Kerajaan tanaman telah mengembangkan strategi yang berbeza untuk bertahan hidup. Sebilangannya dapat dilihat, seperti duri kaktus misalnya, yang tidak lain adalah daun yang diubah suai yang telah menggantikan kemampuan untuk melakukan fotosintesis dengan melindungi tubuh tumbuhan ini. Tetapi ada yang lain yang tidak begitu, seperti yang disebut Tumbuhan C4.
Mereka adalah tumbuhan yang biasanya hidup di kawasan gersang atau separa gersang, jadi telah berkembang untuk mengurangkan kehilangan karbon dioksida (CO2) semasa fotosintesis, kerana ini adalah gas penting semasa proses mengubah tenaga Matahari menjadi makanan untuk tanaman.
Ciri fotosintesis tumbuhan C4
Imej - Wikimedia / Ninghui Shi
Untuk lebih memahami tanaman C4, pertama-tama kita akan menerangkan fotosintesis yang paling kita tahu, terutamanya kerana ia adalah yang dipelajari di sekolah, C3. Adakah terdiri daripada penyerapan tenaga suria dan karbon dioksida melalui kloroplas sel terdapat di bahagian hijau atau fotosintesis tumbuhan, dan air dari akar, untuk mengubahnya menjadi makanan melalui serangkaian reaksi kimia.
Pada mulanya, tenaga cahaya ini berubah menjadi tenaga kimia, menjadi molekul NADPH (nikotin adenin dinucleotide fosfat) dan ATP (adenosin trifosfat, yang pertama menyimpannya. Tetapi kemudian, molekul ini mereka mensintesis karbohidrat kerana karbon dioksida dikurangkan.
Tahap terakhir dalam proses ini adalah ketika tanaman menggunakan tenaga yang mereka peroleh pada siang hari untuk membetulkan karbon dari karbon dioksida dalam bentuk glukosa. Ini adalah sebahagian daripada kitaran Calvin.
Tetapi fotosintesis pada tanaman C4 adalah berbeza. Mereka mempunyai dua jenis kloroplas. Sebilangannya berada di sebelah saluran pengalir (kita boleh mengatakan bahawa ia setara dengan urat haiwan), dan yang lain terdapat di dalam sel parenkim klorofil periferal, yang merupakan sel yang lebih dekat dengan pinggir daun. Yang terakhir ini juga disebut sel mesofilik, dan mereka yang mempunyai kloroplas yang akan menetapkan karbon dioksida dengan bantuan molekul PEPA (asid fosfoenolpyruvik) dan enzim fosfenolpyruvat karboksilase.
Dari molekul ini, asid oksaloasetik akan dihasilkan, yang terdiri daripada 4 karbon (sebab itulah mereka dikenali sebagai tanaman C4). Ini kemudian diubah menjadi asam malat, dan ketika itulah ia mengalir ke kloroplas yang mengandungi sel-sel dalaman saluran pengalir melalui plasmodesmata (ini adalah struktur yang dimiliki dinding yang mengelilingi nukleus sel, sitoplasma). CO2 akan dilepaskan di dalamnya, dan kitaran Calvin dapat berlanjutan.
Iklim dan tanaman C4
Tumbuhan yang tinggal di kawasan panas dan kering mempunyai kesukaran yang jauh lebih banyak daripada yang lain untuk mengelakkan kehilangan air. Tetapi untuk hidup anda harus bernafas, dan dengan berbuat demikian tidak dapat dielakkan kehilangan air. Atas sebab ini, apabila suhu tinggi, stomata (liang) daun ditutup, dan dengan demikian oksigen yang dihasilkan semasa fotosintesis meningkatkan kepekatannya.
Dalam situasi normal, apabila jumlah oksigen dan karbon dioksida seimbang, enzim yang bertanggungjawab untuk memperbaiki karbon (RuBisCO) dapat memenuhi fungsinya tanpa masalah. Tetapi apabila kepekatan CO2 lebih rendah daripada oksigen, enzim ini memangkin gas terakhir dan bukan CO2, itulah yang berlaku pada tanaman C4.
Ini sangat istimewa, kerana selain mempunyai dua jenis kloroplas (lihat bahagian atas), enzim phosphoenolpyruvate carboxylase, yang merupakan salah satu yang terlibat dalam fiksasi karbon, menyokong kepekatan oksigen yang tinggi.
Apakah kelebihan tanaman C4?
Terdapat beberapa kelebihan penting yang dimiliki tumbuhan ini:
- Biasanya, tumbuh dengan lebih pantas daripada tanaman C3.
- Mereka menggunakan karbon dengan lebih baik, sama ada untuk menghasilkan lebih banyak akar dan / atau lebih banyak daun.
- Kurangkan air semasa fotosintesis (mengikut artikel ini, dianggarkan mereka kehilangan 277 molekul air untuk setiap molekul CO2, sementara tanaman C3 kehilangan 833 molekul air untuk masing-masing CO2 yang mereka perbetulkan).
- Meningkatkan pengeluaran glukosa, yang merupakan hasil akhir fotosintesis.
- Mereka boleh tinggal di darat di mana terdapat sedikit air.
Atas sebab-sebab ini, mereka menjadi semakin menarik, terutamanya untuk tumbuh di iklim kering.
Apakah tanaman C4?
Terdapat banyak tumbuhan yang menjalankan fotosintesis C4. Sebagai contoh, jagung, rumput, amaranth, tebu, sorgum, atau rai. Mereka adalah tisu yang kurang padat daripada tisu yang berasal dari iklim sederhana, seperti maple atau camelia.
Oleh itu, mengetahui mereka sangat berguna untuk mengetahui apa yang akan tumbuh di kawasan yang terdapat sedikit air.