Innehåll
Fotosyntes är en process som använder vatten, koldioxid (CO2) och solenergi för att syntetisera sockerarter. Det utförs av många växter, alger och bakterier. Hos växter och alger förekommer fotosyntes i speciella delar av cellen som kallas kloroplaster; ligger i bladen och stjälkar. Medan de flesta växter utför vad som kallas C3-fotosyntes, utför växter som har anpassats till varma miljöer en modifierad form som kallas C4-fotosyntes.
C4 Fotosyntes
I denna typ av fotosyntes införlivas först miljö CO2 i 4-kolsyror i celler som kallas mesofyll. Dessa syror transporteras till andra celler som kallas buntmantelceller. I dessa celler reverseras reaktionen, CO2 släpps och används därefter i den normala (C3) fotosyntetiska vägen. Införlivandet av CO2 i 3-kolföreningar katalyseras av ett enzym som kallas Rubisco.
Fördelar med C4-fotosyntes
I varma och torra miljöer är C4-fotosyntes mer effektiv än C3-fotosyntes. Detta beror på två skäl. Den första är att systemet inte genomgår fotorespiration, en process som strider mot fotosyntesen (se nedan). Den andra är att växter kan hålla sina porer stängda längre perioder och därmed undvika vattenförlust.
fotorespiration
Detta är en process där Rubisco lägger till syre i stället för att tillsätta koldioxid till det växande sockret. I situationer där fotosyntesen sker snabbt (vid hög temperatur, höga ljusnivåer eller båda) finns det så mycket O2 tillgängligt att denna reaktion blir ett betydande problem. C4-växter löser detta problem genom att bibehålla en hög koncentration av koldioxid i den relevanta delen av bladet (buntmantelcellerna).
Vattenförlust
Växter utbyter gaser, CO2 och O2, med sin miljö genom porer som kallas stomata. När stomaten är öppen kan CO2 diffundera i att användas i fotosyntes och O2, en produkt av fotosyntes kan diffundera ut. Men när stomaten är öppen tappar växten också vatten på grund av transpiration, och detta problem förbättras i heta och torra klimat. Växter som utför C4-fotosyntes kan hålla stomaten stängd mer än deras C3-ekvivalenter eftersom de är mer effektiva i inkorporering av CO2. Detta minimerar deras vattenförlust.
nackdelar
Även om C4-fotosyntes är tydligt fördelaktig i varma och torra klimat, är detta inte sant i svala och fuktiga klimat. Detta beror på att C4-fotosyntesen är mer komplex: den har fler steg och kräver en specialiserad anatomi. Av denna anledning, såvida inte fotorespiration eller vattenförlust är betydande problem, är C3-fotosyntes mer effektiv. Det är därför majoriteten av växterna utför C3-fotosyntes.