Hatchov-Slackov cyklus

Hatchov-Slackov cyklus je spôsob fixácie oxidu uhličitého (CO₂) prítomný v niektorých rastlinách (kukurica, cukrová trstina). Cyklus sa nazýva i C₄ fixácia oxidu uhličitého, pretože po fixovaní CO₂ vznikajú štvoruhlíkaté látky, na rozdiel od bežnej C₃ fotosyntézy, kde vznikajú trojuhlíkaté látky. Podobným mechanizmom prebieha i fixácia oxidu uhličitého u CAM rastlín. Tento spôsob fixácie oxidu uhličitého je najefektívnejší a spotrebováva polovičné množstvo vody oproti C₃ fixácii. Produktom fixácie je oxalacetát a redukčné činidlo je nikotínamidadeníndinukleotidfosfát.

Priebeh C₄ fixácie. Primárna a sekundárna fixácia je oddelená do dvoch rôznych druhov buniek.

Priebeh

Rastliny, v ktorých prebieha Hatch-Slackov cyklus, nazývané i C₄ rastliny, sa vyznačujú charakteristickou anatomickou stavbou. Obsahujú mezofylové bunky (primárna fixácia CO₂) a bunky pošvy cievneho zväzku (uvoľnenie CO₂ do Calvinovho cyklu, sekundárna fixácia CO₂). V chloroplastoch mezofylových buniek chýba enzým RuBisCO a CO₂ sa viaže do podoby hydrogénuhličitanového aniónu (HCO₃^-) pomocou karbonickej anhydrázy. HCO₃^- potom reaguje s fosfoenolpyruvátom za vzniku oxalacetátu. Oxalacetát je za pomoci enzýmu malátdehydrogenázy a NADPH redukovaný na malát, ktorý potom prechádza do buniek pošvy cievneho zväzku, kde je pomocou NADP⁺ oxidovaný na pyruvát. Súčasne sa uvoľní CO₂, ktorý pokračuje do klasického Calvinovho cyklu. Pyruvát sa vracia do buniek mezofylu, kde je za spotreby ATP fosforylovaný na fosfoenolpyruát.

Presný priebeh cyklu sa u rôznych druhov rastlín mierne líši a účastnia sa ho rôzne intermediáty. V procese môže vznikať malát (ako je popísané vyššie) alebo aspartát, z ktorých sa potom uvoľňuje CO₂.

C₄ cyklus využívajú hlavne teplomilné rastliny, pretože pri zvýšenej teplote sa viac uplatňuje fotorespirácia, čím klesá účinnosť fotosyntézy, preto koncentrujú CO₂ pred tým, ako vojde do Calvinovho cyklu.

Referencie

Chemický portál Biologický portál