1_Corn

Итак, М. Кальвин установил, что углекислый газ вовлекает­ся в сеть реакций, носящих циклический характер: он при­соединяется к рибулезодифосфату, а в конце превраще­ний вновь образуется это же вещество, готовое к присоеди­нению новых молекул углекис­лого газа. Совокупность новых реакций фотосинтеза получила название цикл Каль­вина.
Изучая зеленые растения, ученые убеждались в том, что во всех случаях путь фотосин- тетических превращений оди­наков. И только в 1966 году австралийские ученые Хетч и Слэк установили, что в не­которых растениях, в частнос­ти в кукурузе, эти превраще­ния протекают по-иному, с отклонением от схемы Кальви­на. У кукурузы углекислый газ присоединяется не к рибулезодифосфату, а к трех­углеродному соединению — фосфоенолпировиноградной кислоте, что приводит к обра­зованию четырехуглеродного соединения щавелево-уксусной кислоты. После выдержи­вания растений в атмосфере с меченым углекислым газом это вещество первым, выявляется на хроматограммах. По этой причине путь фотосинтетических превращений у куку­рузы получил название С4- пути. А вот цикл превращений по Кальвину обозначили как С4-путь, поскольку на хро­матограммах первым выявля­ется трехуглеродное соеди­нение ФГК — фосфоглицери- новая кислота.

Образовавшись в клетках мезофилла листа, щавелево- уксусиая кислота перемещает­ся затем в особые клетки, окружающие сосуды. Это так называемые клетки обкладки. В них также есть хлоро- пласты, только они значитель­но крупнее находящихся в клетках мезофилла. Напомню, что мезофилл — это та часть листа, которая в школьном учебнике ботаники названа мя­котью. Здесь обкладки ща­велево-уксусная кислота от­щепляет углекислый газ, ко­торый вовлекается в цикл фотосинтетических превращений уже по знакомой нам схеме Кальвина. Наряду с углекис­лым газом из щавелево-уксус­ной кислоты образуется фос- фоеиолпировиноградная, кото­рая, возвратившись в клетки мезофилла листа, вновь мо­жет присоединять молекулы углекислого газа.
Помимо кукурузы, С4-путь фотосинтеза обнаружен у не­которых других злаков, пре­имущественно тропических и субтропических растений (са­харный тростник, сорго).
Зачем же растениям потре­бовалось так усложнять про­цесс фотосинтеза? Оказалось, что С,-путь имеет ряд преиму­ществ по сравнению с С3-путем. Одно из них заключает­ся в том, что кукуруза может осуществлять усвоение угле­кислого газа с образованием органических кислот ночью. Едва взойдет солнце, как рас­тения сразу же начинают использовать запасенный в органических кислотах угле­кислый газ для синтеза раз­личных веществ. Неудивитель­но, что кукуруза относится к числу быстрорастущих травя­нистых растений, впрочем, как и сахарный тростник.




Второе преимущество — высокая устойчивость кукурузы, осуществляющей фото­синтез по С4-пути, к некото­рым неблагоприятным воздей­ствиям. Представьте себе та­кую картину. В самое жаркое время суток, особенно в засуш­ливой зоне, многие растения закрывают устьица, чтобы предохранить себя от обезво­живания. Но ведь через за­крытые устьица углекислый газ не поступает внутрь листа. Вследствие этого фотосинтез прекращается. С, — растения прекрасно фотосинтезируют и при закрытых устьицах, ис­пользуя углекислый газ, запа­сенный в виде органических кислот в ночное время, когда они были открыты.
Такой тип обмена веществ наблюдается у кактусов, ко­торые, как известно, про­израстают в чрезвычайно за­сушливых условиях. Наиболь­шего разнообразия они дости­гают в Мексике, в пустыне Сонора, где количество осад­ков составляет менее 100 мм в год. И, если бы не эти обита­тели, Сонора превратилась бы в безжизненную пустыню, по­скольку без них здесь не смог­ли бы существовать другие организмы. Выжить в столь суровых условиях кактусам помогает фотосиитез.

Print Friendly

Это интересно: