реакция Мелера

Реакция Мелера названа в честь Алана Х. Мелера, который в 1951 году представил данные о том, что изолированные хлоропласты восстанавливают кислород, образуя перекись водорода ( H
₂О
₂). ^[1] Мелер заметил, что H
₂О
₂Образованный таким образом, не является активным промежуточным продуктом в фотосинтезе; скорее, как реактивная форма кислорода, он может быть токсичным для окружающих биологических процессов как окислитель . В научной литературе реакция Мелера часто используется взаимозаменяемо с циклом вода-вода ^[2] для обозначения образования H
₂О
₂фотосинтезом. В узком смысле круговорот воды в природе включает реакцию Хилла , в которой вода расщепляется с образованием кислорода, а также реакцию Мелера, в которой кислород восстанавливается с образованием H
₂О
₂и, наконец, очистка этого H
₂О
₂антиоксидантами с образованием воды.

Начиная с 1970-х годов профессор Кози Асада выяснил, что кислород может восстанавливаться электронами, выходящими из ферредоксина фотосистемы I , с образованием супероксида , который затем восстанавливается супероксиддисмутазой с образованием H
₂О
₂. Этот фотохимический H
₂О
₂затем восстанавливается под действием аскорбатпероксидазы с образованием воды и окисленного аскорбата . Асада утверждал, что кислород представляет собой важный сток для избыточной энергии возбуждения, приобретенной во время воздействия на растения яркого света. Он часто начинал семинары с вопроса: «Почему растения не получают солнечных ожогов, несмотря на воздействие света?». ^[3]

Насколько большую фотозащитную роль играет круговорот воды в воде, было поводом для некоторых споров. У наземных растений перенос электронов к кислороду от ферредоксина в PSI составляет менее 10% от общего фотосинтетического транспорта электронов. ^[4]^[5]^[6] Однако у водорослей и других одноклеточных фотосинтетических организмов это количество может составлять от 20 до 30% от общего транспорта электронов. Возможно, что восстановление кислорода свободными электронами, выходящими из PSI, предотвращает чрезмерное восстановление компонентов цепи переноса электронов. ^[7]

Круговорот воды в природе не связан с фотодыханием , поскольку включает в себя различные реакции и не приводит к чистому потреблению кислорода.

Ссылки

^ Мелер, Алан (1951). «Исследования реакций освещенных хлоропластов: I. Механизм восстановления кислорода и других реагентов Хилла». Архивы биохимии и биофизики . 33 (1): 65–77 . doi :10.1016/0003-9861(51)90082-3.
^ Асада, Кози (июнь 1999 г.). «Круговорот воды в хлоропластах: очистка активного кислорода и рассеивание избыточных фотонов». Ежегодный обзор физиологии растений и молекулярной биологии растений . 50 : 601-639. doi :10.1146/annurev.arplant.50.1.601.
^ Мано, Эндо и Мияке (2016). «Как фотосинтетические организмы справляются со световым стрессом? Дань уважения покойному профессору Кози Асаде». Физиология растений и клеток . 57 (7): 1351-1353. doi : 10.1093/pcp/pcw116 .
^ Badger, M.; von Caemmerer, S.; Ruuska, S.; Nakano, H. (2000). «Поток электронов к кислороду у высших растений и водорослей: скорости и контроль прямого фотовосстановления (реакция Мелера) и рубиско-оксигеназы». Philosophical Transactions of the Royal Society of London B: Biological Sciences . 355 (1402): 1433– 1446. doi :10.1098/rstb.2000.0704. PMC 1692866 . PMID 11127997.
^ Ruuska, SA; Badger, MR; von Caemmerer, S. (2000). «Фотосинтетические стоки электронов в трансгенном табаке с пониженным количеством Rubisco: мало доказательств значительной реакции Мелера». Journal of Experimental Botany . 51 : 357–368. doi : 10.1093/jexbot/51.suppl_1.357 .
^ Драйвер, SM; Бейкер, N. (2011). «Водно-водный цикл в листьях не является основным альтернативным стоком электронов для рассеивания избыточной энергии возбуждения, когда усвоение CO2 ограничено». Plant, Cell & Environment . 34 (5): 837– 846. doi : 10.1111/j.1365-3040.2011.02288.x .
^ Хебер, Ульрих (2002-01-01). "Irrungen, Wirrungen? Реакция Мелера в отношении циклического транспорта электронов в растениях C3". Photosynthesis Research . 73 ( 1– 3): 223– 231. doi :10.1023/A:1020459416987. ISSN 1573-5079. PMID 16245125.

[1] Мелер, Алан (1951). «Исследования реакций освещенных хлоропластов: I. Механизм восстановления кислорода и других реагентов Хилла». Архивы биохимии и биофизики . 33 (1): 65–77 . doi :10.1016/0003-9861(51)90082-3.

[2] Асада, Кози (июнь 1999 г.). «Круговорот воды в хлоропластах: очистка активного кислорода и рассеивание избыточных фотонов». Ежегодный обзор физиологии растений и молекулярной биологии растений . 50 : 601-639. doi :10.1146/annurev.arplant.50.1.601.

[3] Мано, Эндо и Мияке (2016). «Как фотосинтетические организмы справляются со световым стрессом? Дань уважения покойному профессору Кози Асаде». Физиология растений и клеток . 57 (7): 1351-1353. doi : 10.1093/pcp/pcw116 .

[4] Badger, M.; von Caemmerer, S.; Ruuska, S.; Nakano, H. (2000). «Поток электронов к кислороду у высших растений и водорослей: скорости и контроль прямого фотовосстановления (реакция Мелера) и рубиско-оксигеназы». Philosophical Transactions of the Royal Society of London B: Biological Sciences . 355 (1402): 1433– 1446. doi :10.1098/rstb.2000.0704. PMC 1692866 . PMID 11127997.

[5] Ruuska, SA; Badger, MR; von Caemmerer, S. (2000). «Фотосинтетические стоки электронов в трансгенном табаке с пониженным количеством Rubisco: мало доказательств значительной реакции Мелера». Journal of Experimental Botany . 51 : 357–368. doi : 10.1093/jexbot/51.suppl_1.357 .

[6] Драйвер, SM; Бейкер, N. (2011). «Водно-водный цикл в листьях не является основным альтернативным стоком электронов для рассеивания избыточной энергии возбуждения, когда усвоение CO2 ограничено». Plant, Cell & Environment . 34 (5): 837– 846. doi : 10.1111/j.1365-3040.2011.02288.x .

[7] Хебер, Ульрих (2002-01-01). "Irrungen, Wirrungen? Реакция Мелера в отношении циклического транспорта электронов в растениях C3". Photosynthesis Research . 73 ( 1– 3): 223– 231. doi :10.1023/A:1020459416987. ISSN 1573-5079. PMID 16245125.