Skillnad mellan C3 och C4 cykel
Share
Huvudskillnad - C3 vs C4-cykel
C3- och C4-cykeln är två typer av cykliska reaktioner som uppträder som fotosyntesens mörka reaktion. Fotosyntes är produktionen av enkla organiska molekyler, glukos från oorganiska molekyler, koldioxid och vatten, med användning av solljus som energikälla. Under fotosyntes följs ljusreaktionen av den mörka reaktionen. C3-cykeln kallas också Calvin cykel, medan C4-cykeln heter Hatch-Slack cykel. De huvudskillnad mellan C3 och C4 cykeln är den första stabila föreningen framställd av dessa reaktioner; Den första stabila föreningen som produceras i C3-cykeln är en tre kolförening kallad 3-fosfoglycerinsyra (PGA) medan den första stabila föreningen som produceras i C4-cykeln är en fyra kolförening kallad oxaloättiksyra (OAA).
Denna artikel undersöker,
1. Vad är C3 Cycle
- Egenskaper, Process, Funktion
2. Vad är C4-cykeln
- Egenskaper, Process, Funktion
3. Vad är skillnaden mellan C3 och C4 cykeln
Vad är C3 Cycle
C3-cykeln är en av de två reaktionsvägarna som kan uppstå i den mörka reaktionen av fotosyntesen. Det förekommer i alla växter. Tre steg observeras i C3-cykeln. Under det första steget fixeras koldioxid i ribulos-1,5-bisfosfat, vilket bildar en instabil sex kolförening, som sedan hydrolyseras i tre kolförening, 3-fosfoglycerat. Koldioxidfixering katalyseras av enzymet, rubisco, vilket finns i stromalytan av thylakoidmembranet i kloroplast. Fixeringen av koldioxid är det hastighetsbegränsande steget i C3-cykeln. På grund av enzymets katalytiska ofullkomlighet, reagerar enzymet med molekylärt syre genom en process som kallas fotorespiration. Två molekyler av 3-fosfoglycerat bildas genom det första steget i C3-cykeln per en enkel koldioxidfixering. Under det andra steget reduceras en molekyl av 3-fosfoglycerat och bildar tre typer av hexosfosfater: fruktos 6-fosfat, glukos 6-fosfat och glukos 1-fosfat. Återstående 3-fosfoglycerat återvinns, vilket bildar ribulos 1, 5-bisfosfat. C3-cykeln visas i Figur 1.
Figur 1: C3-cykel
Vad är C4-cykeln
C4-cykeln är den andra reaktionsvägen som förekommer i den mörka reaktionen av fotosyntesen. Växterna växer i heta och torra miljöer som sockerrör, majs och crabgrass, använder C4-vägen under fotosyntesen. Gasutbytet stomata porer hålls nästan hela dagen i dessa växter för att minska överdriven fuktförlust i torra och heta förhållanden. Därigenom minskar koldioxidkoncentrationen inom växtlöv också genom C3-cyklens progression. När koldioxidkoncentrationen är låg, förbättras fotorespirationen, vilket reducerar effektiviteten av fotosyntesen. För att öka effektiviteten av fotosyntes under torra och heta förhållanden, genomför C4-växterna C4-cykeln.
Två typer av celler är involverade i C4-cykel: mesofyllceller och buntskedjeceller. Blodens kärlvävnad omges av buntskedjeceller. Strukturen av bladet av C4-växter beskrivs av Kranz-anatomi. Fosfoenolpyruvat reagerar med koldioxid i mesofyllcellerna, vilket bildar oxaloacetat, vilket är en fyra kolförening. Reaktionen katalyseras av fosfoenolpyruvatkarboxylasenzym, vilket är okänsligt för syre. Oxaloacetat reduceras sedan till malat, vilket överförs till buntskedjeceller. I buntens mantelceller avkolariseras malat genom att koldioxiden avlägsnas och går in i C3-cykeln. C4-cykeln visas i figur 2.
Figur 2: C4-cykel
Skillnad mellan C3 och C4 cykel
Första stabila föreningen
C3 cykel: Den första stabila föreningen som produceras i C3-cykeln är en tre-kolförening som kallas 3-fosfoglycerinsyra.
C4 cykel: Den första stabila föreningen som produceras i C4-cykeln är en fyra kolförening som kallas oxaloättiksyra.
Första observationen
C3 cykel: C3-cykeln observerades först av Melvin Calvin.
C4 cykel: C4-cykeln observerades först av Hatch and Slack.
Alternativa namn
C3 cykel: C3-cykeln kallas Calvin-cykeln.
C4 cykel: C4 cykeln heter Hatch-Slack cykel.
Närvaro
C3 cykel: C3-cykeln finns i alla växter.
C4 cykel: C4-cykeln finns endast i C4-växter som sorghum och majs.
Primärkolldioxidacceptor
C3 cykel: Den primära koldioxidacceptorn är en fem kolförening, Ribulosebisfosfat (RUBP).
C4 cykel: Den primära koldioxidacceptorn är en tre kolförening, fosfololpyruvsyra (PEP).
Karboxylasenzym
C3 cykel: Karboxylasenzymet är Rubisco i C3-växter.
C4 cykel: Karboxylasenzymerna är PEP-karboxylas och Rubisco.
Carbon Fixation
C3 cykel: En enda kolfixering sker i C3-cykeln.
C4 cykel: Dubbelkolfixering sker i C4-cykeln.
Effektivitet vid kolfixering
C3 cykel: Kolfixering är mindre effektiv och långsam i C3-cykeln.
C4 cykel: Kolfixering är effektivare och snabb i C4-cykeln.
Krav på kolfixering
C3 cykel: Fixeringen av en enda kolmolekyl kräver 3 ATP och 2 NADH.
C4 cykel: Fixeringen av en enda kolfixering kräver 5 ATP och 3 NADH.
Typer av kloroplaster
C3 cykel: Granulära kloroplaster är involverade i C3-cykeln.
C4 cykel: Granulära och agranulära kloroplaster är involverade i C4-cykeln.
Kranz anatomi i löv
C3 cykel: Kranz anatomi är frånvarande i blad av C3 växter.
C4 cykel: Kranz anatomi finns i blad av C4 plantorna.
Celler
C3 cykel: C3-cykeln utförs av mesofyllceller.
C4 cykel: C4-cykeln utförs av både mesofyllceller och buntskedjeceller.
Optimal temperatur
C3 cykel: Den optimala temperaturen för C3-cykeln är 20-25 grader Celsius.
C4 cykel: Den optimala temperaturen i C4-cykeln är 30-45 grader Celsius.
Vid mycket låga koldioxidkoncentrationer
C3 cykel: C3-cykeln kan inte fortsätta vid mycket låga koldioxidhalter.
C4 cykel: C4-cykeln kan fortsätta vid mycket låga koldioxidhalter.
Effekt av syre
C3 cykel: C3-cykeln hämmas av syre.
C4 cykel: Ingen hämning av c4-cykeln observeras med C4-cykeln.
Solljus
C3 cykel: C3-cykeln kan mättas med solljus.
C4 cykel: C4-cykeln mättar inte med solljus.
fotorespiration
C3 cykel: Betydande mängd fotorespiration observeras i C3-cykeln.
C4 cykel: Försumbar mängd fotorespiration observeras i C4-cykeln.
Slutsats
C3 och C4 cykeln är de två typerna av mörka reaktioner som uppstår under fotosyntesen. C3-cykeln uppträder i alla växter vid 20-25 grader Celsius, medan C4-cykeln sker endast i C4-växter vid 30-45 grader Celsius. Under C3-cykeln observeras en enskild kolfixeringshändelse medan under C4-cykel observeras två kolfixeringshändelser. Fotorespiration inträffar under C3-cykeln men försumliga mängder fotorespiration inträffar under C4-cykeln. Effektiviteten av C3-cykeln är låg jämfört med effektiviteten av C4-cykeln. Huvudskillnaden mellan C3 och C4 cykeln är antalet kol i den första stabila föreningen som produceras i varje cykel.
Referens:
1. Berg, Jeremy M. "Calvincykeln syntetiserar hexoser från koldioxid och vatten." Biochemistry. 5: e upplagan. U.S. National Library of Medicine, 01 jan 1970. Web. 16 april 2017.
2. Lodish, Harvey. "CO2-metabolism under fotosyntesen." Molecular Cell Biology. 4: e upplagan. U.S. National Library of Medicine, 01 jan 1970. Web. 16
Image Courtesy:
1. "Calvin-cycle4" Av Mike Jones - Egent arbete (CC BY-SA 3.0) via Wikimedia Commons
2. "HatchSlackpathway2" Av HatchSlackpathway.svg: * HatchSlackpathway.png: Adenosinderivat arbete: Jamousederivative arbete: Adenosine (talk) - HatchSlackpathway.svg (CC BY-SA 2.5) via Wikimedia Commons
