23. Фотодыхание (C2-путь) — потери при фотосинтезе

Фотодыхание — это процесс, который происходит на свету и конкурирует с циклом Кальвина, приводя к потерям фиксированного углерода и энергии.

• Двойственная функция РУБИСКО: Ключевой фермент цикла Кальвина, РУБИСКО (рибулозобисфосфаткарбоксилаза/оксигеназа), может связываться как с CO2 (карбоксилазная активность), так и с O2 (оксигеназная активность).
• Условия: Оксигеназная реакция преобладает при высокой температуре и низкой концентрации CO2 (например, когда устьица закрыты для экономии воды).
• Процесс (C2-путь):
  1. Когда РУБИСКО связывает O2 с РуБФ, образуется одна молекула 3-ФГК (идет в цикл Кальвина) и одна молекула 2-углеродного соединения — 2-фосфогликолата.
  2. Это соединение токсично, и растение вынуждено его утилизировать в ходе сложного метаболического пути, который протекает с участием трех органелл: хлоропластов, пероксисом и митохондрий.
• Результат: В процессе утилизации 2-фосфогликолата часть ранее фиксированного углерода теряется в виде CO2, и при этом расходуются АТФ и восстановительная сила.

В итоге, фотодыхание является расточительным процессом, который значительно снижает эффективность фотосинтеза у C3-растений, особенно в жарком и сухом климате.

(с. 62-63, 65)