A növényvilág különböző stratégiákat dolgozott ki a túlélésre. Néhány látható, például kaktusz tüskék, amelyek nem más, mint módosított levelek, amelyek felváltották a fotoszintetizálás képességét e növények testének védelmével. De vannak olyanok, amelyek nem így vannak, például az ún C4 növények.
Ezek olyan növények, amelyek általában száraz vagy félszáraz területeken élnek, tehát a fotoszintézis során a szén-dioxid (CO2) veszteségének csökkentése érdekében fejlődtek ki, mivel ez egy elengedhetetlen gáz a Nap energiájának növények számára történő táplálékká alakításakor.
A C4 növények fotoszintézisének jellemzői
A C4 növények jobb megértése érdekében először a fotoszintézist fogjuk megmagyarázni, amelyet a legjobban ismerünk, főleg azért, mert ezt az iskolában tanulmányozták, a C3-at. Is a napenergia és a szén-dioxid abszorpciójából áll a sejtek kloroplasztjain keresztül megtalálható a növények zöld vagy fotoszintetikus részeiben, és vizet a gyökerekből, hogy kémiai reakciók révén táplálékká alakuljon át.
Eleinte ez a fényenergia kémiai energiává változik, a NADPH (nikotin-adenin-dinukleotid-foszfát) és az ATP (adenozin-trifoszfát, amelyek először tárolják) molekulákként. De később ezek a molekulák szintetizálják a szénhidrátokat, mivel a szén-dioxid csökken.
Ennek a folyamatnak az utolsó szakasza az, amikor a növények a nap folyamán megszerzett energiát felhasználják a szén-dioxid szén glükóz formájában történő rögzítésére. Ez a kálvin ciklus része.
De a fotoszintézis a C4 növényekben eltérő. Kétféle kloroplasztikuk van. Egyesek a vezető erek mellett vannak (mondhatnánk, hogy ezek egyenértékűek az állatok ereivel), mások pedig a perifériás klorofill parenchima sejtjeiben találhatók, amelyek közelebb vannak a levelek pereméhez. Ez utóbbiakat mezofil sejteknek is nevezik, és olyanok, amelyek kloroplasztokkal rendelkeznek, amelyek a PEPA (foszfoenol-piruvinsav) molekula és a foszfoenol-piruvát-karboxiláz enzim segítségével rögzítik a szén-dioxidot.
Ezekből a molekulákból oxalecetsav keletkezik, amely 4 szénatomból áll (ezért ismerik őket C4 növényeknek). Ez aztán almasavvá alakul, és ekkor jut át a kloroplasztokba, amelyek a vezető erek belső sejtjeit tartalmazzák a plazmodesmatán keresztül (ezek olyan szerkezetek, amelyek a sejtmagot körülvevő falnak, a citoplazmának vannak). Bennük CO2 szabadul fel, és a Kálvin-ciklus folytatódhat.
Éghajlat és növények C4
A meleg és száraz területeken élő növényeknek sokkal nehezebb, mint a többieknek, hogy elkerüljék a vízveszteséget. De ahhoz, hogy élj, lélegezned kell, és ezzel elkerülhetetlen a vízvesztés. Ezért magas hőmérséklet esetén a levelek sztómái (pórusai) bezáródnak, és ezzel a fotoszintézis során keletkező oxigén növeli annak koncentrációját.
Normális helyzetekben, amikor az oxigén és a szén-dioxid mennyisége kiegyensúlyozott, a szén megkötéséért felelős enzim (RuBisCO) problémamentesen el tudja látni funkcióját. De amikor a CO2 koncentrációja alacsonyabb, mint az oxigéné, ez az enzim az utóbbi gázt katalizálja, nem pedig a CO2-t, ami a C4 növényekben történik.
Ezek nagyon különlegesek, mert a kétféle kloroplaszt mellett (lásd a felső részt) a foszfoenol-piruvát-karboxiláz enzim, amely a szén-rögzítésben résztvevők közé tartozik, támogatja az oxigén magas koncentrációját.
Milyen előnyei vannak a C4 üzemeknek?
Számos fontos előnye van ezeknek a növényeknek:
- általában gyorsabban nőnek mint a C3 növények.
- Jobban hasznosítják a szenetvagy több gyökér és / vagy több levél termeléséhez.
- Veszítsen kevesebb vizet fotoszintézis során ( ezt a cikket, becslések szerint 277 vízmolekulát veszítenek minden CO2-molekula után, míg a C3 növények 833 vízmolekulát veszítenek minden egyes általuk rögzített CO2-re).
- Fokozza a glükóztermelést, amely a fotoszintézis végeredménye.
- Élhetnek olyan szárazföldön, ahol kevés a víz.
Mindezen okokból egyre érdekesebbek, különösen a száraz éghajlaton való termesztés szempontjából.
Mik azok a C4 növények?
Sok olyan növény van, amely C4 fotoszintézist hajt végre. Például, kukorica, fű, amarant, cukornád, cirok vagy rozs. Ezek olyan szövetek, amelyeknek sűrűsége kevésbé mérsékelt, mint a mérsékelt éghajlaton, például a juhar vagy a kamélia.
Ezért ezek ismerete nagyon hasznos lehet annak megismeréséhez, hogy mit kell termeszteni azokon a területeken, ahol kevés víz áll rendelkezésre.