Różnica między roślinami C3 I C4 | dojrzałymi

wpis w: Articles | 0

fotosynteza to proces, za pomocą którego rośliny zamieniają światło, dwutlenek węgla i wodę w cukry, które napędzają wzrost roślin, przy użyciu głównego enzymu fotosyntetycznego Rubisco.

większość gatunków roślin na Ziemi wykorzystuje fotosyntezę C3, w której pierwszy wyprodukowany związek węglowy zawiera trzy atomy węgla., W procesie tym dwutlenek węgla dostaje się do rośliny przez jej szpary (mikroskopijne pory na liściach roślin), gdzie w wyniku szeregu złożonych reakcji enzym Rubisco przekształca węgiel w cukier w cyklu Calvina-Bensona. Jednak dwa kluczowe ograniczenia spowalniają fotosyntezę.

  1. Rubisco ma na celu naprawę dwutlenku węgla, ale może również naprawiać cząsteczki tlenu, które tworzą toksyczny związek dwu węglowy. Rubisco naprawia tlen około 20% czasu, inicjując proces zwany fotorespiracją, który poddaje recyklingowi toksyczny związek., Fotorespiracja kosztuje energię rośliny, którą mogła wykorzystać do fotosyntezy.
  2. gdy szpary są otwarte, aby wpuścić dwutlenek węgla, wypuszczają również parę wodną, pozostawiając rośliny C3 w niekorzystnej sytuacji w warunkach suszy i wysokiej temperatury.

jednak rośliny wyewoluowały inną formę fotosyntezy, aby zmniejszyć te straty w gorących, suchych środowiskach. W fotosyntezie C4, w której wytwarzany jest związek czterowęglowy, unikalna anatomia liści pozwala na koncentrację dwutlenku węgla w komórkach otoczki wiązki wokół Rubisco., Ta struktura dostarcza dwutlenek węgla bezpośrednio do Rubisco, skutecznie eliminując jego kontakt z tlenem i potrzebę fotorespiracji. Co więcej, adaptacja ta pozwala roślinom zatrzymywać wodę poprzez zdolność do dalszego utrwalania węgla, gdy szpary są zamknięte.

rośliny C4 – w tym kukurydza, trzcina cukrowa i sorgo—unikają fotorespiracji, używając innego enzymu zwanego PEP podczas pierwszego etapu wiązania węgla. Etap ten odbywa się w komórkach mezofilowych, które znajdują się w pobliżu szpar, w których dwutlenek węgla i tlen dostają się do rośliny., PEP jest bardziej przyciągany do cząsteczek dwutlenku węgla i dlatego jest znacznie mniej podatny na reakcję z cząsteczkami tlenu. PEP przekształca dwutlenek węgla w cząsteczkę czterech węgla, zwaną jabłczanem, która jest transportowana do głębszych komórek osłonki wiązki, które zawierają Rubisco. Jabłczan jest następnie rozkładany na związek, który jest ponownie przetwarzany na PEP i dwutlenek węgla, który Rubisco rozpuszcza w cukrach—bez konieczności radzenia sobie z cząsteczkami tlenu, które są bogate w komórki mezofilu.,

źródło ilustracji

rośliny C3 nie mają struktury anatomicznej (brak komórek osłonki wiązki) ani obfitości karboksylazy PEP, aby uniknąć fotorespiracji, jak rośliny C4. Jednym z celów projektu RIPE jest stworzenie bardziej wydajnej ścieżki fotorespiracji w celu poprawy wydajności upraw C3.

projekt RIPE pracuje również nad poprawą fotosyntezy w uprawach C3, aby zapewnić większe bezpieczeństwo żywnościowe w przyszłych scenariuszach klimatycznych., Rośliny C3 są ograniczone przez dwutlenek węgla i mogą korzystać z rosnącego poziomu dwutlenku węgla w atmosferze wynikającego z kryzysu klimatycznego. Jednak ta korzyść może zostać zrównoważona przez równoczesny wzrost temperatury, który może powodować stres w jamie ustnej.

rośliny C3 zawierają jedne z najważniejszych źródeł kalorii na całym świecie: cowpea, maniok, soję i ryż. Regiony, w których te uprawy są uprawiane, są często gorące i suche, co oznacza, że mogą korzystać z mechanizmów oszczędzania energii fotosyntezy C4., Podczas gdy fotosynteza C3 ma więcej miejsca na poprawę, nasze modele komputerowe sugerują, że możemy poprawić oba rodzaje fotosyntezy, aby zwiększyć produkcję roślin.

By: Katherine Meacham-Hensold || Edited by: Amanda Nguyen

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *