Fotoinhibicja

Fotoinhibicja – zjawisko hamowania fotosyntezy przy dużych natężeniach światła. Jeśli organizmy fotosyntetyzujące absorbują więcej światła niż może być wykorzystane w procesach fotosyntezy dochodzi do uszkodzenia aparatu fotosyntetycznego. Zjawisko fotoinhibcji zależne jest nie tylko od natężenia światła, lecz także od warunków w jakich rośnie roślina. Do fotoinhibicji dochodzi często gdy przy niskich temperaturach ograniczających reakcje enzymatyczne roślina zostanie wystawiona na działanie silnego światła (np. w wiosenne poranki gdy natężenie światła jest duże a temperatura jest bliska zeru, przy przeniesieniu rośliny rosnącej w cieniu na miejsce w pełnym świetle), suszy, zasoleniu gleby[1]. Rośliny posiadają mechanizmy pozwalające na adaptację do zmieniających się warunków świetlnych. Gdy jednak adaptacja do warunków świetlnych okaże się niewystarczająca dochodzi do obniżenia natężenia fotosyntezy mierzonej jako wydzielanie tlenu lub pobieranie CO2. Główna przyczyną obniżenia natężenia fotosyntezy jest uszkodzenie fotoukładu II. Akceptory elektronów, plastochinon A i B, przejmujące elektron wybity z centrum reakcji pozostają trwale w stanie zredukowanym, a centrum reakcji nie jest w stanie odbierać energii od anten fotosyntetycznych. Dochodzi do uszkodzenia białka D1 obecnego w fotoukładzie II, będącego miejscem przyłączenia plastochinonu B[2]. Uszkodzone fotoukłady zostają wyłączone z fotosyntetycznego łańcucha transportu elektronów, aż do czasu degradacji uszkodzonego białka D1 i jego odtworzenia. Brak możliwości przekazania energii do centrum reakcji prowadzi do wytwarzania reaktywnych form tlenu co także może stać się przyczyna uszkodzenia fotoukładu II[3]. Podczas fotoinhibicji dochodzi również do uszkodzenia kompleksu rozszczepiającego wodę z którego odłączane są jony manganu oraz polipeptydy peryferyjne[4].

Zjawisko fotoinhibicji jest odwracalne i po naprawie aparatu fotosyntetycznego roślina może powrócić do pierwotnego natężenia fotosyntezy, a nawet natężenie to może wzrosnąć przy utrzymujących się podwyższonych natężeniach światła[5].

Zobacz też

Przypisy

  1. ↑ Takahashi S., Murata N. How do environmental stresses accelerate photoinhibition?. „Trends in plant science”. 4 (13), s. 178–182, kwiecień 2008. DOI: 10.1016/j.tplants.2008.01.005. PMID: 18328775. 
  2. ↑ Aro EM., McCaffery S., Anderson JM. Photoinhibition and D1 Protein Degradation in Peas Acclimated to Different Growth Irradiances. „Plant physiology”. 3 (103), s. 835–843, listopad 1993. PMID: 12231982. 
  3. ↑ Hideg E., Kós PB., Vass I. Photosystem II damage induced by chemically generated singlet oxygen in tobacco leaves. „Physiologia plantarum”. 1 (131), s. 33–40, wrzesień 2007. DOI: 10.1111/j.1399-3054.2007.00913.x. PMID: 18251922. 
  4. ↑ Vass I., Cser K., Cheregi O. Molecular mechanisms of light stress of photosynthesis. „Annals of the New York Academy of Sciences”, s. 114–122, październik 2007. DOI: 10.1196/annals.1391.017. PMID: 17513459. 
  5. ↑ Aro EM., Virgin I., Andersson B. Photoinhibition of Photosystem II. Inactivation, protein damage and turnover. „Biochimica et biophysica acta”. 2 (1143), s. 113–134, lipiec 1993. PMID: 8318516.