influența concentrației de oxigen în intervalul 0-21% asupra fotosintezei la frunzele intacte ale unui număr de plante superioare.
fixarea fotosintetică a Co2 a plantelor superioare este inhibată semnificativ de oxigen în concentrații mai mici de 2%. Inhibarea crește odată cu concentrația de oxigen și este de aproximativ 30% într-o atmosferă de 21% O2 și 0,03% Co.2. Fără îndoială, prin urmare, oxigenul din aerul normal exercită un puternic efect inhibitor asupra fixării fotosintetice a CO2 a plantelor terestre în condiții naturale.
efectul inhibitor al oxigenului este produs rapid și complet reversibil.
gradul de inhibare este independent de intensitatea luminii.
randamentul cuantic pentru fixarea Co2, adică panta părții liniare a curbei pentru absorbția Co2 față de cuanta absorbită, este inhibată în același grad ca viteza saturată ușoară la toate concentrațiile de oxigen studiate.
diverse specii de plante superioare, variind foarte mult în răspunsul fotosintetic la intensitatea luminii și concentrația de Co2 și cu roluri saturate ușoare de fixare a Co2 care diferă de un factor de peste 10 ori, prezintă o asemănare remarcabilă în răspunsul lor la concentrația de oxigen. În schimb, atunci când sunt studiate în aceleași condiții ca și plantele superioare, algele verzi Chlorella și Ulva nu au prezentat‐nicio inhibare măsurabilă a fixării fotosintetice a Co2. Similitudine, creșterea intensității fluorescenței cu creșterea concentrațiilor de oxigen găsite în plantele superioare, de asemenea, nu a fost observată în Chlorella. Rezultatele actuale, împreună cu datele anterioare privind răspunsul fotosintetic al algelor la concentrația de oxigen, indică faptul că aparatul fotosintetic al plantelor superioare diferă considerabil de cel al algelor în sensibilitatea sa la oxigen.
efectul inhibitor al oxigenului asupra fixării fotosintetice a Co2 în plantele superioare este ceva mai mare la lungimi de undă care excită preferențial fotosistemul I. De asemenea, îmbunătățirea Emerson a fixării Co2 măsurată atunci când un fascicul roșu îndepărtat de intensitate scăzută este impus pe un fundal de lumină roșie este mai mare sub concontruție scăzută de oxigen decât sub aer. Măsurătorile modificărilor reversibile de absorbție induse de lumină arată că schimbarea la 591 nm, probabil cauzată de pla.stocianina, este afectată de concentrația de oxigen numai dacă fotosistemul II este excitat. efectul reducător asupra plastocianinei, cauzat de excitația acestui sistem, scade odată cu creșterea concentrației de oxigen. Din aceste rezultate se sugerează că un posibil loc al inhibării de către oxigen se află în lanțul purtător de electroni dintre cele două fotosisteme. Oxigenul ar putea acționa ca un acceptor de electroni în acest loc, determinând reducerea puterii de a reacționa înapoi cu oxigenul molecular. Cu toate acestea, această ipoteză nu ține cont de inhibiții egale ale randamentului cuantic și ale ratei saturate de lumină a absorbției fotosintetice de CO2.
prin procesul fotosintetic plantele preiau dioxidul de carbon și evoluează oxigenul. Concentrația actuală ridicată de oxigen molecular din atmosferă este în general considerată a fi apărut din activitatea organismelor fotosintetice. Efectul concentrației de oxigen i s-ar părea, prin urmare, o problemă de mare interes, nu numai în domeniul biofizicii și biochimiei fotosintezei, ci și în ecologie și în alte ramuri ale biologiei.a fost descoperit de Warburg (1920) că concentrațiile mari de oxigen inhibă rata de evoluție a oxigenului fotosintetic în alga unicelulară Chlorella. De atunci, a fost confirmat de diverși autori că cconcentrațiile de oxigen în intervalul 21-100% au un efect inhibitor marcat asupra fotosintezei, în special la saturarea intensităților luminii. Există unele dovezi că, în condițiile în care concentrația de dioxid de carbon limitează fotosinteza, inhibarea poate deveni evidentă chiar și în 21% oxigen. Nu s-a considerat că inhibarea funcționează la intensități scăzute ale luminii. O recenzie pe această temă a fost dată de Turner și Brittain (1962).au fost prezentate diferite ipoteze pentru a explica efectul inhibitor al oxigenului, denumit în mod obișnuit efectul Warhurg. Unii autori favorizează ideea inhibării enzimei; Turner și colab. (1958) că una sau mai multe enzime ale ciclului de reducere a carbonului sunt inactivate de oxigen: lirianlals (1962) că enzimele complexului în evoluție a oxigenului sunt inihitate. Alte ipoteze se referă la reacțiile înapoi în care oxigenul molecular este preluat, inversând astfel procesul fotosintetic. Aceste reacții includ foto-oxidarea, fotorespirația și reacția Mehler (Tamiya și colab., 1957). În prezent, nu există o ipoteză general acceptată care să explice efectul.
rezultatele adesea contradictorii pe care s-au bazat aceste ipoteze au fost obținute în principal pe alge. Prima observație a unui efect inhibitor asupra fotosintezei într-o plantă superioară a fost făcută de hy McAlister și Myers (1940) în frunzele de grâu. Ei au descoperit că absorbția fotosintetică a CO2 a fost semnificativ mai mică în aer decât într-o atmosferă de aproximativ 0,5% oxigen. La concentrația de CO2 utilizată (0,03%), inhibarea a fost prezentă atât la intensități luminoase ridicate, cât și moderate. Nu s-au obținut date la intensități scăzute ale luminii.deși studiul efectului concentrației de oxigen asupra fotosintezei la plantele superioare pare a fi de mare interes, în special deoarece mediul natural al majorității plantelor terestre este o atmosferă cu un conținut de oxigen de 21%, a atras foarte puțină atenție. Din cunoștințele autorului nu a fost publicată nicio investigație amănunțită pe această temă.
investigația actuală este îndreptată spre elucidarea răspunsului fotosintetic al plantelor superioare la concentrațiile de oxigen până la cele ale aerului normal. Sunt prezentate date care arată că fixarea fotosintetică a CO2 în frunzele intacte ale plantelor superioare, indiferent de intensitatea luminii, este puternic inhibată de oxigen în aerul normal și că răspunsul folosintetic la oxigen diferă considerabil de cel al algelor verzi. Investigația actuală este îndreptată spre elucidarea răspunsului fotosintetic al plantelor superioare la concentrațiile de oxigen până la cele ale aerului normal. Sunt prezentate date care arată că fixarea fotosintetică a CO2 în frunzele intacte ale plantelor superioare, indiferent de intensitatea luminii, este puternic inhibată de oxigen în aerul normal și că răspunsul folosintetic la oxigen diferă considerabil de cel al algelor verzi.