособирающая антенна представляет собой высокоупорядоченную структуру, обеспечивающую очень хорошее взаимодействие пигментов друг с другом. Благодаря этому достигается высокая скорость переноса энергии возбуждения от молекул, поглощающих свет, к фотореакционному центру. Среднее время «перескока» энергии возбуждения от одного пигмента к другому, как правило, составляет τ ≈ 10 –12 –10 –11 с. Общее время миграции возбуждения к реакционному центру обычно не превышает 10 –10 –10 –9 с.
Фотохимический реакционный центр (перенос электрона, стабилизация разделенных зарядов)
Современным представлениям о строении реакционного центра и механизмах первичных стадий фотосинтеза предшествовали работы А.А. Красновского, открывшего, что в присутствии доноров и акцепторов электрона возбужденные светом молекулы хлорофилла способны обратимо восстанавливаться (принимать электрон) и окисляться (отдавать электрон). Впоследствии Коком, Виттом и Дюйзенсом у растений, водорослей и фотосинтезирующих бактерий были обнаружены особые пигменты хлорофилловой природы, названные реакционными центрами, которые окисляются при действии света и являются, по сути дела, первичными донорами электрона при фотосинтезе.
Фотохимический реакционный центр P представляет собой особую пару (димер) молекул хлорофилла, которые выполняют роль ловушки энергии возбуждения, блуждающего по пигментной матрице светособирающей антенны (рис. 2). Подобно тому как жидкость стекает со стенок широкой воронки к ее узкому горлышку, к реакционному центру направляется энергия света, поглощаемого всеми пигментами светособирающей антенны. Возбуждение реакционного центра инициирует цепь дальнейших превращений энергии света при фотосинтезе.
Последовательность процессов, происходящих после возбуждения реакционного центра P, и диаграмма соответствующих изменений энергии фотосистемы схематически изображены на рис. 3.
Наряду с димером хлорофилла Р в фотосинтетический комплекс входят молекулы первичного и вторичного акцепторов электрона, которые мы условно обозначим символами A и B, а также первичный донор электрона – молекула D. Возбужденный реакционный центр P* обладает низким сродством к электрону и поэтому он с легкостью отдает его находящемуся рядом с ним первичному акцептору электрона A:
D(P*A)B → D(P + A –)B.
Таким образом, в результате очень быстрого (т ≈10 –12 с) переноса электрона от P* к A реализуется второй принципиально важный этап преобразования солнечной энергии при фотосинтезе – разделение зарядов в реакционном центре. При этом образуются сильный восстановитель А – (донор электрона) и сильный окислитель P + (акцептор электрона).
Молекулы P + и А – расположены в мембране асимметрично: в хлоропластах реакционный центр P + находится ближе к поверхности мембраны, обращенной внутрь тилакоида, а акцептор А – расположен ближе к внешней стороне. Поэтому в результате фотоиндуцированного разделения зарядов на мембране возникает разность электрических потенциалов . Индуцированное светом разделение зарядов в реакционном центре подобно генерации разности электрических потенциалов в обычном фотоэлементе. Следует, однако, подчеркнуть, что, в отличие от всех известных и широко используемых в технике фотопреобразователей энергии, эффективность работы фотосинтетических реакционных центров очень высока. КПД разделения зарядов в активных фотосинтетических реакционных центрах, как правило, превышает 90–95% (у лучших образцов фотоэлементов КПД не более 30%).
За счет каких механизмов обеспечивается столь высокая эффективность преобразования энергии в реакционных центрах? Почему электрон, перенесенный на акцептор A, не возвращается обратно к положительно заряженному окисленному центру P + ? Стабилизация разделенных зарядов обеспечивается главным образом за счет вторичных процессов электронного транспорта, следующих за переносом электрона от P* к A. От восстановленного первичного акцептора А – электрон очень быстро (за 10 –10 –10 –9 с) уходит на вторичный акцептор электрона B:
D(P + A –)B → D(P + A)B – .
При этом происходит не только удаление электрона от положительно заряженного реакционного центра P + , но и заметно снижается энергия всей системы (рис. 3). Это означает, что для переноса электрона в обратном направлении (переход B – → A) ему потребуется преодолеть достаточно высокий энергетический барьер ΔE ≈ 0,3–0,4 эВ, где ΔE – разность энергетических уровней для двух состояний системы, при которых электрон находится соответственно на переносчике A или B. По этой причине для возвращения электрона назад, от восстановленной молекулы В – к окисленной молекуле A, ему потребовалось бы гораздо больше времени, чем для прямого перехода A – → B. Иными словами, в прямом направлении электрон переносится гораздо быстрее, чем в обратном. Поэтому после переноса электрона на вторичный акцептор B существенно уменьшается вероятность его возвращения назад и рекомбинации с положительно заряженной «дыркой» P + .
Вторым фактором, способствующим стабилизации разделенных зарядов, служит быстрая нейтрализация окисленного фотореакционного центра P + за счет электрона, поступающего к P + от донора электрона D:
D(P + A)B – → D + (PA)B – .
Получив электрон от молекулы донора D и вернувшись в свое исходное восстановленное состояние P, реакционный центр уже не сможет принять электрон от восстановленных акцепторов, однако теперь он готов к повторному срабатыванию – отдать электрон находящемуся рядом с ним окисленному первичному акцептору A. Такова последовательность событий, происходящих в фотореакционных центрах всех фотосинтезирующих систем.
Цепь электронного транспорта хлоропластов
В хлоропластах высших растений имеются две фотосистемы: фотосистема 1 (ФС1) и фотосистема 2 (ФС2), различающиеся по составу белков, пигментов и оптическим свойствам. Светособирающая антенна ФС1 поглощает свет с длиной волны λ ≤ 700–730 нм, а ФС2 – свет с λ ≤ 680–700 нм. Индуцированное светом окисление реакционных центров ФС1 и ФС2 сопровождается их обесцвечиванием, которое характеризуется изменениями их спектров поглощения при λ ≈ 700 и 680 нм. В соответствии с их оптическими характеристиками реакционные центры ФС1 и ФС2 получили название P 700 и P 680 .
Две фотосистемы связаны между собой посредством цепи электронных переносчиков (рис. 4). ФС2 является источником электронов для ФС1. Инициируемое светом разделение зарядов в фотореакционных центрах P 700 и P 680 обеспечивает перенос электрона от воды, разлагаемой в ФС2, к конечному акцептору электрона – молекуле НАДФ + . Цепь электронного транспорта (ЦЭТ), соединяющая две фотосистемы, в качестве переносчиков электрона включает в себя молекулы пластохинона, отдельный электронтранспортный белковый комплекс (так называемый b/f-комплекс) и водорастворимый белок пластоцианин (P c). Схема, иллюстрирующая взаимное расположение электронтранспортных комплексов в тилакоидной мембране и путь переноса электрона от воды к НАДФ + , показана на рис. 4.
В ФС2 от возбужденного центра Р* 680 электрон переносится сначала на первичный акцептор феофетин (Phe), а затем на молекулу пластохинона Q A , прочно связанную с одним из белков ФС2,
Y(P* 680 Phe)Q A Q B → Y(P + 680 Phe –)Q A Q B →Y(P + 680 Phe)Q A – Q B .
Затем электрон переносится на вторую молекулу пластохинона Q B , а Р 680 получает электрон от первичного донора электрона Y:
Y(P + 680 Phe)Q A – Q B → Y + (P 680 Phe)Q A Q B – .
Молекула пластохинона, химическая формула которой и ее расположение в бислойной липидной мембране показаны на рис. 5, способна принять два электрона. После двукратного срабатывания реакционного центра ФС2 молекула пластохинона Q B получит два электрона:
Q B + 2е – → Q B 2– .
Отрицательно заряженная молекула Q B 2– обладает высоким сродством к ионам водорода, которые она захватывает из стромального пространства. После протонирования восстановленного пластохинона Q B 2– (Q B 2– + 2H + → QH 2) образуется электрически нейтральная форма этой молекулы QH 2 , которая называется пластохинолом (рис. 5). Пластохинол выполняет роль подвижного переносчика двух электронов и двух протонов: покинув ФС2, молекула QH 2 может легко перемещаться внутри тилакоидной мембраны, обеспечивая связь ФС2 с другими электронтранспортными комплексами.
Окисленный реакционный центр ФС2 Р 680 обладает исключительно высоким сродством к электрону, т.е. является очень сильным окислителем. Благодаря этому в ФС2 происходит разложение воды – химически устойчивого соединения. Входящий в состав ФС2 водорасщепляющий комплекс (ВРК) содержит в своем активном центре группу ионов марганца (Mn 2+), которые служат донорами электрона для P 680 . Отдавая электроны окисленному реакционному центру, ионы марганца становятся «накопителями» положительных зарядов, которые непосредственно участвуют в реакции окисления воды. В результате последовательного четырехкратного срабатывания реакционного центра P 680 в Mn-содержащем активном центре ВРК накапливаются четыре сильных окислительных эквивалента (или четыре «дырки») в форме окисленных ионов марганца (Mn 4+), которые, взаимодействуя с двумя молекулами воды, катализируют реакцию разложения воды:
2Mn 4+ + 2H 2 O → 2Mn 2+ + 4H + + O 2 .
Таким образом, после последовательной передачи четырех электронов от ВРК к Р 680 происходит синхронное разложение сразу двух молекул воды, сопровождающееся выделением одной молекулы кислорода и четырех ионов водорода, которые попадают во внутритилакоидное пространство хлоропласта.
Образовавшаяся при функционировании ФС2 молекула пластохинола QH 2 диффундирует внутрь липидного бислоя тилакоидной мембраны к b/f-комплексу (рис. 4 и 5). При столкновении с b/f-комплексом молекула QH 2 связывается с ним, а затем передает ему два электрона. При этом на каждую молекулу пластохинола, окисляемую b/f-комплексом, внутрь тилакоида выделяются два иона водорода. В свою очередь, b/f-комплекс служит донором электрона для пластоцианина (P c) – сравнительно небольшого водорастворимого белка, у которого в состав активного центра входит ион меди (реакции восстановления и окисления пластоцианина сопровождаются изменениями валентности иона меди Cu 2+ + e – ↔ Cu +). Пластоцианин выполняет роль связующего звена между b/f-комплексом и ФС1. Молекула пластоцианина быстро перемещается внутри тилакоида, обеспечивая перенос электрона от b/f-комплекса к ФС1. От восстановленного пластоцианина электрон поступает непосредственно к окисленным реакционным центрам ФС1 – Р 700 + (см. рис. 4). Таким образом, в результате совместного действия ФС1 и ФС2 два электрона от молекулы воды, разлагаемой в ФС2, через цепь электронного транспорта переносятся в конечном итоге на молекулу НАДФ + , обеспечивая образование сильного восстановителя НАДФ Н.
Зачем хлоропластам нужны две фотосистемы? Известно, что фотосинтезирующие бактерии, которые используют в качестве донора электрона для восстановления окисленных реакционных центров различные органические и неорганические соединения (например, Н 2 S), успешно функционируют с одной фотосистемой. Появление двух фотосистем, вероятнее всего, связано с тем, что энергии одного кванта видимого света недостаточно для того, чтобы обеспечить разложение воды и эффективное прохождение электроном всего пути по цепи молекул-переносчиков от воды к НАДФ + . Приблизительно 3 млрд лет назад на Земле появились синезеленые водоросли или цианобактерии, которые приобрели способность использовать воду в качестве источника электронов для восстановления углекислоты. В настоящее время считается, что ФС1 ведет свое происхождение от зеленых бактерий, а ФС2 – от пурпурных бактерий. После того как в ходе эволюционного процесса ФС2 «включилась» в единую цепь переноса электрона вместе с ФС1, стало возможным решить энергетическую проблему – преодолеть довольно большую разницу в окислительно-восстановительных потенциалах пар кислород/вода и НАДФ + /НАДФ Н. Возникновение фотосинтезирующих организмов, способных окислять воду, стало одним из важнейших этапов развития живой природы на Земле. Во-первых, водоросли и зеленые растения, «научившись» окислять воду, овладели неисчерпаемым источником электронов для восстановления НАДФ + . Во-вторых, разлагая воду, они наполнили атмосферу Земли молекулярным кислородом, создав, таким образом, условия для бурного эволюционного развития организмов, энергетика которых связана с аэробным дыханием.
Сопряжение процессов электронного транспорта с переносом протонов и синтезом АТФ в хлоропластах
Перенос электрона по ЦЭТ, как правило, сопровождается понижением энергии. Этот процесс можно уподобить самопроизвольному движению тела по наклонной плоскости. Понижение уровня энергии электрона в ходе его движения вдоль ЦЭТ вовсе не означает, что перенос электрона всегда является энергетически бесполезным процессом. В нормальных условиях функционирования хлоропластов большая часть энергии, выделяющейся в ходе электронного транспорта, не пропадает бесполезно, а используется для работы специального энергопреобразующего комплекса, называемого АТФ-синтазой. Этот комплекс катализирует энергетически невыгодный процесс образования АТФ из АДФ и неорганического фосфата Ф i (реакция АДФ + Ф i → АТФ + H 2 O). В этой связи принято говорить, что энергодонорные процессы электронного транспорта сопряжены с энергоакцепторными процессами синтеза АТФ.
Важнейшую роль в обеспечении энергетического сопряжения в мембранах тилакоидов, как и во всех остальных энергопреобразующих органеллах (митохондрии, хроматофоры фотосинтезирующих бактерий), играют процессы протонного транспорта. Синтез АТФ тесно связан с переносом через АТФ-синтазу трех протонов из тилакоидов (3H in +) в строму(3Н out +):
АДФ + Ф i + 3H in + → АТФ + Н 2 О + 3Н out + .
Этот процесс становится возможным потому, что вследствие асимметричного расположения переносчиков в мембране функционирование ЦЭТ хлоропластов приводит к накоплению избыточного количества протонов внутри тилакоида: ионы водорода поглощаются снаружи на стадиях восстановления НАДФ + и образования пластохинола и выделяются внутри тилакоидов на стадиях разложения воды и окисления пластохинола (рис. 4). Освещение хлоропластов приводит к существенному (в 100–1000 раз) увеличению концентрации ионов водорода внутри тилакоидов.
Итак, мы рассмотрели цепь событий, в ходе которых энергия солнечного света запасается в форме энергии высокоэнергетичных химических соединений – АТФ и НАДФ Н. Эти продукты световой стадии фотосинтеза используются в темновых стадиях для образования органических соединений (углеводов) из углекислого газа и воды. Основные этапы преобразования энергии, приводящие к образованию АТФ и НАДФ Н, включают в себя следующие процессы: 1) поглощение энергии света пигментами светособирающей антенны; 2) перенос энергии возбуждения к фотореакционному центру; 3) окисление фотореакционного центра и стабилизация разделенных зарядов; 4) перенос электрона по цепи электронного транспорта, образование НАДФ Н; 5) трансмембранный перенос ионов водорода; 6) синтез АТФ.
1. Албертс Б., Брей Д., Льюис Дж., Робертс К., Уотсон Дж.
Молекулярная биология клетки. Т. 1. – М.: Мир, 1994. 2-е изд.
2. Кукушкин А.К., Тихонов А.Н.
Лекции по биофизике фотосинтеза растений. – М.: Изд-во МГУ, 1988.
3. Николс Д.Д.
Биоэнергетика. Введение в хемиосмотическую теорию. – М.: Мир, 1985.
4. Скулачев В.П.
Энергетика биологических мембран. – М.: Наука, 1989.
Загрузка...
