CAM-фотосинтез

Фотосинтез — один из наиболее распространенных химических синтезов органического веществ. Он проходит с использованием энергии видимого (иногда инфракрасного) светового излучения и фотосинтетических пигментов( хлорофилл у растений). Химический синтез представляет собой один из наиболее значимых для живой среды процессов, в ходе него высококонцентрированная энергия переходит в энергию химических связей органических соединений. Именно потому способность к фотосинтезу развивалась и развивается до сих пор, в абсолютно разных направлениях с единой целью — научится максимально эффективно самостоятельно синтезировать органику.

Выделяют два типа фотосинтеза по количеству атомов углерода в молекуле первого преобразования из углекислого газа — C3 и C4 фотосинтез.

C3 фотосинтез— наиболее распространён, так как он проходит проще C4. Однако в цикле C3 есть пустая реакция промежуточно преобразующая углерод, и на неё тратиться много АТФ(то есть энергетических единиц клетки). Преимущество C3 пути — в его простоте, но как и многие упрощённые процессы он имеет куда более низкую эффективность. Для не экстремальных условий этого достаточно.

Фотосинтез по пути С4 появился в ходе эволюции сильно позже обычного фотосинтеза(C3), и потому C4 свойственен только цветковым, да и то не всем — около 7600 видов. Особенность цикла C4 в поглощении и преобразовании CO2. В случае стандартного C4 углекислый газ поглощается и преобразуется в разных клетках, что избавляет растение от излишних затратных преобразований. У C4 растений сахара синтезируются куда активнее, это важно для более экстремальных сред существования. Одним из ярких примеров C4 растений является сахарный тростник.

Кроме основного C4 существует его преобразованная версия — CAM ( crassulacean acid metabolism с английского «кислотный метаболизм толстянковых»), в ней преобразования соединений с углеродом разделены не пространственно, а во времени. У растений с типом CAM темновая( она же светонезависимая) фаза протекает действительно в тёмное время суток, что позволяет открывать устьица и поглощать диоксид углерода не теряя при этом влагу. Такое приспособление важно для пустынных растений, где потеря влаги днём создаёт угрозу для существования организма. Дальше процесс идёт аналогично стандартному C4: углерод соединяется в молекулу, из которой в последствии будет собрана глюкоза. Но это произойдет уже в светозависимой фазе при закрытых устьицах.