Kaj je prednost fotosinteze C4?

Vsebina

• C4 fotosinteza
• Prednosti C4 fotosinteze
• Fotorespiracija
• Izguba vode
• Slabosti

Fotosinteza je postopek, ki za sintezo sladkorjev uporablja vodo, ogljikov dioksid (CO2) in sončno energijo. Izvajajo ga številne rastline, alge in bakterije. V rastlinah in algah se fotosinteza pojavlja v posebnih delih celice, imenovanih kloroplasti; ki se nahaja v listih in steblih. Medtem ko večina rastlin izvaja tako imenovano fotosintezo C3, rastline, ki so se prilagodile vročemu okolju, izvajajo spremenjeno obliko, znano kot fotosinteza C4.

C4 fotosinteza

Pri tej vrsti fotosinteze se CO2 najprej vgradi v 4-ogljikove kisline v celicah, znanih kot mezofili. Te kisline se prenašajo v druge celice, znane kot snopne ovojne celice. V teh celicah se reakcija obrne, sprosti se CO2 in se nato uporabi v normalni (C3) fotosintetski poti. Vključitev CO2 v 3-ogljikove spojine katalizira encim, znan kot Rubisco.

Prednosti C4 fotosinteze

V vročem in suhem okolju je fotosinteza C4 učinkovitejša od fotosinteze C3. To je posledica dveh razlogov. Prva je ta, da sistem ne prestaja fotorespiracije, procesa, ki je v nasprotju s fotosintezo (glej spodaj). Drugi način je, da rastline lahko dalj časa zadržijo pore in se tako izognejo izgubi vode.

Fotorespiracija

To je postopek, v katerem Rubisco, namesto da rastočemu sladkorju doda CO2, doda kisik. V situacijah, v katerih fotosinteza poteka hitro (pri visoki temperaturi, visoki ravni svetlobe ali obojega), je na voljo toliko O2, da ta reakcija postane velik problem. Rastline C4 to težavo rešujejo tako, da vzdržujejo visoko koncentracijo CO2 v ustreznem delu lista (snopne ovojne celice).

Izguba vode

Rastline izmenjujejo pline, CO2 in O2, s svojim okoljem pa skozi pore, znane kot stomati. Ko so želodci odprti, se CO2 lahko razprši, da bi ga lahko uporabili pri fotosintezi in O2, lahko produkt fotosinteze razprši. Ko pa so želodci odprti, rastlina zaradi transpiracije izgubi tudi vodo in to težavo še poveča v vročem in suhem podnebju. Rastline, ki izvajajo fotosintezo C4, lahko svoje želodce zaprejo več kot njihovi ekvivalenti C3, ker so učinkovitejši pri vgradnji CO2. To zmanjša njihovo izgubo vode.

Slabosti

Čeprav je fotosinteza C4 očitno ugodna v vročem in suhem podnebju, to pri hladnih in vlažnih ne drži. Razlog za to je, ker je fotosinteza C4 bolj zapletena: ima več korakov in zahteva specializirano anatomijo. Zaradi tega je fotosinteza C3 učinkovitejša, razen če sta fotorespiracija ali izguba vode pomembna vprašanja. Zato večina rastlin izvaja fotosintezo C3.