Տարբերությունը C3 և C4 բույսերի միջև

2024 Հեղինակ: Alex Aldridge | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-17 13:41

C3 և C4 բույսերի հիմնական տարբերությունն այն է, որ C3 բույսերը կազմում են երեք ածխածնային միացություն՝ որպես մութ ռեակցիայի առաջին կայուն արդյունք, մինչդեռ C4 բույսերը կազմում են չորս ածխածնային միացություն՝ որպես առաջին կայուն արտադրանք: մութ ռեակցիա։

Ֆոտոսինթեզը լույսի վրա հիմնված գործընթաց է, որը փոխակերպում է ածխաթթու գազը և ջուրը բույսերի, ջրիմուռների և ցիանոբակտերիաների էներգիայով հարուստ շաքարների: Ֆոտոսինթեզի լուսային ռեակցիայի ժամանակ տեղի է ունենում ջրի մոլեկուլների ֆոտոլիզ։ Ջրի ֆոտոլիզի արդյունքում թթվածինն ազատվում է որպես կողմնակի արտադրանք։ Լույսի ռեակցիայից հետո սկսվում է մութ ռեակցիան և այն սինթեզում է ածխաջրեր՝ ամրացնելով ածխաթթու գազը։Այնուամենայնիվ, լույսի ռեակցիայից առաջացած թթվածինը կարող է կապվել մութ ռեակցիայի հիմնական ֆերմենտի հետ, որը RuBP օքսիգենազ-կարբոքսիլազն է (Rubisco) և իրականացնել ֆոտոշնչառություն: Ֆոտոշնչառությունը մի գործընթաց է, որը վատնում է էներգիան և նվազեցնում ածխաջրերի սինթեզը: Հետևաբար, ֆոտոշնչառությունը կանխելու համար կան երեք տարբեր եղանակներ, որոնցով բույսերում մութ ռեակցիա է տեղի ունենում՝ կանխելու թթվածնի հանդիպումը Ռուբիսկոյի հետ: Այսպիսով, կախված այն բանից, թե ինչպես է տեղի ունենում մութ ռեակցիան, կան 3 տեսակի բույսեր. մասնավորապես՝ C3 բույսեր, C4 բույսեր և CAM բույսեր։

Ի՞նչ են C3 բույսերը:

Երկրի վրա բույսերի մոտ 95%-ը C3 բույսեր են: Ինչպես անունն է ցույց տալիս, նրանք իրականացնում են C3 ֆոտոսինթետիկ մեխանիզմ, որը Calvin ցիկլն է: Ենթադրվում է, որ C3 ֆոտոսինթեզը առաջացել է մոտ 3,5 միլիարդ տարի առաջ: Այս բույսերը հիմնականում փայտային և կլոր տերևավոր բույսեր են։ Այս բույսերում ածխածնի ամրացումը տեղի է ունենում մեզոֆիլի բջիջներում, որոնք գտնվում են հենց էպիդերմիսի տակ:

Ածխածնի երկօքսիդը ներթափանցում է մթնոլորտից դեպի մեզոֆիլի բջիջներ ստոմատների միջոցով:Հետո սկսվում է մութ ռեակցիան։ Առաջին ռեակցիան ածխածնի երկօքսիդի ֆիքսումն է Ռիբուլոզա բիսֆոսֆատով ֆոսֆոգլիցերատի մեջ, որը երեք ածխածնային միացություն է: Փաստորեն, դա C3 բույսերի առաջին կայուն արտադրանքն է: Ribulose bisphosphate carboxylase (Rubisco) այն ֆերմենտն է, որը կատալիզացնում է այս կարբոքսիլացման ռեակցիան բույսերում: Նմանապես, Կալվինի ցիկլը տեղի է ունենում ցիկլային՝ ածխաջրեր արտադրելիս:

Նկար 01. C3 բույսեր

C4 բույսերի համեմատ՝ C3 բույսերն անարդյունավետ են իրենց ֆոտոսինթետիկ մեխանիզմի առումով: Դա պայմանավորված է C3 բույսերում ֆոտոշնչառության առկայությամբ: Ֆոտոշնչառությունը տեղի է ունենում Rubisco ֆերմենտի օքսիգենազային ակտիվության շնորհիվ: Rubisco-ի թթվածնացումը գործում է կարբոքսիլացման հակառակ ուղղությամբ, արդյունավետորեն չեղարկում է ֆոտոսինթեզը՝ վատնելով մեծ քանակությամբ ածխածին, որը սկզբնապես ամրագրված էր Կալվինի ցիկլով մեծ ծախսերով, և հանգեցնում է ածխածնի երկօքսիդի կորստի այն բջիջներից, որոնք ամրացնում են ածխաթթու գազը:Նմանապես, թթվածնի և ածխածնի երկօքսիդի հետ փոխազդեցությունը տեղի է ունենում նույն տեղում՝ Ռուբիսկոյում: Այս մրցակցող ռեակցիաները սովորաբար ընթանում են 3:1 հարաբերակցությամբ (ածխածին` թթվածին): Այսպիսով, պարզ է, որ ֆոտոշնչառությունը լույսի խթանման գործընթաց է, որը սպառում է թթվածին և զարգացնում ածխաթթու գազ:

Ի՞նչ են C4 բույսերը:

C4 բույսերը առկա են չոր և բարձր ջերմաստիճանի տարածքներում: Բուսատեսակների մոտավորապես 1%-ն ունի C4 կենսաքիմիա։ C4 բույսերի որոշ օրինակներ են եգիպտացորենը և շաքարեղեգը: Ինչպես անունն է ցույց տալիս, այս բույսերը իրականացնում են C4 ֆոտոսինթետիկ մեխանիզմը։ Ենթադրվում է, որ C4 ֆոտոսինթեզը առաջացել է մոտ 12 միլիոն տարի առաջ; C3 մեխանիզմի էվոլյուցիայից շատ անց: C4 բույսերը կարող են ավելի լավ հարմարվել հիմա, քանի որ ածխաթթու գազի ներկայիս մակարդակը շատ ավելի ցածր է, քան 100 միլիոն տարի առաջ:

C4 բույսերը շատ ավելի արդյունավետ են ածխածնի երկօքսիդը գրավելու համար: Ավելին, C4 ֆոտոսինթեզը հայտնաբերվում է և՛ միաշերտավոր, և՛ երկկոտորակային տեսակների մեջ: Ի տարբերություն C3 բույսերի, ֆոտոսինթեզի ընթացքում ձևավորված առաջին կայուն արտադրանքը օքսալոքացախաթթուն է, որը չորս ածխածնի միացություն է։Ամենակարևորն այն է, որ այս բույսերի տերևները ցույց են տալիս անատոմիայի հատուկ տեսակ, որը կոչվում է «Kranz Anatomy»: Անոթային կապոցների շուրջ կա քլորոպլաստներով կապոցային պատյան բջիջների շրջանակ, որոնց միջոցով կարելի է ճանաչել C4 բույսերը:

Նկար 02. C4 բույսեր

Այս ճանապարհին ածխաթթու գազի ֆիքսումը տեղի է ունենում երկու անգամ: Մեզոֆիլային բջիջների ցիտոպլազմայում CO₂ նախ ամրագրվում է ֆոսֆոենոլպիրուվատով (PEP), որը հանդես է գալիս որպես առաջնային ընդունիչ: Ռեակցիան կատալիզացվում է PEP կարբոքսիլազա ֆերմենտի միջոցով: Այնուհետև PEP-ը վերածվում է մալատի, այնուհետև պիրուվատի՝ ազատագրող CO _{Եվ այս CO}2 _{կրկին ամրագրվում է Ռիբուլոզա բիսֆոսֆատով, ձևավորելով 2: ֆոսֆոգլիցերատ՝ Calvin ցիկլը իրականացնելու համար:}

Որո՞նք են նմանությունները C3 և C4 բույսերի միջև:

• Եվ C3 և C4 բույսերը ամրացնում են ածխաթթու գազը և արտադրում ածխաջրեր:
• Նրանք իրականացնում են մութ ռեակցիա։
• Բույսերի երկու տեսակներն էլ նույն լուսային ռեակցիան են իրականացնում։
• Ավելին, նրանք ունեն քլորոպլաստներ ֆոտոսինթեզ իրականացնելու համար:
• Նրանց ֆոտոսինթետիկ հավասարումը նման է։
• Ավելին, RuBP-ն ներառում է երկու տեսակի բույսերի մութ ռեակցիան:
• Երկու բույսերն էլ արտադրում են ֆոսֆոգլիկերատ։

Ո՞րն է տարբերությունը C3 և C4 բույսերի միջև:

C3 բույսերը արտադրում են ֆոսֆոգլիցերինաթթու՝ որպես մութ ռեակցիայի առաջին կայուն արտադրանք: Այն երեք ածխածնային միացություն է։ Մյուս կողմից, C4 բույսերը արտադրում են օքսալոքացախաթթու՝ որպես մութ ռեակցիայի առաջին կայուն արտադրանք։ Այն չորս ածխածնային միացություն է։ Հետևաբար, սա է C3 և C4 բույսերի հիմնական տարբերությունը:

Ավելին, C3 բույսերի ֆոտոսինթետիկ արդյունավետությունը ավելի քիչ է, քան C4 բույսերի ֆոտոսինթետիկ արդյունավետությունը:Դա պայմանավորված է C3 բույսերի ֆոտոշնչառությամբ, որը չնչին է C4 բույսերում: Այսպիսով, դա ևս մեկ տարբերություն է C3 և C4 բույսերի միջև: Կառուցվածքային տարբերությունները դիտարկելիս C3 բույսերը չունեն երկու տեսակի քլորոպլաստներ և Կրանցի անատոմիա տերևներում: Մյուս կողմից, C4 բույսերը ունեն երկու տեսակի քլորոպլաստներ, և նրանք տերևներում ցույց են տալիս Կրանցի անատոմիան: Հետևաբար, դա նաև տարբերություն է C3 և C4 բույսերի միջև:

Ավելին, C3 և C4 բույսերի միջև հետագա տարբերությունն այն է, որ C3 բույսերը ամրացնում են ածխաթթու գազը միայն մեկ անգամ, մինչդեռ C4 բույսերը երկու անգամ ֆիքսում են ածխաթթու գազը: Այս փաստի շնորհիվ, C-ի յուրացումն ավելի քիչ է C3 բույսերում, մինչդեռ C-ի ձուլումը բարձր է C4 բույսերում: Ոչ միայն դա, C4 բույսերը կարող են ֆոտոսինթեզ իրականացնել, երբ ստոմատները փակ են և շատ բարձր լույսի կոնցենտրացիաների և CO₂ կոնցենտրացիաների ցածր մակարդակի տակ: Այնուամենայնիվ, C3 բույսերը չեն կարողանում ֆոտոսինթեզ իրականացնել, երբ ստոմատները փակ են և լույսի շատ բարձր կոնցենտրացիաների և CO₂ կոնցենտրացիաների ցածր մակարդակի տակ:Հետևաբար, սա նաև էական տարբերություն է C3 և C4 բույսերի միջև: Ավելին, C3 բույսերը և C4 բույսերը տարբերվում են ածխածնի երկօքսիդի առաջին ընդունողներից: RuBP-ն CO₂ ընդունողն է C3 բույսերում, մինչդեռ PEP-ն առաջին CO_{2 ընդունողն է C4 բույսերում:}

Ամփոփում – C3 vs C4 բույսեր

C3 և C4 բույսերի երկու տեսակ են: C3 բույսերը շատ տարածված են, մինչդեռ C4 բույսերը շատ հազվադեպ են: C3 և C4 բույսերի հիմնական տարբերությունը կախված է առաջին ածխածնի արտադրանքից, որը նրանք արտադրում են մութ ռեակցիայի ընթացքում: C3 բույսերը իրականացնում են Calvin ցիկլը և արտադրում են երեք ածխածնային միացություններ՝ որպես առաջին կայուն արտադրանք, մինչդեռ C4 բույսերը իրականացնում են C4 մեխանիզմ և արտադրում են չորս ածխածնային միացություններ՝ որպես առաջին կայուն արտադրանք: Ավելին, C3 բույսերը ցույց են տալիս ավելի քիչ ֆոտոսինթետիկ արդյունավետություն, մինչդեռ C4 բույսերը ցույց են տալիս բարձր ֆոտոսինթետիկ արդյունավետություն:Ավելին, C3 բույսերը տերևներում չունեն Կրանցի անատոմիա, ինչպես նաև նրանք չունեն երկու տեսակի քլորոպլաստներ: Մյուս կողմից, C4 բույսերը ունեն Kranz անատոմիա իրենց տերևներում, ինչպես նաև նրանք ունեն երկու տեսակի քլորոպլաստներ: Այսպիսով, սա C3 և C4 բույսերի ամփոփումն է։