Rostlinná říše vyvinula různé strategie, jak přežít. Některé jsou viditelné, například například kaktusové trny, které nejsou ničím jiným než upravenými listy, které nahradily schopnost fotosyntézy schopností chránit tělo těchto rostlin. Existují ale i jiné, které tomu tak není, například tzv C4 rostliny.
Jsou to rostliny, které obecně žijí ve vyprahlých nebo polosuchých oblastech, takže se vyvinuly, aby se snížila ztráta oxidu uhličitého (CO2) během fotosyntézy, protože se jedná o základní plyn během procesu přeměny sluneční energie na potravu pro rostliny.
Vlastnosti fotosyntézy rostlin C4
Obrázek - Wikimedia / Ninghui Shi
Abychom lépe porozuměli rostlinám C4, nejdříve vysvětlíme fotosyntézu, kterou známe nejlépe, hlavně proto, že jde o ten, který byl studován ve škole, C3. Je spočívá v absorpci sluneční energie a oxidu uhličitého přes chloroplasty buněk nachází se v zelených nebo fotosyntetických částech rostlin, a voda z kořenů, aby se přeměnila na potravu řadou chemických reakcí.
Zpočátku se tato světelná energie mění na chemickou energii, kterou jsou molekuly NADPH (nikotinadenindinukleotid fosfát) a ATP (adenosintrifosfát, první, které ji ukládají. Ale později tyto molekuly syntetizují uhlohydráty se sníženým obsahem oxidu uhličitého.
Poslední fází tohoto procesu je, když rostliny používají energii, kterou získali během dne, k fixaci uhlíku oxidu uhličitého ve formě glukózy. Toto je součást Calvinova cyklu.
Ale fotosyntéza v rostlinách C4 se liší. Mají dva typy chloroplastů. Některé jsou vedle vodivých cév (mohli bychom říci, že jsou ekvivalentem zvířecích žil) a jiné se nacházejí v buňkách periferního chlorofylového parenchymu, což jsou ty, které jsou blíže k okraji listů. Posledně jmenované se také nazývají mezofilní buňky a jsou to ty, které mají chloroplasty, které fixují oxid uhličitý pomocí molekuly PEPA (kyselina fosfoenolpyrohroznová) a enzymu fosfoenolpyruvátkarboxylázy.
Z těchto molekul bude generována kyselina oxalooctová, která se skládá ze 4 atomů uhlíku (což je důvod, proč jsou známé jako rostliny C4). To se poté transformuje na kyselinu jablečnou, a to když prochází do chloroplastů, které obsahují vnitřní buňky vodivých cév, přes plasmodesmata (to jsou struktury, které má zeď obklopující buněčné jádro, cytoplazma). Uvolní se v nich CO2 a Calvinův cyklus může pokračovat.
Podnebí a rostliny C4
Rostliny, které žijí v horkých a suchých oblastech, mají mnohem větší potíže než ostatní, aby nedošlo ke ztrátě vody. Abyste však mohli žít, musíte dýchat, a přitom je nevyhnutelné ztrácet vodu. Proto, když jsou vysoké teploty, stomata (póry) listů se uzavírají, a tím kyslík generovaný během fotosyntézy zvyšuje jeho koncentraci.
V normálních situacích, kdy je množství kyslíku a oxidu uhličitého vyvážené, může enzym odpovědný za fixaci uhlíku (RuBisCO) bez problémů plnit svou funkci. Ale když je koncentrace CO2 nižší než koncentrace kyslíku, tento enzym katalyzuje tento druhý plyn a ne CO2, což se děje v rostlinách C4.
Jsou velmi speciální, protože kromě dvou typů chloroplastů (viz horní část) podporuje enzym fosfoenolpyruvátkarboxyláza, který je jedním z těch, které se podílejí na fixaci uhlíku, vysoké koncentrace kyslíku.
Jaké jsou výhody rostlin C4?
Existuje několik důležitých výhod, které tyto rostliny mají:
- Obvykle, rostou rychleji než rostliny C3.
- Lepší využití uhlíku, buď k produkci více kořenů a / nebo více listů.
- Ztrácejte méně vody během fotosyntézy (podle Tento článek, odhaduje se, že ztrácejí 277 molekul vody pro každou molekulu CO2, zatímco rostliny C3 ztrácejí 833 molekul vody pro každou z CO2, které fixují).
- Zvyšte produkci glukózy, což je konečný výsledek fotosyntézy.
- Mohou žít na zemi, kde je málo vody.
Ze všech těchto důvodů jsou stále zajímavější, zejména pro pěstování v suchém podnebí.
Co jsou rostliny C4?
Existuje mnoho rostlin, které provádějí fotosyntézu C4. Například, kukuřice, tráva, amarant, cukrová třtina, čirok nebo žito. Jsou to ty, které mají méně husté tkáně než ty, které pocházejí z mírného podnebí, jako jsou například javory nebo kamélie.
Znát je proto může být velmi užitečné vědět, co pěstovat v oblastech s nízkou dostupností vody.