Фотодыхание (определение, химизм, физиологическая роль линейного и циклического путей фотодыхания.)

Фотодыхание (С₂-путь фотосинтеза)

Фотодыхание – это активизированный светом процесс поглощения растениями О₂ и выделения растениями СО₂. Причина этого процесса связана с двойственной природой фермента, который катализирует присоединение СО₂ к РДФ. Этот фермент сначала всегда присоединяет РДФ, к которому затем присоединяет углекислый газ или же кислород. Сродство фермента к СО₂ выше, чем к О₂, поэтому обычно фермент ведет себя как карбоксилаза. Но когда концентрация СО₂ ниже, чем концентрация О₂, фермент проявляет свою оксигеназную природу, присоединяя кислород. Это приводит к тому, что РДФ распадается на ФГК (С₃) и двухуглерохный продукт (С₂).

Фотодыхание связано с функционированием нескольких органелл, начинается этот процесс в хлоропластах, а продолжается в пероксисомах и митохондриях. С₂-путь фотосинтеза может быть линейным (в результате образуются глицин и серин) или циклическим (происходит образование еще одной молекулы ФГК). В экстремальных условиях (повышенная температура, водный дефицит) происходит закрытие устьиц, при этом световая фаза фотосинтеза происходит, а темновая не возможна, при этом фотодыхание идет циклическим путем. При этом, по сути, происходит цикла Кальвина, но без этапа карбоксилирования и без регенерации конечного акцептора. При таком пути происходит потеря органического вещества. Необходимость этого процесса связана с утилизацией продуктов световой фазы фотосинтеза, накопление которых может привести к деструкции фотосинтетического аппарата.

Химизм фотодыхания

Пероксисомы:

Митохондрии

ЖДИ, БУДУ РИСОВАТЬ!!! МИНУТ 5-6

Серин, образующийся в митохондриях, диффундирует в пероксисомы, где подвергается окислительному дезаминированию с образованием гидроксипирувата. Гидроксипируват восстанавливается с помощью НАД-зависимой дегидрогеназы до глицериновой кислоты, которая диффундирует в хлоропласты. В хлоропластах из глицерата образуется ФГК, участвующая в цикле Кальвина.

Интенсивность фотосинтеза за счет фотодыхания снижается на 30%.

Пути снижения интенсивности фотодыхания:

1) Получение мутантов, лишенных фотодыхания. Но они не жизнеспособны при обычных концентрациях кислорода в атмосфере.

2) Использование веществ, тормозящих фотодыхание (глицидовая кислота). Но растения, подверженные воздействию таких веществ, имеют низкую продуктивность и не переходят к генеративной фазе развития.

3) Поиск растений, имеющих пониженное фотодыхание (С₄-растения).

4) Был получен материал, у которого роль фотодыхания усиливается тогда, когда образовывается большое количество углеводных продуктов и транспортные системы растения не справляются с их потоком. В таких условиях фотодыхание, идущее линейным путем, приводит к окислению избытка сахаров с образованием аминокислот, идущих на белковый синтез. При этом концентрация углеводов падает, транспортные системы освобождаются, и в результате этого возрастает скорость фотосинтеза. Фотодыхание активируется тогда, когда растение обеспечено азотом.

Фотодыхание является неотъемлемой частью регенерационных процессов и нельзя говорить о негативности этого процесса.

Поиск по сайту: