Conţinut
Fotosinteza este un proces care folosește apa, dioxidul de carbon (CO2) și energia solară pentru a sintetiza zaharurile. Este desfășurat de multe plante, alge și bacterii. La plante și alge, fotosinteza are loc în părți speciale ale celulelor numite cloroplaste; situat în frunze și tulpini. În timp ce majoritatea plantelor efectuează ceea ce este cunoscut sub denumirea de fotosinteză C3, plantele care s-au adaptat la mediile fierbinți execută o formă modificată cunoscută sub numele de fotosinteză C4.
C4 Fotosinteza
În acest tip de fotosinteză, mediul înconjurător CO2 este încorporat mai întâi în acizii cu 4 carbon în celulele cunoscute sub numele de mesofile. Acești acizi sunt transportați către alte celule cunoscute sub denumirea de celule de teacă. În aceste celule, reacția este inversată, CO2 este eliberat și ulterior utilizat pe calea fotosintetică normală (C3). Incorporarea CO2 în compuși cu 3 carbon este catalizată de o enzimă cunoscută sub numele de Rubisco.
Avantajele fotosintezei C4
În mediu cald și uscat, fotosinteza C4 este mai eficientă decât fotosinteza C3. Acest lucru se datorează a două motive. Prima dintre ele este că sistemul nu suferă fotorepirație, un proces care contravine fotosintezei (vezi mai jos). Al doilea este că plantele își pot menține porii închise perioade mai lungi de timp, evitând astfel pierderea de apă.
photorespiration
Acesta este un proces în care, în loc să adăugați CO2 la zahărul în creștere, Rubisco adaugă oxigen. În situațiile în care fotosinteza are loc rapid (la temperaturi ridicate, niveluri ridicate de lumină sau ambele), există atât de mult O2 disponibil încât această reacție devine o problemă semnificativă. Plantele C4 rezolvă această problemă prin menținerea unei concentrații mari de CO2 în porțiunea relevantă a frunzei (celulele tecii din pachet).
Pierdere de apa
Plantele schimbă gaze, CO2 și O2, cu mediul lor prin porii cunoscuți sub numele de stomata. Când stomatele sunt deschise, CO2 poate difuza pentru a fi utilizat în fotosinteză și O2, un produs al fotosintezei poate difuza. Cu toate acestea, atunci când stomatele sunt deschise, planta pierde, de asemenea, apă din cauza transpirației, iar această problemă este accentuată în climele calde și uscate. Plantele care realizează fotosinteza C4 își pot menține stomatele închise mai mult decât echivalentele lor C3, deoarece sunt mai eficiente în încorporarea CO2. Acest lucru reduce la minimum pierderile de apă.
Dezavantaje
Deși fotosinteza C4 este clar avantajoasă în climele calde și uscate, acest lucru nu este valabil în cele reci și umede. Aceasta deoarece fotosinteza C4 este mai complexă: are mai mulți pași și necesită o anatomie specializată. Din acest motiv, dacă fotorepirația sau pierderea de apă nu sunt probleme semnificative, fotosinteza C3 este mai eficientă. Acesta este motivul pentru care majoritatea plantelor realizează fotosinteza C3.