C4-Pflanzen (engl. C4 plants)
Bei C4-Pflanzen kommt es zu einer räumlichen Trennung (Kompartimentierung) des Assimilationsprozesses und damit quasi zu einer Arbeitsteilung zwischen den Mesophyllzellen und den Bündelscheidenzellen:
1. Ort: Mesophyll
Kohlenstoffdioxid (CO2) gelangt am Tage durch die geöffneten Stomata (Spaltöffnungen) zunächst ins Zytoplasma der Mesophyllzellen. Hier entsteht das erste Assimilationsprodukt (die C4-Verbindung). Als erster CO2-Akzeptor dient das Phosphoenolpyruvat (kurz PEP).
2. Ort: Bündelscheide
Das erste Assimilationsprodukt wird aus dem Mesophyll in die benachbarten Zellen der Bündelscheide überführt. In den Chloroplasten der Bündelscheidenzellen wird nun das freigesetzte Kohlenstoffdioxid fixiert.
Wieso heißen diese Pflanzen C4-Pflanzen?
Der Name C4-Pflanzen stammt daher, dass diese Pflanzen bei der
Fixierung von Kohlenstoffdioxid als
erstes Assimilationsprodukt Säuren mit 4 C-Atomen bilden (das sind: Oxalacetat,
Aspartat, Malat).
Was sind typische Merkmale von
C4-Pflanzen?
C4-Pflanzen sind durch bestimmte, typische Merkmale gekennzeichnet:
1)
C4-Pflanzen weisen einen Chloroplastendimorphismus auf, d.h.: es gibt 2 äußerlich in der Gestalt und in
ihrer Funktion unterscheidbare Typen von Chloroplasten:
a)
Der eine Chloroplastentypus findet sich in den Bündelscheidenzellen: Diese Chloroplasten sind relativ groß, stärkehaltig, meist ohne Grana. d. h. ohne Membran-Stapel, und damit untypisch für Chloroplasten höherer Pflanzen.
b)
Der andere Typus befindet sich in den Mesophyllzellen: Diese Chloroplasten sind klein bis normal groß und besitzen Grana (sog. Grana-Typ).
2) Der Blattquerschnitt weist bei C4-Pflanzen den so genannten Kranztyp auf (die Leitbündel
sind von einer Schicht relativ großer Zellen kranzförmig umschlossen).
3)
Bei C4-Pflanzen liegt eine hohe Nettofotosyntheserate vor.
Bei C4-Pflanzen liegt das Optimum der Photosynthese bei Temperaturen
von 30 bis 40 Grad Celsius, C4-Pflanzen sind also an relativ hohe Temperaturen angepasst (bei C3-Pflanzen liegt das Optimum zwischen 15
und 20 Grad Celsius).
Vorkommen und Beispiele für C4-Pflanzen
Der C4-Weg der Kohlenstoffdioxid-Fixierung ist nur bei ungefähr 2 Prozent aller Samenpflanzen ausgebildet. Er findet sich relativ häufig bei Pflanzenarten der Tropen und Subtropen, bei denen es zumindest vorübergehend zu Wassermangel und größerer Hitze kommt.
Zu den C4-Pflanzen zählt man unter anderem Mais (lat. Zea
mays), Mohrenhirse (lat. Sorghum bicolor), Rispenhirse (lat. Panicum milliaceum)
und Zuckerrohr (lat. Saccharum officinarum).
Siehe auch unter:
 CAM-Pflanzen
Kompartiment
Literatur:
Internet:
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