Innhold
Fotosyntese er en prosess som bruker vann, karbondioksid (CO2) og solenergi for å syntetisere sukker. Det utføres av mange planter, alger og bakterier. Hos planter og alger forekommer fotosyntese i spesielle deler av cellen som kalles kloroplaster; ligger i bladene og stilkene. Mens de fleste planter utfører det som er kjent som C3-fotosyntese, utfører planter som har tilpasset seg varme omgivelser, en modifisert form kjent som C4-fotosyntese.
C4 fotosyntese
I denne typen fotosyntesen blir miljø CO2 først innlemmet i 4-karbonsyrer i celler kjent som mesofyll. Disse syrene blir transportert til andre celler kjent som bunthylseceller. I disse cellene reverseres reaksjonen, CO2 frigjøres og deretter brukes i den normale (C3) fotosyntetiske banen. Inkorporering av CO2 i 3-karbonforbindelser katalyseres av et enzym kjent som Rubisco.
Fordeler med C4-fotosyntese
I varme og tørre omgivelser er C4-fotosyntesen mer effektiv enn C3-fotosyntesen. Dette skyldes to grunner. Den første er at systemet ikke gjennomgår fotorespirasjon, en prosess som er i strid med fotosyntesen (se nedenfor). Den andre er at planter kan holde porene sine stengt i lengre perioder, og dermed unngå vanntap.
fotorespirasjon
Dette er en prosess der, i stedet for å tilsette CO2 til det voksende sukkeret, tilfører Rubisco oksygen. I situasjoner der fotosyntesen foregår raskt (ved høy temperatur, høye lysnivåer eller begge deler), er det så mye O2 tilgjengelig at denne reaksjonen blir et betydelig problem. C4-planter løser dette problemet ved å opprettholde en høy konsentrasjon av CO2 i den aktuelle delen av bladet (bunthylsecellene).
Vann tap
Planter bytter ut gasser, CO2 og O2, med miljøet gjennom porene kjent som stomata. Når stomiene er åpne, kan CO2 diffundere i å bli brukt i fotosyntesen og O2, et produkt av fotosyntesen kan diffundere ut. Når stomiene er åpne, mister imidlertid planten også vann på grunn av transpirasjon, og dette problemet forbedres i varme og tørre klima. Planter som utfører C4-fotosyntesen, kan holde stomiene deres stengt mer enn deres C3-ekvivalenter fordi de er mer effektive i å inkorporere CO2. Dette minimerer vanntapet.
ulemper
Selv om C4-fotosyntesen er tydelig fordelaktig i varmt og tørt klima, er dette ikke sant i kule og fuktige. Dette er fordi C4-fotosyntesen er mer kompleks: den har flere trinn og krever en spesialisert anatomi. Av denne grunn, med mindre fotorespirasjon eller vanntap er vesentlige problemer, er C3-fotosyntesen mer effektiv. Dette er grunnen til at flertallet av plantene utfører C3-fotosyntese.