Diferența între plantele C3 și C4

Diferența principală - plante C3 vs C4

Plantele C3 și C4 sunt două tipuri de plante care utilizează cicluri C3 și C4 în timpul reacției întunecate a fotosintezei respectiv. Aproximativ 95% din plantele de pe pământ sunt plante C3. Trestia de zahăr, sorgul, porumbul și ierburile sunt plante C4. Frunzele plantelor C4 prezintă anatomie Kranz. Plantele C4 sunt capabile de fotosinteza chiar și în concentrații scăzute de dioxid de carbon, precum și în condiții fierbinți și uscate. Prin urmare, eficiența fotosintezei în plante C4 este mai mare decât eficiența acesteia în fabricile C3. principala diferență între plantele C3 și C4 este asta o singură fixare a dioxidului de carbon este observată în fabricile C3 și se observă dubla fixare a dioxidului de carbon în instalațiile C4.

Acest articol explorează, 

1. Ce sunt plantele C3
      - Definiție, Caracteristici, Caracteristici, Exemple
2. Ce sunt plantele C4
      - Definiție, Caracteristici, Caracteristici, Exemple
3. Care este diferența dintre plantele C3 și C4?

Ce sunt plantele C3

Plantele C3 folosesc ciclul Calvin ca mecanism pentru reacția întunecată în fotosinteză. Primul compus stabil produs în ciclul Calvin este 3-fosfogliceratul. Deoarece 3-fosfogliceratul este un compus cu trei atomi de carbon, ciclul Calvin este numit ciclul C3. Plantele C3 fixează direct dioxidul de carbon prin enzima, ribuloza bisfosfat carboxilaza (rubisco). Această fixare apare în cloroplastele celulelor mezofile. Ciclul C3 are loc în trei etape. În prima etapă, bioxidul de carbon este fixat în zahărul de carbon 5, 1,5-bisfosfat de ribuloză, care este, în mod alternativ, hidrolizat în 3-fosfoglicerat. Unele dintre 3-fosfogliceratul sunt reduse în fosfați de hexoză, cum ar fi 6-fosfat de glucoză, 1-fosfat de glucoză și 6-fosfat de fructoză în a doua etapă. Restul de 3-fosfoglicerat sunt reciclate, formând 1,5-fosfat de ribuloză. 

Intervalul optim de temperatură al plantelor C3 este de 65-75 grade Fahrenheit. Când temperatura solului ajunge la 40-45 de grade Fahrenheit, plantele C3 încep să crească. Prin urmare, plantele C3 sunt numite sezon rece. Eficiența fotosintezei devine scăzută odată cu creșterea temperaturii. În timpul primăverii și toamnei, fabricile C3 devin productive datorită umidității solului ridicate, a temperaturii mai scurte și a temperaturii scăzute. În timpul verii, plantele C3 sunt mai puțin productive datorită temperaturii înalte și a umidității solului. Plantele C3 pot fi plante anuale cum ar fi grâul, ovăzul și secara sau plantele perene cum ar fi fescues și livada. O secțiune transversală a frunzei Arabidopsis thaliana, care este o plantă C3 este prezentată în figura 1. Machetele de căptușeală sunt afișate în culoarea roz.

Figura 1: frunza Arabidopsis thaliana

Ce sunt plantele C4

Plantele C4 utilizează ciclul Hatch-Stack ca mecanism de reacție în reacția întunecată a fotosintezei. Primul compus stabil produs în ciclul Hatch-Stack este oxaloacetat. Deoarece oxaloacetatul este un compus cu patru atomi de carbon, ciclul Hatch-Stack este numit ciclul C4. Plantele C4 fixează dioxidul de carbon de două ori, în celulele mezofile și apoi în celulele tegumentului, prin enzime, fosfenoel piruvat carboxilază și, respectiv, ribuloză bisfosfat carboxilază (rubisco). Fosfoenolul piruvat în celulele mezofil este condensat cu dioxid de carbon, formând oxaloacetat. Acest oxaloacetat devine malat pentru a fi transferat în celulele tecii de manta. În interiorul celulelor teaca, malatul este decarboxilat, ceea ce face ca dioxidul de carbon să fie disponibil pentru ciclul Calvin în aceste celule. Apoi, bioxidul de carbon este fixat pentru a doua oară în interiorul celulelor mantalei mantalei.

Temperatura optimă a plantelor C4 este de 90-95 de grade Fahrenheit. Plantele C4 încep să crească la 60-65 grade Fahrenheit. Prin urmare, plantele C4 se numesc plante tropicale sau sezon calde. Plantele C4 sunt mai eficiente în colectarea dioxidului de carbon și a apei din sol. Porii care schimbă gazele de stomați sunt ținute aproape în majoritatea orelor din zi pentru a reduce pierderea excesivă de umiditate în condiții uscate și fierbinți. Plantele C4 anuale sunt porumb, perle și sudangrass. Plantele C4 plante perene sunt bermudagrass, iarba indiană și switchgrass. Frunzele plantelor C4 prezintă anatomie Kranz. Fotosintetizarea celulelor mantalei acoperă țesuturile vasculare ale frunzei. Aceste celule de manta sunt acoperite cu celule mezofile. Se prezintă o secțiune transversală a unei frunze de porumb care prezintă anatomie Kranz figura 2.

Figura 2: Frunze de porumb

Diferența între plantele C3 și C4

Nume alternative

C3 Plante: Plantele C3 se numesc plante de sezon rece.

C4 Plante: Plantele C4 se numesc plante calde de sezon.

Anatomia Kranz

C3 Plante: Frunzele plantelor C3 nu au o anatomie Kranz.

C4 Plante: Frunzele plantelor C4 posedă anatomie Kranz.

celulele

C3 Plante: În plantele C3, reacția întunecată este efectuată de celulele mezofile. Buzunarele celulelor tecii nu au cloroplaste.

C4 Plante: În plantele C4, reacția întunecată este efectuată atât de celulele mezofile, cât și de celulele tegumentului.

cloroplaste

C3 Plante: Cloroplastele plantelor C3 sunt monomorfice. Plantele C3 conțin doar cloroplaste granulare.

C4 Plante: Cloroplastele plantelor C4 sunt dimorfe. Plantele C4 conțin atât cloroplaste granulare, cât și agranulari.

Reticulul periferic

C3 Plante: Cloroplastele din plantele C3 nu au un reticul periferic.

C4 Plante: Cloroplastele plantelor C4 conțin un reticul periferic.

Sistemul de imagini II

C3 Plante: Cloroplastele din fabricile C3 constau din PS II.

C4 Plante: Cloroplastele plantelor C4 nu constau în PS II.

stomatele

C3 Plante: Fotosinteza este inhibată când stomatele sunt închise.

C4 Plante: Fotosinteza are loc chiar și atunci când stomatele sunt închise.

Fixarea dioxidului de carbon

C3 Plante: O fixare cu un singur dioxid de carbon are loc în fabricile C3.

C4 Plante: Dubla fixare a dioxidului de carbon are loc în fabricile C4.

Eficiența fixării dioxidului de carbon

C3 Plante: Fixarea dioxidului de carbon este mai puțin eficientă și lentă în fabricile C3.

C4 Plante: Fixarea dioxidului de carbon este mai eficientă și mai rapidă în fabricile C4.

Eficiența fotosintezei

C3 Plante: Fotosinteza este mai puțin eficientă în fabricile C3.

C4 Plante: Fotosinteza este eficientă în plante C4.

photorespiration

C3 Plante: Photorespirația apare în instalațiile C3 atunci când concentrația de dioxid de carbon este scăzută.

C4 Plante: Nu se observă fotorezistență la concentrații scăzute de dioxid de carbon.

Temperatura optimă

C3 Plante: Intervalul optim de temperatură al plantelor C3 este de 65-75 grade Fahrenheit.

C4 Plante: Intervalul optim de temperatură al plantelor C4 este de 90-95 de grade Fahrenheit.

Enzima carboxilazei

C3 Plante: Enzima carboxilazei este rubisco în fabricile C3.

C4 Plante: Enzima carboxilazei este PEP carboxilaza și rubisco în plante C4.

Primul compus stabil în reacția întunecată

C3 Plante: Primul compus stabil produs în ciclul C3 este un compus cu trei atomi de carbon numit acid 3-fosfogliceric.

C4 Plante: Primul compus stabil produs în ciclul C4 este un compus cu patru atomi de carbon numit acid oxaloacetic.

Conținutul de proteine ​​al plantei

C3 Plante: Plantele C3 conțin un conținut ridicat de proteine.

C4 Plante: Plantele C4 conțin un conținut scăzut de proteine ​​în comparație cu plantele C3.

Concluzie

Plantele C3 și C4 utilizează reacții metabolice distincte în timpul reacției întunecate a fotosintezei. Plantele C3 folosesc ciclul Calvin, în timp ce plantele C4 folosesc ciclul Hatch-Slack. În plantele C3, reacția întunecată apare în celulele mezofil prin fixarea dioxidului de carbon direct în 1,5-bisfosfat de ribuloză. În plantele C4, bioxidul de carbon este fixat în piruvat de fosfoenol, formând malat pentru a se transfera în celulele mantalelor în care se produce ciclul Calvin. Prin urmare, dioxidul de carbon este fixat de două ori în instalațiile C4. Pentru a se adapta mecanismului C4, frunzele plantelor C4 prezintă anatomie Kranz. Eficiența fotosintezei este ridicată la plantele C4 în comparație cu plantele C3. Plantele C4 sunt capabile să efectueze fotosinteza chiar după închiderea stomatelor. Prin urmare, principala diferență între plantele C3 și C4 este reacția lor metabolică, care funcționează în timpul reacției întunecate a fotosintezei.

Referinţă:
1. Berg, Jeremy M. "Ciclul Calvin sintetizează hexozele din dioxidul de carbon și apă." Biochemistry. Ediția a 5-a. Biblioteca Națională de Medicină din S.U.A., 01 ianuarie 1970. Web. 16 aprilie 2017.
2. Lodish, Harvey. "Metabolismul CO2 în timpul fotosintezei" Biologie celulară moleculară. Ediția a 4-a. Biblioteca Națională de Medicină din S.U.A., 01 ianuarie 1970. Web. 16 aprilie 2017.

Datorită fotografiei:
1. "Secțiunea transversală a Arabidopsis thaliana, o plantă C3" De Ninghui Shi - Activitate proprie (CC BY-SA 3.0) prin Wikimedia Commons 
2. "Secțiunea transversală a porumbului, o plantă C4" De Ninghui Shi - Lucrare proprie, (CC BY-SA 3.0) prin Wikimedia Commons