Царство растений разработало разные стратегии выживания. Некоторые из них видны, например, колючки кактуса, которые представляют собой не что иное, как модифицированные листья, которые заменили способность к фотосинтезу способностью защищать тело этих растений. Но есть и другие, которые не так, например, так называемый C4 растения.
Это растения, которые обычно живут в засушливых или полузасушливых регионах, поэтому эволюционировали, чтобы уменьшить потерю углекислого газа (CO2) во время фотосинтеза, поскольку это важный газ в процессе преобразования солнечной энергии в пищу для растений.
Характеристики фотосинтеза растений C4
Изображение - Викимедиа / Нинхуэй Ши
Чтобы лучше понять растения C4, мы сначала объясним фотосинтез, который нам известен лучше всего, главным образом потому, что это тот фотосинтез, который изучается в школе, C3. Является состоит из поглощения солнечной энергии и углекислого газа через хлоропласты клеток в зеленых или фотосинтетических частях растений, и воду из корней, чтобы превратить ее в пищу посредством ряда химических реакций.
Сначала эта световая энергия превращается в химическую энергию, состоящую из молекул НАДФН (никотин-адениндинуклеотидфосфат) и АТФ (аденозинтрифосфат, первым хранящим его. Но позже эти молекулы они синтезируют углеводы при уменьшении углекислого газа.
Последний этап этого процесса - когда растения используют энергию, полученную в течение дня, для фиксации углерода двуокиси углерода в форме глюкозы. Это часть цикла Кальвина.
Перо фотосинтез у растений C4 иной. У них есть два типа хлоропластов. Некоторые из них находятся рядом с проводящими сосудами (можно сказать, что они эквивалентны жилкам животных), а другие находятся в клетках периферической паренхимы хлорофилла, которые находятся ближе к краям листьев. Последние также называются мезофильными клетками и имеют хлоропласты, которые будут связывать углекислый газ с помощью молекулы PEPA (фосфоенолпировиноградной кислоты) и фермента фосфоенолпируваткарбоксилазы.
Из этих молекул образуется щавелевоуксусная кислота, состоящая из 4 атомов углерода. (вот почему они известны как растения C4). Затем он превращается в яблочную кислоту, и именно тогда он переходит к хлоропластам, содержащим внутренние клетки проводящих сосудов, через плазмодесмы (это структуры, которые имеет стенка, окружающая ядро клетки, цитоплазма). В них будет выделяться СО2, и цикл Кальвина может продолжаться.
Климат и растения C4
Растениям, обитающим в жарких и засушливых местах, гораздо труднее, чем остальным, избежать потери воды. Но чтобы жить, нужно дышать, и при этом неизбежно теряется вода. Поэтому при высоких температурах устьица (поры) листьев закрываются, и, таким образом, кислород, образующийся во время фотосинтеза, увеличивает свою концентрацию.
В нормальных ситуациях, когда количество кислорода и углекислого газа уравновешено, фермент, отвечающий за фиксацию углерода (RuBisCO), может выполнять свою функцию без проблем. Но когда концентрация CO2 ниже, чем концентрация кислорода, этот фермент катализирует последний газ, а не CO2, что происходит в растениях C4.
Они очень особенные, потому что помимо двух типов хлоропластов (см. Верхний раздел), фермент фосфоенолпируваткарбоксилаза, который является одним из тех, которые участвуют в фиксации углерода, поддерживает высокие концентрации кислорода.
В чем преимущества растений C4?
Эти растения обладают рядом важных преимуществ:
- Как правило, расти быстрее чем растения C3.
- Они лучше используют углерод, чтобы произвести больше корней и / или больше листьев.
- Терять меньше воды при фотосинтезе (по В этой статье, по оценкам, они теряют 277 молекул воды на каждую молекулу СО2, в то время как растения С3 теряют 833 молекулы воды на каждую фиксируемую молекулу СО2).
- Увеличьте производство глюкозы, который является конечным результатом фотосинтеза.
- Они могут жить на суше, где мало воды.
По всем этим причинам они становятся все более интересными, особенно для выращивания в засушливом климате.
Что такое растения C4?
Есть много растений, которые осуществляют фотосинтез C4. Например, кукуруза, трава, амарант, сахарный тростник, сорго или рожь. Это те, которые имеют менее плотные ткани, чем те, которые происходят из умеренного климата, такие как клены или камелии.
Поэтому их знание может быть очень полезным, чтобы знать, что выращивать в районах, где мало воды.