10 - Fotoszintézis
Bevezetés A növényi anyagcsere egyik legjellemz®bb vonása, hogy a növények képesek a fényenergiát szerves anyagok el®állítására felhasználni. Azon folyamatok összességét, melyek során a növényi szervezetek a fényenergiát hasznosítják szerves anyagok szintézisére, fotoszintézisnek nevezzük. A fotoszintézisnek az ad rendkívüli jelent®séget, hogy az egész él®világ számára az energiát végs® soron a fotoszintézis során átalakított fényenergia szolgáltatja. A Föld atmoszféráját évente elér® 56
1023 J fényenergiának, csak kb. negyede hasznosulhatna fo-
toszintetikus folyamatokban, de a fotoszintetizáló szervezetek ebb®l csak mintegy 0,2 %-ot hasznosítanak. A fotoszintézisre való képesség mind a prokarióta, mind az eukarióta szervezetek között megtalálható. A fotoszintézisre képes prokarióták között említhetjük a zöld-, kékes-zöld, és bíbor baktériumokat. Az eukarióták között nemcsak a magasabb rend¶ növények, hanem alacsonyabb rend¶ szervezetek, mint az egysejt¶ algák és a többsejt¶ zöld-, barna- és vörösmoszatok is képesek fotoszintézisre. Tekintettel arra, hogy a fotoszintézis igen különböz® szervezetekben képes végbemenni, a konkrét reakció utak is eltér®ek lehetnek. A fotoszintézis redox-folyamat, melybe valamilyen elektrondonorról úgy jut át az elektron egy akceptorra, hogy az ahhoz szükséges energiát a fény szolgáltatja. A reakcióegyenlet általános formában:
ahol
H2 D + A
! H2A + D;
h
H2 D az elektrondonor, A pedig az akceptor.
A fotoszintetizáló szervezetek dönt® többsége a zöld- és bíbor baktériumokat kivéve a vizet használja elektrondonorként, és pl. szén-dioxidot redukál. A víz oxidációjakor oxigén szabadul fel:
2
nH2 O + nCO2
! n(CH2 O) + nH2 O + nO2:
h
A felszabaduló oxigén a vízb®l képz®dik, amit
18 O
izotóppal jelölt víz alkalmazásával iga-
zoltak. Az oxigént termel® fotoszintetizáló szervezetek a Föld eredetileg reduktív atmoszféráját oxidatívvá alakították át. Ma a légkörben 21 V/V% az
O2 és 0,03 V/V% a CO2
koncentrációja, ami a fotoszintetikus produktivitás egy lassító tényez®je. Legtöbb fotoszintetizáló baktériumban nem a víz (hanem pl. kénhidrogén) tölti be az elektrondonor szerepét, ilyen szervezetek fotoszintézise során oxigén nem termel®dik. A
CO2 mellett szulfát-, nitrát- és hidrogénion is betöltheti az elektronakceptor szerepét.
F. F. Blackman (1905-1911) volt az els® kutató, aki részletesen megvizsgálta, hogyan
függ a fotoszintetikus aktiviás a képletben szerepl® paraméterekt®l. Azt tapasztalta, hogy magas
CO2 -koncentráció mellett a fotoszintézis sebessége alacsony fényintenzitáson lineáris CO2 -koncentrációt a változtatta,
függést mutat, és független a h®mérséklett®l. Amikor a
akkor azt tapasztalta, hogy a produktivitás lineárisan változott, de függött a h®mérséklett®l
is. E vizsgálatokkal sikerült kimutatni, hogy a fotoszintézis két típusú folyamatot foglal magába, melyeket fényszakasz és sötétszakasz néven szoktunk említeni. A fotoszintézis mechanizmusának megismerése szempontjából fontos lépés volt a Hill reakció megismerése is (1937): izolált kloroplasztiszok mesterséges elektronakceptorok és fény hatására oxigént termeltek, azaz az oxigéntermelés és a széndioxid-redukció szétválasztható folyamatok. Kés®bb sikerült kimutatni, hogy a Hill-reakcióban az elektronak-
+
ceptor szerepét a NADP használható fel:
is betöltheti, és a végterméke, a NADPH a
H2 O + 2NADP+
2
CO2
redukciójára
! 2NADPH + 2H + + O2:
h
Azt is sikerült kimutatni, hogy a fényszakaszban ATP-szintézis is végbemegy, amit fotofoszforilációnak nevezünk. A sötétszakaszban történik a szén-dioxid xációja, és szénhidráttá történ® redukciója a fényszakaszban termelt NADPH és ATP segítségével.
A fotoszintetikus apparátus szerkezete A fotoszintetikus folyamatok erre specializált sejtorganellumokban kloroplasztiszokban mennek végbe. A legtöbb magasabb magasabb rend¶ n®vény kloroplasztiszai lencse alakúak, melyek átmér®je
m nagyságrendbe esik, számuk eltér®, vannak algák, amikben sejtenként 7
egy kloroplasztisz van, a magasabb rend¶ növényekben eléri a 10
darabot is.
A kloroplasztiszokat (1/a. ábra) kett®s membrán határolja, melyen belül a teret a sztróma tölti ki. A sztrómába ágyazva helyezkedik el a kloroplasztisz bels® membránrendszere, melyet tilakoidmembránok alkotnak. A tilakoidmembránok helyenként szorosan egymáshoz tapadva hozzák létre a gránumokat. Egy-egy gránumhoz több sztrómatilakoid is csatlakozik spirociklikus elrendez®désben. A kloroplasztisz tilakoidjai összefügg® üregrendszert képeznek, melyet lumennek nevezünk. A küls® és bels® borítómembrán 6 nm vastagságú, köztük 10-20 nm széles rés található. A bels® borítómembrán szabályozza a metabolitok () transzportját, míg a küls® borítómembrán er®sen permeábilis kis molekulatömeg¶ anyagokra nézve. A sztróma tartalmazza a szén-dioxid redukciós ciklus enzimeit. Itt található a kloroplasztisz DNS is kb. 30 kópiában, a riboszómák, a fehérjeszintézishez szükséges komponensek valamint keményít®szemcsék és plasztoglobulusok (). Morfológiai és biokémiai vizsgálatokkal (pl. fagyasztva tört kloroplasztisz elektronmikroszkópos elemzésével), kimutatták, hogy a gránumtilakoidok és a sztrómatilakoidok struktúrája és összetétele különböz®. A második fotokémiai rendszer (PS II), és a hozzá kapcsolódó fénygy¶jt® kloro ll-protein komplex (LHC II) alapvet®en a gránumban található, míg a PS I és az ATP-szintáz a sztrómatilakoidban lokalizált. Megalkották a tilakoidmembrán szupramolekuláris modelljét (1/b. ábra). A cianobaktériumok tilakoidjainak szerkezete ett®l eltér. Bennük a tilakoidok nem tapadnak egymáshoz, felszínükön kobiliszómák találhatók, amik nagyjából 60 nm átmér®j¶ félgömb alakú struktúrát mutatnak. A kobiliszómák kobiliproteinek és köt® proteinek szupramolekuláris komplexei.
2
sztróma
gránum sztrómatilakoid belsõ membrán kulsõ membrán 1. ábra. a./ egy kloroplasztisz sematikus képe. b./ magasabb rend¶ növények kloroplasztisz tilakoidjának modellje.
A fotoszintetikus pigmentek Ahhoz, hogy a fotoszintetizáló szervezetekben fotokémiai folyamatok játszódhassanak le, szükség van a fény abszorpciójára. Minden fotoszintetizáló szervezetben megtalálhatók a kloro llok, amelyek mellett különböz® kísér® pigmentek is el®fordulnak, a karotinoidok és egyes szervezetekben a kobilinek. A fotoszintetikus pigmentek e három csoportja lefedi a teljes látható spektrumtartományt.
2. ábra. A fotoszintetikus pigmentek szerkezeti képletei, és abszorpciós spektrumuk: a./ kloro llok, b./ kobilinek, c./karotinoidok.
3
A kloro llok A magasabb rend¶ növények kloroplasztiszaiból acetonnal könnyen kioldott kloro llok kromatográ ás eljárással két frakcióra válnak szét: kloro ll-a-ra és kloro ll-b-re. A kloro llok szerkezetileg (2/a. ábra) négy pirolgy¶r¶t tartalmaznak, melyek egymással por rinvázat alkotnak. A por ringy¶r¶ közepén egy
Mg -atom helyezkedik el. A pirrolgy¶r¶höz egy cik-
lopentanon gy¶r¶ is kapcsolódik. A kloro ll-a és kloro ll-b között csak az a különbség, hogy az utóbbinál a II. pirrolgy¶r¶ 3.
C -atomjához nem metil-, hanem formilcsoport kap-
csolódik. A kloro ll-a és kloro ll-b molekuláknak két abszorpciós sávrendszere van, az egyik a kék, a másik a vörös spektrumtartományban. E pigmentek mindig megtalálhatók a magasabb rend¶ növényekben, és a zöldalgákban, általában 3 : 1 arányban. A kloro ll-a savas közegben könnyen leadja a Mg-ot, ami helyett két
H
lép be a molekulába (feo tin-a), ami
kis mennyiségben szintén megtalálható a növényi szervezetekben.
1
A barna- és kovamoszatokban a kloro ll-a mellett kloro ll-b helyett kioro ll-c és kloro-
2
ll-c , a vörös algákban a kioro ll-a helyett kloro ll-d található. A cianobaktériumokban csak kioro ll-a fordul el®. Az oxigént nem termel® fotoszintetikus prokarióták különböz® bakteriokloro lleket tartalmaznak. Az utóbbi id®ben feltételezik, hogy a kloro ll-a nagy kémiai heterogenitást mutat, több formája is létezik, melyek feltehet®en különböz® biokémiai úton szintetizálódnak. A kloro llok a kloroplasztiszok tilakoidjaiban nem szabadon, hanem kloro ll-protein komplexek formájában fordulnak el®.
A kobilinek A kobilinek a kobiliproteinekhez kovalensen köt®d® kromoforok. A kobiliproteinekben alapvet®en két kobilin kromofor fordul el®, a kocianobilin és a koeretrobilin. A kobilinek (2/b. ábra) is négy pirrolgy¶r¶t tartalmaznak, de nem alkotnak por rinvázat és nem tartalmaznak fématomot.
A karotinoidok A karotinoidok (2/c. ábra) minden fotoszintetizáló szervezetben megtalálható kísér® pigmentek. 40 szén atomos poliizoprének, melyek konjugált kett®s kötéseket tartalmaznak. A
legtöbb végén gy¶r¶vé záródik a molekula ( - és
-ionon gy¶r¶k). A karotinoidoknak két
nagy csoportja van, a karotinok csoportja, amelyek szénhidrogének, és a xanto llok, amelyek oxigént is tartalmaznak. Legismertebb karotinok az
-karotin, a -karotin és a likopin,
a xanto llok közül pedig a lutein, violaxantin, neoxantin, zeaxantin a leggyakoribbak. A karotinoidok többsége sárga szín¶, mivel a spektrum kék tartományában abszorbeálnak, de sok piros és narancsszín¶ karotinoid is ismeretes. Szerepük a fotoszintézisben els®sorban az elnyelt fényenergiának a kloro llok felé történ® továbbításában van, ezen kívül védik a fotoszintetikus apparátust a fotooxidatív hatásoktól.
4
Kloro llformák és pigment-protein komplexek Ha összehasonlítjuk a kloro llok abszorpciós spektrumát oldott állapotban és in vivo, azt tapasztaljuk, hogy az abszorpciós maximum in vivo a hosszabb hullámhosszak felé van tolódva és nagyobb a félértékszélesség is. Ennek egyrészt az az oka, hogy a kloro llmolekulák a fotoszintetikus apparátus membránrendszerének fehérjéihez kötöttek, másrészt, hogy a nagy lokális kloro llkoncentráció miatt a por rinek kölcsönhatásba léphetnek egymással (aggregátumok keletkeznek: pl. a
Mg -atom és a ciklopentanon karbonilcsoportja révén). A
pigment asszociátumok abszorpciós sávja mindig nagyobb hullámhosszaknál van, mint a monomer pigmenteké. A fotoszintetizáló objektumok abszorpciós- és uoreszcencia-spektrumainak analízise azt mutatja, hogy több kloro ll-a és -b forma is jelen van in vivo. Az egyes kloro llformák között szerkezeti és spektroszkópiai különbség van, aminek okait ma is kutatják. A megvizsgált kloro ll-a formák közül csak kett® tud részt venni a fotoszintézis fo-
680
lyamataiban, melyeket abszorpciós maximumuk alapján P
700
és P
névvel illetünk. A
többi formának a fény abszorpciójában és az energiaátadási reakciókban van szerepe. (A kloro ll-b formák abszorpciós maximuma jellemz®en 650 nm-nél van.)
Kloro ll-protein komplexek A kloroplasztiszok tilakoidjainak detergensekkel történ® oldásával, majd azt követ® gélelektroforézis segítségével történ® elválasztással többféle kloro ll-(karotinoid-)protein komplexet sikerült kimutatni. Egy részükben kizárólag a kloro ll-a fordul el®, ezek a komplexek a reakciócentrumok felépítésében vesznek részt, illetve azok bels® antennarendszerét alkotják. Ezen fehérjék szintézise a kloroplasztiszokban történik, genetikai kódjuk a kloroplasztisz DNS-ben lokalizált. A komplexek egy másik részében a kloro ll-b is megtalálható, ezek az ún. kloro ll-a/b proteinek a reakciócentrumok körüli antennarendszerek felépítésében vesznek részt. A kloro ll-a/b proteinek a citoplazmában szintetizálódnak és innen jutnak be a kloroplasztiszokba, ahol utólag kerülnek rá a kloro ll-a és -b molekulák, e fehérjék genetikai kódja a sejtmagban van (a fotoszintetikus apparátus evolúciójának kés®bbi termékei, mint a reakciócentrumok). Általában négy f® csoportot szoktak megkülönböztetni:
CC I (Core complex I), ami az els® fotokémiai rendszer (PS I) reakciócentrumát tartalmazza. A komplexben mintegy 80 kloro ll-a molekula, 1-2
-karotin és egy P700
kloro ll-a található. Sikerült kimutatni, hogy a kloroplasztisz genom két, egymástól kissé különböz® gént tartalmaz a CC I apoproteinre. A komplex tulajdonképpen heterodimer, melyek egyenként kb. 40-50 db. kloro ll-a molekulát tartalmaznak, de csak az egyikben található meg a P
700
kioro ll-a.
LHC I (Light harvesting complex I), amely a PS I fénygy¶jt® kloro ll-protein komplexe, amiben kloro ll-b is van (a kloro ll-a és kloro ll-b egymáshoz viszonyított ará-
;
nya kb. 3 5 : 1). Magasabb rend¶ növényekben eddig tízféle kloro ll-a/b proteint sikerült kimutatni. A kloro ll-a/b apoproteinek genetikai kódja a sejtmagban van.
5
Az LHC I és a CC I együtt az összkloro ll mennyiségének mintegy 30%-át tartalmazza.
CC II (Core complex II), amely a PS II reakciócentrumát tartalmazza, a hozzá tartozó antennákkal. (A CC II komplexben hét olyan fehérje található, melyekhez kloro ll
1
kapcsolódik.) A PS II reakciócentrumában helyezkedik el a D
680
fehérje, ami tartalmazza a P lamint 1-2
-karotint.
és D
2
heterodimer
kloro ll-a-t és további 4-5 kloro ll-a molekulát, va-
Ezen kívül mindkett®n 1-1 feo tin-a is megtalálható. A to-
vábbi fehérjék a hozzá kapcsolódó kloro ll-a molekulákkal (kb. 20-25 db, és 1-2 db
-karotinnal) alkotják a PS II bels® fénygy¶jt® antennáját. A CC II tartalmazza az összkloro ll-tartalomnak mintegy 20 %-át. A reakciócentrum apoproteinjeinek genetikai kódja a kloroplasztiszban van, míg az antennarendszert képez® kloro ll-a/b proteinek genetikai kódja a sejtmagban található.
LHC II (Light harvesting complex II), ami a PS II fénygy¶jt® kloro ll-protein komplexe. Ez tartalmazza az összkloro ll és a tilakoidproteinek felét. Az LHC II komplexek a tilakoidokban valószín¶leg trimer formákba szervez®dnek, melyek egy része, az ún. mobilis LHC II bizonyos körülmények között ledisszociál a PS II-r®l, és a tilakoidmembránban migrál. Ezzel megosztja az általa abszorbeált fényenergiát a PS II és a PS I között. Szerepe nemcsak a fény begy¶jtésében és a reakciócentrum felé történ® továbbításában van, hanem a tilakoidok gránumokká való összetapadásában is. A kioro ll-a és -b arány ebben a komplexben kb. 1:1, és fehérjemolekulánként átlagosan 12 kloro llmolekula található rajta. (A kloro llokon kívül xanto llmolekulákat is tartalmaznak.) AZ LHC II apoproteinek genetikai kódja a mag DNS-ben van, a citoplazmában szintetizálódnak, majd onnan kerülnek be a kloroplasztiszokba, az LHC I proteinekhez és az egyéb kloro ll-a/b proteinekhez hasonlóan.
Fikobiliproteinek A kobiliproteineknek a kobiliszómák felépítésében van szerepe, három f® csoportba sorolhatók:
Allo kocianinok (650 nm): Két alegységb®l épülnek fel, kromoforként egy-egy kocianobilin van bennük.
Fikocianinok (620 nm): Szintén két alegységb®l állnak, bennük kocianobilin és/vagy koeritrobilin a kromofor.
Fikoeritrinek (560 nm): Két vagy három alegységb®l állnak, kromoforja a koeritrobilin.
A fény abszorpciója Tisztáztuk, hogy a fotoszintézisnek fény- és sötét szakasza van, és megismerkedtünk a fényenergiát elnyel® pigmentekkel. Hogyan alakul kémiai energiává a fényenergia? 6
A fényenergia kémiai energiává történ® konverziójának els® lépése a fény abszorpciója. A Nap által kisugárzott fény spektruma folytonos. Az ultraibolya fénynek csak kis része jut el a Földfelszínre, mivel a 300 nm alatti hullámhosszakat az oxigénmolekulák er®sen abszorbeálják, és ózon képz®dik, ami a 300-350 nm hullámhossz közé es® fényt nyeli el. Az infravörös fény energetikai okokból nem alkalmas a fotoszintézisre (valamint a víz elnyeli). Az abszorbeált foton energiájának nem szabad olyan nagynak lennie, hogy az abszorbeáló molekulát atomjaira bontsa, a foton a molekulát csak gerjesztett állapotba hozza. Az abszorbeált fotonok energiája elegend® ahhoz, hogy egy kémiai kötést fellazítsanak, és így reakcióképes állapotba hozzák a molekulát.
3. ábra. cim.
Fényabszorpciókor a molekula a foton teljes energiáját felveszi, és az alapállapotból gerjesztett állapotba kerül. Az elektronok energiája kvantált, ezért nem vehetnek fel akármilyen értéket. Azonban abszorbeáló molekula kvantált vibrációs és rotációs spektrummal rendelkezik, és nincs mindegyik molekula ugyanolyan állapotban. Az összetett molekuláknál ezek a szintek egymáshoz közel vannak, nem adnak különálló abszorpciós vonalat, széles abszorpciós sáv jelenik meg. A foton abszorpciójakor a molekulának egy elektronja a
-köt® pályáról -lazító pá-
lyára lép át. Kloro lloknál a por rinváz konjugált kett®s kötés rendszerét alkotó delokalizált elektronok egyike ugrik lazító pályára. Alapállapotban a kloro llmolekulák szinglet állapotban vannak. Egy foton abszorpciója után a molekula több szinglet gerjesztett vagy
S0 ! Si ) gyors folyamatok (10 s). A molekula a magasabb szinglet gerjesztett állapotokból (S2 ; S3 stb.) vibrációs kaszkádokon és bels® konverziókon keresztül gyorsan fénykisugárzás nélkül S1 állapotba 9 s, ez az energia gyakorlatilag h®vé alakul. Az S1 kerül, melynek közepes élettartama 10 több triplet állapotba kerülhet. A szinglet-szinglet átmenetek (
15
állapot legalacsonyabb vibrációs szintjér®l a molekula sorsa különböz® lehet. A molekula visszatérhet az
S0 valamelyik vibrációs alszintjére úgy, hogy közben az energiakülönbséget
fény formájában adja le, ami ha fénykibocsátással jár együtt, uoreszcenciáról beszélünk. A uoreszcencia mindig hosszabb hullámhosszaknál jelentkezik, mint az abszorpciós sáv, mivel az
S0 ! S1 ! S0 átalakulás során az energia egy része h®vé alakul. Az S1 állapotból
a molekula fénykisugárzás nélkül is visszatérhet alapállapotba, az energia teljes mértékben h®vé alakul (bels® konverzió). További lehet®ség az és
T1
S1 ! T1
átmenet, amikoris az
S1
állapotok vibrációs alszintjei azonos energiaértéket képviselnek. Ezután a vibrációs 7
energia tovább csökken, mígnem a molekula legalacsonyabb
T1 vibrációs alszintre kerül. A
triplet állapot közepes élettartama több nagyságrenddel nagyobb, mint a szinglet állapoté:
10
3
s-tól akár 10 s-ig is terjedhet.
T1
A triplet állapotból az alapállapotba való átmenet (
! S0) tiltott, ezért csak kis
T1 kisebb enerS1 , ezért a foszforeszencia még a uoreszcenciánál is hosszabb kisugárzásával jár, és intenzitása is kisebb. T1 ! S1 átmenet után le-
valószín¶séggel történik meg. Ha fénykisugárzással jár az a foszforeszencia. giaállapotot képvisel, mint az hullámhosszú fény
hetséges a késleltetett uoreszcencia. A gerjesztett állapotokból fénykisugárzással vagy bels® konverzióval való alapállapotba való visszatérés olyan folyamatok, amelyek során az abszorbeált fényenergia a fotoszintézis számára elvész. A fotoszintézis számára akkor hasznosul a gerjesztési energia, ha a gerjesztett kloro ll-molekulák kémiai reakcióba lépnek, ami csak
S1
és
T1
állapotú molekuláknál
teljesülhet. A fotoszintézisben a fotokémiai reakció lényege, hogy a lazítópályára juttatott elektront a kloro llmolekula átadja egy a környezetében lév® elektronakceptornak. Majd egy a környezetében lév® elektrondonor redukálja:
D + Kl-a + A D + Kl-a + A D + Kl-a+ + A
! D + Kl-a + A; ! D + Kl-a+ + A ; ! D+ + Kl-a + A : h
A folyamat során lényegében a donorról az akceptorra jut egy elektron a kloro ll-a molekula közvetítésével. Mivel
A redoxpotenciálja negatívabb, mint a D
redoxpotenciálja, így csak
energia befektetésével mehet végbe a reakció, amit a fényenergia biztosít. Sötétben ez nem mehet végbe, ez a fotoszenzibilis reakció. E reakcióban csak két kloro ll-a forma tud részt
680
venni, a P
700 .
és a P
A gerjesztési energia átadása Ahhoz, hogy a kloro llmolekula fotoszenzibilizált elektrontranszferben vegyen részt szükséges, hogy közvetlen kapcsolatban legyen mind az elektrondonor, mind az akceptor molekulával. Ez csak a reakciócentrumok kevés kloro ll molekulájára teljesül. A
T1 és S1 szinteken tartózkodó molekula gerjesztési energiáját át is adhatja egy másik,
alapállapotú molekulának. Ezt a jelenséget energiatranszfernek nevezzük. Az energiatranszfer kémiailag különböz® és azonos molekulák között (energiamigráció) is lejátszódhat. A molekulák közötti energiatranszfer csak akkor mehet végbe, ha az energiáját leadó molekula uoreszenciaspektruma átfedi az energiát felvev® molekula abszorpciós spektruma. A transzfer hatásfoka annál nagyobb, minél nagyobb mérték¶ a spektrumok átfedése. A kémiailag különböz® molekulák között lejátszódó energiatranszfer bizonyítéka a szenzibilizált uoreszcencia. Ennek az a lényege, hogy ha a rendszerünkben kétféle molekula van, a gerjeszt® fény hullámhosszát úgy választjuk meg, hogy az kizárólag csak az egyik
8
molekulát gerjeszthesse. Amennyiben energiaátadás zajlott le közöttük megjelenik a másik molekula uoreszcenciája is. Az energia átadása a rövidebb hullámhossznál abszorbeáló molekuláról a hosszabb hullámhossznál abszorbeáló molekula irányába történik. Megvizsgálva a pigmentek abszorpciós és emissziós spektrumait, azt tapasztaljuk, hogy az energiatranszferhez szükséges spektrumátfedés teljesül. Valamint a fotoszintetikus apparátusban olyan nagy a pigmentek koncentrációja, hogy a molekulák elegend®en közel is vannak egymáshoz, hogy a folyamat végbemenjen.
680
A reakciócentrumokban lév® kloro ll-a formák (P
és P
700 )
energiacsapdaként visel-
kednek, mivel abszorpciós spektrumuk maximuma hosszabb hullámhossznál van, mint a közvetlen környezetükben található kísér® pigmenteké. Közönséges fényintenzitásoknál rendkívül nagy jelent®sége van az energiatranszfernek, csaknem két nagyságrenddel növeli meg a fotokémiai reakciók gyakoriságát.
A fotoszintézis akcióspektruma és a két fotokémiai rendszer Ha egy fotoszintetizáló objektum abszorpciós spektrumát fölvesszük, megtudjuk, hogy milyen pigmentek vannak jelen a rendszerben. Azt azonban, hogy a fényenergia hasznosul-e a fotoszintézisben, és ha igen, milyen mértékben, csak az akcióspektrumból tudjuk meg. Az akcióspektrumot úgy vehetjük fel, hogy a reakció sebességét mérjük a megvilágító fény hullámhosszának függvényében. Mérjük az oxigéntermelés sebességét különböz® hullámhosszú azonos intenzitású fénnyel való megvilágításkor. Az akcióspektrum választ ad arra, hogy a pigmentek közül az adott reakcióban melyek vesznek részt. Ha az akcióspektrumot összehasonlítjuk az abszorpciós spektrummal, akkor az is kiderül, hogy az egyes pigmentekben abszorbeált fényenergia milyen mértékben hasznosul a folyamatban. Különböz® algák akcióspektrumát vizsgálva R. Emerson (1943) azt tapasztalta, hogy a 685 nm-nél hosszabb hullámhosszú fény, bár jól abszorbeálódik a kloro llokban, az oxigéntermelés szempontjából mégsem bizonyult elég hatásosnak, az akcióspektrum 685 nm után igen meredeken csökken (vörös esés eektus red drop, 4. ábra).
4. ábra. A
Chlorella abszorpciós és kcióspektruma.
Egy másik meg gyelés során azt tapasztalták, hogy ha a 685 nm-nél hosszabb hullám-
9
hosszú fény mellett rövidebb (pl. 650 nm) hullámhosszú megvilágítást is alkalmaznak, akkor az oxigénprodukció nagyobb, mint ha a két fény melletti produktivitás összegét vennénk (Emerson-féle er®sítési eektus). Az Emerson-eektusok arra engedtek következtetni, hogy a rövidebb és a hosszabb hullámhosszaknál abszorbeáló kloro llok között funkcionális különbségek vannak. Ezt a feltételezést meger®sítette az L. R. Blinks (1950) által észrevett kromatikus átmenetek is, aminek lényege, hogy ha pl. 650 és 700 nm-es fényforrások intenzitását úgy állítjuk be, hogy mindkét hullámhossznál külön-külön megvilágítva az algákat, azonos oxigéntermelést kapjunk, akkor fényforrások között kapcsolgatva jellegzetes oxigénprodukciót detektálhatunk (5 ábra). Ha csupán egyféle fotokémiai rendszer létezne, akkor ilyen változásoknak nem szabadna bekövetkezniük.
5. ábra. Blinks-féle kromatikus átmenetek.
Ezek a vizsgálatok rámutattak arra, hogy a fotoszintézis folyamatában két fotokémiai rendszer m¶ködik, kooperatív kapcsolatban. Azóta sikerült a két fotokémiai rendszert aktív formában izolálni, molekuláris felépítésükr®l is egyre többet tudunk.
A fotoszintetikus elektrontranszportlánc Arra a kérdésre, hogy a két fotokémiai rendszer és az elektrontranszportlánc egyes tagjai milyen sorrendben helyezkednek el, a redoxpotenciálmérésekb®l, és az indukált abszorpcióváltozásokból lehet következtetni. A kloroplasztiszokban többféle citokrómot sikerült kimutatni. Ilyen például a citokrómf, ami különböz® hullámhosszúságú fény hatására oxidálódik vagy redukálódik, ami azt bizonyítja, hogy az elektrontranszportláncban a két fotokémiai rendszer között helyezkedik el. A PS II (rövidebb hullámhossz) redukálja, a PS I (hosszabb hullámhossz) oxidálja. R. Hill és F. Bendall megalkották a fotoszintetikus elektrontranszportlánc ún. Z-
sémáját (6. ábra). A fotoszintetikus elektrontranszportlánc m¶ködését célszer¶ PS II-t®l kiindulva áttekin-
680
teni. A gerjesztett állapotú P
redoxpotenciálja negatívabb, mint alapállapotban, ezért
680
képes egy elektront átadni. Spektroszkópiai vizsgálatokkal kimutatták, hogy a P
+ mer elektronakceptora feo tin-a. A P680
pri-
elektrondonora a víz, aminek oxidációjával oxigén
10
6. ábra. A fotoszintetikus elektrontranszportlánc Z-sémája.
szabadul fel. A feo tin-a-ról az elektron energiabefektetés nélkül egy plasztokinonra (QA-ra) tev®dik át, majd egy másodlagos kinon akceptorra (QB-re). QB két elektront felvétele után két
H + -t köt meg, QBH2 -vé alakul. QB, a mobilis plasztokinon pool (PQ) kötött formája, ami ezután leválik PS II-r®l: QA + QB
! QA
h
+ QB
! QA + QB h! QA 2
A folyamat két fotoaktust igényel. A QB
+ QB
! QA + QB2
2H +
! QA + QBH2:
-ra kerül® hidrogénionok a sztrómából származ-
nak. A redukált plasztokinonról a két elektron az elektrontranszportlánc következ® komponensére, a citokróm-b6/f komplexre kerül, ezzel egy id®ben leváló két
H+
a lumenbe lép
be, ami hidrogénion-transzportot eredményez a sztrómából a lumenbe. Az egyik elektron a citokróm-b6/f komplexben lév® Rieske-féle vas-kén proteinen keresztül a citokróm-f-re kerül, a másik elektron a citokróm-b6-ra tev®dik át, amiben két hem van. A citokróm-f-r®l az elektron a plasztocianinra (mobilis réztartalmú fehérje) kerül, ami azt a PS I-felé szállítja,
+ -nak adja át. A citokróm-b6-ról az elektron visszajuthat a plasztokinonra 700
és egy oxidált P
vagy egy szemikinonra.
Tekintettel arra, hogy a PS II a gránumokban, a PS I pedig a sztrómatilakoidokban lokalizált, ezeket a mobilis elemek kötik össze: a plasztokinon pool és a plasztocianin.
700
A P
0 1
elektronakceptorát A -nak nevezzük, ami úgy t¶nik, hogy a kloro ll-a monomer
2
formája. Ezután az elektron A -re (a K-vitaminra), ezután A -re (vas-kén proteinekre ferredoxinokra), majd egy a sztrómában található mobilis ferredoxinra kerül. Innen egyik lehet®ség, hogy ez a ferredoxin az elektront átadja a ferredoxin-NADP-oxidoreduktáznak, amely NADPH-t készít, vagy visszaadja a citokróm-b6/f komplexnek. Ez utóbbi egy ciklikus elektrontranszport folyamat, amiben csak PS I vesz részt, ekkor a folyamat portot eredményez. (Ez utóbbi jelenség magyarázza a vörös-esés-t is.)
11
H + transz-
A PS II felépítése és m¶ködése A PS II képes fény abszorpciójára, a víz bontására, a plasztokinon redukálására és transzmembrán potenciál létrehozására:
+ H2 O + 2PQ + 4H(sztróma)
2
! O2 + 2PQH2 + 4H +
4 foton
(lumen)
:
A PS II négy funkcionális részre osztható:
A reakciócentrum: a fotokémiai reakció komponensei, a vízbontó rendszer, a PQ redukciójához szükséges anyagok. A D kloro ll-a-kkal, egy
1
1
2
és D
680 -nal,
fehérjedimer egy P
és további
-karotin, két feo tin (a D1 -hez kapcsolódó az elektronakceptor).
A D -en van a tirozin oldallánc, ami a donor. Genetikai kódja a kloroplasztiszban van. A reakciócentrum Mn-atomokat is tartalmaz, melyeknek a vízbontásban van fontos szerepük. A reakciócentrumban található intrinsic fehérjék szerepe nem tisztázott.
Reguláló sapka: hidro l fehérjékb®l áll, a lumen felöl kapcsolódik a rendszerhez. A reguláló sapka feltételezhet®en, a vízbontáshoz szükséges kalcium- és kloridionokat biztosítja. (A
Ca2+ valószín¶leg a molekulák térbeli helyzetét állítja be.)
Proximális antenna: két kloro ll-protein komplexet tartalmaz, hét transzmembrán szegmenssel és hisztidin oldalláncokkal, melyekhez kloro ll tud köt®dni. F® abszorpciós sávjuk 669 nm-nél van, ( uoreszcenciás sávja 685 nm-nél mutat maximumot). Feladata az energiatranszport biztosítása.
Disztális antenna: kissé távolabb helyezkedik el a reakciócentrumtól, két f® részb61 áll: LHC II és az ún. járulékos kloro ll-proteinekb®l. Az LHC II mintegy 30 %-a
H2
foszforilálódhat egy membránhoz kötött kináz segítségével, amit a PQ
aktivál.
A foszforilált LHC II ledisszociál a PS ll-r®l, a gránumok és a sztrómatilakoidok találkozásainál a sztrómatilakoidokba kerül, az energiát a PS I felé továbbítja. A foszforilált LHC II egy foszfatáz reakcióban, amit a PQ stimulál, defoszforilálódhat, és vissza tud köt®dni a PS ll-höz. Egy oxigénmolekula keletkezéséhez két vízmolekuláról összesen 4 fotokémiai lépést igényel, ezért a töltéseket valamilyen formában tárolni szükséges, amit kísérleti úton P. Joliot és B. Kok bizonyított. Folytonos megvilágítás esetén kimérhet® a telítési intenzitás, ami felett nem n® az oxigéntermelés sebessége. Impulzusmegvilágítás esetén egy sötétadaptált növény az els® felvillanásra sohasem termel oxigént. A második felvillanás kis mennyiség¶ oxigéntermelést eredményez, a harmadik felvillanásra felülmúlja a telítési intenzitás mellett mért produkciót. További felvillanásokra csillapodó oszcillációt mutat az oxigénprodukció, négyes periódusban (3., 7., 11., stb., 7. ábra). Kb. 25 felvillanás után az oxigéntermelés besimul a folytonos fény esetén kapott értékhez. A négyes periódus alapján feltételezhet®, hogy PS II vízbontó komponense négyféle állapotot vehet fel, ami valójában 5 állapotú, de
S4 ! S0 gyors, és nem kell fotonabszorpció
hozzá. A kísérlet akkor magyarázható az 5 állapotú modellel, ha: 12
7. ábra. Oxigéntermelés impulzusmegvilágítás hatására, és a vízbontó enzim állapotai.
a vízbontó enzimek egymástól függetlenül m¶ködnek, egy foton kell
S0 : S1
sötétadoptált állapotban több ( sok lesz
Si ! Si + 1 átmenethez,
S4 állapotban),
= 25 : 75) állapot is stabil (3. felvillanásra
egy felvillanásnál van olyan enzim, ami nem változtat állapotot.
Si állapotok egymásba való átalakulása végbe (30-50 s, 40-110 s, 100-350 s, 1-1,5 ms). Az egyes
nem azonos id®tartam alatt megy
A PS I felépítése A PS I képes fényenergia abszorpciójára, a lumenben elhelyezked® plasztocianin oxidálására és a sztrómában a ferredoxin redukálására.
700 -zal,
Felépítésében szintén egy heterodimer fehérje vesz részt, a P toraival,
és elektronakcep-
A0 -lal, A1 -gyel, 40 kloro ll-a-val 1-2 -karotinnal. A heterodimer génjei a plasz-
tiszban vannak.
A fotoszintetikus elektrontranszportlánc további komponensei
A citokróm-b6/f komplex: Ez a komplex funkcionálisan a plasztokinol oxidációját és a plasztocianin redukcióját végzi, részt vesz a hidrogénionok transzlokációjában. Képes oxidálni a sztrómában lokalizált ferredoxint is, ami szintén
H + transzportot eredmé-
nyez. Felépítésében négy nagyobb és három kisebb polipeptid vesz részt: citokróm-f alegység (hemmel), a citokróm- b6 (2 hemmel), a Rieske-féle vas-kén protein (ennek nukleáris genomja van).
+
Ferredoxin-NADP -oxidoreduktáz (FNR): Ez az enzim katalizálja a nem ciklikus
+
elektrontranszportlánc utolsó lépését, a NADP
redukcióját, redukált ferredoxin se-
gítségével. Genetikai kódja a sejtmagban lokalizált, s a citoplazmában szintetizálódik, 13
a plasztiszba kerülve érik. Az enzim két elektront juttat a NADP+ számára, amihez két ferredoxint kell oxidálnia, melyet két H+ felvétele követ.
Az elektrontranszportlánc mobilis komponensei 1. Plasztokinon: a PS II és a citokróm-b6/f komplex között a lipidmembránban mozog. 2. Plasztocianin: a citokrórn-b6/f komplex és a PS I között a lumináris térben mozog. 3. Ferredoxin: a PS I és az FNR vagy a citokróm-b6/f komplex között a sztrómában mozog.
A fotoszintetikus foszforiláció A fotoszintézis fényreakciójának igen fontos mozzanata, hogy ATP is képz®dik. Az elektrontranszportlánc m¶ködése során hidrogén-ionok akkumulálódnak a lumenben, a kialakuló p
H
és potenciál különbség biztosítja az ATP képz®déséhez szükséges
energiát. (P. Mitchell -féle kemioszintézis elmélet.)
H -gradiens kiépí-
Kísérletekkel bebizonyították, hogy a foszforilációhoz a fény csak a p
tése miatt van szükség, a reakció akkor is lejátszódik, ha sötétben mesterségesen tartjuk
H -gradienst.
fenn a p
CF0 , hidrofób fehérjékb®l, épül fel a tilakoidmembránban a protoncsatorna szerepét játssza, és a CF1 , ami az Az ATP-szintézis egy protontranszlokáló enzime két f® részb®l áll:
ATP-szintáz aktív helyeit tartalmazza, a membrán sztróma felöli oldalán helyezkedik el. A CF1 ötféle alegységb®l áll 3
, 3 , 1 , 1 Æ , 1 .
Érdekes, hogy a
és a
Æ
alegységek
nukleárisan a többi a kloroplasztiszban van kódolva.
CF1 szubsztrátjai a fém-nukieotid komplexek és a Pi . A fémionok az ATP-szintézist 2+ katalizálják: Mg . Mérések alapján ATP molekulánként három proton halad át a csatorA
nán. Nemciklikus foszforilációnál a protont a víz biztosítja, ciklikus foszforilációnál semmilyen anyag nem oxidálódik, hanem a fény PS I részvételével körbehajtja az elektronokat a sztróma és a lumináris tér között. Az elektrontranszportlánc és a foszforiláció között szoros a kapcsolat, természetes körülmények között csak egymással együtt m¶ködhetnek.
A CO2- xáció és -redukció mechanizmusa A fotoszintézis fényszakaszában létrejön
CO2
redukciójához szükséges energetikai feltétel,
ATP és redukáló anyag (NADPH) képz®dik. E két anyag szükséges a sötétreakció végbemeneteléhez. A
CO2 - xáció és -redukció mechanizmusával el®ször M. Calvin
foglalkoztak
(1948-1953). Azóta más utakat is sikerült feltárni, kiderült, hogy az egyes növények között különbségek vannak e tekintetben. A primer termékek alapján a Calvin típusú növényeket
C3 -asnak nevezzük,
léteznek
C4 -es, és olyan növények
is, amikben a két alternatíva is
jelentkezhet. Ezek között biológiai és strukturális eltérés van. 14
8. ábra. A
CO2 xáció C3 , C4 és CAM növényekben.
A CO2 - xáció C3 -as útja (a Calvin-ciklus) 14 A reakcióutat kísérletesen vizsgálták. H CO3 felhasználásával egysejt¶ zöldalgákat rövid
ideig megvilágították, majd forró metanollal xálták azokat. A jelölt termékeket kioldották, majd kétdimenziós papírkromatografálás után autoradiogramot készítettek. Egészen rövid idej¶ megvilágítás után kimutatták, hogy a méke a glicerinsav-3-foszfát. További kísérletekkel belátták,
CO2 - xáció els® stabil terhogy a CO2 a ribulóz-1,5-
biszfoszfát molekulákhoz köt®dik, ami nem igényel fényt. Az így kialakult hat szén atomos intermedier termék bomlik 2 molekula glicerinsav-3-foszfáttá. A reakciót a Rubisco enzim (ribulóz-1,5-biszfoszfát-karboxiláz- oxigenáz) katalizálja. A Rubisco kett®s enzimaktivitással rendelkezik: karboxiláz és oxigenáz:
CO2 ribulóz-1,5-biszfoszfát + O2
ribulóz-1,5-biszfoszfát +
! !
;
2glicerinsav-3-foszfát
:
glicerinsav-3-foszfát + glikolsav-2-foszfát
E két folyamat kompetitív, a természetben a karboxiláz út a gyakoribb. A karboxilációt megel®z®en a Rubisco enzimet egy sztrómájában a a
HCO3
CO2 és HCO3
CO2 és Mg 2+ aktiválja. Egy megvilágított kloroplasztisz
közötti egyensúlyt a karboanhidráz enzim tartja fenn. Bár
CO2 -t köt meg. enzim aktivitásának pH -optimuma a
van túlsúlyban a Rubisco
A Rubisco
lúgos tartományba esik, ezért a klo-
roplasztiszok megvilágításakor, lejátszódó lumen felé történ® protontranszport is növeli a karboxiláz reakció sebességét. A Rubisco a levelek oldható fehérjéinek csaknem felét teszi ki, így a bioszféra legnagyobb mennyiségben el®forduló enzime. Az enzim két alegységb®l áll (a nagyobbik a kloroplasztiszban, a kisebbik a citoplazmában szintetizálódik), és nyolc katalitikus hely van rajta. Sikerült kimutatni, hogy a Rubisco-nak van egy természetes inhibitora, amely képes tartósan hozzákötni, és ezzel gátolni a karboxiláz aktivitást. Az nem ismert, hogy ez az inhibitor milyen hatással van az oxigenáz aktivitásra. A Calvin-ciklus második lépésében a glicerinsav-3-foszfát glicerinsav-1,3-biszfoszfáttá
15
alakul ATP felhasználásával. Ezt az egyensúlyi folyamatot a 3-foszfoglicerát-kináz katalizálja. A glicerinsav-1,3-biszfoszfát glicerinaldehid-3-foszfáttá redukálódik (a NADP-dependens glicerinaldehid-3-foszfát- dehidrogenáz enzim segítségével), miközben
Pi szabadul fel.
A glicerinaldehid-3-foszfát egyensúlyt tart fenn izomerjével, a dihidroxi-aceton-foszfáttal (katalizátor: trióz-foszfát- izomeráz). Következ® lépésben a fenti két izomer összekapcsolódik hat szénatomos fruktóz-1,6biszfoszfáttá. Ezután a fruktóz-1,6-biszfoszfátról az egyik foszfátcsoport lehidrolizál és fruktóz-6foszfát keletkezik (katalizátor: fruktóz-1,6-biszfoszfatáz a kloroplasztiszokban, fény- és ferredoxinregulált). A Calvin-ciklus következ® lépéseiben különböz® cukorfoszfátok alakulnak át egymásba. A reakciókat enzimek katalizálják, amiket bonyolult regulációs folyamatok aktiválnak. Majd a Calvin-ciklus zárlépéseként a ribulóz-5-foszfát foszforilál, és regenerálódik a
CO2 akceptora. A reakció ATP-igényes. A CO2 - xáció C4 -es útja
Más objektumokban, mint pl. a kukorica vagy a cukornád, Karpilov és Kortsack azonban azt tapasztalta, hogy a
CO2
xáció korai termékeként a négy
C -atomos oxálecetsav,
almasav és aszparaginsav jelenik meg. A
C4 -es növények az alábbi f®bb jellegzetességeket mutatják:
A primer xációs termékek az oxálecetsav, almasav és az aszparaginsav, A CO2 xáció fényen történik, A négy szénatomos termékekb®l szénátadás történik a C3 -as ciklus felé, Kétféle fotoszintetikus sejttípus van bennük, a mezo ll- és a hüvely parenchima- (más néven Kianz-) sejtek. A hüvelyparenchima-sejtek a szállító edénnyalábokat veszik körül és kommunikációjuk a mezo llsejtek közötti gáztérrel nem ideális a
CO2 xáció
szempontjából. A mezo llsejtek a szivacsos parenchimát alkotják.
A
C4 -es
növényekben a
CO2
primer xációja a mezo llsejtek citoplazmájában tör-
ténik. A szén-dioxid- akceptor ebben az esetben a foszfoenolpiruvát. A karboxilációt katalizáló enzim a foszfoenol-piruvát-karboxiláz, aminek
HCO3
a szubsztrátja.
A primer termék ezután almasavvá vagy aszparaginsavvá alakul át, ami a mezo ll sejtekb®l a hüvelyparenchima sejtekbe jut, ahol dekarboxilálódik (pl. pirosz®l®sav,
CO2 ill. NADPH keletkezik, a CO2 a újra xálódik, és C3 -as ciklusba kerül.).
16
CO2 xáció a CAM növényekben El®ször a Crassulaceae családba tartozó fajoknál gyelték meg, hogy a fotoszintetizáló szövetekben az almasav tartalom érdekes napszakos változásokat mutat. Az éjszaka folyamán mennyisége jelent®sen megnövekszik, majd nappal lecsökken. A CAM növényeket úgy tekinthetjük, mint amelyekben a fotoszintetikus
CO2- xációban egy fontos élettani és bi-
okémiai adaptáció alakult ki a szárazságt¶réshez. Ha nincs elegend® víz, akkor szünetel a
CO2 és a víz felvétele és leadása a küls® környezet és a növény között. Ilyenkor a sztrómák bezárásával jelent®s mértékben visszatartják a vizet, és a légzésben keletkez® szén-dioxidot reciklizálják, amivel aktív állapotban tudják tartani fotoszintetikus rendszerüket. A primer
CO2 -akceptor
a CAM növényekben a foszfoenol-piruvát, melyet a kemé-
nyító'bó'1 annak lebontása után a glikolízis hoz létre. A több lépés után keletkez® almasav kijut a citoplazmába, és vakuólumokban halmozódik fel. A fényperiódusban a vakuólumban tárolt almasav visszajut a citolazmába, ahol dekarboxilációt szenved. A CAM növények látjuk, hogy míg a
CO2 - xációját
összehasonlítva a
C3 -
as és
C4 -es
növényekével azt
C3 -as növényekben a CO2 gyakorlatig közvetlenül a Calvin-ciklusban C4 -es és CAM növényeknél el®ször almasavba épül be. A C4 -es nö-
asszimilálódik, addig a
vényekben az almasav nem akkumulálódik nagy koncentrációban, hanem a mezo ll sejtek1 a hüvelyparenchima-sejtekbe transzlokálódik. Ott szabadul fel bel®le
CO2, amely másodC4 -es növényeknél
lagosan xálódik a Calvin-ciklusban és így épül be a szénhidrátokba. A tehát a primer
CO2 xáció és a szénhidrátokba történ® beépülés térben elválasztott folya-
matok.
Fotorespiráció (glikolát-ciklus) A
14 CO2
kísérletekben nemcsak glicerinsav-3-fosyfat és cukor-foszfátok jelöl®dnek, hanem
glikolsav, glicin és szerin keletkezik, ami egy másik anyagcsereút létezését bizonyítja, amiben a kloroplasztisz, a peroxiszóma és a mitokondrium vesz részt. A glikolsav a Rubisco-enzim oxigenáz viselkedésekor keletkezik. (El®ször glikolsav-foszfát keletkezik, amir®l következ® lépésben lehasad egy foszfát csoport.) A reakció(ka)t a magas fényintenzitás, a nagy
O2
és alacsony
CO2
koncentráció segíti el®. A glikolsav a peroxi-
szómában alakul glioxálsavvá, ami a kloroplasztiszban visszaalakulhat glikolsavvá vagy a peroxiszómában transzamilációs reakcióban glicinné alakul. E folyamatokban több helyen is
O2 felvétel van, ezért nevezik fotorespirációnak. A fotorespiráció f®leg a C3 -as növényekre jellemz®, ezért ezek fotoszintetikus produkti-
vitása szélesebb h®mérséklettartományban alacsonyabb.
17
9. ábra. A fotorespiráció és a Calvin-ciklus kapcsolata.
A fotoszintézis intenzitásfüggése küls® tényez®kt®l A telsesség igénye nélkül csak ábrákat teszek ide:
10. ábra. Az ábrákon a fotoszintetikus aktivitás függése látható különböz® paraméterek mellett: a./
CO2 koncentráció, d./ CO2 és fény, d./ O2 koncentráció (ez csak C3 -as növényre).
fényintenzitás, b./ levélh®mérséklet, c./
18
