Glavna razlika - C3 vs C4 biljke

Biljke C3 i C4 dvije su vrste biljaka koje koriste cikluse C3 i C4 tijekom tamne reakcije fotosinteze. Oko 95% biljaka na zemlji su biljke C3. Šećerna trska, sirak, kukuruz i trave su biljke C4. Listovi biljaka C4 pokazuju Kranzovu anatomiju. Biljke C4 sposobne su fotosintezirati čak i pri niskim koncentracijama ugljičnog dioksida, kao i u vrućim i suhim uvjetima. Stoga je učinkovitost fotosinteze u C4 biljkama veća od njezine učinkovitosti u C3 biljkama. The glavna razlika između biljaka C3 i C4 je to jednokratna fiksacija ugljičnog dioksida opaža se u C3 biljkama, a dvostruka fiksacija ugljičnog dioksida u C4 biljkama.

Ovaj članak istražuje,

1. Što su C3 biljke - Definicija, karakteristike, značajke, primjeri 2. Što su C4 biljke - Definicija, karakteristike, značajke, primjeri 3. Koja je razlika između biljaka C3 i C4

Što su C3 biljke

Biljke C3 koriste Calvinov ciklus kao svoj mehanizam za tamnu reakciju u fotosintezi. Prvi stabilni spoj proizveden u Calvinovom ciklusu je 3-fosfoglicerat. Budući da je 3-fosfoglicerat spoj s tri ugljika, Calvinov se ciklus naziva C3 ciklus. Biljke C3 izravno učvršćuju ugljični dioksid pomoću enzima, ribuloza bisfosfat karboksilaze (rubisco). Ova fiksacija događa se u kloroplastima stanica mezofila. C3 ciklus odvija se u tri koraka. Tijekom prvog koraka, ugljični dioksid se fiksira u pet ugljikovih šećera, ribulozu 1,5-bisfosfat, koji se alternativno hidrolizira u 3-fosfoglicerat. Neki od 3-fosfoglicerata se reduciraju u heksozne fosfate poput glukoze 6-fosfata, glukoze 1-fosfata i fruktoze 6-fosfata tijekom drugog koraka. Preostali 3-fosfoglicerat se reciklira, tvoreći ribulozu 1,5-fosfat.

Optimalni temperaturni raspon biljaka C3 je 65-75 stupnjeva Fahrenheita. Kad temperatura tla dosegne 40-45 stupnjeva celzijusa, biljke C3 počinju rasti. Stoga se nazivaju biljke C3 hladne sezone. Učinkovitost fotosinteze postaje niska s porastom temperature. Tijekom proljeća i jeseni biljke C3 postaju produktivne zbog velike vlažnosti tla, kraćeg fotoperioda i hladne temperature. Ljeti su biljke C3 manje produktivne zbog visoke temperature i manje vlage u tlu. C3 biljke mogu biti ili jednogodišnje biljke poput pšenice, zobi i raži ili višegodišnje biljke poput močvarica i voćnjaka. Na slici 1 prikazan je presjek lista Arabidopsis thaliana, biljke C3. Stanice omotača snopa prikazane su ružičastom bojom.

Slika 1: List Arabidopsis thaliana

Što su C4 biljke

Biljke C4 koriste Hatch-Stack ciklus kao svoj mehanizam reakcije u mračnoj reakciji fotosinteze. Prvi stabilni spoj proizveden u Hatch-Stack ciklusu je oksaloacetat. Budući da je oksaloacetat spoj s četiri ugljika, Hatch-Stack ciklus se naziva C4 ciklus. Biljke C4 učvršćuju ugljični dioksid dva puta, u stanicama mezofila, a zatim u stanicama omotača snopom, pomoću enzima, fosfoenol piruvat karboksilaze i ribuloza bisfosfat karboksilaze (rubisco). Fosfoenol piruvat u mezofilnim stanicama kondenziran je s ugljičnim dioksidom, tvoreći oksaloacetat. Ovaj oksaloacetat postaje malat kako bi se prenio u stanice omotača snopa. Unutar stanica omotača snopa, malat se dekarboksilira, što čini ugljikov dioksid dostupnim za Calvinov ciklus u tim stanicama. Zatim se ugljični dioksid po drugi put fiksira unutar stanica omotača snopa.

Optimalna temperatura C4 biljaka je 90-95 stupnjeva celzijusa. C4 biljke počinju rasti na 60-65 stupnjeva celzijusa. Stoga se biljke C4 nazivaju tropskim ili toplim sezonama. C4 biljke učinkovitije prikupljaju ugljikov dioksid i vodu iz tla. Pore ​​stomata koje izmjenjuju plin drže se zatvorene tijekom većine sati dana kako bi se smanjio prekomjeran gubitak vlage u suhim i vrućim uvjetima. Jednogodišnje biljke C4 su kukuruz, biserni kamen i sudangrass. Višegodišnje biljke C4 su bermudagrass, indijska trava i switchgrass. Listovi biljaka C4 pokazuju anatomiju Kranza. Stanice omotača snopa fotosintezirajućeg sloja prekrivaju vaskularna tkiva lista. Ove stanice omotača snopa okružene su stanicama mezofila. Na slici 2 prikazan je presjek lista kukuruza s Kranzovom anatomijom.

Slika 2: List kukuruza

Razlika između biljaka C3 i C4

Alternativni nazivi

C3 biljke: C3 biljke nazivaju se hladne sezone.

C4 biljke: C4 biljke nazivaju se biljke tople sezone.

Kranz anatomija

C3 biljke: Listovima biljaka C3 nedostaje Kranzova anatomija.

C4 biljke: Listovi biljaka C4 posjeduju Kranzovu anatomiju.

Stanice

C3 biljke: U biljkama C3 tamnu reakciju provode stanice mezofila. Stanicama omotača nedostaju kloroplasti.

C4 biljke: U biljkama C4 tamnu reakciju provode stanice mezofila i stanice omotača.

Kloroplasti

C3 biljke: Kloroplasti biljaka C3 su monomorfni. C3 biljke sadrže samo zrnaste kloroplaste.

C4 biljke: Kloroplasti biljaka C4 su dimorfni. C4 biljke sadrže i zrnaste i agranularne kloroplaste.

Periferni retikulum

C3 biljke: Kloroplasti biljaka C3 nemaju periferni retikulum.

C4 biljke: Kloroplasti biljaka C4 sadrže periferni retikulum.

Fotosustav II

C3 biljke: Kloroplasti biljaka C3 sastoje se od PS II.

C4 biljke: Kloroplasti biljaka C4 ne sastoje se od PS II.

Stomata

C3 biljke: Fotosinteza je inhibirana kada su stomati zatvoreni.

C4 biljke: Fotosinteza se događa čak i kada su stomati zatvoreni.

Fiksiranje ugljičnog dioksida

C3 biljke: U C3 biljkama dolazi do pojedinačne fiksacije ugljičnog dioksida.

C4 biljke: Dvostruka fiksacija ugljičnog dioksida javlja se u biljkama C4.

Učinkovitost u fiksaciji ugljičnog dioksida

C3 biljke: Fiksacija ugljičnog dioksida manje je učinkovita i spora u pogonima C3.

C4 biljke: Učvršćivanje ugljičnog dioksida učinkovitije je i brže u pogonima C4.

Učinkovitost fotosinteze

C3 biljke: Fotosinteza je manje učinkovita u biljkama C3.

C4 biljke: Fotosinteza je učinkovita u biljkama C4.

Foto disanje

C3 biljke: Fotorespiracija se javlja u C3 biljkama kad je niska koncentracija ugljičnog dioksida.

C4 biljke: Pri niskim koncentracijama ugljičnog dioksida ne opaža se foto disanje.

Optimalna temperatura

C3 biljke: Optimalni temperaturni raspon biljaka C3 je 65-75 stupnjeva Fahrenheita.

C4 biljke: Optimalni temperaturni raspon biljaka C4 je 90-95 stupnjeva celzijusa.

Enzim karboksilaze

C3 biljke: Enzim karboksilaze je rubisco u biljkama C3.

C4 biljke: Enzim karboksilaze je PEP karboksilaza i rubisco u biljkama C4.

Prvi stabilan spoj u mračnoj reakciji

C3 biljke: Prvi stabilni spoj proizveden u ciklusu C3 je spoj s tri ugljika koji se naziva 3-fosfoglicerna kiselina.

C4 biljke: Prvi stabilni spoj proizveden u ciklusu C4 je spoj s četiri ugljika koji se naziva oksalooctena kiselina.

Sadržaj bjelančevina u biljci

C3 biljke: C3 biljke sadrže visok sadržaj proteina.

C4 biljke: Biljke C4 sadrže nizak sadržaj proteina u odnosu na biljke C3.

Zaključak

Biljke C3 i C4 koriste različite metaboličke reakcije tijekom tamne reakcije fotosinteze. C3 biljke koriste Calvinov ciklus, dok C4 biljke koriste Hatch-Slack ciklus. U biljkama C3 tamna reakcija događa se u stanicama mezofila fiksacijom ugljičnog dioksida izravno u ribulozu 1,5-bisfosfat. U biljkama C4 ugljični dioksid veže se u fosfoenol piruvat, tvoreći malat kako bi se prenio u stanice omotača snopa gdje se javlja Calvinov ciklus. Stoga je ugljični dioksid dva puta fiksiran u pogonima C4. Kako bi se prilagodili mehanizmu C4, listovi biljaka C4 pokazuju Kranzovu anatomiju. Učinkovitost fotosinteze velika je u biljkama C4 u usporedbi s biljkama C3. Biljke C4 sposobne su za fotosintezu čak i nakon što su stomači zatvoreni. Stoga je glavna razlika između biljaka C3 i C4 njihove metaboličke reakcije, koje djeluju tijekom tamne reakcije fotosinteze.

Referenca: 1. Berg, Jeremy M. "Calvinov ciklus sintetizira heksoze iz ugljičnog dioksida i vode." Biokemija. 5. izdanje. Američka nacionalna medicinska knjižnica, 1. siječnja 1970. Web. 16. travnja 2017. 2. Lodish, Harvey. "Metabolizam CO2 tijekom fotosinteze." Biologija molekularnih stanica. 4. izdanje. Američka nacionalna medicinska knjižnica, 1. siječnja 1970. Web. 16. travnja 2017.

Ljubaznošću slike: 1. "Presjek Arabidopsis thaliana, biljke C3" Autor Ninghui Shi-Vlastiti rad (CC BY-SA 3.0) putem Commons Wikimedije 2. "Poprečni presjek kukuruza, biljka C4" Autor Ninghui Shi-Vlastiti rad, (CC BY-SA 3.0) putem Commons Wikimedije