C4 Yolağı ve CAM

Genel Bakış

Sıcak koşullarda yetişen şeker kamışı ve mısır gibi bazı bitkiler, karbonu düzeltmek için C₄ yolu adı verilen alternatif bir işlem kullanır. Döngü, fosfoenolpiruvattan (PEP) oksaloasetat-dört karbonlu bir molekül-üretmek için kullanılan mezofil hücrelerine giren atmosferden CO₂ ile başlar. Oksaloasetat daha sonra malat haline dönüştürülür ve oksijen konsantrasyonunun düşük olduğu kılıf hücrelerine taşınır. Orada, CO₂ malattan salınır ve şekerlere dönüştürüldüğü Calvin döngüsüne girer. CAM yolu, gün boyunca su tasarrufu yapması gereken kaktüsler gibi bitkilerde gerçekleştirilir. CAM bitkileri, CO₂ ‘i gece yapraklara bırakır ve ertesi güne kadar vakuollerde saklanan malat üretir. Malat daha sonra vakuollerden salınır ve Calvin döngüsünde işlenir. C₄ yolu farklı süreçleri yerel olarak ayırırken, CAM yolu bunları kronolojik olarak ayırır.

C₄ Yolağı

Mısır ve şeker kamışı gibi bazı bitkiler, sıcak ve kuru ortamlarda su kaybını önlemeye yardımcı olan karbonu düzeltmek için alternatif yollar geliştirmiştir. Böyle bir yöntem C₄ yolağıdır. İlk aşamada, CO₂ mezofil hücrelerine girer ve enzim fosfoenolpiruvat (PEP) karboksilaz, 4-karbon bileşiği oksaloasetatı oluşturmak için 3-karbon bileşiği PEP’e ekler. Oksaloasetat daha sonra malat adı verilen organik bir aside dönüştürülür.

Daha sonra, malat, oksijen konsantrasyonunun düşük olduğu yaprağın derinliklerinde demet kılıf hücrelerine taşınır. Malat, daha sonra rubisco enziminin şekere dönüştürdüğü Calvin döngüsüne giren bir CO₂ molekülünü serbest bırakarak parçalanır. C₄ yolu, bitkiler su tasarrufu için stomalarını kapatacakları için sıcak, kurak koşullarda bir avantaj sağlar. Sonuç olarak, oksijen konsantrasyonunu düşük tutabilirler ve bu nedenle CO₂ ' un O₂ yerine rubisco'ya bağlanmasını tercih edebilirler. Oksijen konsantrasyonu  daha yüksek olduğunda, rubisco bağlar O₂ yerine CO₂— bir süreç denilen fotorespiration— hangi fotosentez durdurmak ve enerji tüketir.

CAM Yolağı

Kaktüsler ve ananas gibi diğer bitkiler, karbonu sabitlemek için crassulacean asit metabolizması (CAM) yolağını kullanır. CAM bitkileri öncelikle sıcak bir günde su kaybını önlemek için geceleri stomalarını açar. Geceleri CO₂ mezofil hücrelerine girer, burada oksaloasetat ve sonunda malat oluşturmak için PEP ile birleşir. Malat daha sonra vakuollerden salındığı ve Calvin döngüsüne girdiği ertesi güne kadar vakuollerde saklanır. Fotosentezin ilk aşamaları, ışığa bağımlı oldukları için gün boyunca ilerlerken, Calvin döngüsünün ışıktan bağımsız reaksiyonları gece boyunca gerçekleşir. Bu şekilde, CAM bitkileri günün farklı zamanlarını kullanarak CO₂ fiksasyonunu ve şeker sentezini ayırır.