Diferența cheie dintre plantele C3 și C4 este că plantele C3 formează un compus cu trei atomi de carbon ca primul produs stabil al reacției întunecate, în timp ce plantele C4 formează un compus cu patru atomi de carbon ca primul produs stabil al reacție întunecată.
Fotosinteza este un proces condus de lumină care transformă dioxidul de carbon și apa în zaharuri bogate în energie din plante, alge și cianobacterii. În timpul reacției luminoase a fotosintezei, are loc fotoliza moleculelor de apă. Ca rezultat al fotolizei apei, oxigenul se eliberează ca produs secundar. După reacția la lumină, începe reacția întunecată și sintetizează carbohidrați prin fixarea dioxidului de carbon. Cu toate acestea, oxigenul generat din reacția luminii se poate lega de enzima principală a reacției întunecate, care este RuBP oxigenază-carboxilază (Rubisco) și poate efectua fotorespirația. Fotorespirația este un proces care irosește energie și scade sinteza carbohidraților. Prin urmare, pentru a preveni fotorespirația, există trei moduri diferite prin care reacția întunecată are loc la plante pentru a preveni întâlnirea oxigenului cu Rubisco. Prin urmare, în funcție de modul în care are loc reacția întunecată, există 3 tipuri de plante; și anume, plante C3, plante C4 și plante CAM.
Ce sunt plantele C3?
Aproximativ 95% dintre plantele de pe pământ sunt plante C3. După cum indică și numele, ei efectuează un mecanism fotosintetic C3, care este ciclul Calvin. Se crede că fotosinteza C3 a apărut acum aproape 3,5 miliarde de ani. Aceste plante sunt în mare parte plante lemnoase și cu frunze rotunde. La aceste plante, fixarea carbonului are loc în celulele mezofile care se află chiar sub epidermă.
Dioxidul de carbon intră din atmosferă în celulele mezofile prin stomate. Apoi începe reacția întunecată. Prima reacție este fixarea dioxidului de carbon cu ribuloză bifosfat în fosfoglicerat care este un compus cu trei atomi de carbon. De fapt, este primul produs stabil al plantelor C3. Ribuloză bisfosfat carboxilază (Rubisco) este enzima care catalizează această reacție de carboxilare la plante. De asemenea, ciclul Calvin are loc ciclic în timp ce produce carbohidrați.
Figura 01: Plante C3
În comparație cu plantele C4, plantele C3 sunt ineficiente în ceea ce privește mecanismul lor fotosintetic. Este din cauza apariției fotorespirației la plantele C3. Fotorespirația are loc datorită activității oxigenazei a enzimei Rubisco. Oxigenarea Rubisco funcționează în direcția opusă carboxilării, anulează efectiv fotosinteza prin risipa de cantități mari de carbon fixate inițial de ciclul Calvin cu costuri mari și are ca rezultat pierderea de dioxid de carbon din celulele care fixează dioxidul de carbon. De asemenea, interacțiunea cu oxigenul și dioxidul de carbon are loc în același loc de pe Rubisco. Aceste reacții concurente se desfășoară în mod normal într-un raport de 3:1 (carbon: oxigen). Astfel, este clar că fotorespirația este un proces stimulat de lumină care consumă oxigen și evacuează dioxid de carbon.
Ce sunt plantele C4?
Plantele C4 sunt prezente în zonele uscate și cu temperaturi ridicate. Aproximativ 1% din speciile de plante au biochimie C4. Câteva exemple de plante C4 sunt porumbul și trestia de zahăr. După cum indică și numele, aceste plante realizează mecanismul fotosintetic C4. Se crede că fotosinteza C4 a apărut acum aproape 12 milioane de ani; mult după evoluţia mecanismului C3. Plantele C4 ar putea fi mai bine adaptate acum, deoarece nivelurile actuale de dioxid de carbon sunt mult mai mici decât acum 100 de milioane de ani.
C4 plantele sunt mult mai eficiente la captarea dioxidului de carbon. În plus, fotosinteza C4 se găsește atât la speciile monocotiledonee, cât și la speciile dicotiledone. Spre deosebire de plantele C3, primul produs stabil format în timpul fotosintezei este acidul oxaloacetic, care este un compus cu patru atomi de carbon. Cel mai important, frunzele acestor plante prezintă un tip special de anatomie numită „Anatomia Kranz”. Există un cerc de celule teaca mănunchiului cu cloroplaste în jurul fasciculelor vasculare prin care pot fi identificate plantele C4.
Figura 02: Plante C4
În această cale, fixarea dioxidului de carbon are loc de două ori. În citoplasma celulelor mezofile, CO2 se fixează mai întâi cu fosfoenolpiruvat (PEP), care acționează ca un acceptor primar. Reacția este catalizată de enzima PEP carboxilază. Apoi PEP se transformă în malat și apoi în piruvat eliberând CO2 Și, acest CO2se fixează din nou pentru a doua oară cu ribuloză bifosfat, pentru a forma 2 fosfoglicerat pentru a efectua ciclul Calvin.
Care sunt asemănările dintre plantele C3 și C4?
- Atât plantele C3, cât și C4 fixează dioxidul de carbon și produc carbohidrați.
- Ei efectuează o reacție întunecată.
- De asemenea, ambele tipuri de plante efectuează aceeași reacție a luminii.
- În plus, au cloroplaste pentru a efectua fotosinteza.
- Ecuația lor fotosintetică este similară.
- În plus, RuBP se implică în reacția întunecată a ambelor tipuri de plante.
- Ambele plante produc fosfoglicerat.
Care este diferența dintre plantele C3 și C4?
Plantele C3 produc acid fosfogliceric ca primul produs stabil al reacției întunecate. Este un compus cu trei atomi de carbon. Pe de altă parte, plantele C4 produc acid oxalo-acetic ca primul produs stabil al reacției întunecate. Este un compus cu patru atomi de carbon. Prin urmare, aceasta este diferența cheie dintre plantele C3 și C4.
În plus, eficiența fotosintetică a plantelor C3 este mai mică decât eficiența fotosintetică a plantelor C4. Se datorează fotorespirației observate la plantele C3, care este neglijabilă la plantele C4. Astfel, este o altă diferență între plantele C3 și C4. Luând în considerare diferențele structurale, plantele C3 nu au două tipuri de cloroplaste și anatomie Kranz în frunze. Pe de altă parte, plantele C4 au două tipuri de cloroplaste și prezintă anatomie Kranz în frunze. Prin urmare, este și o diferență între plantele C3 și C4.
În plus, o altă diferență între plantele C3 și C4 este că plantele C3 fixează dioxidul de carbon o singură dată, în timp ce plantele C4 fixează dioxidul de carbon de două ori. Datorită acestui fapt, asimilarea C este mai mică la plantele C3, în timp ce asimilarea C este ridicată la plantele C4. Nu numai că, plantele C4 pot efectua fotosinteza atunci când stomatele sunt închise și sub concentrații foarte mari de lumină și concentrații scăzute de CO2 . Cu toate acestea, plantele C3 sunt incapabile să efectueze fotosinteza atunci când stomatele sunt închise și sub concentrații foarte mari de lumină și concentrații scăzute de CO2 . Prin urmare, aceasta este, de asemenea, o diferență semnificativă între plantele C3 și C4. În plus, plantele C3 și plantele C4 diferă de primul acceptor de dioxid de carbon. RuBP este acceptorul de CO2 în instalațiile C3, în timp ce PEP este primul acceptor de CO2 din plantele C4.
Rezumat – Plante C3 vs C4
C3 și C4 sunt două tipuri de plante. Plantele C3 sunt foarte comune, în timp ce plantele C4 sunt foarte rare. Diferența cheie dintre plantele C3 și C4 depinde de primul produs de carbon pe care îl produc în timpul reacției întunecate. Plantele C3 realizează ciclul Calvin și produc compus cu trei atomi de carbon ca primul produs stabil, în timp ce plantele C4 efectuează mecanismul C4 și produc compus cu patru atomi de carbon ca primul produs stabil. În plus, plantele C3 prezintă o eficiență fotosintetică mai mică, în timp ce plantele C4 prezintă o eficiență fotosintetică ridicată. În plus, plantele C3 nu au anatomie Kranz în frunze și, de asemenea, nu au două tipuri de cloroplaste. Pe de altă parte, plantele C4 au anatomia Kranz în frunze și, de asemenea, au două tipuri de cloroplaste. Astfel, acesta este rezumatul plantelor C3 și C4.
