A fotossíntese é um processo que utiliza água, dióxido de carbono (CO2) e energia solar para sintetizar açúcares. É realizado por muitas plantas, algas e bactérias. Em plantas e algas, a fotossíntese ocorre em partes especiais da célula chamadas cloroplastos; localizado nas folhas e caules. Enquanto a maioria das plantas realiza o que é conhecido como fotossíntese C3, as plantas que se adaptaram a ambientes quentes realizam uma forma modificada conhecida como fotossíntese C4.
Fotossíntese C4
Neste tipo de fotossíntese, o CO2 ambiental é o primeiro. incorporado em ácidos de 4 carbonos em células conhecidas como mesofilos. Estes ácidos são transportados para outras células conhecidas como células da bainha de feixes. Nestas células, a reação é revertida, o CO2 é liberado e posteriormente usado na via fotossintética normal (C3). A incorporação de CO2 em compostos de 3 carbonos é catalisada por uma enzima conhecida como Rubisco.
Vantagens da fotossíntese C4
Em ambientes quentes e secos, a fotossíntese C4 é mais eficiente que a fotossíntese C3. Isto é devido a duas razões. A primeira é que o sistema não sofre fotorrespiração, um processo que vai contra a fotossíntese (veja abaixo). A segunda é que as plantas podem manter seus poros fechados por longos períodos de tempo, evitando assim a perda de água.
Fotorespiração
Este é um processo no qual, em vez de adicionar CO2 ao açúcar em crescimento, Rubisco adiciona oxigênio. Nas situações em que a fotossíntese está ocorrendo rapidamente (em alta temperatura, altos níveis de luz ou ambos), há tanto O2 disponível que esta reação se torna um problema significativo. As plantas C4 resolvem esse problema mantendo uma alta concentração de CO2 na porção relevante da folha (as células da bainha do feixe).
Perda de água
As plantas trocam gases, CO2 e O2, com suas meio ambiente através de poros conhecidos como estômatos. Quando os estômatos estão abertos, o CO2 pode se difundir para ser usado na fotossíntese e no O2, um produto da fotossíntese pode se difundir. No entanto, quando os estômatos estão abertos, a planta também perde água devido à transpiração, e esse problema é aumentado em climas quentes e secos. Plantas que realizam a fotossíntese C4 podem manter seus estômatos fechados mais que seus equivalentes C3, porque são mais eficientes na incorporação de CO2. Isso minimiza a perda de água.
Inferioridades Embora a fotossíntese C4 seja claramente vantajosa em climas quentes e secos, isso não é verdade em ambientes frios e úmidos. Isso porque a fotossíntese C4 é mais complexa: tem mais etapas e requer uma anatomia especializada. Por esse motivo, a menos que a fotorrespiração ou a perda de água sejam problemas significativos, a fotossíntese C3 é mais eficaz. É por isso que a maioria das plantas realiza a fotossíntese C3.
