Obsah
Fotosyntéza je proces, ktorý využíva vodu, oxid uhličitý (CO2) a slnečnú energiu na syntézu cukrov. Vykonáva sa to mnohými rastlinami, riasami a baktériami. V rastlinách a riasach sa fotosyntéza vyskytuje v špeciálnych častiach bunky nazývaných chloroplasty; nachádza sa v listoch a stonkách. Zatiaľ čo väčšina rastlín vykonáva tzv. Fotosyntézu C3, rastliny, ktoré sa prispôsobili horúcim prostrediam, vykonávajú modifikovanú formu známu ako C4 fotosyntéza.
C4 Fotosyntéza
Pri tomto type fotosyntézy sa CO2 najskôr zabuduje do 4-uhlíkových kyselín v bunkách známych ako mezofyly. Tieto kyseliny sa transportujú do iných buniek známych ako zväzkové bunky obalu. V týchto bunkách je reakcia opačná, uvoľňuje sa CO2 a následne sa používa v normálnej (C3) fotosyntetickej ceste. Začlenenie CO2 do 3-uhlíkových zlúčenín je katalyzované enzýmom známym ako Rubisco.
Výhody fotosyntézy C4
V teplom a suchom prostredí je fotosyntéza C4 efektívnejšia ako fotosyntéza C3. Je to z dvoch dôvodov. Prvým z nich je, že systém nepodlieha fotorezpirácii, čo je proces, ktorý beží proti fotosyntéze (pozri nižšie). Druhým je, že rastliny môžu udržiavať svoje póry zatvorené dlhšie časové obdobie, čím sa zabráni strate vody.
fotorespirace
Je to proces, v ktorom Rubisco namiesto pridávania CO2 do rastúceho cukru pridáva kyslík. V situáciách, keď fotosyntéza prebieha rýchlo (pri vysokej teplote, vysokej úrovni svetla alebo oboch), je k dispozícii toľko O2, že táto reakcia sa stáva významným problémom. Rastliny C4 tento problém riešia udržiavaním vysokej koncentrácie CO2 v relevantnej časti listu (bunky zväzku plášťa).
Strata vody
Rastliny si vymieňajú plyny CO2 a O2 so svojím prostredím prostredníctvom pórov známych ako stomata. Ak sú stomatá otvorené, CO2 sa môže rozptýliť, aby sa použil vo fotosyntéze a O2, produkt fotosyntézy sa môže rozptýliť. Avšak pri otvorených stomatách stráca rastlina v dôsledku transpirácie tiež vodu a tento problém sa zvyšuje v horúcom a suchom podnebí. Rastliny, ktoré vykonávajú fotosyntézu C4, môžu udržať svoju stomatu uzavretú viac ako ich ekvivalenty C3, pretože sú účinnejšie pri zabudovaní CO2. To minimalizuje ich stratu vody.
nevýhody
Aj keď fotosyntéza C4 je jednoznačne výhodná v horúcom a suchom podnebí, nie je to pravda v chladnom a vlhkom prostredí. Je to z toho dôvodu, že fotosyntéza C4 je zložitejšia: má viac krokov a vyžaduje špecializovanú anatómiu. Z tohto dôvodu, pokiaľ nie je fotorezpirácia alebo strata vody významné problémy, je fotosyntéza C3 efektívnejšia. Preto väčšina rastlín vykonáva fotosyntézu C3.