Hovedforskel - C3 vs C4 cyklus

C3 og C4 cyklus er to typer cykliske reaktioner, der opstår som den mørke reaktion af fotosyntesen. Fotosyntese er produktion af simple organiske molekyler, glukose fra uorganiske molekyler, kuldioxid og vand, ved hjælp af sollys som energikilde. Under fotosyntesen følges lysreaktionen af ​​den mørke reaktion. C3 -cyklus kaldes også Calvin cyklus, hvorimod C4 -cyklussen kaldes Latch-Slack cyklus. Det hovedforskel mellem C3 og C4 cyklus er den første stabile forbindelse frembragt ved disse reaktioner; den første stabile forbindelse produceret i C3-cyklussen er en trecarbonforbindelse kaldet 3-phosphoglycerinsyre (PGA) hvorimod den første stabile forbindelse produceret i C4 -cyklussen er en fire carbonforbindelse kaldet oxaloeddikesyre (OAA).

Denne artikel undersøger,

1. Hvad er C3 Cycle - Karakteristika, proces, funktion 2. Hvad er C4 Cycle - Karakteristika, proces, funktion 3. Hvad er forskellen mellem C3 og C4 Cycle

Hvad er C3 Cycle

C3 -cyklus er en af ​​de to reaktionsveje, der kan forekomme i fotosyntesens mørke reaktion. Det forekommer i alle planter. Tre trin observeres i C3 -cyklus. I løbet af det første trin fikseres kuldioxid til ribulose 1, 5-bisphosphat og danner en ustabil sekscarbonforbindelse, som derefter hydrolyseres til tre carbonforbindelser, 3-phosphoglycerat. Kuldioxidfiksering katalyseres af enzymet, rubisco, som findes i thylakoidmembranens stromale overflade i chloroplasten. Fikseringen af ​​kuldioxid er det hastighedsbegrænsende trin i C3-cyklussen. På grund af enzymets katalytiske ufuldkommenhed, rubisco, reagerer enzymet med molekylært oxygen ved en proces kaldet fotorespiration. To molekyler af 3-phosphoglycerat dannes ved det første trin i C3-cyklus pr. En enkelt kuldioxidfiksering. Under det andet trin reduceres et molekyle 3-phosphoglycerat og danner tre typer hexosefosfater: fructose 6-phosphat, glucose 6-phosphat og glucose 1-phosphat. Det resterende 3-phosphoglycerat genanvendes og danner ribulose 1, 5-bisphosphat. C3 -cyklussen er vist i figur 1.

Figur 1: C3 -cyklus

Hvad er C4 Cycle

C4 -cyklus er den anden reaktionsvej, der forekommer i den mørke reaktion ved fotosyntese. Planterne, der vokser i varme og tørre miljøer som sukkerrør, majs og krabbegræs, udnytter C4 -vej under fotosyntese. Gasudvekslingen af ​​stomiporer holdes tæt det meste af dagen i disse anlæg for at reducere det overdrevne tab af fugt under tørre og varme forhold. Derved reduceres kuldioxidkoncentrationen inde i planteblade også af progressionen af ​​C3 -cyklus. Når kuldioxidkoncentrationen er lav, forbedres fotorespiration, hvilket reducerer fotosyntesens effektivitet. For at øge fotosyntesens effektivitet under tørre og varme forhold udfører disse C4 -planter C4 -cyklussen.

To typer celler er involveret i C4 -cyklussen: mesofylceller og bundtskede -celler. Bladets karvæv er omgivet af bundtskede -celler. Strukturen af ​​bladet af C4 -planter er beskrevet af Kranzs anatomi. Phosphoenolpyruvat reagerer med kuldioxid i mesofylcellerne og danner oxaloacetat, som er en fire carbonforbindelse. Reaktionen katalyseres af phosphoenolpyruvat -carboxylase -enzym, der er ufølsom over for ilt. Oxaloacetat reduceres derefter til malat, som overføres til bundtskede celler. I bundtskede -cellerne decarboxyleres malat ved at fjerne carbondioxid, der kommer ind i C3 -cyklussen. C4 -cyklussen er vist i figur 2.

Figur 2: C4 -cyklus

Forskellen mellem C3 og C4 cyklus

Første stabile forbindelse

C3 cyklus: Den første stabile forbindelse produceret i C3-cyklussen er en tre-carbon-forbindelse kaldet 3-phosphoglycerinsyre.

C4 Cyklus: Den første stabile forbindelse, der produceres i C4 -cyklussen, er en fire -carbon -forbindelse kaldet oxaloeddikesyre.

Første observation

C3 Cyklus: C3 -cyklus blev først observeret af Melvin Calvin.

C4 Cyklus: C4 -cyklus blev først observeret af Hatch og Slack.

Alternative navne

C3 Cyklus: C3 -cyklus kaldes Calvin -cyklus.

C4 cyklus: C4-cyklus kaldes Hatch-Slack-cyklus.

Tilstedeværelse

C3 cyklus: C3 -cyklus findes i alle planter.

C4 cyklus: C4 -cyklus findes kun i C4 -planter som sorghum og majs.

Primær kuldioxidacceptor

C3 cyklus: Den primære carbondioxidacceptor er en femcarbonforbindelse, Ribulose bi phosphat (RUBP).

C4 cyklus: Den primære carbondioxidacceptor er en trecarbonforbindelse, phosphoenolpyruvinsyre (PEP).

Carboxylase -enzym

C3 cyklus: Carboxylase -enzymet er Rubisco i C3 -planter.

C4 cyklus: Carboxylaseenzymerne er PEP carboxylase og Rubisco.

Kulfiksering

C3 cyklus: En enkelt kulfiksering sker i C3 -cyklus.

C4 Cyklus: Dobbelte carbonfikseringer forekommer i C4 -cyklus.

Effektivitet i kulfiberfiksering

C3 cyklus: Kulfiksering er mindre effektiv og langsom i C3 -cyklus.

C4 cyklus: Kulfiksering er mere effektiv og hurtig i C4 -cyklus.

Krav til carbonfiksering

C3 cyklus: Fikseringen af ​​et enkelt kulstofmolekyle kræver 3 ATP og 2 NADH.

C4 Cyklus: Fikseringen af ​​en enkelt carbonfiksering kræver 5 ATP og 3 NADH.

Typer af kloroplaster

C3 cyklus: Granulære kloroplaster er involveret i C3 -cyklussen.

C4 cyklus: Granulære og agranulære chloroplaster er involveret i C4 -cyklussen.

Kranz anatomi i blade

C3 cyklus: Kranz anatomi er fraværende i blade af C3 -planterne.

C4 Cyklus: Kranz anatomi er til stede i blade af C4 -planterne.

Celler

C3 cyklus: C3 -cyklus udføres af mesofylceller.

C4 cyklus: C4 -cyklus udføres af både mesofylceller og bundtskede -celler.

Optimal temperatur

C3 cyklus: Den optimale temperatur i C3-cyklussen er 20-25 grader Celsius.

C4 cyklus: Den optimale temperatur for C4-cyklussen er 30-45 grader Celsius.

Ved meget lave kuldioxidkoncentrationer

C3 Cyklus: C3 -cyklus kan ikke fortsætte ved meget lave kuldioxidkoncentrationer.

C4 cyklus: C4 -cyklus kan fortsætte ved meget lave kuldioxidkoncentrationer.

Effekt af ilt

C3 cyklus: C3 -cyklus hæmmes af ilt.

C4 cyklus: Ingen hæmning af c4 -cyklus observeres med C4 -cyklus.

Sollys

C3 Cyklus: C3 -cyklus kan mættes med sollys.

C4 Cyklus: C4 -cyklus mættes ikke med sollys.

Fotorespiration

C3 cyklus: Betydelig mængde fotorespiration observeres i C3 -cyklus.

C4 cyklus: Ubetydelig mængde fotorespiration observeres i C4 -cyklus.

Konklusion

C3 og C4 cyklus er de to typer mørke reaktioner, der opstår under fotosyntesen. C3-cyklus forekommer i alle planter ved 20-25 grader Celsius, hvorimod C4-cyklus kun forekommer i C4-planter ved 30-45 grader Celsius. Under C3 -cyklus observeres en enkelt carbonfikseringshændelse, hvorimod der i løbet af C4 -cyklus observeres to carbonfikseringshændelser. Fotorespiration sker under C3 -cyklus, men ubetydelige mængder fotorespiration forekommer under C4 -cyklus. C3 -cykluss effektivitet er lav sammenlignet med effektiviteten af ​​C4 -cyklus. Hovedforskellen mellem C3 og C4 cyklus er antallet af carbonatomer i den første stabile forbindelse, der produceres i hver cyklus.

Reference: 1. Berg, Jeremy M. "Calvin -cyklussen syntetiserer hexoser fra kuldioxid og vand." Biokemi. 5. udgave. U.S. National Library of Medicine, 1. januar 1970. Web. 16. apr. 2017. 2. Lodish, Harvey. "CO2 -metabolisme under fotosyntese." Molekylær cellebiologi. 4. udgave. U.S. National Library of Medicine, 1. januar 1970. Web. 16

Image Courtesy: 1. "Calvin-cycle4" Af Mike Jones-Eget arbejde (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia 2. "HatchSlackpathway2" Af HatchSlackpathway.svg: *HatchSlackpathway.png: Adenosin-derivaterarbejde: Jamousederivative work: Adenosine (tale)-HatchSlackpathway.svg (CC BY-SA 2.5) via Commons Wikimedia