Enzim Rubisco, selain aktivitas karboksilase, juga menunjukkan aktivitas oksigenase. Ini berarti bahwa molekul oksigen (O 2 ) dan CO 2 bersaing untuk enzim yang sama dan substrat ribosa 1,5-bifosfat yang sama.
Proses fotorespirasi melibatkan kerja sama 3 organel: kloroplas, peroksisom, dan mitokondria. Fotorespirasi dimulai di kloroplas, dengan oksidasi RuBP oleh oksigen. Kedua produk dari aksi Rubisco pada RuBP dan O 2 adalah asam fosfogliserat (3C) dan asam phosphoglycolic (2C).
Fosfoglikolat kemudian diubah menjadi glikolat yang segera meninggalkan kloroplas dan memasuki peroksisom di mana ia dioksidasi untuk membentuk glioksilat dan hidrogen peroksida. Hidrogen peroksida yang terbentuk didegradasi oleh aksi katalisis.
2H 2 O 2 =============> 2H 2 O + O 2
Katalisis
Glyoxylate kemudian diubah menjadi glisin melalui transaminasi. Berikutnya, glisin ini diangkut ke mitokondria, di mana dua glycines yang diubah menjadi serin dan CO 2 molekul . Reaksi mitokondria ini adalah sumber CO 2 dilepaskan selama fotorespirasi.
Serin kemudian diubah menjadi PGA melalui serangkaian reaksi yang melibatkan hilangnya gugus amino. Sebagian dari PGA diubah menjadi RuBP dan sebagian lagi diubah menjadi pati di dalam kloroplas. Persamaan umum untuk fotorespirasi adalah:
2RuBP + 3O 2 + 2ATP + H 2 O =======> CO 2 + 3PGA + 2ADP + 3Pi
Proses fotorespirasi menghemat rata-rata 3/4 karbohidrat dalam RuBP yang bereaksi dengan oksigen. Persaingan antara CO 2 dan O 2 oleh Rubisco menjelaskan penghambatan kuat fotosintesis pada tanaman C 3 dalam kondisi CO 2 rendah dan peningkatan fotosintesis pada kadar oksigen rendah.
Fotorespirasi adalah proses yang bergantung pada cahaya karena tiga alasan:
1º Pembentukan RuBP terjadi lebih cepat dalam cahaya daripada dalam kegelapan. Regenerasi RuBP dalam siklus Calvin membutuhkan ATP yang dihasilkan dalam fase fotokimia.
2º Pembebasan oksigen dari molekul air dan proses yang membutuhkan cahaya dan
3 Karena enzim Rubisco yang mengkatalisis oksigenasi (atau karboksilasi) diaktifkan oleh cahaya dan dinonaktifkan dalam gelap.
Dalam hal produktivitas, fotorespirasi adalah proses yang mengurangi CO 2 fiksasi dan pertumbuhan tanaman, namun sekarang diketahui bahwa proses foto-pernapasan penting untuk menghapus kelebihan energi (ATP dan NADPH 2 ) diproduksi. Bawah radiasi tingkat tinggi atau tidak digunakan di bawah situasi stres air, misalnya.