Forskjellen mellom C3 og C4 Planter
Share
Hovedforskjell - C3 vs C4 planter
C3 og C4 planter er to typer planter som bruker C3 og C4 sykluser i henhold til den mørke reaksjonen av fotosyntese henholdsvis. Rundt 95% av plantene på jorden er C3 planter. Sukkerrør, sorghum, mais og gress er C4 planter. Bladene på C4-plantene utviser Kranz-anatomi. C4-planter er i stand til å fotosyntesere selv i lave konsentrasjoner av karbondioksid så vel som i varme og tørre forhold. Derfor er effektiviteten av fotosyntese i C4 planter høyere enn effektiviteten i C3 planter. De hovedforskjell mellom C3 og C4 planter er det Enkel fiksering av karbondioksid observeres i C3-planter, og dobbeltfiksering av karbondioksid observeres i C4-planter.
Denne artikkelen utforsker,
1. Hva er C3 Planter
- Definisjon, egenskaper, egenskaper, eksempler
2. Hva er C4 Planter
- Definisjon, egenskaper, egenskaper, eksempler
3. Hva er forskjellen mellom C3 og C4 Plants
Hva er C3 Planter
C3 planter bruker Calvin syklus som deres mekanisme for mørk reaksjon i fotosyntese. Den første stabile forbindelsen produsert i Calvin-syklusen er 3-fosfoglyserat. Siden 3-fosfoglyserat er en tre karbonforbindelse kalles Calvin syklus C3 syklusen. C3-planter lagrer kullsyre direkte av enzymet, ribulose bisfosfatkarboxylase (rubisco). Denne fiksjonen forekommer i kloroplaster av mesofyllceller. C3 syklusen skjer i tre trinn. I løpet av det første trinnet blir karbondioksid fiksert i fem karbon sukker, ribulose 1,5-bisfosfat, som alternativt hydrolyseres til 3-fosfoglyserat. Noen av 3-fosfoglyseratet reduseres til heksosfosfater som glukose 6-fosfat, glukose 1-fosfat og fruktose 6-fosfat i løpet av andre trinn. Resterende 3-fosfoglyserat blir resirkulert og danner ribulose 1,5-fosfat.
Det optimale temperaturområdet for C3-planter er 65-75 grader Fahrenheit. Når jordtemperaturen når 40-45 grader Fahrenheit, begynner C3 planter å vokse. Derfor kalles C3 planter kjølig sesong planter. Effektiviteten av fotosyntese blir lav med den økende temperaturen. I løpet av våren og høsten blir C3-planter produktive på grunn av fuktighet i høy jord, kortere fotoperiode og kjølig temperatur. Om sommeren er C3-planter mindre produktive på grunn av høy temperatur og mindre jordfuktighet. C3 planter kan enten være årlige planter som hvete, havre og rug eller flerårige planter som fescues og frukthage. Et tverrsnitt av bladet av Arabidopsis thaliana, som er en C3 plante er vist i Figur 1. Buntskjedeceller er vist i rosa farge.
Figur 1: Arabidopsis thaliana leaf
Hva er C4 Planter
C4 planter bruker Hatch-Stack syklus som deres reaksjonsmekanisme i den mørke reaksjonen av fotosyntese. Den første stabile forbindelsen produsert i Hatch-Stack syklusen er oksaloacetat. Siden oksaloacetat er en fire-karbonforbindelse, kalles Hatch-Stack syklus C4 syklusen. C4-planter fikser to ganger karbondioksid i mesofyllceller og deretter i buntskjedeceller, henholdsvis av enzymer, fosfoenolpyruvatkarboxylase og ribulosebisfosfatkarboxylase (rubisco). Fosfoenolpyruvat i mesofyllcellene kondenseres med karbondioksid og danner oksaloacetatet. Dette oksaloacetatet blir malat for å overføre til buntskjedeceller. Inne i buntskjedecellene dekarboksyleres malat, noe som gjør karbondioksid tilgjengelig for Calvin syklus i disse cellene. Derefter fastgjøres karbondioksid for andre gang inne i buntmantelcellene.
Den optimale temperaturen på C4 planter er 90-95 grader Fahrenheit. C4 planter begynner å vokse ved 60-65 grader Fahrenheit. Derfor kalles C4 planter tropiske eller varme sesongplanter. C4-planter er mer effektive når det gjelder å samle karbondioksid og vann fra jorda. Gassutvekslingstomata porene holdes tett i de fleste timer på dagen for å redusere for mye fuktighet under tørre og varme forhold. Årlige C4 planter er mais, perlemillet og sudangrass. Staude C4 planter er bermudagrass, indisk gress og switchgrass. Bladene på C4-plantene utviser Kranz-anatomi. Fotosyntetiserende buntskjedeceller dekker bladets vaskulære vev. Disse buntskjedecellene er omgitt av mesofyllceller. Et tverrsnitt av et maisblad, som viser Kranz anatomi, er vist i figur 2.
Figur 2: Maisblad
Forskjellen mellom C3 og C4 Planter
Alternative navn
C3 Planter: C3 planter kalles kule sesong planter.
C4 Planter: C4 planter kalles varme sesong planter.
Kranz Anatomi
C3 Planter: Blad av C3-plantene mangler Kranz-anatomi.
C4 Planter: Blader av C4 planter har Kranz anatomi.
celler
C3 Planter: I C3 planter utføres den mørke reaksjonen av mesofyllceller. Buntskjedecellene mangler kloroplaster.
C4 Planter: I C4-planter utføres den mørke reaksjonen av både mesofyllceller og buntskjedeceller.
kloroplaster
C3 Planter: Kloroplaster av C3-planter er monomorfe. C3 planter inneholder bare granulære kloroplaster.
C4 Planter: Kloroplaster av C4 planter er dimorfe. C4 planter inneholder både granulære og agranulære kloroplaster.
Perifert retikulum
C3 Planter: Kloroplaster av C3-planter mangler et perifer retikulum.
C4 Planter: Kloroplaster av C4-planter inneholder et perifer retikulum.
Photosystem II
C3 Planter: Kloroplaster av C3-plantene består av PS II.
C4 Planter: Kloroplaster av C4-plantene består ikke av PS II.
stomata
C3 Planter: Fotosyntese er hemmet når stomata er stengt.
C4 Planter: Fotosyntese oppstår selv når stomata er stengt.
Carbon Dioxide Fixation
C3 Planter: En enkelt karbondioksidfiksering forekommer i C3-planter.
C4 Planter: Doble karbondioksidfikseringer forekommer i C4-planter.
Effektivitet i karbondioksidfiksering
C3 Planter: Kuldioxidfiksering er mindre effektiv og sakte i C3-planter.
C4 Planter: Kullsyrefiksering er mer effektiv og rask i C4-planter.
Effektivitet av fotosyntese
C3 Planter: Fotosyntese er mindre effektiv i C3 planter.
C4 Planter: Fotosyntese er effektiv i C4 planter.
fotorespirasjon
C3 Planter: Fotorespirasjon oppstår i C3-planter når karbondioksydkonsentrasjonen er lav.
C4 Planter: Ingen fotorespirasjon observeres ved lave kullsyrekonsentrasjoner.
Optimal temperatur
C3 Planter: Det optimale temperaturområdet for C3-planter er 65-75 grader Fahrenheit.
C4 Planter: Det optimale temperaturområdet for C4-planter er 90-95 grader Fahrenheit.
Karboksylenzym
C3 Planter: Karboxylase enzymet er rubisco i C3 planter.
C4 Planter: Karboksylasenzymet er PEP-karboksylase og rubisco i C4-planter.
Første stabile sammensetning i den mørke reaksjonen
C3 Planter: Den første stabile forbindelsen produsert i C3-syklusen er en tre-karbonforbindelse kalt 3-fosfoglycerinsyre.
C4 Planter: Den første stabile forbindelsen produsert i C4-syklusen er en fire karbonforbindelse som kalles oksaloeddiksyre.
Proteininnhold av planten
C3 Planter: C3 planter inneholder et høyt proteininnhold.
C4 Planter: C4 planter inneholder lavt proteininnhold i forhold til C3 planter.
Konklusjon
C3 og C4 planter bruker forskjellige metabolske reaksjoner under den mørke reaksjonen av fotosyntese. C3 planter bruker Calvin syklus mens C4 planter bruker Hatch-Slack syklus. I C3 planter skjer den mørke reaksjonen i mesofyllceller ved fiksering av karbondioksid direkte inn i ribulose-1,5-bisfosfat. I C4 planter blir karbondioksyd fiksert til fosfoenolpyruvat og danner malat for å overføre til buntskjedeceller hvor Calvin syklus oppstår. Derfor blir karbondioksid festet to ganger i C4-planter. For å tilpasse seg C4-mekanismen, viser bladene på C4-planter Kranz-anatomi. Effektiviteten av fotosyntese er høy i C4 planter i forhold til C3 planter. C4 planter er i stand til å utføre fotosyntese selv etter at stomata er stengt. Derfor er hovedforskjellen mellom C3 og C4 planter deres metabolske reaksjoner, som opererer under den mørke reaksjonen av fotosyntese.
Henvisning:
1. Berg, Jeremy M. "Calvinsyklusen syntetiserer hexoser fra karbondioksid og vann." Biokjemi. 5. utgave. U.S. National Library of Medicine, 01 Jan. 1970. Web. 16. april 2017.
2. Lodish, Harvey. "CO2-metabolisme under fotosyntese." Molecular Cell Biology. 4. utgave. U.S. National Library of Medicine, 01 Jan. 1970. Web. 16. april 2017.
Bilde Courtesy:
1. "Tverrsnitt av Arabidopsis thaliana, en C3-plante" Av Ninghui Shi - Eget arbeid (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. "Tverrsnitt av mais, en C4 plante" Av Ninghui Shi - Eget arbeid, (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
