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광합성은 물, 이산화탄소 (CO2) 및 태양 에너지를 사용하여 설탕을 합성하는 과정입니다. 그것은 많은 식물, 조류 및 박테리아에 의해 수행됩니다. 식물과 조류에서 광합성은 엽록체라고 불리는 세포의 특정 부분에서 발생합니다. 나뭇잎과 줄기에 있습니다. 대부분의 식물은 C3 광합성으로 알려진 것을 수행하지만 더운 환경에 적응 한 식물은 C4 광합성으로 알려진 수정 된 형태를 수행합니다.
C4 광합성
이러한 유형의 광합성 환경에서 CO2는 먼저 mesophylls로 알려진 세포의 4- 탄소 산에 통합됩니다. 이들 산은 다발 외피 세포로 알려진 다른 세포로 수송된다. 이들 세포에서, 반응이 역전되고, CO2가 방출 된 후 정상적인 (C3) 광합성 경로에서 사용된다. CO2를 3- 탄소 화합물에 포함시키는 것은 Rubisco로 알려진 효소에 의해 촉매된다.
C4 광합성의 장점
덥고 건조한 환경에서 C4 광합성은 C3 광합성보다 효율적입니다. 이것은 두 가지 이유 때문입니다. 첫 번째는 광합성에 반대되는 과정 인 광호흡을하지 않는 시스템입니다 (아래 참조). 두 번째는 식물이 모공을 더 오래 닫아서 물 손실을 피할 수 있다는 것입니다.
광호흡
Rubisco는 성장하는 설탕에 이산화탄소를 첨가하는 대신 산소를 첨가하는 과정입니다. 광합성이 빠르게 진행되는 상황에서 (고온, 높은 수준의 빛 또는 둘 다에서), 이용 가능한 O2가 너무 많아서이 반응이 중요한 문제가됩니다. C4 식물은 잎의 관련 부분 (다발 외피 세포)에 높은 농도의 CO2를 유지함으로써이 문제를 해결합니다.
물 손실
식물은 기공으로 알려진 기공을 통해 가스, 이산화탄소 및 산소를 환경과 교환합니다. 기공이 개방되면 CO2가 확산되어 광합성 및 O2에 사용될 수 있고, 광합성 생성물이 확산 될 수있다. 그러나 기공이 열리면 식물은 또한 증산으로 인해 물을 잃게되며이 문제는 더운 날씨와 건조한 기후에서 향상됩니다. C4 광합성을 수행하는 식물은 CO2 혼입에 더 효율적이기 때문에 기공을 C3 동등 물보다 더 많이 닫을 수 있습니다. 이것은 물 손실을 최소화합니다.
단점
C4 광합성은 덥고 건조한 기후에서 분명히 유리하지만 시원하고 습한 기후에서는 그렇지 않습니다. 이것은 C4 광합성이 더 복잡하기 때문입니다. 단계가 더 많고 전문적인 해부학이 필요합니다. 이러한 이유로, 광호흡 또는 수분 손실이 중대한 문제가 아닌 한, C3 광합성이 더 효과적입니다. 이것이 대부분의 식물이 C3 광합성을 수행하는 이유입니다.