Skirtumas tarp C3 ir C4 augalų
Share
pagrindinis skirtumas tarp C3 ir C4 augalų yra tai C3 augalai sudaro trijų anglies junginį kaip pirmąjį stabilų tamsiosios reakcijos produktą, o C4 augalai sudaro keturių anglies junginį kaip pirmąjį stabilų tamsiosios reakcijos produktą.
Fotosintezė yra šviesos varomas procesas, kurio metu anglies dioksidas ir vanduo paverčiamas energija turtingu cukrumi augaluose, dumbliuose ir melsvabakterėse. Vykstant lengvai fotosintezės reakcijai, vyksta vandens molekulių fotolizė. Dėl vandens fotolizės deguonis išsiskiria kaip šalutinis produktas. Po lengvos reakcijos prasideda tamsi reakcija ir ji susintetinta angliavandenių, fiksuodama anglies dioksidą. Tačiau dėl lengvosios reakcijos susidaręs deguonis gali jungtis su pagrindiniu tamsiosios reakcijos fermentu, kuris yra RuBP oksigenazės-karboksilazė (Rubisco), ir atlikti fotorespiraciją. Fotorezpiracija yra procesas, eikvojantis energiją ir mažinantis angliavandenių sintezę. Todėl norint išvengti fotorespiracijos yra trys skirtingi būdai, kaip tamsios reakcijos augaluose užkerta kelią deguonies susitikimui su Rubisco. Taigi, atsižvelgiant į tamsios reakcijos būdą, yra 3 augalų rūšys; būtent C3 augalai, C4 augalai ir CAM augalai.
TURINYS
1. Apžvalga ir svarbiausias skirtumas
2. Kas yra C3 augalai
3. Kas yra C4 augalai
4. C3 ir C4 augalų panašumai
5. Šalutinis palyginimas - C3 ir C4 augalai lentelės pavidalu
6. Santrauka
Kas yra C3 augalai?
Apie 95% žemėje esančių augalų yra C3 augalai. Kaip rodo pavadinimas, jie vykdo C3 fotosintezės mechanizmą, kuris yra Kalvino ciklas. Manoma, kad C3 fotosintezė įvyko beveik prieš 3,5 milijardo metų. Šie augalai dažniausiai yra sumedėję ir apvalūs lapai. Šiuose augaluose anglies fiksacija vyksta mezofilo ląstelėse, esančiose tiesiai po epidermiu.
Anglies dioksidas patenka iš atmosferos į mezofilo ląsteles per žandikaulį. Tada prasideda tamsi reakcija. Pirmoji reakcija yra anglies dioksido pritvirtinimas ribuliozės bisfosfatu į fosfogliceridą, kuris yra trijų anglies junginys. Tiesą sakant, tai yra pirmasis stabilus C3 augalų produktas. Ribuliozės bisfosfato karboksilazė (Rubisco) yra fermentas, kuris katalizuoja šią karboksilinimo reakciją augaluose. Kalvinas taip pat vyksta cikliškai, gamindamas angliavandenius.
01 pav. C3 augalai
Palyginti su C4 augalais, C3 augalai yra neveiksmingi dėl savo fotosintezės mechanizmo. Taip yra dėl to, kad C3 augaluose atsiranda fotorespiracija. Fotorezpiracija atsiranda dėl „Rubisco“ fermento oksigenazės aktyvumo. „Rubisco“ deguonies deginimas veikia priešinga karboksilinimo kryptimi, efektyviai panaikina fotosintezę, eikvodamas didelius kiekius anglies, iš pradžių fiksuoto Kalvino cikle, didelėmis sąnaudomis, o ląstelės, tvirtinančios anglies dioksidą, praranda anglies dioksidą. Panašiai toje pačioje Rubisco vietoje sąveika su deguonimi ir anglies dioksidu. Paprastai šios konkuruojančios reakcijos vyksta santykiu 3: 1 (anglis: deguonis). Taigi akivaizdu, kad fotorespiracija yra šviesos stimuliuojamas procesas, kuris sunaudoja deguonį ir išskiria anglies dioksidą.
Kas yra C4 augalai?
C4 augalai yra sausose ir aukštos temperatūros vietose. Maždaug 1% augalų rūšių yra C4 biochemija. Kai kurie C4 augalų pavyzdžiai yra kukurūzai ir cukranendrės. Kaip rodo pavadinimas, šie augalai vykdo C4 fotosintezės mechanizmą. Manoma, kad C4 fotosintezė įvyko beveik prieš 12 milijonų metų; ilgai po C3 mechanizmo evoliucijos. C4 augalai gali būti geriau pritaikyti dabar, nes dabartinis anglies dioksido lygis yra daug mažesnis nei prieš 100 milijonų metų.
C4 augalai kur kas efektyviau sugauna anglies dioksidą. Be to, C4 fotosintezė randama ir vienaląsčių, ir dviskilčių rūšių. Priešingai nei C3 augalai, pirmasis stabilus produktas, susidaręs fotosintezės metu, yra oksaloacto rūgštis, kuri yra keturių anglies junginys. Svarbiausia, kad šių augalų lapai rodo ypatingą anatomijos tipą, vadinamą „Kranz Anatomy“. Aplink kraujagyslių ryšulius yra žiedo apvalkalo ląstelių su chloroplastais ratas, pagal kurį galima atpažinti C4 augalus.
02 paveikslas: C4 augalai
Šiuo keliu anglies dioksidas fiksuojasi du kartus. Mezofilo ląstelių citoplazmoje CO2 pirmiausia sutvirtėja fosfoenolpiruvatu (PEP), kuris veikia kaip pagrindinis akceptorius. Reakciją katalizuoja PEP karboksilazės fermentas. Tada PEP virsta malatu, o po to - piruvatą atpalaiduojančiu CO2. Ir tai CO2 antrą kartą pakartotinai fiksuojamas su ribuliozės bisfosfatu, kad būtų suformuotas 2 fosfogliceratas Kalvino ciklui atlikti.
Kokie yra C3 ir C4 augalų panašumai?
- Tiek C3, tiek C4 augalai fiksuoja anglies dioksidą ir gamina angliavandenius.
- Jie vykdo tamsią reakciją.
- Taip pat abi augalų rūšys vykdo tą pačią šviesos reakciją.
- Be to, jie turi chloroplastus fotosintezei vykdyti.
- Jų fotosintetinė lygtis yra panaši.
- Be to, „RuBP“ apima tamsią abiejų augalų rūšių reakciją.
- Abu augalai gamina fosfogliceridą.
Kuo skiriasi C3 ir C4 augalai??
C3 augalai gamina fosfoglicerino rūgštį kaip pirmąjį stabilų tamsiosios reakcijos produktą. Tai yra trijų anglies junginys. Kita vertus, C4 augalai gamina oksalo-acto rūgštį kaip pirmąjį stabilų tamsiosios reakcijos produktą. Tai yra keturių anglies junginys. Todėl tai yra pagrindinis skirtumas tarp C3 ir C4 augalų.
Be to, C3 augalų fotosintezės efektyvumas yra mažesnis nei C4 augalų fotosintezės efektyvumas. C3 augaluose pastebimas nereikšmingas fotorespiracija yra nereikšmingas. Taigi, tai dar vienas skirtumas tarp C3 ir C4 augalų. Nagrinėjant struktūrinius skirtumus, C3 augaluose nėra dviejų tipų chloroplastų ir Kranzo anatomijos lapuose. Kita vertus, C4 augalai turi dviejų tipų chloroplastus, ir jie rodo Kranzo anatomiją lapuose. Taigi, tai taip pat yra skirtumas tarp C3 ir C4 augalų.
Be to, kitas skirtumas tarp C3 ir C4 augalų yra tas, kad C3 augalai fiksuoja anglies dioksidą tik vieną kartą, o C4 augalai fiksuoja anglies dioksidą du kartus. Dėl šios priežasties C asimiliacija yra mažesnė C3 augaluose, o C asimiliacija yra didelė C4 augaluose. Ne tik tai, kad C4 augalai gali vykdyti fotosintezę, kai stiebai yra uždaryti, esant labai didelei šviesos koncentracijai ir mažai CO2 koncentracijos. Tačiau C3 augalai nesugeba atlikti fotosintezės, kai stiebai uždaryti ir esant labai didelei šviesos koncentracijai ir mažai CO2 koncentracijos. Todėl tai taip pat yra reikšmingas skirtumas tarp C3 ir C4 augalų. Be to, C3 ir C4 augalai skiriasi nuo pirmojo anglies dioksido priimtojo. „RuBP“ yra CO2 akceptorius C3 augaluose, tuo tarpu PEP yra pirmasis CO2 akceptorius C4 augaluose.
Santrauka - C3 ir C4 augalai
C3 ir C4 yra dvi augalų rūšys. C3 augalai yra labai paplitę, o C4 augalai yra labai reti. Pagrindinis skirtumas tarp C3 ir C4 augalų priklauso nuo pirmojo anglies produkto, kurį jie gamina tamsiosios reakcijos metu. C3 augalai vykdo Kalvino ciklą ir gamina trijų anglies junginį kaip pirmąjį stabilų produktą, o C4 augalai vykdo C4 mechanizmą ir gamina keturis anglies junginius kaip pirmąjį stabilų produktą. Be to, C3 augalai pasižymi mažesniu fotosintezės efektyvumu, o C4 augalai pasižymi dideliu fotosintezės efektyvumu. Be to, C3 augaluose nėra Kranzo anatomijos, be to, jie neturi dviejų tipų chloroplastų. Kita vertus, C4 augalų lapuose yra Kranz anatomija, be to, jie turi dviejų tipų chloroplastus. Taigi, tai yra C3 ir C4 augalų santrauka.
Nuoroda:
1. Szczepanik ir kt. „Dėl C 4 fotosintezės tarpinio mainų tarp Kranz Mesophyll ir Bundle apvalkalo ląstelių mechanizmo žolėse“. OUP Academic, Oxford University Press, 2008 m. Kovo 28 d. Galima rasti čia
2. Study.com, Study.com. Galima rasti čia
Vaizdo mandagumas:
1. Rachel Purdon - „Supaprastinta fotorespiracijos schema“ - Savas darbas (CC BY-SA 3.0) per „Commons Wikimedia“
2. „HatchSlackpathway2“, autorius Adenozinas (aptarimas) - „HatchSlackpathway.svg“ (CC BY-SA 2.5) per „Wikimedia“
