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 razvili su se kako bi smanjili gubitak ugljičnog dioksida (CO2) tijekom fotosinteze, budući da je ovo bitan plin tijekom 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 se ona proučava u školi, C3. Je sastoji se od apsorpcije sunčeve energije i ugljičnog dioksida kroz kloroplaste stanica nalaze se u zelenim ili fotosintetskim dijelovima biljaka, i vodu iz korijena, da bi je niz kemijskih reakcija pretvorio u hranu.
U početku se ta svjetlosna energija mijenja u kemijsku energiju, a to su molekule NADPH (nikotin adenin dinukleotid fosfat) i ATP (adenozin trifosfat, koji je prvi pohranjuju. Ali kasnije, te molekule sintetiziraju ugljikohidrate kako se smanjuje ugljični dioksid.
Posljednja faza ovog procesa je kada biljke koriste energiju dobivenu tijekom dana kako bi fiksirale ugljik ugljičnog dioksida u obliku glukoze. Ovo je dio Calvinovog ciklusa.
Pero fotosinteza u biljkama C4 je različita. Imaju dvije vrste kloroplasta. Neki su uz provodne žile (mogli bismo reći da su ekvivalent žilama životinja), a drugi koji se nalaze u stanicama perifernog klorofilnog parenhima, a to su one koje su bliže rubovima lišća. Potonje se nazivaju i mezofilne stanice, a to su one koje imaju kloroplaste koji će fiksirati ugljični dioksid uz pomoć molekule PEPA (fosfoenolpiruvična kiselina) i enzima fosfoenolpiruvat karboksilaze.
Od ovih molekula, stvorit će se oksaloctena kiselina koja se sastoji od 4 ugljika (zbog čega su poznate kao biljke C4). To se potom transformira u jabučnu kiselinu i tada prolazi kroz kloroplaste koji sadrže unutarnje stanice 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 puno 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 tijekom fotosinteze povećava njegovu koncentraciju.
U normalnim situacijama, kada je količina kisika i ugljičnog 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 kloroplasta (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?
Nekoliko je važnih prednosti koje ove biljke imaju:
- obično, rasti brže nego biljke C3.
- Bolje koriste ugljik, ili da bi se proizvelo više korijenja i / ili više lišća.
- Izgubite manje vode tijekom fotosinteze (prema ovaj članak, procjenjuje se da gube 277 molekula vode za svaku molekulu CO2, dok biljke C3 gube 833 molekule vode za svaku CO2 koju 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.
Što su biljke C4?
Mnogo je biljaka koje provode fotosintezu C4. Na primjer, kukuruz, trava, amarant, šećerna trska, sirak ili raž. Oni imaju manje gusto tkivo od onih koja potječu iz umjerene klime, poput javora ili kamelija, na primjer.
Stoga njihovo poznavanje može biti vrlo korisno znati što uzgajati u područjima gdje je malo vode dostupno.