Plantele C4
Definim plantele C4 unele specii de plante cu climă caldă, dar cu disponibilitate redusă a apei, cum ar fi porumbul , sorgul și trestia de zahăr , care beneficiază de o cale diferită pentru fixarea CO 2 (unul dintre pașii necesari pentru a aduce după proces fotosintetic ). Aceste plante au dezvoltat o cale alternativă la ciclul Calvin-Benson , organizat pe prezența a două tipuri de celule funcționale și morfologice diferite, celulele mezofilei și cele ale învelișului mănunchiului. Fotosinteza C4 este, prin urmare, împreună cu fotosinteza CAM , o adaptare adoptată de unele specii de plante, care trăiesc în climă aridă, pentru a economisi apă în faza de fixare a carbonului . Această cale biosintetică a fost descoperită în 1966 de doi cercetători australieni , MD Hatch și CR Slack, și este de fapt denumită și calea biosintetică Hatch-Slack .
Ciclu
In loc de ribulozo -1-5-bifosfat, care plantele cu ciclu C3 utilizat în mod direct pentru acest procedeu, un compus diferit format din 3 carbon atomi , acidul fosfoenolpiruvic numit PEP, a fost găsit în speciile C4. La plantele C3, enzima Rubisco fixează CO 2 în 3-fosfategliceratul: în acest proces, datorită activității Rubisco, o parte a substratului este oxidată cu consum de energie ( fotorespirare ). Plantele C4 au dezvoltat un mecanism mai eficient pentru a duce CO 2 la enzima Rubisco. Enzima PEPcarboxilaza din celulele mezofile catalizează reacția dintre CO 2 și PEP, formând oxaloacetat , un compus cu 4 atomi de carbon (care dau numele ciclului). Oxaloacetatul de dehidrogenază se reduce la malat care difuzează prin plasmodesme în celulele adiacente (cele ale învelișului mănunchiului). Aici este decarboxilat (dă un carboxil ribulozei-1-5-difosfatului). Aici atunci ciclul Calvin se fixează prin intermediul enzimei fur CO 2 reducându-l la glucoză . Piruvatul , format prin decarboxilarea oxaloacetatului, revine la celulele mezofilei unde este fosforilat de ATP pentru a forma din nou acid fosfoenolpiruvic și pentru a menține ciclul activ.
Spre deosebire de plantele C3, procesul are loc în două celule diferite conectate între ele printr-o rețea densă de plasmodesme : în celulele mezofilei , dispuse de obicei într-o coroană în jurul celulelor învelișului pachetului, care prezintă sistemul care evoluează oxigenul și apoi pot cliva apa, primul compus este sintetizat la C4 și NADPH , care sunt transportate la celulele învelișului fasciculului, unde compusul C4 este decarboxilat cu eliberarea de CO 2 care intră în ciclul Calvin. Aceste celule diferă de cele ale mezofilei deoarece plastidele lor nu au sistemul care evoluează oxigenul, prin urmare au doar fotosisteme primare care produc ATP și nu eliberează oxigen în interiorul plastidului. Procedând astfel se evită fotorespirarea , ceea ce ar reduce eficiența fotosintezei. Ciclul Calvin, faza întunecată a fotosintezei, are loc la nivelul celulelor învelișului fasciculului. Practic, celulele mezofile funcționează ca un sistem de captare și pompare a CO 2, ceea ce face fixarea sa mai eficientă și scade gradul de deschidere a stomatelor necesar absorbției sale, cu o reducere consecventă a pierderilor de apă.
La plantele de tip C4 rata de fotosinteză pe unitatea de suprafață foliară (CO 2 absorbit / greutate în mg clorofilei) atinge maximul în jur de 40 ° C , cu o intensitate mare a luminii, în timp ce în C3 acest plafon este în jur de 20 ° C , cu o intensitate de lumină moderată. Eficiența fotosintetică a primei este mai mare decât cea din urmă, deoarece factorul de rezistență la temperaturi ridicate este mai mare și, în consecință, potențialul de producție este mai mare.
Morfologia frunzelor
Plantele C4 au frunze cu o anumită anatomie care se numește Anatomia Kranz (coroană).
În jurul fasciculelor vasculare există un cerc de celule fotosintetice în ale căror cloroplaste este conținută toată enzima RuBisCO a frunzei.
Bibliografie
- Arms K. & Camp P. Biology . Editor Piccin, 1998.
Elemente conexe
Alte proiecte
-
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre plantele C4
