Biljno carstvo razvilo je različite strategije preživljavanja. Neke su vidljive, na primjer bodlje kaktusa, koje nisu ništa drugo do modificirani listovi koji su sposobnost fotosinteze zamijenili sposobnošću zaštite tijela ovih biljaka. Ali postoje i drugi koji nisu takvi, poput tzv C4 biljke.
To su biljke koje uglavnom žive u sušnim ili polusušnim regijama su evoluirali kako bi smanjili gubitak ugljen-dioksida (CO2) tokom fotosintezeBudući da je ovo bitan plin tokom procesa pretvaranja sunčeve energije u hranu za biljke.
Karakteristike fotosinteze biljaka C4
Slika - Wikimedia / Ninghui Shi
Da bismo bolje razumjeli biljke C4, prvo ćemo objasniti fotosintezu koju najbolje poznajemo, uglavnom zato što je ona proučavana u školi, C3. Je sastoji se od apsorpcije sunčeve energije i ugljen-dioksida kroz hloroplaste ćelija nalaze se u zelenim ili fotosintetskim dijelovima biljaka, i vodu iz korijena, da bi je nizom hemijskih reakcija pretvorio u hranu.
U početku se ta svjetlosna energija mijenja u hemijsku, molekuli NADPH (nikotin adenin dinukleotid fosfat) i ATP (adenozin trifosfat, koji je prvi pohranjuju. Ali kasnije, ti molekuli oni sintetišu ugljene hidrate dok se smanjuje ugljen-dioksid.
Posljednja faza ovog procesa je kada biljke koriste energiju dobivenu tokom dana kako bi fiksirale ugljik ugljičnog dioksida u obliku glukoze. Ovo je dio Calvinovog ciklusa.
Ali fotosinteza u biljkama C4 je drugačija. Imaju dvije vrste hloroplasta. Neki su uz provodne žile (mogli bismo reći da su ekvivalent žilama životinja), a drugi koji se nalaze u ćelijama perifernog hlorofilnog parenhima, a to su one koje su bliže rubovima lišća. Potonje se nazivaju i mezofilne ćelije, a one imaju hloroplaste koji će fiksirati ugljični dioksid uz pomoć molekula PEPA (fosfoenolpiruvična kiselina) i enzima fosfoenolpiruvat karboksilaza.
Od ovih molekula, stvorit će se oksaloctena kiselina koja se sastoji od 4 ugljika (zbog čega su poznate kao biljke C4). To se zatim transformiše u jabučnu kiselinu i tada prolazi kroz hloroplaste koji sadrže unutrašnje ćelije provodnih žila kroz plazmodesmate (to su strukture koje ima zid koji okružuje staničnu jezgru, citoplazmu). U njima će se osloboditi CO2, a Calvinov ciklus se može nastaviti.
Klima i biljke C4
Biljke koje žive u vrućim i suhim područjima imaju mnogo više poteškoća od ostalih kako bi izbjegle gubitak vode. Ali da biste živjeli, morate disati, a pritom je neizbježno gubiti vodu. Stoga, kada su temperature visoke, stomati (pore) lišća se zatvaraju, a time kisik koji nastaje tokom fotosinteze povećava njegovu koncentraciju.
U normalnim situacijama, kada je količina kisika i ugljen-dioksida uravnotežena, enzim koji je odgovoran za učvršćivanje ugljika (RuBisCO) može bez problema ispuniti svoju funkciju. Ali kada je koncentracija CO2 niža od koncentracije kisika, ovaj enzim katalizira potonji plin, a ne CO2, što se događa u biljkama C4.
To su vrlo posebne stvari, jer osim što imaju dvije vrste hloroplasta (vidi gornji dio), enzim fosfoenolpiruvat karboksilaza, koji je jedan od onih koji sudjeluju u fiksaciji ugljika, podržava visoke koncentracije kisika.
Koje su prednosti biljaka C4?
Postoji nekoliko važnih prednosti koje ove biljke imaju:
- Obično, rasti brže nego biljke C3.
- Bolje koriste ugljenik, ili da bi se proizvelo više korijena i / ili više lišća.
- Gubite manje vode tokom fotosinteze (prema Ovaj članak, procjenjuje se da gube 277 molekula vode za svaki molekul CO2, dok biljke C3 gube 833 molekula vode za svaki CO2 koji fiksiraju).
- Pojačati proizvodnju glukoze, što je krajnji rezultat fotosinteze.
- Mogu živjeti na kopnu gdje ima malo vode.
Iz svih ovih razloga postaju sve zanimljiviji, posebno za uzgoj u suhim klimatskim uvjetima.
Šta su biljke C4?
Postoje mnoge biljke koje vrše fotosintezu C4. Na primjer, kukuruz, trava, amarant, šećerna trska, sirak ili raž. To su ona koja imaju manje gusto tkivo od onih koja potječu iz umjerene klime, poput javora ili kamelija.
Stoga njihovo poznavanje može biti vrlo korisno znati šta uzgajati u područjima gdje je malo vode dostupno.