Uhlíková fixace C3 - C3 carbon fixation

Calvin – Bensonův cyklus

C₃ uhlíková fixace je nejčastější ze tří metabolické cesty pro uhlíková fixace v fotosyntéza, spolu s C₄ a VAČKA. Tento proces se převádí oxid uhličitý a bisfosfát ribulózy (RuBP, cukr s 5 uhlíky) na dvě molekuly 3-fosfoglycerát prostřednictvím následující reakce:

CO₂ + H₂O + RuBP → (2) 3-fosfoglycerát

Tato reakce nastává u všech rostlin jako první krok Calvin – Bensonův cyklus. (V C₄ a CAM rostliny, je čerpán oxid uhličitý malát a do této reakce spíše než přímo z vzduch.)

Průřez C.₃ rostlina, konkrétně z Arabidopsis thaliana list. Zobrazeny cévní svazky. Kreslení na základě mikroskopických obrazů s laskavým svolením katedry rostlin na univerzitě v Cambridge.

Rostliny, které přežívají výhradně na C₃ fixace (C₃ rostliny) mají tendenci prospívat v oblastech, kde je intenzita slunečního záření mírná, teploty jsou mírné, oxid uhličitý koncentrace jsou kolem 200 ppm nebo vyšší,^[1] a podzemní voda je spousta. C.₃ rostliny pocházející z Druhohor a Paleozoikum éry, předcházejí C₄ rostlin a stále představují přibližně 95% rostlinné biomasy Země, včetně důležitých potravinářských plodin, jako je rýže, pšenice, sója a ječmen.

C₃ rostliny nemohou růst ve velmi horkých oblastech, protože RuBisCO obsahuje více kyslíku RuBP jak se teploty zvyšují. Tohle vede k fotorespirace (také známý jako oxidační fotosyntéza uhlíkový cyklus nebo C2 fotosyntéza), která vede k čisté ztrátě uhlíku a dusíku z rostliny a může proto omezit růst.

C₃ rostliny ztrácejí až 97% vody absorbované jejich kořeny transpirací.^[2] V suchých oblastech, C₃ rostliny zavřely své průduchy ke snížení ztráty vody, ale to se zastaví CO
2 od vstupu do listů, a proto snižuje koncentraci CO
2 v listí. Tím se snižuje CO
2:Ó₂ poměr, a proto také zvyšuje fotorespiraci. C₄ a VAČKA rostliny mají adaptace, které jim umožňují přežít v horkých a suchých oblastech, a mohou proto konkurovat C.₃ rostliny v těchto oblastech.

The izotopový podpis C.₃ rostliny vykazují vyšší stupeň ¹³C vyčerpání než C₄ rostlin, kvůli variacím v frakcionace izotopů uhlíku v kyslíkové fotosyntéze napříč typy rostlin.

Vědci navrhli nové cesty metabolismu, které snižují ztráty fotorespirace účinnější metabolizací toxických látek glykolát vyrobeno. To mělo za následek více než 40% zvýšení produkce biomasy v jejich modelovém organismu (tabákové rostlině) v jejich testovacích podmínkách. Vědci jsou optimističtí, že tato optimalizace může být implementována i v jiných C₃ plodiny jako pšenice.^[3]

Reference