fizjologia roślin 6

Chlorofile to zielone barwniki nierozpuszczalne w wodzie lecz w rozpuszczalnikach tłuszczowych (eter, aceton), pod względem chemicznym to porfiryny, zbudowane są z 4 pierścieni pirolowych (mają 4 atomy węgla i 1 azotu skierowany do środka cząsteczki), pierścienie połaczone są mostkami metinowymi, w centrum chlorofilu jest atom magnezu, to magnezoporfiryna. Do zewnętrznych atomów węgla dołączone są podstawniki alifatyczne. W pierwszym pirolu do C1 dołaczona jest grupa metylowa, do C2 gr winylowa, drugi pierścień pirolowy przy C3 ma gr metylową w chlorofilu A lub formylową -CHO. W B przy 4 atomie węgla jest grupa etylowa. Przy C5 (3 pierścień pirolowy) chlorofil ma metylową (CH3), C6 ma pierścień cyklopentanolowy z gr ketonową i resztą kwasu octowego. C7 (4 pirol) ma resztę kwasu propionowego zestryfikowaną fitylem (C20H39OH), ma on 1 podwójne wiązanie, C8 ma gr metylową. Chlorofil C jest u brunatnic, okrzemek i niektórych wiciowców przy węglu 4 zamiast grupy etylowej ma winylową, krasnorosty maja D, przy C2 zamiast winylowej jest formylowa -CHO. A jest u sinic i wszystkich roślin i glonów. B jest u zielenic i roslin. C i D są u glonów. Na 1 dm3 jest 0,4 - 0,7 cząsteczek chlorofilu. Stężenie B jest 2-3 razy mniejsze niż A.Stężenie chlorofilu zależy od gatunku i siedliska. Rośliny cieniolubne mają więcej chlorofilu (A i B) niz rosnące w świetle. Właściwości fizykochemiczne chlorofilu to zmydlanie pod wpływem ługu, odłancza się fityl, powstaje chlorofilid, chlorofil bez fitylu. Jest chlorofilid A, B, C, D, tak jak chlorofil. Kwasy usuwają z chlorofilu Mg i powstaje brunatna feofityna, może gromadzić się w l.iściach. Po odłączeniu fitylu i magnezu powstaje feoforbid. Chlorofil absorbuje promieniwanie niebiesko - fioletowe i czerwone, barwniki chlorofilowe mogą emitować część pochłoniętego przez siebie promieniowania, jest to fluorescencja. Zgodnie z regułą Stocksa kwant energii emitowanej ma mniejszą wartość niż pochłoniętej, światło fluorescencyjne chlorofilu ma dłuższe fale niż absorbowane, chlorofil fluoryzuje światłem ciemnoczerwonym.  Wydajność fluorescencji w liściu do 10%. Fikobiliny mają szkielet bromoforu z 4 pirolami tworzącymi zwinięty układ, z częścią białkową łączą się przez mostki siarczanowe, dane fikobiliny różnią się ich liczbą i liczbą podwójnych wiązań w cząśteczce bromoforowej, białka z którymi są połączone to rozpuszczalne w wodzie fikobilisomy. Całość to fikobilisomy, są na powierzchni błon tylokaidó, mają średnicę 30 nm. Są głównie 2 rodzaje fikobilin, niebieska fikocyjanina, jest u sinic i czerwona fikoerytryna, jest u krasnorostó, to barwniki dodatkowe, jest to adaptacja filogenetyczna u organizmów żyjących w środowisku, gdzie nie dociera światło absorbowane przez chlorofile i karotenoidy. Fikocyjanina absorbuje światło pomarańczowe i czerwone, fikoerytryna zielone, organizmy z nimi mają adaptację do życia na dużych głebokościach.  Dociera tam światło 500-600 nm, skrajne długości fali absorbowane przez chlorofile, karotenoidy i wodę. Karotenoidy są nierozpuszczalne w wodzie, tylko w tłuszczach, są czerwone i pomarańczowe, są tu karoteny i ksantofile. Karotenoidy są z jednostek izoprenowych z pięciu atomów węgla, są to 40-węglowe terpenoidy, mają dwa pierścienie cykloheksylowe połaczone łańcuchem węglowym z rzędem podwójnych wiązań pomiędzy węglami. Absorbują światło niebiesko-fioletowe. Karotenoidy mają dwa pirścienie cyklohenu z jednym podwójnym wiązanie, od niego odchodzi gr. metylowa, od następnego atomu węgla idzie łańcuch z podwójnymi wiązaniami, od węgli odchodzą grupy metylowe, na końcu jest następny cykloheksan z jednym podwójnym wiązaniem, leży w pozycji trans do pierwszego. Czynniki fotosyntezy: światło, jest to uniwersalne źródło energii w biosferze, połowa światła docierającego do Ziemi ze Słońca ma zakres 300-800 nm, co stanowi całkowity, centralny zakres promieniowania biologicznie aktywnego, które obejmuje zakres 200-1000 nm. Dla fotosyntezy użyteczna jest energia w zakresie 400-700 nm, jest to PAR, promieniowanie fotosyntetycznie czynne, jego natężenie to 500Vm-2 lub w gęstości strumienia fotonów 2nmole kwantów na pow. 1m-2 w 1s-1. 6,23x10do-23 to mol. Rosliny wykorzystują mniej niż 1% calości energii docierającej do Ziemi. Przy udziale światła rocznie jest wiązane 2x10do11 t, to podstawa życia na Ziemi. Ta mała ilość energii to podstawa życia dla wszystkich ziemskich organizmów, oprócz chemosyntetyzujących. Z całości docierającej do powierzchni liścia energii, w węglowodanach jest kumulowane maksymalnie 5%, reszta nie jest absorbowana, jest transmitowana przez liść, odbita, rozproszona jako ciepło lub stracona w procesach metabolicznych. Liśc ma pod epidermą jedną lub kilka warstw miękiszu palisadowego, ilość zależy od warunków życia rosliny: w jaskiniach brak miękiszu palisadowego lub jest zredukowany, w pełnym słońcu ma jest go duzo. Miękisz gąbczasty ma duże przestwory międzykomórkowe, dają lepszą dostępność CO2 dla centrów reakcji jego wiązania. Światło idące do danych warstw komórek miękiszowych rozprasza się i łatwiej jest absorbowane przez chloroplasty leżące w niższych warstwach. Celem uniknięcia nadmiaru energiirosliny tworzą struktury morfologiczne: wytwory epidermy, grubą kutikulę, zmiany położenia chloroplastów w komórce i reorientacja heliotropiczna liścia. Świetlny punkt kompemsacyjny (początek fotosyntezy) i punkt wysycenia (zahamowania) jest różny dla światło i cieniolubnych. U światłolubnych ptk kompensacyjny na 10-20 mikromoli kwantów na 1m-2x1s-1, u cieniolubnych 1-5 mikromoli kwantów na 1m-2x1s-1. Cieniolubne mają niski punkt początku fotosyntezy i niską wartość oddychania. Punkt destrukcji przy dużych warunkach światła. Destrukcyjne działanie wysokiego natężenia światła ma daną sekwencję zdarzeń: zaburzenia w łańcuchu transportu elektronów, zaburzenia w wiązaniu CO2, rozkład barwników fotosyntezy i zmiany struktur chloroplastów. Rośliny mają dużą plastyczność adaptacyjną do warunków świetlnych. Niektóre środowiska mają mniej niż 1% PAR, rośliny adaptują się do silnych i słabych natężeń PAR. Rośliny cieniolubne mają większe stężenie chlorofilu na centrum reakcji fotochemicznej, więcej chlorofilu B i są cieńsze od rosnących w pełnym słońcu. Światlolubne mają więcej białek rozpuszczalnych, w tym rubisco (enzym karboksylujący), wyższe natężenie fotosyntezy, które jest skorelowane z wyższym natężeniem oddychania i ptk kondensacji, cieniste mają stosunek PSII do PSI 3 d01, światłolubne 2 do 1. Skutek to lepsza absorbcja światła i lepszy transfer energii u cieniolubnych. Wydajność energetyczna i kwantowa fotosyntezy E=energia chemiczna związana w produktach fotosyntezy do energii zaabsorbowanej przez liść to maksymalnie 5% (1-5%), kwantowa Φ=liczba moli związanych CO2/liczba zaabsorbowanych kwantów. Odwrotnośc tego to zapotrzebowanie kwantowe fotosyntezy liczba zaabsorbowanych kwantów/liczba związanych moli CO2. W korzystnych warunkach teoretyczne zapotrzebowanie kwantowe wynosi 8. 2H2O=(fotoliza)4H++O2+4e-, te 4 elektrony są transportowane przez fotosystemy. Do transportu elektronów trzeba kwantu energii, e- idzie przez PSII i PSI, każdy wykorzystuje jeden kwant energi stąd wartość 8. Co2 stanowi 0,03% atmosfery, H2O 2%, O2 21%, N 79%, wzrost stężenia CO2 daje efekt ciepklarniany bo zamykają się szparki. 0,035% to 350 mikrolitrów CO2xl-1. 1 mikrolitr więcej na rok to efekt Suensa, od 58 r 40 mililitrów wzrosło stężenie CO2 o ok. 12% lub 40 mikrolitrów (wartość z 2009), wzrost większości roślin ogranicza niskie stężenie CO2, rosłyby szybciej, gdyby bylo go więcej o pół wartości. Gatuneki C4 nie odpowiadają na wzrost CO2, są punkty kompemsacji i wysycenia. Ptk wyrównania, pobierania i wydzielania są w punkcie kompensacji CO2, warunki świetlne są wtedy na optymalnym poziomie. Dla większości roślin ptk ten ma wartość 30-60 mikromoli CO2x1l-1. Stanowi to 10-20% naturalnego stężenia CO2 w powietrzu, rosliny C4 mają CO2x1l-1, na drodze dyfuzji CO2 do centrów jego wiązania są opory dyfuzyjne, rosliny, których opory są małe mogą korzystać ze śladowych ilości CO2 z przestrzeni międzykomórkowych lub pochodzącego z oddychania (C4), w atnmosferze są stałe izotopy 12C i 13C. 13C wynosi 1,11% całej puli CO2, te izotopy są różnie wiązane przez C3 i C4. W porównaniu z atmosferą produkty fotosyntezy roslin C3 wiążą 15-18 promili 12C więcej, C4 3 promile więcej 12C. Ta różnica wymaga z różnicy masy izotopów. Wartość ta δ13C to stosunek 13C do 12C standardu do 12C/13C próbki roslinnej δ13C=[13C/12C standardu/13C12Cmolishax-1]x10do3promili, standard to kopalne amonity. 8 promili 13C w powietrzu. Po przejściu przez szparki 12 promili dla C4 wartość δ wynosi -10--18 promili, dla C3 -23--24 promile. Rubisco bardziej ogranicza wbudowywanie 13C od karboksylazy fosfoenolopirogronianowej (PEPC). Trzcina cukrowa Saccarum officinarum ma C4 i burak cukrowy Beta vulgaris C3. Ilość izotopów w ciele czlowieka zależy od typu fotosyntezy spożywanych roslin. C4 mają większą wartość δ13C. CO2 dla roślin wodnych to CO2, HCO3- i CO32-. Ilość tych form zależy od pH wody. Kwaśne ma CO2 obojętne HCO3-, zasadowe CO32- to trudnodostępna forma dla roślin. Temperatura, róznice temperatury liścia i otoczenia to 10stC. Natężenie fotosyntezy u większośći roślin jest w 0-30stC w pełnym świetle i dostępie CO2. Optimum termiczne dla roslin arktycznych to 10-15stC, roślin klimatu umiarkowanego 25stC, pustynnych 47stC. Przy normalnym stężeniu CO2, fotosynteza jest ograniczana przez aktywnośc rubisco, są tu 2 przeciwstawne procesy-wzrost karboksylacji ze wzrostem temp. i obniżenie powinowactwa rub isco do CO2przy wzroście temp. jest wzrost fotooddychania. Niskie temp. ograniczają efektywnośc fotosyntezy,, fotosyntezę ogranicza st. dostępności fosforu dla chloroplastów, foforany cukrów są eksportowane z chloroplastów do cytozolu, w niskiej temp. nie są wykorzystywane, wracają do chloroplastów, jest ograniczenie. Ze wzrostem temp. rośnie wartość ptk. kompensacyjnego CO2. U C3 jest wzrost fotoooddychania, u C4 nie ma takiej zależności. O2 nie wpływa na natężęnie fotosyntezy u C4, u C3 obniża katywnośc fotosyntezy, wynika to ze zwiększonego natężenia fotooddychania, rubisco ma aktywność karboksylazy i oksyngenazy. Obniżenie natężenia fotosyntezy jest do 50%. Uwodnienie tkanki, spadek zawartości wody w liściudaje zamykanie szparek i ograniczenie dyfuzji CO2, to hamuje fotosyntezę, jest odwodnienie cytoplazmy. Pomiary fotosyntezy. Natężenie fotosyntezy zmienia się przez wydalanie tlenu cząsteczkowego O2, co charakteryzuje etap jasny fotosyntezy; pobieranie CO2 - etap ciemny. Metoda historyczna to pomiar ilości wyprodukowanych związków organicznych, co łączy oba etapy. Fot=molO2xt-1/CO2xt-1, stosunek wynosi 1,3. Etap jasny fotosyntezy zachodzi intensywniej niż ciemny. Fotosynteza pozorna (netto)=fot. brutto-oddychanie. Netto to ta, która jest po odjęciu związków, które poszły na oddychanie. Rzeczywista (brutto)=netto+oddychanie. to powstało w wyniku fotosyntezy to brutto, to co zostało po wykorzystaniu części na oddychanie to netto. Funkcje barwników fotosyntetycznych: są 2 fotosystemy (PS), różnią się składem barwników fotosyntetycznych. Leżą daleko od siebie w blonie tylokaidów. PSI jest długofalowy, ma chlorofil A, maksymalna długość absorbowanej fali to 700 nm (p700), długofalowe chlorofile, mało chlorofilu B, ma karotenoidy. PSII ma chlorofil A, maks dł. fali 680 (p680), krótkofalowe formy chlorofilu A, dużo chlorofilu B i ksantofile. Zespół barwników fotosyntetycznych w PSI i PSII w 1 łańcuchu elektronów to jednostka fotosyntetyczna. Barwniki mają różną rolę, p700 w PSI i p680 w PSII biorą udział w transporcie elektronów, to pułapki energetyczne, reszta barwników to anteny energetyczne, przekazują zaabsorbowaną energię świetlnę na pułapki, u sinic Cyanobacteria i krasnorostów Rodophyta robią to fikobiliny. Poza antenami jest kompleks barwnik - białko, zbiera on energię i przekazuje na PSI lub PSII. Dowód na obecność 2 PS jest efekt Efersona, naświetlanie obiektu fotosyntetyzującego światłem monochromatycznym o dł. fali 700 lb 680 nm daje niskie wartości fotosyntezy, naświetlanie obiema dł. fali równocześnie obu PS daje aktywność obu PS, jest wysoka aktywność fotosyntezy. Efekt Burnsa światło jest dawkowane pulsami. Oba efekty są takie same, świadczy o tym kształt widma czynnościowego fotosyntezy (widmo czynnościowe zależy od dł. fali świetlnej). Przekazywanie energii z anten na pułapki ma wydajność 80 - 90%, reszta jest rozproszona jako fluorescencja lub ciepło. Sposób rozmieszczenia barwników w fotoukładach (PS następuje przez ich układ, od absorbujących krótkie dł. fali do absorbujących długie. W czasie przekazywania energii, część E światła krótkofalowego jest odtrącana, na końcu tego układu jest pułapka energetyczna. Proces fotosyntezy w fazie jasnej i ciemnej. W fazie jasnej jest wykorzystanie E promienistej do wytworzenia związków bogatych w energię: NADPH i ATP. Faza jasna jest u wszystkich roslin taka sama. W transporcie elektronów od H2O do NADP+ uczestniczą 2 PS i niezwiązane z nimi nośniki elektronów. Chlorofil A w PSII (jest bliżej centrum rozpadu wody) po absorbcji kwantu E świetlnej przez kompleksy antenowe jest wzburzony (to silny reduktor) daje elektron, utleniona feofityna jest obok, dostaje e-, jest zredukowana, e- idzie na chinon a, potem na chinon b (są to dwie formy chinonu w różnych bialkach), na plastochinon (wolną pulę chinonów), potem na kompleks cytochromowy b6f, ma on cytochrom f i FeS z plastochinonami, na cytochromie f jest redukcja Fe, e- idzie na plastocyjaninę, Cu dostaje białko, jest Cu1+. Drugi foton idzie do PSI, wybija e-, za niego wchodzi e- z plastocyjaniny. e- z p700 odzie na chlorofil A, PSI jest blisko centrum reakcji fotochemicznej. Z chlorofilu idzie na filochinon (wit. K), potem na feridoksyny A, B, C, D i NADP. e- w p680 jest uzupełniany z tyrozyny, ona dostaje e- z H2O to niecykliczny transport elektronów. Fotosynteza: chlorofil A 680 (p680) w PSII na skutek absorbcji kwantu światła ulega ekscytacji (wzburzeniu), e- nie wraca dos tanu podstawoego i p680* staje się silnym reduktorem, e- przejmuje feofityna (chlorofil bez Mg), następnie jest przeniesiony na Qa i Qb (wolne cząśtki plastochinonu), utleniony p680* redukuje e- pochodzący z tyrozyny 161 białka D1 leżącego blisko centrum reakcji fotochemicznej PSII. Przez Qb wędruje e- z dołączonym H+ pochodzącym ze stromy. Odbiorca elektronu to PQ (plastochinon), będący wolną pulą chinonów. Z plastochinonu odbiorca elektronu to kompleks cytochromowy b6f, składa się z cytochromu b6, nisko i wysokopotencjałowego centrum żelazowo - siarkowego typu Fe2S, z cytochromu f e- redukuje fe3+ doFe2+ (cykl Q), e- z cytochromu f jest też pnoszony na plastocyjaninę (PC) (kompleks białko-Cu), działa drugi foton wzburza chlorofil 700 w PSI. Wzburzony e- redukuje chlorofil A (A0), leżący w pobliżu centrum reakcji fotochemicznej. Stracony e- z PSI przez chlorofil A jest odzyskany z ze zredukowanej plastocyjaniny. e- z A0 redukuje filochinon (A1), czyli witaminę K, potem redukuje 3 centra żelazowo - siarkowe typu F4S4, FX, FA, FB.  Poitem redukuje feredoksyn (FD), która jest w stromie. e- ze zred. ferredoksyny jest przeniesiony przez oksydoreduktazę ferredoksyna-NADP na NADP+, jest jego redukcja przez dołączenie do niego 2 e i 1 H+, pochodzącego ze stromy. W skład oksydoreduktazy wchoidzi flawoproteid FAD. Cykl Q (cykliczny transport elektronów) e- ze zred. Qb jest przeniesiony na utl. formę plastochinonu z jednoczesnym dołączeniem 2 H+ ze stromy, zredukowany plastochinon może redukować b6 niskopotencjałowy przy równoczesnym odłaczeniu H+, które są magazynowane we wnętrzu pęcherzyk atylokaidu. Zred cytochrom b6 niskopotencjałowy redukuje b6 cytochrom wysokopotencjałowy, potem utleniony Qb, jest redukcja Qb i cykl się powtarza. Inna droga to przekazywanie e- ze zred. plastochinonu na centrum żelazowo - siarkowe, cytochrom f, plastocyjaninę  tid. Aby łańcuch transportu e- mógł przebiegać w sposób ciągły potrzeba stałego dopływu e- do p680* w PSII. PSII to silny przeciwutleniacz zdolny do oderwania e- od cząsteczki wody. Woda nie jst bezpośrednim donorem e- dla p680*. Ważną rolę w rozkładzie wody odgrywa mangan Mn. Kompleks enzymatyczny rozkładający wodę jest wewnętrznej powierzchni blony tylokaidu. (od strony pęcherzyka), ma 4 atomy Mn powiązane z białkiem. Atomy Mn przechodza na wyższy stopień utlenienia, przekazują e- kolejno p680+, tu pośredniczy tyrozyna 161 białka D1, która jest integralnym składnikiemcentrum reakcji PSII. Odłączenie 4 e- od Mn daje rozszczepienie 2 cząsteczek wody na 4 H+ i cząsteczkę O2, 4 H+ są magazynowane w pęcherzyku, O2 jest uwalniany na zewnątrz, e- przekazywane są do p680*. Roskład wody przez kompleks manganowy jest przy udziale światła, jest to fotoliza wody. Transport e- od wody do NADP+ przez oba PS i inne przenośniki to transport niecykliczny. Gdy brak utlenionej puli NADP+ e- z ferredoksyny jest transportowany na kompleks cytochromowy b6f ki powtarza się cykl Q, w jego czasie jest przetransportowanie H+ do światła (lumenu) pęcherzyka, w którym jest transport e- ze stromy do pęcherzyka tylokaidu, e- przebywa drogę przez centrum żelazowo - siarkowe FeS, cytochrom f, plastocyjanina na p700 w PSI itd, ten rodzaj transportu e- to transport cykliczny. Fosforylacja fotosyntetyczna, transportowi e- towarzyszy wytwarzanie gradientu H+ w poprzeg błonyn tylokaidu, w środku pęcherzyka gromadzą się H+ pochodzące z fotolizy wody oraz uwolnienie utlenionego plastochinonu przez kompleks cytochromu b6f. W stromie jest ubytek H+ na wskutek protonacji Qb i przekształcenia NADP+ w NADPH, do tej reakcji potrzeba 2 e- pochodzących z łańcucha transportu i 1 H+ pochodzącego ze stromy. Błona tylokaidu nie przepuszcza H+, jest zakwaszenie wnętrza tylokaidu i alkalizacja stromy. Gradient stężeń H+ jest siła napędową procesu fosforylacji, zachodzi ona z udziałem syntazy ATP, jest czynnik sprzęgający (CF0-CF1). CF0 to kilka rodzajów białek kanałowych w błonie tylokaidu, którymi przechodzą H+, CF1 to syntaza ATP, przeprowadza reakcję ADP+P=ATP. Transport H+ przez błonę tylokaidu generuje 1 cząsteczkę ATP. Zależnie od rodzaju transportu e- jest fosforylacja cykliczna i niecykliczna. Etap jasny fotosyntezy jest u wszystkich organizmów, które maja oksygeniczny (tlenowy) typ fotosyntezy, żródłem e- jest H2O, jest od sinic po rośliny nasienne. Ciemny etap fotosyntezy to cykl Calvina - Bensona. Tu są zużywane ATP i NADPH powstałe w fazie jasnej. Proces ten jest w stromie. Pierwszy trwały produkt fazy jasnej to trójwęglowy związek, 3-fosfoglicerynian, u roslin C3. Ten etap ma 3 procesy: 1. to karboksylacja CO2, jest on dołanczany do akceptora, cukru rybulozo-1,5-bisfosforanu (RuDP), reakcję katalizuje karboksylaza rybulozo-1,5-bisfosforanu (rubisco). Powstaje nietrwały związek 6-węglowy, rozpada się na trójwęglowy 3-fosfoglicerynian. 2. redukcja przy wykorzystaniu ATP i NADPH powstałych w fazie jasnej 3-fosfoglicerynianu do aldechydu trójfosforooctowego (GAP), 1/6 powstałego aldechydu jest kierowana do syntezy innych związków. (glukozy, fruktozy, skrobii), reszta jest wykorzystana do 3 etapu. 3. regeneracja, 5 cząsteczek GAP odbudowuje RuDP, przy udziale 3 cząsteczek CO2, 1 z tych cząsteczek idzie na produkcję innych związków organicznych. przykłady C4: jednoliścienne kukurydza Zea mays, trzcina cukrowa Saccharum officinarum, sorgo Sorghum sp., proso Panicum sp. (na kaszę jaglaną) i dwuliścienne łoboda gwaizdowata Atriplex rosea, szarłat Amaranthus sp. Tu etap ciemny jest rozdzielony pomiędzy dwa typy fotosyntetyzujących komórek, w komórkach mezofilu i pochwy okołowiązkowej, u C3 jest tylko w mezofilu. C4 w cytoplazmie komórek mezofilu akceptorem CO2 jest kwas fosfoenoloporogronianowy (PEP), reakcję pośredniczy karboksolaza fosfoenolopirogronianowa (PEPC), powstaje szczawiooctan, dehydrogenaza jabłczanowa z udziałem NADP powst. w fazie jasnej redukuje go do L-jabłczanu. Kwas L-jabłkowy plazmodesmami jest transportowany do komórek pochwy okołowiązkowej, tu działa enzym jabłczanowy (aktywnośc dekarboksylazy) utlenia L-jabłczan, odciąga H+, regeneruje zred. NADP i uwalnia CO2, powstaje pirogronian, CO2 idzie do cyklu Calvina-Bensona.  Pirogronian wraca do mezofilu (wymiana z jabłczanem), przyłącza się ATP z 2 resztami fosforanowymi, powstaje AMP i fosfoenolopirogronian. Rubisco ma słabsze powinowactwo do CO2 niż PEPC, w komoórkach pochwy okołowiązkowej u C4 stężenie CO2 rośnie 10-20 razy, daje to sprawne funkcjonowanie.