С3 жана С4 өсүмдүктөрүнүн ортосундагы негизги айырмачылык С3 өсүмдүктөрү караңгы реакциянын биринчи туруктуу продуктусу катары үч көмүртектүү кошулманы пайда кылат, ал эми C4 өсүмдүктөрү төрт көмүртектүү кошулманы түзөт. караңгы реакция.
Фотосинтез – бул көмүр кычкыл газын жана сууну өсүмдүктөрдөгү, балырлардагы жана цианобактериялардагы энергияга бай кантка айландыруучу жарык менен башкарылган процесс. Фотосинтездин жарык реакциясы учурунда суу молекулаларынын фотолизи жүрөт. Суунун фотолизинин натыйжасында кычкылтек кошумча продукт катары бөлүнүп чыгат. Жарык реакциясынан кийин караңгы реакция башталат жана көмүр кычкыл газын бекитип углеводдорду синтездейт. Бирок жарык реакциясынан пайда болгон кычкылтек караңгы реакциянын негизги ферменти болгон RuBP оксигеназа-карбоксилаза (Рубиско) менен байланышып, фотодем алууну жүргүзө алат. Фотодем алуу - бул энергияны текке кетирүүчү жана углеводдун синтезин төмөндөтүүчү процесс. Ошондуктан, фотореспирацияны болтурбоо үчүн, Рубиско менен кычкылтектин жолугушуусуна жол бербөө үчүн өсүмдүктөрдө кара реакциянын үч түрдүү жолу бар. Демек, кара реакциянын жүрүшүнө жараша өсүмдүктөрдүн 3 түрү бар; атап айтканда, C3 өсүмдүктөрү, C4 өсүмдүктөрү жана CAM өсүмдүктөрү.
C3 өсүмдүктөр деген эмне?
Жер жүзүндөгү өсүмдүктөрдүн болжол менен 95% C3 өсүмдүктөрү. Аты айтып тургандай, алар Кальвин цикли болгон C3 фотосинтетикалык механизмин аткарышат. C3 фотосинтези 3,5 миллиард жыл мурун пайда болгон деп болжолдонууда. Бул өсүмдүктөр көбүнчө жыгач жана тегерек жалбырактуу өсүмдүктөр. Бул өсүмдүктөрдө көмүртектин фиксациясы эпидермистин астындагы мезофилл клеткаларында ишке ашат.
Көмүр кычкыл газы атмосферадан устьица аркылуу мезофилл клеткаларына кирет. Андан кийин кара реакция башталат. Биринчи реакция рибулоза бисфосфат менен көмүр кычкыл газын үч көмүртектүү кошулма болгон фосфоглицератка бекитүү. Чынында, бул C3 өсүмдүктөрүнүн биринчи туруктуу продуктусу. Рибулоза бисфосфат карбоксилаза (Рубиско) - өсүмдүктөрдөгү бул карбоксилдөө реакциясын катализдөөчү фермент. Ошо сыяктуу эле, Кальвин цикли карбонгидраттарды өндүрүүдө циклдик түрдө пайда болот.
01-сүрөт: C3 өсүмдүктөр
С4 өсүмдүктөрүнө салыштырмалуу, C3 өсүмдүктөрү фотосинтездөө механизми боюнча натыйжасыз. Бул C3 өсүмдүктөрүндө фотореспирациянын пайда болушуна байланыштуу. Фотодем алуу Рубиско ферментинин оксигеназа активдүүлүгүнө байланыштуу болот. Рубисконун кычкылтектешүүсү карбоксилдештирүүгө карама-каршы багытта иштейт, Кальвин циклинде алгач белгиленген көмүртекти чоң чыгымга жумшап, фотосинтезди эффективдүү жокко чыгарат жана көмүр кычкыл газын бекитип жаткан клеткалардан көмүр кычкыл газынын жоголушуна алып келет. Ошо сыяктуу эле, кычкылтек жана көмүр кычкыл газы менен өз ара аракеттенүү Рубискодогу бир жерде болот. Бул атаандаш реакциялар адатта 3:1 (көмүртек: кычкылтек) катышында жүрөт. Ошентип, фотодем алуу кычкылтекти керектөөчү жана көмүр кычкыл газын бөлүп чыгаруучу жарык стимулдаштырылган процесс экени анык.
C4 өсүмдүктөр деген эмне?
C4 өсүмдүктөрү кургак жана жогорку температуралуу аймактарда бар. Өсүмдүк түрлөрүнүн болжол менен 1% С4 биохимиясына ээ. C4 өсүмдүктөрүнүн кээ бир мисалдары жүгөрү жана кант камышы болуп саналат. Аты айтып тургандай, бул өсүмдүктөр C4 фотосинтез механизмин ишке ашырышат. C4 фотосинтези 12 миллион жыл мурун пайда болгон деп болжолдонууда; C3 механизминин эволюциясынан көп убакыт өткөндөн кийин. Учурдагы көмүр кычкыл газынын деңгээли 100 миллион жыл мурункудан бир топ төмөн болгондуктан, C4 өсүмдүктөрү азыр жакшыраак ыңгайлашкан болушу мүмкүн.
C4 өсүмдүктөр көмүр кычкыл газын кармоодо алда канча натыйжалуу. Мындан тышкары, C4 фотосинтези монокоттук жана дикоттук түрлөрдө да кездешет. C3 өсүмдүктөрүнөн айырмаланып, фотосинтез учурунда пайда болгон биринчи туруктуу продукт төрт көмүртектүү кошулма болгон оксалоассус кислотасы болуп саналат. Эң негизгиси, бул өсүмдүктөрдүн жалбырактары «Кранц анатомиясы» деп аталган өзгөчө анатомия түрүн көрсөтөт. Тамыр байламчаларынын тегерегинде хлоропласттары бар боо кабык клеткаларынын чөйрөсү бар, алар аркылуу C4 өсүмдүктөрүн аныктоого болот.
02-сүрөт: C4 өсүмдүктөр
Бул жолдо көмүр кычкыл газынын фиксациясы эки жолу болот. Мезофилл клеткасынын цитоплазмасында CO2 алгач фосфоэнолпируват (ПЭП) менен фиксацияланат, ал негизги акцептор катары иштейт. Реакцияны PEP карбоксилаза ферменти катализдейт. Андан кийин PEP малатка, анан пируватка айландыруучу CO2 Жана бул CO2 кайра экинчи жолу Рибулоза бисфосфат менен оңдолуп, 2 түзөт. фосфоглицерат Кальвин циклин ишке ашыруу үчүн.
C3 жана C4 өсүмдүктөрүнүн кандай окшоштуктары бар?
- C3 жана C4 өсүмдүктөрү тең көмүр кычкыл газын түзүшөт жана углеводдорду чыгарышат.
- Алар караңгы реакция жасашат.
- Ошондой эле өсүмдүктөрдүн эки түрү бирдей жарык реакциясын жүргүзүшөт.
- Мындан тышкары, аларда фотосинтез жүргүзүү үчүн хлоропласттары бар.
- Алардын фотосинтездик теңдемеси окшош.
- Андан тышкары, RuBP өсүмдүктөрдүн эки түрүнүн тең караңгы реакциясын камтыйт.
- Эки өсүмдүк тең фосфоглицерат өндүрөт.
C3 жана C4 өсүмдүктөрүнүн ортосунда кандай айырма бар?
C3 өсүмдүктөрү караңгы реакциянын биринчи туруктуу продуктусу катары фосфоглицерин кислотасын чыгарат. Бул үч көмүртектүү кошулма болуп саналат. Башка жагынан алганда, C4 өсүмдүктөр караңгы реакциянын биринчи туруктуу продуктусу катары оксало-уксус кислотасын чыгарат. Бул төрт көмүртектүү кошулма болуп саналат. Демек, бул C3 жана C4 өсүмдүктөрүнүн ортосундагы негизги айырма.
Андан тышкары, C3 өсүмдүктөрүнүн фотосинтездик эффективдүүлүгү C4 өсүмдүктөрүнүн фотосинтездик эффективдүүлүгүнөн азыраак. Бул C3 өсүмдүктөрүндө байкалган фотореспирацияга байланыштуу, ал C4 өсүмдүктөрүндө анча деле байкалбайт. Ошентип, бул C3 жана C4 өсүмдүктөрүнүн ортосундагы дагы бир айырма. Структуралык айырмачылыктарды эске алганда, C3 өсүмдүктөрүндө хлоропласттардын эки түрү жана жалбырактарда Кранц анатомиясы жок. Башка жагынан алганда, C4 өсүмдүктөр хлоропласттардын эки түрү бар жана алар жалбырактарда Кранц анатомиясын көрсөтөт. Демек, бул C3 жана C4 өсүмдүктөрүнүн ортосундагы айырма.
Андан тышкары, C3 жана C4 өсүмдүктөрүнүн дагы бир айырмасы, С3 өсүмдүктөрү көмүр кычкыл газын бир гана жолу, ал эми C4 өсүмдүктөрү көмүр кычкыл газын эки жолу бекитет. Ушундан улам, C ассимиляциясы C3 өсүмдүктөрүндө азыраак, ал эми C4 өсүмдүктөрүндө C ассимиляциясы жогору. Ал гана эмес, C4 өсүмдүктөрү стомата жабык жана жарыктын өтө жогорку концентрациясында жана CO2 концентрациясында фотосинтез жүргүзө алат. Бирок, С3 өсүмдүктөрү стомата жабык жана өтө жогорку жарык концентрациясында жана CO2 концентрациясында фотосинтез жүргүзө алышпайт. Ошондуктан, бул C3 жана C4 өсүмдүктөрүнүн ортосундагы олуттуу айырма. Андан тышкары, C3 өсүмдүктөр жана C4 өсүмдүктөр биринчи көмүр кычкыл газын кабыл алгычтан айырмаланат. RuBP - C3 өсүмдүктөрүндө CO2 кабыл алуучу, ал эми PEP C4 өсүмдүктөрүндө биринчи CO2 кабыл алуучу.
Кыскача – C3 vs C4 өсүмдүктөр
C3 жана C4 өсүмдүктөрдүн эки түрү. C3 өсүмдүктөрү абдан кеңири таралган, ал эми C4 өсүмдүктөрү өтө сейрек кездешет. C3 жана C4 өсүмдүктөрүнүн ортосундагы негизги айырма караңгы реакция учурунда өндүрүлгөн биринчи көмүртек продуктусуна жараша болот. C3 өсүмдүктөр Calvin циклин ишке ашырат жана биринчи туруктуу продукт катары үч көмүртектүү кошулманы өндүрөт, ал эми C4 өсүмдүктөр C4 механизмин ишке ашырат жана биринчи туруктуу продукт катары төрт көмүртек кошулмасын чыгарат. Андан тышкары, C3 өсүмдүктөрү азыраак фотосинтетикалык натыйжалуулукту көрсөтөт, ал эми C4 өсүмдүктөрү жогорку фотосинтетикалык натыйжалуулукту көрсөтөт. Мындан тышкары, C3 өсүмдүктөрүнүн жалбырактарында Kranz анатомиясы жок, ошондой эле хлоропласттардын эки түрү жок. Башка жагынан алганда, C4 өсүмдүктөрдүн жалбырактарында Kranz анатомиясы бар, ошондой эле хлоропласттардын эки түрү бар. Ошентип, бул C3 жана C4 өсүмдүктөрүнүн корутундусу.
