Suurin ero - C3 vs C4 kasvit

C3- ja C4 -kasvit ovat kahdenlaisia ​​kasveja, jotka käyttävät C3- ja C4 -sykliä fotosynteesin pimeän reaktion aikana. Noin 95% maan kasveista on C3 -kasveja. Sokeriruoko, durra, maissi ja ruohot ovat C4 -kasveja. C4 -kasvien lehdillä on Kranzin anatomia. C4 -kasvit kykenevät fotosynteesiin myös alhaisissa hiilidioksidipitoisuuksissa sekä kuumissa ja kuivissa olosuhteissa. Siksi fotosynteesin tehokkuus C4 -kasveissa on korkeampi kuin sen tehokkuus C3 -kasveissa. The tärkein ero C3- ja C4 -kasvien välillä on se hiilidioksidin yksittäinen sitoutuminen havaitaan C3 -laitoksissa ja hiilidioksidin kaksinkertainen sitoutuminen C4 -laitoksissa.

Tämä artikkeli tutkii,

1. Mitä ovat C3 -kasvit - Määritelmä, ominaisuudet, ominaisuudet, esimerkit 2. Mitä C4 -kasvit ovat? - Määritelmä, ominaisuudet, ominaisuudet, esimerkit 3. Mitä eroa on C3- ja C4 -kasveilla?

Mitä ovat C3 -kasvit

C3 -kasvit käyttävät Calvin -sykliä niiden mekanismina tummalle reaktiolle fotosynteesissä. Ensimmäinen Calvin-syklissä tuotettu vakaa yhdiste on 3-fosfoglysereraatti. Koska 3-fosfoglysereraatti on kolmen hiilen yhdiste, Calvin-sykliä kutsutaan C3-sykliksi. C3 -kasvit sitovat hiilidioksidia suoraan entsyymillä, ribuloosibisfosfaattikarboksylaasilla (rubisco). Tämä kiinnitys tapahtuu mesofyllisolujen kloroplasteissa. C3 -sykli tapahtuu kolmessa vaiheessa. Ensimmäisessä vaiheessa hiilidioksidi kiinnitetään viiteen hiilisokeriin, ribuloosi-1, 5-bisfosfaattiin, joka vaihtoehtoisesti hydrolysoidaan 3-fosfoglysereraatiksi. Osa 3-fosfoglysereraatista pelkistyy heksoosifosfaateiksi, kuten glukoosi-6-fosfaatiksi, glukoosi-1-fosfaatiksi ja fruktoosi-6-fosfaatiksi toisen vaiheen aikana. Loput 3-fosfoglysereraatista kierrätetään, jolloin muodostuu ribuloosi 1, 5-fosfaatti.

C3-kasvien optimaalinen lämpötila-alue on 65-75 astetta Fahrenheit. Kun maaperän lämpötila saavuttaa 40-45 astetta Fahrenheit, C3-kasvit alkavat kasvaa. Siksi C3 -kasveja kutsutaan viileän kauden kasvit. Fotosynteesin tehokkuus heikkenee lämpötilan noustessa. Keväällä ja syksyllä C3 -kasveista tulee tuottavia korkean maaperän kosteuden, lyhyemmän valoajan ja viileän lämpötilan vuoksi. Kesällä C3 -kasvit ovat vähemmän tuottavia korkean lämpötilan ja maaperän kosteuden vuoksi. C3 -kasvit voivat olla joko yksivuotisia kasveja, kuten vehnää, kauraa ja ruista, tai monivuotisia kasveja, kuten erektoreita ja hedelmätarhoja. Kuviossa 1 on esitetty poikkileikkaus Arabidopsis thaliana -lehdestä, joka on C3 -kasvi. Nippusuojuksen solut on esitetty vaaleanpunaisena.

Kuva 1: Arabidopsis thaliana -lehti

Mitä ovat C4 -kasvit

C4-kasvit käyttävät Hatch-Stack-sykliä reaktiomekanisminaan fotosynteesin pimeässä reaktiossa. Ensimmäinen Hatch-Stack-syklissä tuotettu vakaa yhdiste on oksaloasetaatti. Koska oksaloasetaatti on neljän hiilen yhdiste, Hatch-Stack-sykliä kutsutaan C4-sykliksi. C4 -kasvit sitovat hiilidioksidia kahdesti, mesofyllisoluissa ja sitten nippusuojuksissa, entsyymien, fosfenolipyruvaattikarboksylaasin ja ribuloosibisfosfaattikarboksylaasin (rubisco) avulla. Mesofyllisolujen fosfenolipyruvaatti tiivistyy hiilidioksidilla muodostaen oksaloasetaatin. Tämä oksaloasetaatti muuttuu malaatiksi siirtyäkseen nippusuojussoluihin. Nippusuojussolujen sisällä malaatti dekarboksyloidaan, jolloin hiilidioksidi on käytettävissä Calvin -sykliä varten näissä soluissa. Sitten hiilidioksidi kiinnitetään toisen kerran nippusuojuksen kennojen sisään.

C4-kasvien optimaalinen lämpötila on 90-95 astetta Fahrenheit. C4-kasvit alkavat kasvaa 60–65 Fahrenheit-asteessa. Siksi C4 -kasveja kutsutaan trooppisiksi tai lämpimän kauden kasveiksi. C4 -kasvit keräävät tehokkaammin hiilidioksidia ja vettä maaperästä. Kaasua vaihtavat stomatatut huokoset pidetään lähellä useimpina vuorokaudenaikoina liiallisen kosteuden menetyksen vähentämiseksi kuivissa ja kuumissa olosuhteissa. Vuotuisia C4 -kasveja ovat maissi, helmimilletti ja sudangrass. Monivuotiset C4 -kasvit ovat bermudagrass, intialainen ruoho ja kytkinheinä. C4 -kasvien lehdillä on Kranzin anatomia. Fotosynteesivät nippusuojuksen solut peittävät lehtien verisuonikudokset. Näitä nippusuojussoluja ympäröivät mesofyllisolut. Kuviossa 2 on esitetty poikkileikkaus maissilehdestä, jolla on Kranzin anatomia.

Kuva 2: Maissinlehti

Ero C3- ja C4 -kasvien välillä

Vaihtoehtoiset nimet

C3 -kasvit: C3 -kasveja kutsutaan viileän kauden kasveiksi.

C4 Kasvit: C4 -kasveja kutsutaan lämpimän kauden kasveiksi.

Kranzin anatomia

C3 -kasvit: C3 -kasvien lehdistä puuttuu Kranzin anatomia.

C4 Kasvit: C4 -kasvien lehdillä on Kranzin anatomia.

Solut

C3 -kasvit: C3 -kasveissa tumman reaktion suorittavat mesofyllisolut. Nippusuojussoluista puuttuu kloroplasteja.

C4 Kasvit: C4 -kasveissa tumman reaktion suorittavat sekä mesofyllisolut että nippusuojat.

Kloroplastit

C3 -kasvit: C3 -kasvien kloroplastit ovat monomorfisia. C3 -kasvit sisältävät vain rakeisia kloroplasteja.

C4 Kasvit: C4 -kasvien kloroplastit ovat dimorfisia. C4 -kasvit sisältävät sekä rakeisia että agranulaarisia kloroplasteja.

Perifeerinen verkkokalvo

C3 -kasvit: C3 -kasvien kloroplasteista puuttuu perifeerinen verkkokalvo.

C4 Kasvit: C4 -kasvien kloroplastit sisältävät perifeerisen verkkokalvon.

Photosystem II

C3 -kasvit: C3 -kasvien kloroplastit koostuvat PS II: sta.

C4 Kasvit: C4 -kasvien kloroplastit eivät koostu PS II: sta.

Stomata

C3 -kasvit: Fotosynteesi estyy, kun stomatat ovat kiinni.

C4 Kasvit: Fotosynteesi tapahtuu, vaikka stomatat ovat kiinni.

Hiilidioksidin kiinnitys

C3 -kasvit: C3 -laitoksissa tapahtuu yksi hiilidioksidin kiinnitys.

C4 Kasvit: C4 -laitoksissa tapahtuu kaksinkertainen hiilidioksidin kiinnitys.

Tehokkuus hiilidioksidin kiinnityksessä

C3 -kasvit: Hiilidioksidin sitoutuminen on vähemmän tehokasta ja hidasta C3 -laitoksissa.

C4 Kasvit: Hiilidioksidin kiinnitys on tehokkaampaa ja nopeampaa C4 -laitoksissa.

Fotosynteesin tehokkuus

C3 -kasvit: Fotosynteesi on vähemmän tehokasta C3 -kasveissa.

C4 Kasvit: Fotosynteesi on tehokasta C4 -kasveissa.

Valohengitys

C3 -kasvit: Valohengitys tapahtuu C3 -laitoksissa, kun hiilidioksidipitoisuus on alhainen.

C4 Kasvit: Valohengitystä ei havaita alhaisilla hiilidioksidipitoisuuksilla.

Optimaalinen lämpötila

C3 -kasvit: C3-kasvien optimaalinen lämpötila-alue on 65-75 astetta Fahrenheit.

C4 Kasvit: C4-kasvien optimaalinen lämpötila-alue on 90-95 astetta Fahrenheit.

Karboksylaasientsyymi

C3 -kasvit: Karboksylaasientsyymi on rubisco C3 -kasveissa.

C4 Kasvit: Karboksylaasientsyymi on PEP -karboksylaasi ja rubisco C4 -kasveissa.

Ensimmäinen vakaa yhdiste pimeässä reaktiossa

C3 -kasvit: Ensimmäinen C3-syklissä tuotettu vakaa yhdiste on kolmen hiilen yhdiste, jota kutsutaan 3-fosfoglyseriinihapoksi.

C4 Kasvit: Ensimmäinen stabiili yhdiste, joka on tuotettu C4 -syklissä, on neljän hiilen yhdiste, jota kutsutaan oksaloetikkahapoksi.

Kasvin proteiinipitoisuus

C3 -kasvit: C3 -kasvit sisältävät runsaasti proteiinia.

C4 Kasvit: C4 -kasvit sisältävät vähän proteiinia C3 -kasveihin verrattuna.

Johtopäätös

C3- ja C4 -kasvit käyttävät erilaisia ​​metabolisia reaktioita fotosynteesin pimeän reaktion aikana. C3-laitokset käyttävät Calvin-sykliä, kun taas C4-kasvit käyttävät Hatch-Slack-sykliä. C3-kasveissa tumma reaktio tapahtuu mesofyllisoluissa kiinnittämällä hiilidioksidi suoraan ribuloosiin 1, 5-bisfosfaattiin. C4 -kasveissa hiilidioksidi kiinnitetään fosfenolipyruvaattiin muodostaen malaattia siirtyäkseen nippusuojus soluihin, joissa Calvin -sykli tapahtuu. Siksi hiilidioksidi kiinnitetään kahdesti C4 -laitoksiin. Sopeutuakseen C4 -mekanismiin C4 -kasvien lehdillä on Kranzin anatomia. Fotosynteesin tehokkuus on korkea C4 -kasveissa verrattuna C3 -kasveihin. C4 -kasvit kykenevät suorittamaan fotosynteesin myös stomatan sulkemisen jälkeen. Siksi tärkein ero C3- ja C4 -kasvien välillä on niiden metaboliset reaktiot, jotka toimivat fotosynteesin pimeän reaktion aikana.

Viite: 1. Berg, Jeremy M. ”Calvin -sykli syntetisoi heksoosit hiilidioksidista ja vedestä.” Biokemia. 5. painos. US National Library of Medicine, 1. tammikuuta 1970. Web. 16. huhtikuuta 2017. 2. Lodish, Harvey. "CO2 -aineenvaihdunta fotosynteesin aikana." Molekyylisolubiologia. 4. painos. US National Library of Medicine, 1. tammikuuta 1970. Web. 16. huhtikuuta 2017.

Kuva: 1. ”Poikkileikkaus Arabidopsis thaliana -kasvista, C3-kasvi” Ninghui Shi-Oma työ (CC BY-SA 3.0) Commons Wikimedian kautta 2. “Maissin poikkileikkaus, C4-kasvi” Ninghui Shi-Oma työ, (CC BY-SA 3.0) Commons Wikimedian kautta