Cos'è piante c4?

Piante C4: Un'introduzione

Le piante C4 rappresentano un adattamento evolutivo per sopravvivere in ambienti caldi e secchi, dove la fotorespirazione può ridurre significativamente l'efficienza della fotosintesi nelle piante C3. Il nome "C4" deriva dal fatto che il primo prodotto stabile della fissazione del carbonio è un composto a quattro atomi di carbonio, l'ossalacetato.

Caratteristiche Principali:

  • Anatomia Kranz: Le piante C4 possiedono una particolare struttura fogliare chiamata "anatomia Kranz" (dal tedesco Kranz che significa corona). Questa anatomia è caratterizzata da due tipi di cellule fotosintetiche:

    • Cellule del mesofillo: Fissano inizialmente la CO2 atmosferica.
    • Cellule della guaina del fascio vascolare: Circondano i fasci vascolari (xilema e floema) e dove avviene il ciclo di Calvin.
  • Fissazione iniziale della CO2: Nelle cellule del mesofillo, la CO2 viene fissata dalla PEP carbossilasi (PEPC), un enzima con un'alta affinità per la CO2 e che non reagisce con l'O2. La PEPC catalizza la reazione tra CO2 e fosfoenolpiruvato (PEP) per formare ossalacetato (OAA), un composto a quattro atomi di carbonio.

  • Trasporto dell'Acido Malico: L'ossalacetato viene convertito in malato o aspartato (altri composti a 4 atomi di carbonio) e trasportato nelle cellule della guaina del fascio vascolare.

  • Ciclo di Calvin nelle Cellule della Guaina: Nelle cellule della guaina, il malato o l'aspartato viene decarbossilato, rilasciando CO2. Questa CO2 viene poi fissata dal ciclo di Calvin, catalizzato dall'enzima RuBisCO, in maniera simile alle piante C3. L'alta concentrazione di CO2 nelle cellule della guaina riduce al minimo la fotorespirazione.

  • Rigenerazione del PEP: Il piruvato, un composto a tre atomi di carbonio prodotto dalla decarbossilazione del malato o aspartato, ritorna nelle cellule del mesofillo, dove viene convertito in fosfoenolpiruvato (PEP) attraverso una reazione che richiede energia (ATP).

Vantaggi:

  • Maggiore efficienza fotosintetica: In ambienti caldi e secchi, le piante C4 sono più efficienti delle piante C3 perché minimizzano la fotorespirazione.
  • Minore perdita d'acqua: Possono mantenere gli stomi parzialmente chiusi durante il giorno per ridurre la perdita d'acqua per traspirazione, senza limitare eccessivamente l'assorbimento di CO2.
  • Tolleranza alle alte temperature: Sono meglio adattate a temperature elevate rispetto alle piante C3.

Esempi:

  • Mais
  • Canna da zucchero
  • Sorgo
  • Amaranto
  • Molte graminacee tropicali