La diferència clau entre les plantes C3 i C4 és que les plantes C3 formen un compost de tres carbonis com a primer producte estable de la reacció fosca, mentre que les plantes C4 formen un compost de quatre carbonis com a primer producte estable de la reacció fosca. reacció fosca.
La fotosíntesi és un procés impulsat per la llum que converteix el diòxid de carboni i l'aigua en sucres rics en energia a les plantes, les algues i els cianobacteris. Durant la reacció lumínica de la fotosíntesi, es produeix la fotòlisi de les molècules d'aigua. Com a resultat de la fotòlisi de l'aigua, l'oxigen s'allibera com a subproducte. Després de la reacció de la llum, comença la reacció fosca i sintetitza hidrats de carboni fixant diòxid de carboni. Tanmateix, l'oxigen generat a partir de la reacció de la llum es pot unir amb l'enzim principal de la reacció fosca que és la RuBP oxigenasa-carboxilasa (Rubisco) i dur a terme la fotorespiració. La fotorespiració és un procés que malgasta energia i disminueix la síntesi d'hidrats de carboni. Per tant, per tal d'evitar la fotorespiració, hi ha tres maneres diferents que es produeix la reacció fosca a les plantes per evitar la reunió de l'oxigen amb Rubisco. Per tant, segons com es produeixi la reacció fosca, hi ha 3 tipus de plantes; és a dir, plantes C3, plantes C4 i plantes CAM.
Què són les plantes C3?
Al voltant del 95% de les plantes de la terra són plantes C3. Com el seu nom indica, duen a terme el mecanisme fotosintètic C3 que és el cicle de Calvin. Es creu que la fotosíntesi C3 va sorgir fa gairebé 3.500 milions d'anys. Aquestes plantes són majoritàriament plantes llenyoses i de fulla rodona. En aquestes plantes, la fixació del carboni té lloc a les cèl·lules del mesòfil que es troben just a sota de l'epidermis.
El diòxid de carboni entra des de l'atmosfera fins a les cèl·lules del mesòfil a través dels estomes. Llavors comença la reacció fosca. La primera reacció és la fixació del diòxid de carboni amb el bisfosfat de ribulosa en fosfoglicerat, que és un compost de tres carbonis. De fet, és el primer producte estable de les plantes C3. La ribulosa bisfosfat carboxilasa (Rubisco) és l'enzim que catalitza aquesta reacció de carboxilació a les plantes. De la mateixa manera, el cicle de Calvin es produeix de manera cíclica mentre produeix hidrats de carboni.
Figura 01: Plantes C3
En comparació amb les plantes C4, les plantes C3 són ineficients pel que fa al seu mecanisme fotosintètic. És a causa de l'aparició de fotorespiració en plantes C3. La fotorespiració es produeix a causa de l'activitat oxigenasa de l'enzim Rubisco. L'oxigenació de Rubisco funciona en sentit contrari a la carboxilació, desfer efectivament la fotosíntesi malgastant grans quantitats de carboni fixades originalment pel cicle de Calvin amb una gran despesa, i provoca la pèrdua de diòxid de carboni de les cèl·lules que estan fixant el diòxid de carboni. Així mateix, la interacció amb l'oxigen i el diòxid de carboni es produeix al mateix lloc de Rubisco. Aquestes reaccions en competència s'executen normalment en una proporció de 3:1 (carboni: oxigen). Per tant, està clar que la fotorespiració és un procés estimulat per la llum que consumeix oxigen i genera diòxid de carboni.
Què són les plantes C4?
Les plantes C4 estan presents en zones seques i d' alta temperatura. Aproximadament l'1% de les espècies vegetals tenen bioquímica C4. Alguns exemples de plantes C4 són el blat de moro i la canya de sucre. Com el seu nom indica, aquestes plantes duen a terme el mecanisme fotosintètic C4. Es creu que la fotosíntesi C4 va sorgir fa gairebé 12 milions d'anys; molt després de l'evolució del mecanisme C3. Les plantes C4 poden estar millor adaptades ara, ja que els nivells actuals de diòxid de carboni són molt més baixos que fa 100 milions d'anys.
Les plantes C4 són molt més eficients per capturar diòxid de carboni. A més, la fotosíntesi C4 es troba tant en espècies monocotiledónees com en dicotiledónees. A diferència de les plantes C3, el primer producte estable format durant la fotosíntesi és l'àcid oxalacètic, que és un compost de quatre carbonis. El més important és que les fulles d'aquestes plantes mostren un tipus especial d'anatomia anomenada "Anatomia de Kranz". Hi ha un cercle de cèl·lules de la beina del paquet amb cloroplasts al voltant dels feixos vasculars pel qual es poden identificar les plantes C4.
Figura 02: Plantes C4
En aquesta via, la fixació del diòxid de carboni es produeix dues vegades. Al citoplasma de la cèl·lula mesòfila, el CO2 es fixa primer amb fosfoenolpiruvat (PEP), que actua com a acceptor primari. La reacció està catalitzada per l'enzim PEP carboxilasa. A continuació, la PEP es converteix en malat i després en piruvat alliberant CO2 I aquest CO2 torna a fixar-se per segona vegada amb ribulosa bifosfat, per formar 2 fosfoglicerat per dur a terme el cicle de Calvin.
Quines similituds hi ha entre les plantes C3 i C4?
- Tant les plantes C3 com C4 fixen el diòxid de carboni i produeixen hidrats de carboni.
- Porten a terme una reacció fosca.
- A més, ambdós tipus de plantes fan la mateixa reacció a la llum.
- A més, tenen cloroplasts per fer la fotosíntesi.
- La seva equació fotosintètica és similar.
- A més, RuBP participa en la reacció fosca d'ambdós tipus de plantes.
- Les dues plantes produeixen fosfoglicerat.
Quina diferència hi ha entre les plantes C3 i C4?
Les plantes C3 produeixen àcid fosfoglicèric com el primer producte estable de la reacció fosca. És un compost de tres carbonis. D' altra banda, les plantes C4 produeixen àcid oxaloacètic com el primer producte estable de la reacció fosca. És un compost de quatre carbonis. Per tant, aquesta és la diferència clau entre les plantes C3 i C4.
A més, l'eficiència fotosintètica de les plantes C3 és menor que l'eficiència fotosintètica de les plantes C4. Es deu a la fotorespiració observada a les plantes C3 que és insignificant a les plantes C4. Per tant, és una altra diferència entre les plantes C3 i C4. En considerar les diferències estructurals, les plantes C3 no tenen dos tipus de cloroplasts i anatomia de Kranz a les fulles. D' altra banda, les plantes C4 tenen dos tipus de cloroplasts, i presenten l'anatomia de Kranz a les fulles. Per tant, també és una diferència entre les plantes C3 i C4.
A més, una altra diferència entre les plantes C3 i C4 és que les plantes C3 fixen el diòxid de carboni només una vegada, mentre que les plantes C4 fixen el diòxid de carboni dues vegades. A causa d'aquest fet, l'assimilació de C és menor a les plantes C3 mentre que l'assimilació de C és alta a les plantes C4. No només això, les plantes C4 poden dur a terme la fotosíntesi quan els estomes estan tancats i amb concentracions molt elevades de llum i baixes concentracions de CO2 . No obstant això, les plantes C3 no poden dur a terme la fotosíntesi quan els estomes estan tancats i amb concentracions de llum molt elevades i concentracions baixes de CO2 . Per tant, aquesta també és una diferència significativa entre les plantes C3 i C4. A més, les plantes C3 i les plantes C4 es diferencien del primer acceptor de diòxid de carboni. RuBP és l'acceptador de CO2 a les plantes C3, mentre que PEP és el primer acceptor de CO2 a les plantes C4.
Resum – Plantes C3 vs C4
C3 i C4 són dos tipus de plantes. Les plantes C3 són molt comunes mentre que les plantes C4 són molt rares. La diferència clau entre les plantes C3 i C4 depèn del primer producte de carboni que produeixen durant la reacció fosca. Les plantes C3 realitzen el cicle de Calvin i produeixen un compost de tres carbonis com a primer producte estable, mentre que les plantes C4 duen a terme el mecanisme C4 i produeixen un compost de quatre carbonis com a primer producte estable. A més, les plantes C3 mostren menys eficiència fotosintètica mentre que les plantes C4 mostren una alta eficiència fotosintètica. A més, les plantes C3 no tenen anatomia de Kranz a les fulles, i tampoc tenen dos tipus de cloroplasts. D' altra banda, les plantes C4 tenen anatomia Kranz a les seves fulles, i també tenen dos tipus de cloroplasts. Per tant, aquest és el resum de les plantes C3 i C4.
