Fotosynthese is een proces dat gebruikmaakt van zonne-energie, water en koolstofdioxide (CO2) voor het synthetiseren van suikers. Het is uitgevoerd door de vele planten, algen en bacteriën. Planten en algen plaatsvindt fotosynthese in speciale delen van de cel genaamd chloroplasten; gelegen in de bladeren en stengels. Overwegende dat de meeste planten uitvoeren wat bekend staat als C3 fotosynthese, uitvoeren planten die zijn aangepast aan de hete omgevingen een gewijzigde formulier C4 fotosynthese genoemd.
C4 fotosynthese
In dit type van fotosynthese is eerst milieu CO2 opgenomen in 4-koolstof zuren in cellen bekend als mesophylls. Deze zuren worden vervoerd naar andere cellen die cellen bundel schede genoemd. In deze cellen, de reactie wordt omgekeerd, CO2 is vrijgegeven en vervolgens gebruikt in de normale (C3) fotosynthetische traject. De opname van CO2 in 3-koolstofverbindingen wordt gekatalyseerd door een enzym Rubisco genoemd.
Voordelen van C4 fotosynthese
In warme en droge omgevingen C4 is fotosynthese efficiënter dan C3 fotosynthese. Dit komt door twee redenen. De eerste is dat het systeem geen fotorespiratie, een proces dat druist in tegen de fotosynthese (zie hieronder) ondergaan. De tweede is dat de planten hun poriën sluiten meer perioden van tijd houden kunnen, dus het vermijden van verlies van water.
Fotorespiratie
Dit is een proces waarin, in plaats van het toevoegen van CO2 aan de groeiende suiker, Rubisco zuurstof voegt. In situaties waarin fotosynthese plaats snel (bij hoge temperaturen, hoge niveaus van licht of beide vindt), is er zo veel O2 beschikbaar dat deze reactie een groot probleem wordt. C4 planten oplossen dit probleem door het behoud van een hoge concentratie van CO2 in het relevante deel van het blad (de bundel schede-cellen).
Waterverlies
Planten uitwisselen gassen, CO2 en O2, met hun omgeving via poriën stoma genoemd. Wanneer de stoma openstaan CO2 kan diffuus moet worden gebruikt bij de fotosynthese en O2, een product van fotosynthese uit kan verspreiden. Echter, wanneer de stoma geopend zijn de plant verliest ook water als gevolg van transpiratie en dit probleem wordt versterkt in een warm en droog klimaat. Planten die C4 fotosynthese uitvoeren kunnen houden hun stoma gesloten meer dan hun equivalenten C3 omdat ze efficiënter in oprichting CO2. Dit minimaliseert het verlies van hun water.
Nadelen
Hoewel C4 fotosynthese duidelijk gunstig in warme en droge klimaat is, is dit niet waar in koel en vochtig. Dit is omdat C4 fotosynthese complexer is: het heeft meer stappen en vereist een gespecialiseerde anatomie. Om deze reden, tenzij fotorespiratie of water verlies zijn belangrijke kwesties, is C3 fotosynthese effectiever. Dit is waarom de meeste planten C3 fotosynthese uitvoeren.
