Skillnad mellan C3 och C4 Växter
Share
Huvudskillnad - C3 vs C4-växter
C3- och C4-växter är två typer av växter som använder C3- och C4-cykler under den mörka reaktionen av fotosyntesen. Cirka 95% av växterna på jorden är C3-växter. Sockerrör, sorghum, majs och gräs är C4-växter. Blad av C4-växterna uppvisar Kranz-anatomi. C4-växter kan fotosyntesis även i låga koncentrationer av koldioxid såväl som i heta och torra förhållanden. Effektiviteten av fotosyntes i C4-växter är därför högre än effektiviteten i C3-växter. De huvudskillnad mellan C3 och C4 växter är det enkel fixering av koldioxid observeras i C3-växter och dubbel fixering av koldioxid observeras i C4-växter.
Denna artikel undersöker,
1. Vad är C3-växter
- Definition, egenskaper, egenskaper, exempel
2. Vad är C4-växter
- Definition, egenskaper, egenskaper, exempel
3. Vad är skillnaden mellan C3 och C4-växter
Vad är C3-växter
C3-växter använder Calvin-cykeln som deras mekanism för mörk reaktion vid fotosyntes. Den första stabila föreningen som produceras i Calvin-cykeln är 3-fosfoglycerat. Eftersom 3-fosfoglycerat är en tre kolförening kallas Calvin-cykeln C3-cykeln. C3-växter fixar koldioxid direkt genom enzymet, ribulosebisfosfatkarboxylas (rubisco). Denna fixering inträffar i kloroplasterna av mesofyllceller. C3-cykeln sker i tre steg. Under det första steget är koldioxid fixerad i fem kolsocker, ribulos-1,5-bisfosfat, som alternativt hydrolyseras till 3-fosfoglycerat. Några av 3-fosfoglyceraten reduceras till hexosfosfater som glukos 6-fosfat, glukos 1-fosfat och fruktos-6-fosfat under det andra steget. Återstående 3-fosfoglycerat återvinns, vilket bildar ribulos-1,5-fosfat.
Det optimala temperaturintervallet för C3-växter är 65-75 grader Fahrenheit. När marktemperaturen når 40-45 grader Fahrenheit, börjar C3 växter växa. Därför kallas C3-växter kyla årstid växter. Effektiviteten av fotosyntes blir låg med den ökande temperaturen. Under våren och hösten blir C3-växterna produktiva på grund av den höga jordens fuktighet, kortare fotoperiod och sval temperatur. Under sommaren är C3-växterna mindre produktiva på grund av hög temperatur och mindre jordfuktighet. C3-växter kan vara antingen årliga växter som vete, havre och råg eller fleråriga växter som fescues och fruktträdgård. Ett tvärsnitt av bladet av Arabidopsis thaliana, vilken är en C3-anläggning visas i Figur 1. Buntskiktceller visas i rosa färg.
Figur 1: Arabidopsis thaliana leaf
Vad är C4-växter
C4-växter använder Hatch-Stack-cykeln som deras reaktionsmekanism i den mörka reaktionen av fotosyntes. Den första stabila föreningen som produceras i Hatch-Stack-cykeln är oxaloacetat. Eftersom oxaloacetat är en fyrkolförening kallas Hatch-Stack-cykeln C4-cykeln. C4-växter fixar koldioxid två gånger i mesofyllceller och sedan i buntskedjeceller, genom enzymerna, fosfoenolpyruvatkarboxylas och ribulosebisfosfatkarboxylas (rubisco). Fosfoenolpyruvat i mesofyllcellerna kondenseras med koldioxid och bildar oxaloacetatet. Detta oxaloacetat blir malat för att överföras till buntskedjeceller. Inuti buntmantens celler avkolariseras malat, vilket gör koldioxid tillgänglig för Calvin-cykeln i dessa celler. Sedan fixeras koldioxid för andra gången inuti buntskedjecellerna.
Den optimala temperaturen på C4-växter är 90-95 grader Fahrenheit. C4 växter börjar växa vid 60-65 grader Fahrenheit. Därför kallas C4 växter tropiska eller varma årstid växter. C4-växter är effektivare när man samlar koldioxid och vatten från jorden. Gasutbytesstomataporerna hålls stängda under de flesta timmar på dagen för att minska överdriven fuktförlust vid torra och heta förhållanden. Årliga C4-växter är majs, pärlemjöl och sudangrass. Fleråriga C4-växter är bermudagrass, indiskt gräs och switchgrass. Blad av C4-växterna uppvisar Kranz-anatomi. Fotosyntetiserande buntmantelceller täcker bladets vaskulära vävnader. Dessa buntskedjeceller är omgivna av mesofyllceller. Ett tvärsnitt av ett majsblad, som uppvisar Kranz anatomi, visas i figur 2.
Figur 2: Majsblad
Skillnad mellan C3 och C4 Växter
Alternativa namn
C3 Växter: C3 växter kallas kalla årstid växter.
C4 Växter: C4 växter kallas varma årstid växter.
Kranz Anatomy
C3 Växter: Blad av C3-växterna saknar Kranz-anatomi.
C4 Växter: Blad av C4-växterna har Kranz-anatomi.
Celler
C3 Växter: I C3-växter utförs den mörka reaktionen av mesofyllceller. Buntskiktceller saknar kloroplaster.
C4 Växter: I C4-växter utförs den mörka reaktionen av både mesofyllceller och buntskedjeceller.
kloroplaster
C3 Växter: Kloroplaster av C3-växter är monomorfa. C3-växter innehåller endast granulära kloroplaster.
C4 Växter: Kloroplaster av C4-växter är dimorfa. C4-växter innehåller både granulära och agranulära kloroplaster.
Perifer retikulum
C3 Växter: Kloroplaster av C3-växter saknar en perifer retikulum.
C4 Växter: Kloroplaster av C4-växter innehåller en perifer retikulum.
Photosystem II
C3 Växter: Kloroplaster av C3-växterna består av PS II.
C4 Växter: Kloroplaster av C4-växterna består inte av PS II.
klyvöppningar
C3 Växter: Fotosyntes inhiberas när stomata är stängda.
C4 Växter: Fotosyntes förekommer även när stomata är stängda.
Koldioxidfixering
C3 Växter: En enda koldioxidfixering sker i C3-växter.
C4 Växter: Dubbla koldioxidfixeringar förekommer i C4-växter.
Effektivitet vid koldioxidfixering
C3 Växter: Koldioxidfixering är mindre effektiv och långsam i C3-växter.
C4 Växter: Koldioxidfixering är effektivare och snabb i C4-växter.
Effektivitet av fotosyntesen
C3 Växter: Fotosyntes är mindre effektiv i C3-växter.
C4 Växter: Fotosyntes är effektiv i C4-växter.
fotorespiration
C3 Växter: Fotorespiration sker i C3-växter när koldioxidkoncentrationen är låg.
C4 Växter: Ingen fotorespiration observeras vid låga koldioxidhalter.
Optimal temperatur
C3 Växter: Det optimala temperaturintervallet för C3-växter är 65-75 grader Fahrenheit.
C4 Växter: Det optimala temperaturintervallet för C4-växter är 90-95 grader Fahrenheit.
Karboxylasenzym
C3 Växter: Karboxylasenzymet är Rubisco i C3-växter.
C4 Växter: Karboxylasenzymet är PEP-karboxylas och rubisco i C4-växter.
Första stabila föreningen i den mörka reaktionen
C3 Växter: Den första stabila föreningen som produceras i C3-cykeln är en tre-kolförening som kallas 3-fosfoglycerinsyra.
C4 Växter: Den första stabila föreningen som produceras i C4-cykeln är en fyra kolförening som kallas oxaloättiksyra.
Proteininnehållet hos växten
C3 Växter: C3-växter innehåller hög proteinhalt.
C4 Växter: C4-växter innehåller låg proteinhalt jämfört med C3-växter.
Slutsats
C3- och C4-växter använder olika metaboliska reaktioner under den mörka reaktionen av fotosyntesen. C3-växter använder Calvin-cykeln medan C4-växterna använder Hatch-Slack-cykeln. I C3-växter sker den mörka reaktionen i mesofyllceller genom fixering av koldioxid direkt i ribulos-1,5-bisfosfat. I C4-växter fixeras koldioxid i fosfoenolpyruvat, som bildar malat för att överföras till buntskedjeceller där Calvin-cykeln uppträder. Därför fixeras koldioxid två gånger i C4-växter. För att anpassa sig till C4-mekanismen uppvisar bladen hos C4-växter Kranz-anatomi. Effektiviteten av fotosyntes är hög i C4-växter jämfört med C3-växter. C4-växter kan genomföra fotosyntes även efter att stomatan är stängd. Därför är den huvudsakliga skillnaden mellan C3 och C4-växter deras metaboliska reaktioner, som verkar under den mörka reaktionen av fotosyntesen.
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 april 2017.
Image Courtesy:
1. "Tvärsnitt av Arabidopsis thaliana, en C3-anläggning" Av Ninghui Shi - Egent arbete (CC BY-SA 3.0) via Wikimedia Commons
2. "Tvärsnitt av majs, en C4-växt" Av Ninghui Shi - Egent arbete, (CC BY-SA 3.0) via Wikimedia Commons Wikimedia
