Die Bedeutung der photosynthetischen O2‐Reduktion für Photorespiration und Aethylenbildung

E. F. Elstner, J. R. Konze

Research output: Contribution to journalArticlepeer-review

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Abstract

Durch die photosynthetische Sauerstoffreduktion mit isolierten Chloroplastenfragmenten entstehen das Sauerstoffradikalion (O2), Wasserstoffperoxid (H2O2) und das OH‐Radikal (OH). Diese drei Spezies lassen sich getrennt voneinander nachweisen: ) Reaktionen, welche eine Beteiligung von O2 einschließen (z. B. die Photo‐oxidation von Ascorbinsäure), lassen sich durch das Enzym Superoxiddismutase hemmen. ) Reaktionen, welche durch H2O2 getrieben werden (z. B. die Decarboxylierung von Glykolsäure), werden durch Katalase gehemmt. ) Ist das OH‐Radikal an einer Reaktion beteiligt (wie z. B. bei der Bildung von Äthylen aus Methional), so wird diese Reaktion sowohl durch Superoxiddismutase, als auch durch Katalase gehemmt. Die photosynthetische Sauerstoffreduktion und das Auftreten der oben erwähnten Sauerstoffspezies erfolgt in Anwesenheit von Ferredoxin und NADP erst, wenn das vorhandene NADP reduziert vorliegt. Neben dem Ferredoxin ist noch ein weiterer Faktor an der photosynthetischen Sauerstoffreduktion beteiligt (ORF = oxygen reducing factor). Ascorbinsäure hemmt die katalytische Aktivität dieses Faktors durch Abfangen von O2, welches durch Autoxidation von Ferredoxin entsteht und zur Aktivierung von ORF benötigt wird. Andererseits kann Ascorbinsäure zusammen mit dem Sauerstoffradikalion (O2) (Reaktion a) eine “oxidative” Photophosphorylierung katalysieren, deren Bedeutung in einer Verbesserung des ATP/NADPH‐Verhältnisses für die photosynthetische CO2‐Fixierung gesehen werden kann. Die Decarboxylierung von Glyoxylsäure mit H2Oa (Reaktion b) zu CO2 und Formiat könnte zur photorespiratorischen CO2‐Freisetzung beitragen. Die Bildung von Äthylen aus Methioninderivaten (Reaktion c), welche im Licht durch die Photosysteme und im Dunkeln durch NADPH getrieben wird, bietet eine weitere Möglichkeit der Regulation von Wachstumsvorgängen durch die Chloroplasten.

Original languageEnglish
Pages (from-to)249-261
Number of pages13
JournalBerichte der Deutschen Botanischen Gesellschaft
Volume87
Issue number2
DOIs
StatePublished - Aug 1974
Externally publishedYes

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