badano wpływ stężenia tlenu w zakresie 0-21% na fotosyntezę w nienaruszonych liściach wielu roślin wyższych.
fotosyntetyczne Wiązanie Co2 roślin wyższych jest wyraźnie hamowane przez tlen w stężeniach poniżej 2%. Hamowanie zwiększa się wraz ze stężeniem tlenu i wynosi około 30% w atmosferze 21% O2 i 0,03% Co.2. Niewątpliwie tlen w normalnym powietrzu wywiera silny wpływ hamujący na fotosyntetyczne utrwalanie CO2 roślin lądowych w warunkach naturalnych.
hamujące działanie tlenu jest szybko wytwarzane i w pełni odwracalne.
stopień hamowania jest niezależny od natężenia światła.
wydajność kwantowa dla utrwalenia CO2, tj. nachylenie liniowej części krzywej dla wychwytu CO2 w stosunku do pochłoniętych kwantów, jest hamowana w tym samym stopniu, co szybkość nasycenia światłem we wszystkich badanych stężeniach tlenu.
różne gatunki roślin wyższych, różniące się znacznie w reakcji fotosyntetycznej na natężenie światła i stężenie Co2 oraz z lekkimi nasyconymi rolami wiązania Co2 różniącymi się czynnikiem ponad 10 razy, wykazują niezwykłe podobieństwo w reakcji na stężenie tlenu. Natomiast podczas badania w tych samych warunkach, co rośliny wyższe, zielone algi Chlorella i Ulva nie wykazały żadnego mierzalnego hamowania fotosyntetycznego wiązania Co2. Podobieństwo, wzrost intensywności fluorescencji wraz ze wzrostem stężenia tlenu w wyższych roślinach również nie zaobserwowano w chlorelli. Obecne wyniki, wraz z wcześniejszymi danymi na temat fotosyntetycznej reakcji glonów na stężenie tlenu, wskazują, że aparat fotosyntetyczny roślin wyższych różni się znacznie od aparatu fotosyntetycznego glonów pod względem wrażliwości na tlen.
hamujący wpływ tlenu na fotosyntetyczne Wiązanie Co2 w wyższych roślinach jest nieco wyższy przy długościach fal, które pobudzają preferencyjnie fotosystem I. Również wzmocnienie Emersona wiązania CO2 mierzone, gdy daleko czerwona wiązka o niskiej intensywności jest nałożona na tle czerwonego światła jest większa pod wpływem niskiej zawartości tlenu niż pod powietrzem. Pomiary odwracalnych zmian absorbancji wywołanych światłem ujawniają, że zmiana przy 591 nm, prawdopodobnie spowodowana przez pla.bocyanina, ma wpływ na stężenie tlenu tylko wtedy, gdy fotosystem II jest wzbudzony. redukujący wpływ na plastocyjaninę, spowodowany wzbudzeniem tego układu, zmniejsza się wraz ze wzrostem stężenia tlenu. Na podstawie tych wyników sugeruje się, że możliwe Miejsce hamowania przez tlen znajduje się w łańcuchu nośników elektronów między dwoma fotosystemami. Tlen może działać jako akceptor elektronów w tym miejscu, powodując zmniejszenie mocy do reakcji z powrotem z tlenem molekularnym. Hipoteza ta nie uwzględnia jednak równych zahamowań wydajności kwantowej i szybkości nasycenia światłem fotosyntetycznego wychwytu CO2.
dzięki fotosyntetycznym procesom rośliny pobierają dwutlenek węgla i wydzielają tlen. Uważa się, że obecne wysokie stężenie tlenu cząsteczkowego w atmosferze powstało w wyniku aktywności organizmów fotosyntetycznych. Efekt koncentracji tlenu wydaje mu się więc problemem o dużym zainteresowaniu, nie tylko w dziedzinie Biofizyki i biochemii fotosyntezy, ale także w ekologii i innych dziedzinach biologii.
Warburg (1920) odkrył, że wysokie stężenia tlenu hamują Tempo fotosyntetycznej ewolucji tlenu w jednokomórkowej aldze chlorelli. Od tego czasu zostało potwierdzone przez różnych autorów, że koncentracje tlenu w zakresie 21-100% mają wyraźny wpływ hamujący na fotosyntezę, szczególnie przy nasycaniu intensywności światła. Istnieją pewne dowody na to, że w warunkach, w których stężenie dwutlenku węgla ogranicza fotosyntezę, zahamowanie może stać się oczywiste nawet w 21 procentach tlenu. Nie uważa się, że hamowanie działa przy niskiej intensywności światła. Recenzja na ten temat została wydana przez Turner and Brittain (1962).
przedstawiono różne hipotezy wyjaśniające hamujące działanie tlenu, potocznie nazywane efektem Warhurga. Niektórzy autorzy popierają ideę hamowania enzymów; Turner et al. (1958) that one or more enzymes of the carbon reduction cycle are inactivated by oxygen: lirianlals (1962) that enzymes of the oxygen‐evolving complex are inhihited. Inne hipotezy dotyczą reakcji wstecznych, w których pobierany jest tlen cząsteczkowy, odwracając w ten sposób proces fotosyntetyczny. Reakcje te obejmują fotoutlenianie, fotorespirację i reakcję Mehlera (Tamiya et al., 1957). Obecnie nie ma ogólnie przyjętej hipotezy wyjaśniającej efekt.
często sprzeczne wyniki, na których opierały się te hipotezy, uzyskano głównie na glonach. Pierwszą obserwację hamującego wpływu na fotosyntezę w roślinie wyższej dokonali hy McAlister i Myers (1940) w liściach pszenicy. Odkryli, że fotosyntlietyczny pobór CO2 był znacznie niższy w powietrzu niż w atmosferze około 0,5% tlenu. W zastosowanym stężeniu CO2 (0,03%) hamowanie występowało zarówno przy wysokiej, jak i umiarkowanej intensywności światła. Nie uzyskano żadnych danych przy niskiej intensywności światła.
chociaż badanie wpływu stężenia tlenu na fotosyntezę w roślinach wyższych wydaje się być bardzo interesujące, zwłaszcza że naturalnym środowiskiem większości roślin lądowych jest atmosfera o zawartości tlenu wynoszącej 21%, przyciąga ona bardzo mało uwagi. Według wiedzy autora nie opublikowano dokładnych badań na ten temat.
niniejsze badanie jest skierowane w kierunku wyjaśnienia reakcji fotosyntetycznej roślin wyższych na stężenie tlenu aż do stężenia normalnego powietrza. Przedstawiono dane pokazujące, że fotosyntetyczne Wiązanie CO2 w nienaruszonych liściach wyższych roślin, niezależnie od natężenia światła, jest silnie hamowane przez tlen w normalnym powietrzu, i że reakcja folosyntetyczna na tlen różni się znacznie od reakcji zielonych alg. Niniejsze badanie jest ukierunkowane na Wyjaśnienie reakcji fotosyntetycznej roślin wyższych na stężenie tlenu aż do stężenia normalnego powietrza. Przedstawiono dane pokazujące, że fotosyntetyczne Wiązanie CO2 w nienaruszonych liściach wyższych roślin, niezależnie od natężenia światła, jest silnie hamowane przez tlen w normalnym powietrzu, i że reakcja folosyntetyczna na tlen różni się znacznie od reakcji zielonych alg.