Sadržaj
Fotosinteza je proces koji koristi vodu, ugljični dioksid (CO2) i solarnu energiju za sintezu šećera. Izvode ga mnoge biljke, alge i bakterije. U biljkama i algama fotosinteza se događa u posebnim dijelovima stanice koji se nazivaju kloroplasti; smješten u lišću i stabljikama. Dok većina biljaka izvodi ono što je poznato kao fotosinteza C3, biljke koje su se prilagodile vrućim sredinama izvode modificirani oblik poznat kao fotosinteza C4.
C4 fotosinteza
U ovoj vrsti fotosinteze okolišni CO2 najprije se ugrađuje u 4-ugljične kiseline u stanicama poznatim kao mezofili. Te se kiseline prenose u druge stanice poznate kao stanice omotača omotača. U tim ćelijama reakcija je obrnuta, oslobađa se CO2 i zatim se koristi u normalnom (C3) fotosintetskom putu. Uključivanje CO2 u 3-ugljične spojeve katalizira enzim poznat kao Rubisco.
Prednosti C4 fotosinteze
U vrućim i suhim okruženjima fotosinteza C4 je učinkovitija od fotosinteze C3. To je zbog dva razloga. Prva je da sustav ne podliježe fotorespiranju, procesu koji je u suprotnosti s fotosintezom (vidi dolje). Drugi je način da biljke mogu duže zadržati pore tako da izbjegnu gubitak vode.
Photorespiration
Ovo je proces u kojem Rubisco, umjesto da CO2 dodaje rastućem šećeru, dodaje kisik. U situacijama u kojima se fotosinteza odvija brzo (pri visokoj temperaturi, visokoj razini svjetlosti ili oboje), na raspolaganju je toliko O2 da ova reakcija postaje značajan problem. Biljke C4 rješavaju ovaj problem održavanjem visoke koncentracije CO2 u odgovarajućem dijelu lista (ćelije omotača omotača).
Gubitak vode
Biljke razmjenjuju plinove, CO2 i O2, s okolinom kroz pore poznate kao stomati. Kad su stomati otvoreni, CO2 može difuznovati da bi se koristio u fotosintezi i O2, proizvod fotosinteze može se difundirati. Međutim, kad su stomaci otvoreni, biljka gubi i vodu zbog transpiracije, a taj se problem pojačava u vrućim i suhim klimama. Biljke koje provode fotosintezu C4 mogu svoje stomake držati zatvorene više od svojih C3 ekvivalenata jer su učinkovitiji u ugrađivanju CO2. To umanjuje njihov gubitak vode.
Nedostaci
Iako je fotosinteza C4 očigledno povoljna u vrućim i suhim klimama, to nije točno kod hladnih i vlažnih. To je zato što je fotosinteza C4 složenija: ima više koraka i zahtijeva specijaliziranu anatomiju. Iz tog razloga, osim ako su fotorespiracija ili gubitak vode značajni problemi, fotosinteza C3 je učinkovitija. Zbog toga većina biljaka provodi fotosintezu C3.