ההבדל העיקרי - צמחים C3 מול C4

צמחי C3 ו- C4 הם שני סוגים של צמחים המשתמשים במחזורי C3 ו- C4 במהלך התגובה האפלה של הפוטוסינתזה בהתאמה. כ -95% מהצמחים בכדור הארץ הם צמחי C3. קנה סוכר, דורה, תירס ועשבים הם צמחים C4. עלים של צמחי C4 מפגינים אנטומיה של קראנץ. צמחי C4 מסוגלים לפוטוסינתזה גם בריכוזים נמוכים של פחמן דו חמצני, כמו גם בתנאים חמים ויבשים. לכן יעילות הפוטוסינתזה במפעלי C4 גבוהה מהיעילות במפעל C3. ה ההבדל העיקרי בין צמחי C3 ו- C4 זה קיבוע יחיד של פחמן דו חמצני נצפה במפעלי C3 וקיבוע כפול של פחמן דו חמצני נצפה במפעלי C4.

מאמר זה בוחן,

1. מה הם צמחי C3 - הגדרה, מאפיינים, תכונות, דוגמאות 2. מהם צמחי C4 - הגדרה, מאפיינים, תכונות, דוגמאות 3. מה ההבדל בין צמחי C3 ו- C4

מהם צמחי C3

צמחי C3 משתמשים במחזור קלווין כמנגנון שלהם לתגובה אפלה בפוטוסינתזה. התרכובת היציבה הראשונה המיוצרת במחזור הקלווין היא 3-פוספוגליצרט. מכיוון ש- 3-פוספוגליצראט הוא תרכובת של פחמן, מחזור קלווין נקרא מחזור C3. צמחי C3 מתקנים ישירות פחמן דו חמצני על ידי האנזים, ריבוולוס ביספוספט קרבוקסילאז (רוביסקו). קיבעון זה מתרחש בכלורופלסטים של תאי מזופיל. מחזור C3 מתרחש בשלושה שלבים. במהלך השלב הראשון, פחמן דו חמצני מתקבע לחמשת סוכר הפחמן, ריבוולוז 1, 5-ביספוספט, המועבר לחלופין ל -3-פוספוגליצראט. חלק מ -3 הפוספוגליצראט מצטמצמים לפוספטים הקסוזים כמו גלוקוז 6-פוספט, גלוקוז 1-פוספט ופרוקטוז 6-פוספט במהלך השלב השני. שאר 3-פוספוגליצראט ממוחזרים ויוצרים ריבוולוז 1, 5-פוספט.

טווח הטמפרטורות האופטימלי של צמחי C3 הוא 65-75 מעלות פרנהייט. כאשר טמפרטורת הקרקע מגיעה ל 40-45 מעלות פרנהייט, צמחי C3 מתחילים לצמוח. לכן קוראים לצמחים C3 צמחים בעונה קרירה. יעילות הפוטוסינתזה הופכת נמוכה עם העלייה בטמפרטורה. במהלך האביב והסתיו, צמחי C3 הופכים ליצרניים בשל לחות הקרקע הגבוהה, תקופת צילום קצרה וטמפרטורה קרירה. במהלך הקיץ, צמחי C3 הם פחות פרודוקטיביים בשל הטמפרטורה הגבוהה ופחות לחות הקרקע. צמחי C3 יכולים להיות צמחים חד שנתיים כמו חיטה, שיבולת שועל ושיפון או צמחים רב שנתיים כמו פקבות ומטעים. חתך רוחב של העלה של Arabidopsis thaliana, שהוא צמח C3 מוצג באיור 1. תאי נדן צרור מוצגים בצבע ורוד.

איור 1: עלה תליאנה ערבידופסיס

מהם צמחי C4

צמחי C4 משתמשים במחזור האצ'-סטאק כמנגנון התגובה שלהם בתגובה האפלה של הפוטוסינתזה. התרכובת היציבה הראשונה המיוצרת במחזור האצ'-סטאק היא אוקסלואצטט. מכיוון שאוקסולאצטט הוא תרכובת של ארבעה פחמנים, מחזור האץ-סטאק נקרא מחזור C4. צמחים C4 מתקנים פחמן דו חמצני פעמיים, בתאי מזופיל ולאחר מכן בתאי חבילה צרורה, על ידי האנזימים, פוספנול פירובט קרבוקסילאז וריבוולוס ביספוספט קרבוקסילאז (רוביסקו) בהתאמה. פוספנול פירובאט בתאי המזופיל מתמצה בפחמן דו חמצני ויוצר את האוקסלאצטט. אוקסלו -אצטט זה הופך למלט על מנת לעבור לתאי מעטפת צרורות. בתוך תאי מעטפת החבילה, malate הוא decarboxylated, מה שהופך פחמן דו חמצני זמין עבור מחזור קלווין בתאים אלה. ואז פחמן דו חמצני מתקבע בפעם השנייה בתוך תאי מעטפת החבילה.

הטמפרטורה האופטימלית של צמחי C4 היא 90-95 מעלות פרנהייט. צמחי C4 מתחילים לצמוח בטווח של 60-65 מעלות פרנהייט. לכן, צמחי C4 נקראים צמחי עונה טרופית או חמה. צמחי C4 יעילים יותר באיסוף פחמן דו חמצני ומים מהאדמה. הנקבוביות המחליפות גז נשמרות צמודות במשך רוב שעות היום על מנת להפחית את אובדן הלחות המופרז בתנאים יבשים וחמים. צמחי C4 שנתיים הם תירס, פנינה ודשא סודנגראס. צמחים C4 רב שנתיים הם ברמגראדס, דשא הודי ועשב. עלים של צמחי C4 מפגינים אנטומיה של קראנץ. תאי מעטפת צרור פוטוסינתזה מכסים את רקמות כלי הדם של העלה. תאי נדן צרור אלה מוקפים בתאי מזופיל. חתך של עלה תירס, המציג אנטומיה של קראנץ מוצג באיור 2.

איור 2: עלה תירס

ההבדל בין צמחי C3 ו- C4

שמות חלופיים

צמחים C3: צמחי C3 נקראים צמחי עונה קרירה.

צמחים C4: צמחים C4 נקראים צמחים בעונה החמה.

אנטומיה של קראנץ

צמחים C3: עלים של צמחי C3 חסרי אנטומיה של קראנץ.

צמחים C4: עלים של צמחי C4 הם בעלי אנטומיה של קראנץ.

תאים

צמחים C3: בצמחי C3, התגובה האפלה מתבצעת על ידי תאי מזופיל. לתאי מעטפת החבילה חסרים כלורופלסטים.

צמחים C4: בצמחי C4, התגובה האפלה מתבצעת על ידי תאי מזופיל ותאי נדן צרור.

כלורופלסטים

צמחים C3: כלורופלסטים של צמחי C3 הם מונומורפיים. צמחי C3 מכילים כלורופלסטים גרגירים בלבד.

צמחים C4: כלורופלסטים של צמחי C4 הם דימורפיים. צמחי C4 מכילים כלורופלסטים גרגירים וגרגוניים.

רטיקולום היקפי

צמחים C3: לכלורופלסטים של צמחי C3 חסר רשתית היקפית.

צמחים C4: כלורופלסטים של צמחי C4 מכילים רשתית היקפית.

מערכת צילום II

צמחים C3: כלורופלסטים של צמחי C3 מורכבים מ- PS II.

צמחים C4: כלורופלסטים של צמחי C4 אינם מורכבים מ- PS II.

עגבניות

צמחים C3: הפוטוסינתזה מעוכבת כאשר הסתימות סגורות.

צמחים C4: הפוטוסינתזה מתרחשת גם כאשר הסתימות סגורות.

קיבוע פחמן דו חמצני

צמחים C3: קיבוע יחיד של פחמן דו חמצני מתרחש במפעלים C3.

צמחים C4: קיבוע דו -חמצני כפול מתרחש במפעלים C4.

יעילות בקיבוע דו תחמוצת הפחמן

צמחים C3: קיבוע פחמן דו חמצני פחות יעיל ואיטי במפעלים C3.

צמחים C4: קיבוע פחמן דו חמצני יעיל ומהיר יותר במפעלי C4.

יעילות הפוטוסינתזה

צמחים C3: הפוטוסינתזה פחות יעילה במפעלי C3.

צמחים C4: הפוטוסינתזה יעילה במפעלי C4.

אנטי -צילום

צמחים C3: פוטורספירציה מתרחשת בצמחי C3 כאשר ריכוז הפחמן הדו חמצני נמוך.

צמחים C4: לא נצפית פוטורספירציה בריכוזים נמוכים של פחמן דו חמצני.

טמפרטורה אופטימלית

צמחים C3: טווח הטמפרטורות האופטימלי של צמחי C3 הוא 65-75 מעלות פרנהייט.

צמחים C4: טווח הטמפרטורות האופטימלי של צמחי C4 הוא 90-95 מעלות פרנהייט.

אנזים קרבוקסילאז

צמחים C3: אנזים הקרבוקסילאז הוא רוביסקו בצמחי C3.

צמחים C4: אנזים הקרבוקסילאז הוא PEP קרבוקסילאז ורוביסקו במפעלים C4.

תרכובת יציבה ראשונה בתגובה האפלה

צמחים C3: התרכובת היציבה הראשונה המיוצרת במחזור C3 היא תרכובת בעלת שלושה פחמנים הנקראת 3-פוספוגליצרית.

צמחים C4: התרכובת היציבה הראשונה המיוצרת במחזור C4 היא תרכובת של ארבעה פחמן הנקראת חומצה אוקסלואטית.

תכולת החלבון של הצמח

צמחים C3: צמחי C3 מכילים תכולת חלבון גבוהה.

צמחים C4: צמחי C4 מכילים תכולת חלבון נמוכה בהשוואה לצמחי C3.

סיכום

צמחי C3 ו- C4 משתמשים בתגובות מטבוליות שונות במהלך התגובה האפלה של הפוטוסינתזה. צמחי C3 משתמשים במחזור קלווין ואילו צמחי C4 משתמשים במחזור Hatch-Slack. בצמחי C3, התגובה האפלה מתרחשת בתאי מזופיל על ידי קיבוע של פחמן דו חמצני ישירות לתוך ריבולוזה 1, 5-ביספוספט. במפעלי C4, פחמן דו חמצני קבוע לפירובאט פוספנול, ויוצר מטומטם על מנת להעביר לתאי מעטה צרורים במקום בו מתרחש מחזור קלווין. לכן פחמן דו חמצני קבוע פעמיים במפעלי C4. על מנת להסתגל למנגנון C4, העלים של צמחי C4 מפגינים אנטומיה של קראנץ. יעילות הפוטוסינתזה גבוהה במפעלים C4 בהשוואה לצמחי C3. צמחים מסוג C4 מסוגלים לבצע פוטוסינתזה גם לאחר סגירת הסטומה. לכן ההבדל העיקרי בין צמחי C3 ו- C4 הוא התגובות המטבוליות שלהם, הפועלות במהלך התגובה האפלה של הפוטוסינתזה.

הפניה: 1. ברג, ג'רמי מ. "מחזור קלווין מסנתז הקסוזות מפחמן דו חמצני ומים." בִּיוֹכִימִיָה. מהדורה חמישית. הספרייה הלאומית לרפואה בארה"ב, 01 בינואר 1970. אינטרנט. 16 באפריל 2017. 2. לודיש, הארווי. "מטבוליזם CO2 במהלך הפוטוסינתזה." ביולוגיה של תאים מולקולריים. מהדורה רביעית. הספרייה הלאומית לרפואה בארה"ב, 01 בינואר 1970. אינטרנט. 16 באפריל 2017.

באדיבות התמונה: 1. "חתך רוחב של Arabidopsis thaliana, צמח C3" מאת נינגהוי שי-יצירה משלו (CC BY-SA 3.0) באמצעות Commons Wikimedia 2. "חתך תירס, צמח C4" מאת נינגהוי שי-עבודה משלו., (CC BY-SA 3.0) באמצעות Commons Wikimedia