fotoszintézis közötti különbség az a folyamat, amelyet a növények a fény, a szén-dioxid és a víz olyan cukrokká alakítására használnak, amelyek táplálják a növény növekedését, a Rubisco elsődleges fotoszintetikus enzim segítségével.
a földi növényfajok többsége C3 fotoszintézist alkalmaz, amelyben az első előállított szénvegyület három szénatomot tartalmaz., Ebben a folyamatban a szén-dioxid belép a növénybe a sztómáján keresztül (mikroszkopikus pórusok a növényi leveleken), ahol komplex reakciók sorozata közepette a Rubisco enzim a Calvin-Benson cikluson keresztül rögzíti a szenet a cukorba. Két kulcsfontosságú korlátozás azonban lelassítja a fotoszintézist.
- a Rubisco célja a szén-dioxid rögzítése, de rögzítheti az oxigénmolekulákat is, ami mérgező két szénvegyületet hoz létre. A Rubisco az idő körülbelül 20% – át rögzíti az oxigént, kezdeményezve egy fotorespiráció nevű folyamatot, amely újrahasznosítja a mérgező vegyületet., A fotorespiráció a növényi energiába kerül, amelyet felhasználhatott a fotoszintetizáláshoz.
- Ha gázcserenyílások nyitva hagyja, szén-dioxid, ők is hadd vízgőz kiesett, így a C3-as növények hátrányban a szárazság, magas hőmérsékletű környezetben.
a növények azonban a fotoszintézis egy másik formáját fejlesztették ki, hogy csökkentsék ezeket a veszteségeket forró, száraz környezetben. A C4 fotoszintézisében, ahol négy széntartalmú vegyületet állítanak elő, az egyedülálló levél anatómiája lehetővé teszi a szén-dioxid koncentrálását a Rubisco körüli “köteghüvely” sejtekbe., Ez a szerkezet a szén-dioxidot egyenesen a Rubisco-hoz szállítja, hatékonyan eltávolítva az oxigénnel való érintkezését, valamint a fotorepiráció szükségességét. Sőt, ez az alkalmazkodás lehetővé teszi a növények számára, hogy megtartsák a vizet a szén rögzítésének folytatásán keresztül, miközben a sztómák zárva vannak.
C4 növények—beleértve a kukoricát, a cukornádot és a cirokot is-a szénrögzítés első lépése során egy másik, PEP nevű enzim alkalmazásával kerülik el a fotorepirációt. Ez a lépés a sztómához közel elhelyezkedő mezofillsejtekben történik, ahol szén-dioxid és oxigén jut be a növénybe., A PEP jobban vonzza a szén-dioxid molekulákat, ezért sokkal kevésbé valószínű, hogy reagál az oxigénmolekulákkal. PEP javítások szén-dioxid négy szén-dioxid-molekula, az úgynevezett maláttal, hogy szállítják a mélyebb csomag tok sejtek, amelyek Rubisco. A maláttal majd bontani egy vegyület, amely az újrahasznosított vissza a PEP illetve szén-dioxid, hogy a Rubisco javítások a cukorral, anélkül, hogy foglalkozik az oxigén molekulák, amelyek bőséges a mesophyll sejtek.,
C3 a növények nem rendelkeznek anatómiai szerkezettel (nincs hüvelysejt), sem a PEP-karboxiláz bőségével, hogy elkerüljék a fotorepirspirációt, mint a C4 növények. Az érett projekt egyik fókusza egy hatékonyabb útvonal létrehozása a fotorespirációhoz a C3 növények termelékenységének javítása érdekében.
az érett projekt a C3 növények fotoszintézisének javítására is törekszik, hogy a jövőbeli éghajlati forgatókönyvek szerint nagyobb élelmezésbiztonságot biztosítson., A C3-as üzemeket a szén-dioxid korlátozza, és előnyös lehet az éghajlati válságból eredő légköri szén-dioxid-szint emelkedése. Ezt az előnyt azonban ellensúlyozhatja a hőmérséklet egyidejű emelkedése, amely stomatális stresszt okozhat.
C3 növények közé tartozik néhány, a legfontosabb forrása a kalória a világ minden tájáról: cowpea, kasszava, szójabab, rizs. Azok a régiók, ahol ezeket a növényeket termesztik, gyakran forróak és szárazak, ami azt jelenti, hogy profitálhatnak a C4 fotoszintézis energiatakarékos mechanizmusaiból., Míg a C3 fotoszintézisnek több fejlesztési lehetősége van, számítógépes modelljeink azt sugallják, hogy javíthatjuk mindkét típusú fotoszintézist a növénytermelés növelése érdekében.
írta: Katherine Meacham-Hensold / / szerkesztette: Amanda Nguyen
Vélemény, hozzászólás?