Фотодыхание (или световое дыхание) – это индуцированное светом поглощение О2 и выделение СО2, которое наблюдается в зеленых клетках. Интенсивность фотодыхания увеличивается при повышении освещенности.
Хотя органеллой фотодыхания считается периксисома, в этом цикле непосредственное участие принимают хлоропласты и митохондрии. В клетке эти органеллы примыкают друг к другу, что также подчеркивает их функциональную зависимость. Таким образом, мы приходим к очень важному выводу: в клетке вместе с изолированностью органелл существует их интеграция.
Не у всех растений фотодыхание в равной степени идет интенсивно. У сои оно идет с большей скоростью, а у сахарного тростника его долгое время не могли выявить. Вообще, у С3-растений фотодыхание более интенсивнее, чем в С4-растениях.
Интенсивное фотодыхание может снизить продуктивность С3-растений на 30 %, так как при фотодыхании происходит не поглощение СО2, а его потери. Из каждых 10 молекул риболозо-1,5-дифосфата, образовавшегося в С3-цикле и включившихся в фотодыхание, одна разрушается:
В связи с этим важной задачей для физиологов и селекционеров растений считается выведение сортов с/х растений, у которых в максимальной степени проявляется карбоксилазная и подавлена оксигеназная реакция, и таким образом, подавлено фотодыхание.
Низкую интенсивность фотодыхания в С4-растениях объясняют тем, что в них высокая концентрация СО2 в клетках-обкладки. В этих растениях РДФ-карбоксилаза находится только в клетках-обкладки, где и происходит процесс. Некоторые исследователи (Мокроносов, 1984 г.) считают, что в С4-растениях фотодыхание подавлено из-за недостатка О2 в клетках обкладках. В этих клетках не идет фотолиз воды, так как они не имеют ФС II, а поступление атмосферного кислорода затрудненно, потому что эти клетки расположены в глубине листовой пластинки и между ними почти нет межклетников.
В настоящее время фотодыхание рассматривают как одну из необходимых функций зеленого растения. Во-первых, фотодыхание, как и С3-цикл, САМ-цикл и другие процессы, является источником метаболитов для разных синтезов. Во-вторых, почти доказано, что при образовании серина и глицина восстанавливается митохондриальная НАД+. В-третьих, выявлена связь фотодыхания с ассимиляцией азота. И, наконец, появилась теория, в соответствии с которой излишки продуктов цикла Кальвина служат сигналом, который увеличивает фотосинтез. Таким образом, соотношение фотосинтеза и фотодыхания выполняют регуляторную роль в растениях.
