เนื้อหา
การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นกระบวนการที่ใช้น้ำคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) และพลังงานแสงอาทิตย์เพื่อสังเคราะห์น้ำตาล มันดำเนินการโดยพืชสาหร่ายและแบคทีเรียจำนวนมาก ในพืชและสาหร่ายการสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นในส่วนพิเศษของเซลล์ที่เรียกว่าคลอโรพลาสต์ ตั้งอยู่ในใบและลำต้น ในขณะที่พืชส่วนใหญ่ทำในสิ่งที่เรียกว่าการสังเคราะห์ด้วยแสง C3 พืชที่ปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่ร้อนจะทำการเปลี่ยนแปลงรูปแบบที่เรียกว่าการสังเคราะห์ด้วยแสง C4
การสังเคราะห์ด้วยแสง C4
ในการสังเคราะห์ด้วยแสงสิ่งแวดล้อม CO2 ชนิดนี้ถูกรวมเข้าไว้ในกรด 4 คาร์บอนในเซลล์ที่เรียกว่า mesophylls กรดเหล่านี้จะถูกลำเลียงไปยังเซลล์อื่น ๆ ที่รู้จักกันในชื่อ ในเซลล์เหล่านี้ปฏิกิริยาจะถูกย้อนกลับ CO2 จะถูกปล่อยออกมาและใช้ในเส้นทางสังเคราะห์แสงปกติ (C3) การรวมตัวกันของคาร์บอนไดออกไซด์เป็นสารประกอบ 3 คาร์บอนจะถูกเร่งโดยเอนไซม์ที่เรียกว่ารูบิสโก
ข้อดีของการสังเคราะห์ด้วยแสง C4
ในสภาพแวดล้อมที่ร้อนและแห้งการสังเคราะห์ด้วยแสง C4 นั้นมีประสิทธิภาพมากกว่าการสังเคราะห์ด้วยแสง C3 นี่คือสาเหตุที่สอง สิ่งแรกคือระบบไม่ได้รับแสงซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกใช้การสังเคราะห์ด้วยแสง (ดูด้านล่าง) ประการที่สองคือพืชสามารถปิดรูขุมขนของพวกเขาเป็นเวลานานจึงหลีกเลี่ยงการสูญเสียน้ำ
photorespiration
นี่คือกระบวนการที่แทนที่จะเพิ่ม CO2 ลงในน้ำตาลที่กำลังเติบโต Rubisco จะเพิ่มออกซิเจน ในสถานการณ์ที่การสังเคราะห์ด้วยแสงเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว (ที่อุณหภูมิสูงระดับแสงสูงหรือทั้งสองอย่าง) มี O2 มากมายที่ทำให้ปฏิกิริยานี้กลายเป็นปัญหาสำคัญ พืช C4 แก้ปัญหานี้ได้โดยการรักษาความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ในส่วนที่เกี่ยวข้องของใบไม้
การสูญเสียน้ำ
พืชแลกเปลี่ยนก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และ O2 กับสภาพแวดล้อมผ่านรูขุมขนที่รู้จักกันในชื่อปากใบ เมื่อปากใบเป็นคาร์บอนไดออกไซด์เปิดสามารถแพร่กระจายเพื่อใช้ในการสังเคราะห์ด้วยแสงและ O2 ผลิตภัณฑ์ของการสังเคราะห์ด้วยแสงสามารถกระจายออกไป อย่างไรก็ตามเมื่อปากใบเปิดโรงงานก็จะสูญเสียน้ำเนื่องจากการคายน้ำและปัญหานี้ได้รับการปรับปรุงในภูมิอากาศร้อนและแห้ง พืชที่ทำหน้าที่สังเคราะห์ด้วยแสง C4 สามารถปิดปากใบของพวกมันได้มากกว่า C3 เทียบเท่าเพราะพวกมันมีประสิทธิภาพมากขึ้นในการรวมตัวกันของ CO2 ลดการสูญเสียน้ำ
ข้อเสีย
ถึงแม้ว่าการสังเคราะห์ด้วยแสง C4 จะมีประโยชน์อย่างชัดเจนในสภาพอากาศร้อนและแห้ง แต่ก็ไม่เป็นความจริงในสภาพอากาศที่เย็นและชื้น นี่เป็นเพราะการสังเคราะห์ด้วยแสง C4 มีความซับซ้อนมากขึ้น: มีขั้นตอนมากขึ้นและต้องการกายวิภาคศาสตร์เฉพาะทาง ด้วยเหตุผลนี้เว้นแต่การตอบรับด้วยแสงหรือการสูญเสียน้ำเป็นประเด็นสำคัญการสังเคราะห์ด้วยแสง C3 จึงมีประสิทธิภาพมากกว่า นี่คือเหตุผลว่าทำไมพืชส่วนใหญ่จึงทำการสังเคราะห์ด้วยแสง C3