Царство растений разработало различные стратегии выживания. Некоторые из них видны, например, кактусовые колючки, которые представляют собой не что иное, как видоизмененные листья, заменившие способность осуществлять фотосинтез способностью защищать тело этих растений. Но есть и другие, которые не являются таковыми, например, те, что называютсяplantas C4
Это растения, которые обычно живут в засушливых или полузасушливых регионах, поэтомуони эволюционировали, чтобы уменьшить потери углекислого газа (CO2) во время фотосинтеза, так как это незаменимый газ в процессе преобразования солнечной энергии в пищу для растений.
Особенности фотосинтеза С4-растений
Чтобы лучше понять растения C4, мы собираемся сначала объяснить фотосинтез, о котором мы знаем больше всего, главным образом потому, что это тот, который изучается в школе, C3. Этотсостоит из поглощения солнечной энергии и углекислого газа через хлоропласты клеток, находящихся в зеленых или фотосинтезирующих частях растений,и воды корнями, к, через серия химических реакций превращает его в пищу.
В первый момент эта световая энергия превращается в химическую энергию, будучи молекулами НАДФН (никотин-адениндинуклеотидфосфат) и АТФ (аденозинтрифосфат), которые первыми хранят ее, но позже эти молекулыОни синтезируют углеводы по мере восстановления углекислого газа.
На последней стадии этого процесса растения используют энергию, полученную в течение дня, для фиксации углерода из углекислого газа в виде глюкозы. Это часть цикла Кальвина.
Нофотосинтез у растений С4 отличается. У них есть два типа хлоропластов Некоторые из них находятся рядом с проводящими сосудами (мы могли бы сказать, что они являются эквивалентом вен животных), а другие находятся в периферических клетках паренхимы хлорофилла, которые являются теми, что они расположены ближе к краям листа. Последние также называются мезофильными клетками, и именно они имеют хлоропласты, которые будут фиксировать углекислый газ с помощью молекулы PEPA (фосфоенолпировиноградной кислоты) и фермента фосфоенолпируваткарбоксилазы.
Из этих молекулбудет генерироваться щавелевоуксусная кислота, состоящая из 4 атомов углерода (поэтому они известны как растения С4). Затем она трансформируется в яблочную кислоту, и именно тогда она переходит в хлоропласты, которые содержат внутренние клетки проводящих сосудов через плазмодесмы (это структуры, которые имеют стенку, окружающую клеточное ядро, цитоплазму). В них будет выделяться CO2, и цикл Кальвина может продолжаться.
Погода и растения C4
Растениям, обитающим в жарких и засушливых районах, гораздо сложнее, чем остальным, избежать потери воды. Но чтобы жить, нужно дышать, а при этом неизбежно терять воду. По этой причине при высоких температурах устьица (поры) листьев закрываются, а кислород, образовавшийся в процессе фотосинтеза, увеличивает свою концентрацию.
В нормальных условиях, когда количество кислорода и углекислого газа сбалансировано, фермент, отвечающий за фиксацию углерода (RuBisCO), может без проблем выполнять свою функцию. Нокогда концентрация СО2 ниже концентрации кислорода, этот фермент катализирует кислород, а не СО2, что происходит в растениях С4.
Они очень особенные, потому что в дополнение к двум типам хлоропластов (см. выше) фермент фосфоенолпируваткарбоксилаза, который является одним из тех, кто участвует в фиксации углерода, поддерживает высокие концентрации кислорода.
В чем преимущества установок C4?
У этих растений есть несколько важных преимуществ:
- Обычнорастут быстрее, чем растения C3.
- Они лучше используют углерод либо для производства большего количества корней и/или большего количества листьев.
- Они теряют меньше воды во время фотосинтеза (согласно этой статье, подсчитано, что они теряют 277 молекул воды на каждую молекулу CO2, в то время как растения С3 теряют 833 молекулы воды CO2 за каждый CO2 они фиксируют).
- Они стимулируют выработку глюкозы, которая является конечным результатом фотосинтеза.
- Они могут жить на суше, где мало воды.
Из-за всего этого они становятся все более интересными, особенно для выращивания в сухом климате.
Что такое растения С4?
Есть много растений, которые осуществляют фотосинтез C4. Например,кукуруза, трава, амарант, сахарный тростник, сорго или рожь имеют менее плотные ткани, чем ткани, произрастающие в умеренном климате, такие как клены или камелии.
По всем этим причинам их знание может быть очень полезным, чтобы знать, что выращивать на земле, где мало воды.