3. Фотодыхание у растений
Фотодыхание (световое "дыхание") — побочный путь фотосинтеза, который сопровождается потреблением О2 и освобождением СО2, но, в отличие от дыхания, он не ведет к синтезу АТР.
Чем меньше концентрация СО2 и чем выше концентрация О2 в ткани, тем больше наряду с обычной функцией рибулозобифосфат-карбоксилазы:
-
рибулозобифосфат + СО2 (r) 2фосфоглицерат + Н2О
-
проявляется ее вторая функция:
— рибулозобифосфат + О2 (r) фосфоглицерат + фосфогликолат.
Фосфогликолат дефосфорилируется в хлоропластах. Гликолат выделяется, окисляется в пероксисомах до глиоксилата и далее превращается в глицин, а из глицина в митохондриях может синтезироваться серин:
-
Фосфогликолат + Н2О (r) Гликолат + фосфат (хлоропласты)
-
Гликолат + О2 (r) Глиоксилат + Н2О2 (пероксисомы)
-
Глиоксилат + [NH3] (r) Глицин (пероксисомы)
-
2Глицин (r) Серин + NH3 + CO2 (митохондрии)
Фотодыхание поставляет важнейшие аминокислоты — глицин и серин.
Однако часть серина может возвращаться в хлоропласты в виде глицерата после превращения в пероксисомах, а затем в виде фосфоглицерата поступать в цикл Кальвина. При этом циклическом процессе С3-растения могут терять до 50 % ассимилированного СО2. У С4-растений фотодыхание минимально, прежде всего из-за высокой концентрации СО2, которая и обусловливает С4-путь в обкладке сосудистого пучка, где рибулозобифосфат-карбоксилаза может способствовать образованию фосфогликолата (фотодыхание).
