1。炭素固定の空間分離：
* 2セルシステム： C4植物には、葉に特殊な細胞があります：葉肉細胞と葉鞘細胞。
* PEPカルボキシラーゼによる初期固定： Rubiscoを使用する代わりに、C4植物は最初、葉細胞にホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ（PEPカルボキシラーゼ）を使用して二酸化炭素を固定します。この酵素はCO2に対する親和性が高く、ルビスコとは異なり、酸素を結合する傾向がありません。
* 4炭素化合物の移動： 次に、結果として得られる4炭素化合物は、通常は悪性またはアスパラギン酸塩を帯状鞘細胞に輸送します。
* 脱炭酸とカルバンサイクル： バンドルシースセルでは、4炭素化合物が脱炭酸化され、CO2が放出され、それがバンドルシースセルのルービスコの周りに濃縮されます。この高濃度のCO2は、光感覚を効果的に阻害します。
2。生化学的修正：
* より高いPEPカルボキシラーゼ活性： C4植物は、C3植物と比較してPEPカルボキシラーゼの濃度がはるかに高くなっています。これにより、低濃度でもCO2を効率的にキャプチャできます。
* Rubiscoアクティビティの増加： 空間的に分離されているにもかかわらず、バンドルシースセルではルビスコの活動が依然として重要です。 C4植物は、これらの細胞でより高いレベルのルビスコ活性を持つように適応しています。
3。解剖学的適応：
* Kranz Anatomy： C4植物には、多くの場合、「クランツ解剖学」と呼ばれる特殊な葉の解剖学があります。この構造は、葉肉細胞に囲まれた血管束を囲む束シース細胞の環で構成されています。この構造により、4炭素化合物の効率的な輸送が可能になり、バンドルシースセル内のCO2の濃度が促進されます。
全体として、これらの適応により、C4植物はになります
* 光検査を最小限に抑える： バンドルシース細胞のCO2濃度が高いほど、ルビスコ結合酸素の可能性が低下し、光検査が最小限に抑えられます。
* 光合成効率を高める： C4植物は、光がC3植物にとって重大な問題である高温の乾燥環境で効果的に光合成し続けることができます。
C4植物の例：
* トウモロコシ
* サトウキビ
*ソルガム
*バミューダグラス
*クラブグラス
これらの適応により、C4植物はC3植物が苦労している環境で繁栄することができ、熱帯および亜熱帯地域での生態学的な成功に貢献しています。
