Plantas C4

A atividade de oxigenase da ribulose 1,5-bisfosfato carboxilase aumenta mais rapidamente com a temperatura do que sua atividade carboxilase. Como então as plantas tropicais, como a cana de açúcar, evitam as taxas muito altas de fotorrespiração (a reciclagem do fosfoglicolato leva a liberação de CO2 e maior consumo de O2)ineficiente? Sua solução para esse problema é conseguir um alta concentração local de CO2 no local do ciclo de Calvin em suas células fotossintéticas. A essência dessa via é que os compostos em C4 transportam CO2 das células mesófilas, que estão em contato com o ar, para as células da bainha, que são os locais principais da fotossíntese. A descarboxilação do composto em C4 na célula da bainha mantém uma alta concentração de CO2 no local do ciclo de Calvin. O composto em C3 volta para a célula mesófila para outra rodada de carboxilação. Veja em seguida o esquema da via C4

Observe a via das plantas C4:

É bom ressaltar que a conversão de piruvato a fosfo-enol-piruvato utiliza- se ATP e um Pi, assim esta fosforilação do ortofosfato possibilita que sua posterior hidrólise torna irreversível a reação global. A reação total da via C4 é:

CO2 (em células mesófilas) + ATP + H2O ? CO2 (em células da bainha) + AMP + 2Pi + H+

Quando a via em C4 e o ciclo de Calvin operam juntos, a reação global é:

6CO2 + 30ATP + 12NADPH + 12H2O ? C6H12O6 + 30ADP + 30Pi + 12 NADP+ +18H+

Note que são consumidos 30 ATP por hexose quando a via C4 entrega CO2 para o ciclo de Calvin, em contraste com 18 ATP por hexose na ausência da via C4. A alta concentração de CO2 nas células da bainha de plantas C4, que é devido ao gasto de mais 12 ATP, é critica para sua alta velocidade de fotossíntese, porque o CO2 também torna mínima a perda de energia causada pela fotorrespiração. As plantas tropicais com uma via C4 fazem pouca fotorrespiração porque a alta concentração de CO2 em suas células da bainha acelera a reação de carboxilase em relação à da oxigenase. Esse efeito é importante em temperaturas mais altas. As plantas C4 têm vantagem em um ambiente quente e sob alta iluminação, o que explica sua prevalência nos trópicos. Os vegetais C3, que só consomem 18 ATP por hexose formada na ausência de fotorrespiração, são mais eficientes em temperaturas inferiores a 28?C e, portanto, predominam em ambientes temperados.

Veja em seguida um resumo desta via realizada pelas plantas tropicais