تفاوت گیاهان c3 و c4 و cam

تفاوت گیاهان c3 و c4 و cam

تفاوت اصلی گیاهان C3 و C4 در این است که گیاهان C3 یک ترکیب سه کربنی را به عنوان اولین محصول پایدار واکنش تاریکی تشکیل می دهند در حالی که گیاهان C4 یک ترکیب چهار کربنی را به عنوان اولین محصول پایدار واکنش تاریکی تشکیل می دهد.

فتوسنتز یک فرآیند سبک محور است که دی اکسید کربن و آب را به قندهای سرشار از انرژی در گیاهان ، جلبک ها و سیانوباکتری ها تبدیل می کند. در طی واکنش نور فتوسنتز ، فوتولیز مولکولهای آب رخ می دهد.

در نتیجه فوتولیز آب ، اکسیژن به عنوان یک محصول فرعی آزاد می شود. پس از واکنش نور ، واکنش تاریک شروع می شود و با ثابت کردن دی اکسید کربن ، کربوهیدرات ها را سنتز می کند.

با این حال ، اکسیژن حاصل از واکنش نور می تواند با آنزیم اصلی واکنش تاریک که RuBP اکسیژناز-کربوکسیلاز (Rubisco) است متصل شود و عمل تنفس کند.

تنفس فرایندی فرایندی است که انرژی را هدر داده و سنتز کربوهیدرات را کاهش می دهد. بنابراین ، برای جلوگیری از تنفس از عکس ، سه روش مختلف وجود دارد که واکنش تاریک در گیاهان برای جلوگیری از ملاقات اکسیژن با روبیسکو ایجاد می شود. از این رو ، بسته به روشی که واکنش تاریک صورت می گیرد ، 3 نوع گیاه وجود دارد. یعنی گیاهان C3 ، گیاهان C4 و گیاهان CAM.

گیاهان C3 چیست؟

حدود 95٪ از گیاهان روی زمین گیاهان C3 هستند. همانطور که از نام آن مشخص است ، آنها مکانیسم فتوسنتزی C3 را که چرخه کالوین است انجام می دهند. تصور می شود که فتوسنتز C3 تقریباً 3.5 میلیارد سال پیش بوجود آمده است. این گیاهان بیشتر گیاهان چوبی و برگ گرد هستند. در این گیاهان ، تثبیت کربن در سلولهای مزوفیل که دقیقاً در زیر اپیدرم قرار دارند ، صورت می گیرد.

دی اکسید کربن از جو به درون سلولهای مزوفیل از طریق روزنه وارد می شود. سپس واکنش تاریک شروع می شود. اولین واکنش تثبیت دی اکسید کربن با ریبولوز بیس فسفات به فسفوگلیسرات است که یک ترکیب سه کربنی است. در حقیقت ، این اولین محصول پایدار از گیاهان C3 است. بیو فسفات کربوکسیلاز ریبولوز (Rubisco) آنزیمی است که این واکنش کربوکسیلاسیون را در گیاهان کاتالیز می کند. به همین ترتیب ، چرخه کالوین هنگام تولید کربوهیدرات ها به صورت چرخه ای اتفاق می افتد.

در مقایسه با گیاهان C4 ، گیاهان C3 از نظر مکانیسم فتوسنتزیکی آنها ناکارآمد هستند. این امر به دلیل بروز نور تنفس در گیاهان C3 است. تنفس به دلیل فعالیت اکسیژناز آنزیم روبیسکو رخ می دهد.

اکسیژن رسانی روبیسو در جهت مخالف با کربوکسیلاسیون کار می کند ، با اتلاف مقدار زیادی کربن که توسط چرخه کالوین با هزینه های زیاد تثبیت شده است ، فتوسنتز را خنثی می کند و منجر به از بین رفتن دی اکسید کربن از سلول هایی می شود که دی اکسید کربن را برطرف می کنند. به همین ترتیب ، تعامل با اکسیژن و دی اکسید کربن در همان مکان در روبیسکو رخ می دهد.

این واکنشهای رقابتی معمولاً با نسبت 3: 1 (کربن: اکسیژن) اجرا می شوند. بنابراین ، واضح است که تنفس از نور یک فرایند تحریک کننده نور است که اکسیژن مصرف می کند و دی اکسید کربن را تکامل می بخشد.

گیاهان C4 چیست؟

گیاهان C4 در مناطق خشک و با درجه حرارت بالا وجود دارند. تقریباً 1٪ از گونه های گیاهی بیوشیمی C4 دارند. برخی از نمونه های گیاهان C4 ذرت و نیشکر است. همانطور که از نام آن مشخص است ، این گیاهان مکانیسم فتوسنتزی C4 را انجام می دهند.

تصور می شود که فتوسنتز C4 نزدیک به 12 میلیون سال پیش بوجود آمده است. مدتها بعد از تکامل مکانیسم C3 گیاهان C4 ممکن است اکنون بهتر سازگار شوند ، زیرا سطح دی اکسید کربن فعلی بسیار پایین تر از 100 میلیون سال پیش است.

گیاهان C4 در جذب دی اکسید کربن بسیار کارآمد تر هستند. علاوه بر این ، فتوسنتز C4 در هر دو گونه مونوکوت و لکه دار یافت می شود. برخلاف گیاهان C3 ، اولین محصول پایدار که در طول فتوسنتز ایجاد می شود ، اسید اگزالواستریک است که یک ترکیب چهار کربنی است.

مهمتر از همه ، برگهای این گیاهان نوع خاصی از آناتومی به نام “آناتومی کرانز” را نشان می دهد. دایره سلولهای غلاف بسته نرم افزاری با کلروپلاست ها در اطراف دسته های عروقی وجود دارد که توسط آنها می توان گیاهان C4 را شناسایی کرد.

در این مسیر دو بار تثبیت دی اکسید کربن رخ می دهد. در سیتوپلاسم سلول مزوفیلی ، CO2 ابتدا با فسفینولپیروات (PEP) برطرف می شود ، که بعنوان یک پذیرنده اصلی عمل می کند. واکنش توسط آنزیم PEP کربوکسیلاز کاتالیز می شود. سپس PEP به مالات و سپس به آزاد سازی CO2 پیروات تبدیل می شود. و ، این CO2 بار دیگر با Ribulose bisphosphate برطرف می شود ، تا 2 فسفوگلیسیرات برای انجام چرخه کالوین تشکیل شود.

چه شباهت هایی بین گیاهان C3 و C4 وجود دارد؟

هر دو گیاه C3 و C4 دی اکسید کربن را برطرف کرده و کربوهیدرات تولید می کنند. آنها یک واکنش تاریک را انجام می دهند. همچنین هر دو نوع گیاه واکنش نور یکسانی را انجام می دهند. علاوه بر این ، آنها دارای کلروپلاست برای انجام فتوسنتز هستند.

معادله فتوسنتزی آنها مشابه است. علاوه بر این ، RuBP در واکنش تاریک هر دو نوع گیاه نقش دارد. هر دو گیاه فسفوگلیسرات تولید می کنند.

تفاوت بین گیاهان C3 و C4 چیست؟

گیاهان C3 اسید فسفوگلیسریک را به عنوان اولین محصول پایدار از واکنش تاریک تولید می کنند. این یک ترکیب سه کربنی است.

از سوی دیگر ، گیاهان C4 به عنوان اولین محصول پایدار واکنش تاریک ، اسید اگزالو استیک تولید می کنند. این یک ترکیب چهار کربنی است. بنابراین ، این تفاوت اساسی بین گیاهان C3 و C4 است.

علاوه بر این ، راندمان فتوسنتزی گیاهان C3 کمتر از راندمان فتوسنتزی گیاهان C4 است. این امر به دلیل تنفس از عکس در گیاهان C3 است که در گیاهان C4 بسیار ناچیز است. بنابراین ، تفاوت دیگری بین گیاهان C3 و C4 است. با در نظر گرفتن تفاوت های ساختاری ، گیاهان C3 دارای دو نوع کلروپلاست و آناتومی Kranz در برگ ها نیستند. از طرف دیگر ، گیاهان C4 دارای دو نوع کلروپلاست هستند و آناتومی کرانز را در برگها نشان می دهند. از این رو ، همچنین تفاوت بین گیاهان C3 و C4 است.

علاوه بر این ، تفاوت دیگر بین گیاهان C3 و C4 در این است که گیاهان C3 فقط یک بار دی اکسید کربن را برطرف می کنند در حالی که گیاهان C4 دو بار دی اکسید کربن را برطرف می کنند.

با توجه به این واقعیت ، جذب C در گیاهان C3 کمتر است در حالی که جذب C در گیاهان C4 زیاد است. نه تنها این ، گیاهان C4 می توانند هنگام بسته شدن روزنه ها و تحت غلظت نور بسیار زیاد و غلظت CO2 کم ، فتوسنتز را انجام دهند.

با این حال ، گیاهان C3 قادر به انجام فتوسنتز در هنگام بسته شدن روزنه ها و تحت غلظت بسیار زیاد نور و غلظت CO2 کم نیستند. بنابراین ، این نیز تفاوت معنی داری بین گیاهان C3 و C4 دارد. علاوه بر این ، گیاهان C3 و گیاهان C4 با اولین گیرنده دی اکسید کربن متفاوت هستند. RuBP پذیرنده CO2 در گیاهان C3 است در حالی که PEP اولین گیرنده CO2 در گیاهان C4 است.

مقایسه فتوسنتز در گیاهان C3 ، C4 و CAM