Razlika med C3 in C4 ciklom - Razlika Med

Razlika med C3 in C4 ciklom

Glavna razlika - C3 proti C4 ciklu

C3 in C4 cikel sta dve vrsti cikličnih reakcij, ki se pojavita kot temna reakcija fotosinteze. Fotosinteza je proizvodnja preprostih organskih molekul, glukoze iz anorganskih molekul, ogljikovega dioksida in vode, pri čemer se kot vir energije uporablja sončna svetloba. Med fotosintezo svetlobno reakcijo spremlja temna reakcija. C3 cikel se imenuje tudi Calvinov cikel, medtem ko se imenuje cikel C4 Hatch-Slack cikel. The glavna razlika med ciklom C3 in C4 je prva stabilna spojina, ki nastane s temi reakcijami; prva stabilna spojina, proizvedena v ciklu C3, je spojina s tremi ogljikom, imenovana 3-fosfoglicerinska kislina (PGA) ker prva stabilna spojina, proizvedena v C4 ciklu, je štirih ogljikova spojina, imenovana oksaloocetna kislina (OAA). 

Ta članek raziskuje,

1. Kaj je cikel C3
      - Značilnosti, proces, funkcija
2. Kaj je cikel C4
      - Značilnosti, proces, funkcija
3. Kakšna je razlika med C3 in C4 ciklom


Kaj je cikel C3

C3 cikel je ena od dveh reakcijskih poti, ki se lahko pojavita v temni reakciji fotosinteze. Pojavlja se v vseh rastlinah. V C3 ciklu opazimo tri korake. Med prvim korakom se ogljikov dioksid fiksira v ribulozo 1,5-bisfosfat, pri čemer nastane nestabilna spojina s šestimi ogljiki, ki se nato hidrolizira v spojino s tremi ogljikom, 3-fosfogliceratom. Fiksacijo ogljikovega dioksida katalizira encim rubisco, ki se nahaja v stromalni površini tilakoidne membrane v kloroplastu. Fiksiranje ogljikovega dioksida je stopnja, ki omejuje hitrost C3 cikla. Zaradi katalitične nepopolnosti encima rubisco, encim reagira z molekularnim kisikom s postopkom, ki se imenuje fotospiranje. Dve molekuli 3-fosfoglicerata tvorita prvi korak C3 cikla na posamezno fiksacijo ogljikovega dioksida. V drugem koraku se zmanjša ena molekula 3-fosfoglicerata, ki tvori tri vrste heksoznih fosfatov: fruktoza 6-fosfat, glukoza-6-fosfat in glukoza-1-fosfat. Preostali 3-fosfoglicerat se reciklira in tvori ribulozo 1,5-bisfosfat. C3 cikel je prikazan v slika 1.


Slika 1: C3 cikel

Kaj je cikel C4

C4 cikel je druga reakcijska pot, ki se pojavi v temni reakciji fotosinteze. Rastline, ki rastejo v vročih in suhih okoljih, kot so sladkorni trs, koruza in crabgrass, med fotosintezo uporabljajo pot C4. V teh rastlinah je večina dneva, v katerih se izmenjujejo luknjice, ki zadržujejo pline, da se zmanjša prekomerna izguba vlage v suhih in vročih razmerah. S tem se koncentracija ogljikovega dioksida znotraj rastlinskih listov zmanjša tudi z napredovanjem cikla C3. Ko je koncentracija ogljikovega dioksida nizka, se fotorespiracija poveča, kar zmanjša učinkovitost fotosinteze. Da bi povečali učinkovitost fotosinteze med suhimi in vročimi pogoji, te C4 rastline izvajajo cikel C4.

Dve vrsti celic sodelujeta v C4 ciklu: mezofilne celice in celice ovojnice snopa. Vaskularno tkivo lista je obdano s celicami plašča. Struktura listov rastlin C4 je opisana s Kranzovo anatomijo. Fosfoenolni piruvat reagira z ogljikovim dioksidom v mezofilnih celicah in tvori oksaloacetat, ki je štiri ogljikova spojina. Reakcijo katalizira encim fosfoenol piruvat karboksilaza, ki je neobčutljiv na kisik. Oksaloacetat se nato reducira do malata, ki se prenese v celice snopa. V celicah snopa je malat dekarboksiliran z odstranitvijo ogljikovega dioksida, ki vstopa v cikel C3. C4 cikel je prikazan v slika 2.


Slika 2: C4 cikel

Razlika med C3 in C4 ciklom

Prva stabilna spojina

C3 cikel: Prva stabilna spojina, proizvedena v ciklu C3, je tri-ogljikova spojina, imenovana 3-fosfoglicerinska kislina.

C4 cikel: Prva stabilna spojina, ki se proizvaja v C4 ciklu, je štirih ogljikova spojina, imenovana oksaloocetna kislina.

Prvo opazovanje

C3 cikel: C3 cikel je najprej opazil Melvin Calvin.

C4 cikel: C4 cikel so najprej opazili Hatch in Slack.

Alternativna imena

C3 cikel: C3 cikel se imenuje Calvinov cikel.

C4 cikel: C4 cikel se imenuje Hatch-Slack cikel.

Prisotnost

C3 cikel: C3 cikel najdemo v vseh rastlinah.

C4 cikel: C4 cikel najdemo samo v rastlinah C4, kot sta sirek in koruza.

Sprejemnik primarnega ogljikovega dioksida

C3 cikel: Primarni akceptor ogljikovega dioksida je pet ogljikova spojina, ribuloza bi fosfat (RUBP).

C4 cikel: Primarni akceptor ogljikovega dioksida je spojina s tremi ogljikom, fosfoenol piruvična kislina (PEP).

Encima karboksilaze

C3 cikel: Encim karboksilaze je Rubisco v C3 rastlinah.

C4 cikel: Karboksilazni encimi so PEP karboksilaza in Rubisco.

Fiksiranje ogljika

C3 cikel: V ciklu C3 nastopi ena sama fiksacija ogljika.

C4 cikel: Dvojne fiksacije ogljika se pojavijo v C4 ciklu.

Učinkovitost pri fiksiranju ogljika

C3 cikel: Fiksiranje ogljika je v C3 ciklu manj učinkovito in počasno.

C4 cikel: Fiksiranje ogljika je v C4 ciklu učinkovitejše in hitrejše.

Zahteve za fiksiranje ogljika

C3 cikel: Za fiksacijo ene same molekule ogljika potrebujemo 3 ATP in 2 NADH.

C4 cikel: Za pritrditev posamezne fiksacije ogljika potrebujemo 5 ATP in 3 NADH.

Vrste kloroplastov

C3 cikel: V ciklu C3 sodelujejo zrnati kloroplasti.

C4 cikel: V ciklu C4 sodelujejo zrnati in agranularni kloroplasti.

Kranzova anatomija v listih

C3 cikel: Kranzova anatomija ni prisotna v listih rastlin C3.

C4 cikel: Kranzova anatomija je prisotna v listih rastlin C4.

Celice

C3 cikel: C3 cikel izvedemo z mezofilnimi celicami.

C4 cikel: C4 cikel se izvaja z mezofilnimi celicami in celicami plašča.

Optimalna temperatura

C3 cikel: Optimalna temperatura C3 cikla je 20-25 stopinj Celzija.

C4 cikel: Optimalna temperatura C4 cikla je 30-45 stopinj Celzija.

Pri zelo nizkih koncentracijah ogljikovega dioksida

C3 cikel: C3 cikel ne more nadaljevati pri zelo nizkih koncentracijah ogljikovega dioksida.

C4 cikel: C4 cikel lahko poteka pri zelo nizkih koncentracijah ogljikovega dioksida.

Učinek kisika

C3 cikel: C3 cikel zavira kisik.

C4 cikel: Pri ciklu C4 ni opaziti zaviranja cikla c4.

Sončna svetloba

C3 cikel: C3 cikel je lahko nasičen s sončno svetlobo.

C4 cikel: C4 cikel ni nasičen s sončno svetlobo.

Photorespiration

C3 cikel: V C3 ciklu opazimo precejšnjo količino fotospiranja.

C4 cikel: V ciklusu C4 opazimo zanemarljivo količino fotospiranja.

Zaključek

C3 in C4 cikel sta dve vrsti temnih reakcij, ki se pojavijo med fotosintezo. C3 cikel se pojavlja v vseh rastlinah pri 20-25 stopinjah Celzija, medtem ko se cikel C4 pojavlja samo v rastlinah C4 pri 30-45 stopinjah Celzija. Med ciklom C3 opazimo en sam dogodek fiksacije ogljika, medtem ko med ciklom C4 opazimo dva dogodka fiksacije ogljika. Med ciklom C3 se pojavi fotorezacija, vendar se med ciklom C4 pojavijo zanemarljive količine fotosahtevanja. Učinkovitost C3 cikla je nizka v primerjavi z učinkovitostjo C4 cikla. Glavna razlika med ciklom C3 in C4 je število ogljikov v prvi stabilni spojini, proizvedeni v vsakem ciklu.

Sklic:
1. Berg, Jeremy M. “Calvinov cikel sintetizira heksoze iz ogljikovega dioksida in vode.” Biokemija. 5. izdaja. U. S. National Library of Medicine, 1. januar 1970. Splet. 16. april 2017.
2. Lodish, Harvey. "Presnova CO2 med fotosintezo." Molekularna celična biologija. 4. izdaja. U. S. National Library of Medicine, 1. januar 1970. Splet. 16

Vljudnost slike:
1. “Calvin-cycle4” Mike Jones - lastno delo