Kandungan
Fotosintesis adalah proses yang menggunakan air, karbon dioksida (CO2) dan tenaga solar untuk mensintesis gula. Ia dijalankan oleh banyak tumbuhan, alga dan bakteria. Dalam tumbuhan dan alga, fotosintesis berlaku di bahagian khas sel yang dipanggil kloroplas; terletak di daun dan batang. Manakala kebanyakan tumbuhan melakukan apa yang dikenali sebagai fotosintesis C3, tumbuhan yang telah disesuaikan dengan persekitaran panas melakukan bentuk diubahsuai yang dikenali sebagai fotosintesis C4.
C4 Photosynthesis
Dalam jenis fotosintesis CO2 alam sekitar ini pertama kali dimasukkan ke dalam 4-karbon asid dalam sel yang dikenali sebagai mesofil. Asid ini diangkut ke sel-sel lain yang dikenali sebagai sel sarung bungkus. Di dalam sel-sel ini, reaksi dibalikkan, CO2 dibebaskan dan kemudiannya digunakan dalam laluan normal fotosintesis (C3). Penggabungan CO2 ke dalam sebatian 3-karbon dipangkin oleh enzim yang dikenali sebagai Rubisco.
Kelebihan C4 Photosynthesis
Dalam persekitaran yang panas dan kering, fotosintesis C4 lebih berkesan daripada fotosintesis C3. Ini disebabkan oleh dua sebab. Yang pertama adalah bahawa sistem tidak menjalani fotorespirasi, satu proses yang bertentangan dengan fotosintesis (lihat di bawah). Yang kedua adalah bahawa tumbuhan boleh memelihara liang-liang mereka menutup tempoh masa yang lebih lama, dengan itu mengelakkan kehilangan air.
Photorespiration
Ini adalah proses di mana, selain menambahkan CO2 kepada gula yang semakin meningkat, Rubisco menambah oksigen. Dalam keadaan di mana fotosintesis sedang berlaku dengan cepat (pada suhu tinggi, tahap cahaya yang tinggi atau kedua-duanya), terdapat banyak O2 yang tersedia bahawa tindak balas ini menjadi masalah yang besar. Tumbuhan C4 menyelesaikan masalah ini dengan mengekalkan kepekatan CO2 yang tinggi di bahagian daun yang berkaitan (sel-sel sarung bundle).
Kehilangan Air
Pertumbuhan tumbuhan gas, CO2 dan O2, dengan persekitaran mereka melalui liang yang dikenali sebagai stomata. Apabila stomata terbuka CO2 boleh meresap untuk digunakan dalam fotosintesis dan O2, produk fotosintesis dapat menyebar. Walau bagaimanapun, apabila stomata dibuka tumbuhan juga kehilangan air akibat transpirasi, dan masalah ini dipertingkatkan di iklim panas dan kering. Tumbuhan yang melakukan fotosintesis C4 boleh mengekalkan stomata mereka tertutup lebih daripada setara C3 kerana ia lebih cekap dalam penggabungan CO2. Ini mengurangkan kehilangan air mereka.
Kelemahan
Walaupun fotosintesis C4 jelas mempunyai kelebihan dalam iklim panas dan kering, ini tidak benar dalam keadaan sejuk dan lembap. Ini adalah kerana fotosintesis C4 lebih kompleks: ia mempunyai lebih banyak langkah dan memerlukan anatomi khusus. Atas sebab ini, kecuali fotorespirasi atau kehilangan air adalah isu penting, fotosintesis C3 lebih berkesan. Inilah sebabnya mengapa kebanyakan tumbuhan melakukan fotosintesis C3.