$C_4$ પથ (માર્ગ) નું વર્ણન કરો.

(N/A) શુષ્ક ઉષ્ણકટિબંધીય પ્રદેશોમાં અનુકૂલિત વનસ્પતિઓ $C_4$ પથનો ઉપયોગ કરે છે.
આ વનસ્પતિઓમાં $C_4$ ઓક્ઝેલોએસેટિક એસિડ એ પ્રથમ $CO_2$ સ્થાપન નીપજ છે. તેઓ મુખ્ય જૈવસંશ્લેષણ માર્ગ તરીકે $C_3$ પથ અથવા કેલ્વિન ચક્રનો ઉપયોગ કરે છે. $C_4$ વનસ્પતિઓની મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ નીચે મુજબ છે:
$(1)$ $C_4$ વનસ્પતિઓ વિશિષ્ટ પર્ણ રચના ધરાવે છે અને ઊંચા તાપમાનને સહન કરી શકે છે.
$(2)$ તેઓ વધુ પ્રકાશની તીવ્રતા પ્રત્યે પ્રતિભાવ આપે છે.
$(3)$ તેમનામાં પ્રકાશશ્વસન (photorespiration) ની પ્રક્રિયાનો અભાવ હોય છે.
$(4)$ તેઓ વધુ જૈવભાર (biomass) ઉત્પાદકતા ધરાવે છે.
$(5)$ પર્ણના ઊભા છેદમાં,મધ્યપર્ણ (mesophyll) કોષો વિશિષ્ટ રીતે ગોઠવાયેલા જોવા મળે છે.
$(6)$ વાહક પુલની આસપાસના મોટા કોષોને પુલકંચુક (bundle sheath) કોષો કહેવાય છે,અને આ રચનાને 'ક્રાન્ઝ' (Kranz) શરીરરચના કહેવામાં આવે છે.
$(7)$ 'ક્રાન્ઝ' નો અર્થ 'માળા' (wreath) થાય છે,જે કોષોની ગોઠવણી દર્શાવે છે.
$(8)$ પુલકંચુક વાહક પુલની આસપાસ અનેક સ્તરો ધરાવી શકે છે.
$(9)$ આ કોષોમાં મોટી સંખ્યામાં હરિતકણ,વાયુ વિનિમય માટે અભેદ્ય જાડી દીવાલ અને આંતરકોષીય અવકાશનો અભાવ હોય છે.
આ પથને હેચ અને સ્લેક પથ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે. તે એક ચક્રીય પ્રક્રિયા છે:
પગલું $1$: વાતાવરણીય $CO_2$ મધ્યપર્ણ કોષોમાં પ્રવેશે છે જ્યાં પ્રાથમિક $CO_2$ ગ્રાહક $3$-કાર્બન અણુ ફોસ્ફોઈનોલપાયરુવેટ $(PEP)$ છે. આ માટે જવાબદાર ઉત્સેચક $PEP$ કાર્બોક્સિલેઝ $(PEPcase)$ છે. $C_4$ એસિડ,ઓક્ઝેલોએસેટિક એસિડ $(OAA)$ બને છે: $CO_2 + PEP \xrightarrow{PEPcase} OAA$.
પગલું $2$: $OAA$ નું રૂપાંતર મધ્યપર્ણ કોષોમાં મેલિક એસિડ અથવા એસ્પાર્ટિક એસિડ જેવા $4$-કાર્બન સંયોજનોમાં થાય છે,જે પુલકંચુક કોષોમાં વહન પામે છે. અહીં,આ $C_4$ એસિડનું વિઘટન થઈ $CO_2$ અને $3$-કાર્બન અણુ (પાયરુવિક એસિડ) મુક્ત થાય છે.
પગલું $3$: $3$-કાર્બન અણુ પાછો મધ્યપર્ણ કોષોમાં વહન પામે છે,જ્યાં તે $ATP$ ની હાજરીમાં ફરીથી $PEP$ માં રૂપાંતરિત થાય છે,આમ ચક્ર પૂર્ણ થાય છે.
પગલું $4$: પુલકંચુક કોષોમાં મુક્ત થયેલ $CO_2$ કેલ્વિન ચક્રમાં પ્રવેશે છે. પુલકંચુક કોષોમાં $RuBisCO$ પુષ્કળ પ્રમાણમાં હોય છે પરંતુ $PEPcase$ નો અભાવ હોય છે. આમ,શર્કરા નિર્માણનો મૂળભૂત માર્ગ $C_3$ અને $C_4$ બંને વનસ્પતિઓમાં સમાન છે.