C3-фотосинтез

С₃-фотосинтез — один из трёх основных метаболических путей для фиксации углерода наряду с С₄- и CAM-фотосинтезом. В ходе этого процесса углекислый газ и рибулозобисфосфат (пятиуглеродный сахар) превращаются в две молекулы 3-фосфоглицерата (трёхуглеродного соединения) посредством следующей реакции:

СО₂ + H₂O + РуБФ → (2) 3-фосфоглицерат

Цикл Кальвина

Эта реакция является первым шагом цикла Кальвина и происходит у всех растений. У С₃-растений углекислый газ фиксируется напрямую из воздуха, а у С₄- и CAM-растений — после высвобождения из малата.

Поперечное сечение листа арабидопсиса — типичного С₃-растения. Хорошо видно строение сосудистых пучков.

С₃-растения, как правило, процветают в районах с обилием подземных вод, умеренной интенсивностью солнечного света, умеренной температурой и концентрацией углекислого газа около 200 ppm или выше^[1]. Эти растения зародились в мезозое и палеозое, задолго до появления С₄-растений, и по-прежнему составляют около 95 % растительной биомассы Земли. В качестве примера можно привести рис и ячмень^[2].

С₃-растения теряют при транспирации до 97 % воды, закачанной через корни. По этой причине они не могут расти в жарких местах: главный фермент С₃-фотосинтеза, рибулозобисфосфаткарбоксилаза, с повышением температуры начинает активнее катализировать побочную реакцию РуБФ с кислородом. Утилизация побочных продуктов этой реакции происходит в ходе фотодыхания, что приводит к потере растением углерода и энергии и, следовательно, может ограничивать его рост. В засушливых районах С₃-растения закрывают устьица, чтобы уменьшить потери воды, но это не даёт CО₂ попадать в листья и снижает его концентрацию в листьях. В результате падает соотношение СО₂:О₂, что также усиливает фотодыхание. С₄- и CAM-растения имеют приспособления, позволяющие им выживать в засушливых и жарких районах, и поэтому они могут вытеснить С₃-растения в этих областях. Изотопная подпись С₃-растений обеднена изотопом ¹³С по сравнению с подписью С₄-растений.

Примечания

1. C. Michael Hogan. 2011. «Respiration». Encyclopedia of Earth. Eds. Mark McGinley and C. J. Cleveland. National Council for Science and the Environment. Washington, D.C. Архивная копия от 7 июня 2013 на Wayback Machine
2. Raven, J. A., Edwards, D. Roots: evolutionary origins and biogeochemical significance (англ.) // Journal of Experimental Botany : journal. — Oxford University Press, 2001. — Vol. 52, no. 90001. — P. 381—401. — doi:10.1093/jexbot/52.suppl_1.381. — PMID 11326045.