מטבוליזם של חומצת הטבוריתיים

CAM פוטוסינתזה (ראשי תיבות של Crassulacean acid metabolism, "מטבוליזם של חומצת הטבוריתיים") הוא מנגנון שמייעל קליטת פחמן דו‑חמצני (CO2) וקיבועו בתנאי חום, יובש ועוצמות אור גבוהות, ועדיין שומר על איבוד מים נמוך.

בפוטוסינתזה רגילה יש שני שלבים. בשלב הראשון התא קליטת אור בחללים הכלורופיליים והופך אנרגיית אור ל‑ATP. בשלב השני CO2 נכנס דרך הפיוניות (פתחי עלה לנשימת גזים) ונקבע ליצירת סוכרים. קליטת CO2 מעלה את איבוד המים; על כל מולקולת CO2 עלולות לצאת כמויות גדולות של מים. בחום גבוה גם מסיסות ה‑CO2 בכלורופלסט יורדת, וביובש הפיוניות נסגרות, לכן פחות CO2 זמין.

בצמחים עם CAM הפיוניות נפתחות בלילה כדי לקלוט CO2 ולאגור אותו. בלילה ה‑CO2 נקשר למולקולה תלת‑פחמנית ומוקצב כחומצה מאלית (חומצה אורגנית). החומצה הזו נאגרת בחלולית התא (ואקום בתא) וכך לא פוגעת בחומציות הציטופלזמה. ביום החומצה משתחררת ומתפרקת חזרה ל‑CO2. ה‑CO2 הזה נכנס אחרי כן למעגל קלווין בכלורופלסט ונספג לסוכרים בזמן שהפיוניות סגורות.

למרות שהפרדה בין קליטה לקיבוע דומה גם בצמחי C4, בצמחי CAM הייצור הכללי נמוך יותר. יש מעט מינים בעלי חשיבות כלכלית, למעט האננס שמציג תכונות CAM. השם CAM נגזר ממשפחת הטבוריתיים (Crassulaceae), אך מנגנון זה מופיע גם בקקטוסים ובצמחים אחרים הנמצאים באזורים יבשים.

CAM היא דרך מיוחדת שצמחים משתמשים בה כדי לחסוך מים. CAM הם ראשי תיבות באנגלית.

ברוב הצמחים יש שני שלבים בפוטוסינתזה. תחילה התא קולט אור. אחר כך הצמח לוקח CO2 מהאוויר דרך פיוניות. פיוניות הם פתחי נשימה בעלי העלה. כשפיוניות פתוחות יוצא מים מהעלה.

בצמחי CAM הפיוניות נפתחות בלילה. בלילה הם לוקחים CO2 ושומרים אותו כחומצה בתוך תא מיוחד שנקרא חלולית. ביום הם סוגרים את הפיוניות. החומצה מתפרקת ומוציאה CO2 שהצמח משתמש בו כדי להכין סוכרים באור.

כך הצמחים מקבלים CO2 בלי לאבד הרבה מים. צמחים כאלה צומחים במקומות חמים ויבשים. דוגמאות הן חלק ממיני משפחת הטבוריתיים, קקטוסים, וגם האננס.