Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
רוב הצמחים משתמשים במסלול C3 לקיבוע פחמן. עם זאת, צמחים מסוימים, כגון קני סוכר, תירס וקקטוסים שגדלים בתנאים חמים, משתמשים בדרכים חלופיות כדי לתקן פחמן ולחסוך אובדן אנרגיה עקב photorespiration. Photorespiration הוא התהליך המתרחש כאשר ריכוז החמצן גבוה. בתנאים כאלה, האנזים רוביסקו במחזור קלווין קושר O2 במקום CO2, מה שעוצר את הפוטוסינתזה וצורך אנרגיה.
מסלול C4
מסלול C4 משמש צמחים כמו תירס וקנה סוכר. בשלב הראשון, CO2 חודר לתאי המזופיל, והאנזים פוספונולפירובאט קרבוקסילא (קרבוקסילאז PEP ) מוסיף אותו לתרכובת 3-פחמן PEP ליצירת תרכובת 4-פחמן אוקסלואצטט. אז אוקסלואצטט הופך לחומצות אורגניות, בעיקר מלאט. לאחר מכן מועבר מלאט לתוך תאי מעטפת הצרף בעומק העלה, שם ריכוז החמצן נמוך. כאן המלאט מתפרק כדי לשחרר מולקולה של CO2. לאחר מכן, CO2 נכנס למחזור קלווין ומומר לסוכר בעזרת האנזים רוביסקו.
בתנאים חמים וצחיחים, ההפרדה הפיזית של קיבוע הפחמן ומעגל קלווין היא יתרון, שכן הצמחים יכולים לסגור את הפיוניות שלהם כדי לחסוך במים. כתוצאה מכך, הם יכולים לשמור על ריכוז החמצן נמוך ולכן, מעדיפים את הקישור של CO2 לרוביסקו ולא ל-O2.
מסלול CAM
צמחים אחרים, כגון קקטוסים ואננס, משתמשים במסלול המטבוליזם של חומצת הטבוריתיים (CAM) כדי לתקן פחמן. צמחי CAM פותחים את הפיוניות שלהם בלילה כדי למנוע איבוד מים בימים חמים. ברגע שה-CO2 נכנס לתאי המזופיל, הוא מתחבר עם PEP ליצירת אוקסלואצטט ובסופו של דבר מלאט.
לאחר מכן מלאט מאוחסן בחלוליות עד למחרת, כאשר הוא משתחרר כדי להיכנס למעגל קלווין. אז, קיבוע הפחמן מתרחש בלילה, ומעגל קלווין, הניזון על ידי התגובות התלויות באור, ממשיך במהלך היום. באופן זה, צמחי CAM מפרידים בין קיבוע פחמן וסינתזה של סוכר בזמנים שונים של היום.
צמחים מסוימים, כגון תירס, סיגלו לעצמם דרכים אלטרנטיביות לקיבוע פחמן ביעילות רבה בסביבות חמות ויבשות. בדרך אחת, מסלול C4, במהלך שלב קיבוע הפחמן הראשון, פחמן דו-חמצני, CO2, נכנס לתאי מזופיל ובאמצעות האנזים PEP קרבוקסילאז מתאחד עם תרכובת PEP בעלת שלושה פחמנים ליצירת תרכובת אוקסלואצטט בעלת ארבעה פחמנים, שאז מומרת לחומצה אורגנית אחרת, במקרה זה, מאלט. מאלט מועבר פנימה לתוך תאי נדן הצרור עמוק בתוך העלה, שם החמצן מוגבל, ומפורק לשחרור CO2, שיכול אז להמשיך דרך מעגל קלווין ולהתחבר עם רוביסקו כדי לבסוף לייצר סוכרים.
צמחים אחרים, כגון אננס, משתמשים במסלול מטבוליזם CAM חומצת הטבוריתיים, או, כדי לקבע פחמן. צמחי CAM פותחים את הפיוניות שלהם רק בלילה, כדי למנוע אובדן מים במהלך היום. בדומה למסלול C4, ה-CO2 קודם מקובע על-ידי PEP קרבוקסילאז לאוקסלואצטט, אשר בתורו מומר למאלט.
אך במקום להעביר מאלט לחלק אחר של העלה, צמחי CAM מאחסנים תרכובת זו בבועיות תאי מזופיל ומשחררים אותו במהלך היום, כך שמעגל קלווין יכול להמשיך יחד עם תגובות האור בפוטוסינתזה.
