Životnosť komplexov fotosyntézy vo vyšších rastlinách Max-Planck-Gesellschaft

Chloroplasty a fotosyntéza

Pri fotosyntéze rastliny využívajú energiu slnečného žiarenia na fixáciu CO2 a tvorbu organických zlúčenín z neho. Zároveň sa voda oxiduje a vzniká molekulárny kyslík. Táto sekvencia reakcií je lokalizovaná v chloroplastoch a možno ju rozdeliť do dvoch podkrokov: reakcie fotosyntetického prenosu elektrónov závislé od svetla, ktoré prebiehajú v tylakoidných membránach a ktoré poskytujú redukčné činidlá vo forme NADPH a chemickej energie vo forme ATP na asimiláciu CO2, a reakcie v stróme chloroplastov vyskytujúcich sa reakcií Calvinovho cyklu. Calvinov cyklus asimiluje CO2 na sacharidy, pričom konzumuje ATP a NADPH.

ATP a NADPH: Príliš veľa škodí

Klesajúca aktivita kalvínovho cyklu vedie k nižšej spotrebe ATP a NADPH. Aby sa zabránilo masívnemu úniku elektrónov na alternatívne akceptory, najmä molekulárny kyslík, s tým spojeným, je potrebné škrtiť fotosyntetický transport elektrónov. V opačnom prípade by došlo k zvýšenej produkcii reaktívnych druhov kyslíka (ROS), ktoré by mohli zničiť fotosyntetický aparát a spôsobiť procesy bunkovej smrti. Pre životaschopnosť závodu má preto zásadný význam prispôsobiť kapacitu výroby fotosyntézy ATP a NADPH príslušným požiadavkám [1].

Transport dvoch elektrónov regulujú dva proteínové komplexy

Prispôsobenie transportu fotosyntetických elektrónov požiadavkám sa dosahuje hlavne zmenou obsahu dvoch proteínových komplexov v tylakoidnej membráne: Na jednej strane sa upravuje obsah komplexu cytochrómu b6f (b6f), ktorý katalyzuje krok obmedzujúci rýchlosť fotosyntetického transportu elektrónov. v iných je obsah plastidovej ATP syntázy prísne regulovaný. Posledne uvedený enzýmový komplex využíva na syntézu ATP silu protónového motora vytvorenú fotosyntetickým transportom elektrónov. Obsah oboch komplexov sa môže meniť viac ako desaťkrát počas vývoja listov alebo pri adaptácii na stres [1].

vyšších

Obr. 1: Biogenéza a degradácia fotosyntetických komplexov vo vyšších rastlinách. Ďalšie vysvetlenie v texte.