C4-zyklus

• Dem Calvin-Zyklus vorgeschaltet
• An besondere Blattanatomie gebunden: Leitbündelscheide mit Kranz-Anatomie
• Membrankomplexe der photosynthetischen Elektronentransportkette sind räumlich getrennt: Granathylakoiden vorwiegend PS II; Stromathylakoiden vorwiegend PS I
• Vorfixierung CO2 im Mesophyll durch PEP-Carboxylase

  • Atmosphärisches CO2 gelangt über Stomata ins Blatt und in die Mesophyllzellen
  • steht über Carboanhydrase im Gleichgewicht mit Bicarbonat
  • Carboxylierung von PEP führt zu Oxalacetat
  • Dicarbonsäure (Malat oder Aspartat) diffundiert in die Bündelscheide
  • CO2 wird durch oxidative Decarboxylierung freigesetzt und durch RubisCO erneut fixiert
  • die entstandene C3-Säure wird im Mesophyll zu PEP regeneriert.
• PEP-Carboxylase: Carboxylierung von PEP zu Oxalacetat -> Malat-Dehydrogenase: Reduktion von Oxalacetat zu Malat -> Malat-Enzym: oxidative Decarboxylierung von Malat -> Pyruvat-Orthophosphat Dikinase: Regenerierung von PEP als CO2 Akzeptor
• C4 insbesondere bei hohen Temperaturen deutlich günstiger als C3

  • CO2 Löslichkeit nimmt ab und damit überwiegt in C3 Pflanzen die Oxygenas e Reaktion der Rubisco
  • C4-Pflanzen können auch bei halb geschlossenen Stomata noch genügend Bicarbonat aufnehmen