C3 ve C4 bitkileri arasındaki temel fark, C3 bitkilerinin karanlık reaksiyonun ilk kararlı ürünü olarak üç karbonlu bir bileşik oluşturması, C4 bitkilerinin ise karanlık reaksiyonun ilk kararlı ürünü olarak dört karbonlu bir bileşik oluşturmasıdır. karanlık tepki.
Fotosentez, bitkilerde, alglerde ve siyanobakterilerde karbondioksit ve suyu enerji açısından zengin şekerlere dönüştüren ışıkla çalışan bir işlemdir. Fotosentezin hafif reaksiyonu sırasında, su moleküllerinin fotolizi meydana gelir. Suyun fotolizinin bir sonucu olarak, bir yan ürün olarak oksijen açığa çıkar. Işık reaksiyonundan sonra karanlık reaksiyon başlar ve karbondioksiti sabitleyerek karbonhidratları sentezler. Bununla birlikte, ışık reaksiyonundan üretilen oksijen, karanlık reaksiyonun ana enzimi olan RuBP oksijenaz-karboksilaz (Rubisco) ile bağlanabilir ve fotorespirasyonu gerçekleştirebilir. Fotorespirasyon, enerjiyi boşa harcayan ve karbonhidrat sentezini az altan bir süreçtir. Bu nedenle, fotorespirasyonu önlemek için oksijenin Rubisco ile buluşmasını önlemek için bitkilerde karanlık reaksiyonun meydana gelmesinin üç farklı yolu vardır. Dolayısıyla, karanlık reaksiyonun gerçekleşme şekline bağlı olarak 3 çeşit bitki vardır; yani, C3 bitkileri, C4 bitkileri ve CAM bitkileri.
C3 Tesisleri nedir?
Dünyadaki bitkilerin yaklaşık %95'i C3 bitkileridir. Adından da anlaşılacağı gibi, Calvin döngüsü olan C3 fotosentetik mekanizmasını yürütürler. C3 fotosentezinin yaklaşık 3.5 milyar yıl önce ortaya çıktığı düşünülmektedir. Bu bitkiler çoğunlukla odunsu ve yuvarlak yapraklı bitkilerdir. Bu bitkilerde, epidermisin hemen altındaki mezofil hücrelerinde karbon fiksasyonu gerçekleşir.
Karbondioksit atmosferden stoma yoluyla mezofil hücrelerine girer. Sonra karanlık reaksiyon başlar. İlk reaksiyon, karbon dioksitin Ribuloz bifosfat ile üç karbonlu bir bileşik olan fosfogliserata sabitlenmesidir. Aslında C3 bitkilerinin ilk kararlı ürünüdür. Ribuloz bifosfat karboksilaz (Rubisco), bitkilerde bu karboksilasyon reaksiyonunu katalize eden enzimdir. Benzer şekilde, Calvin döngüsü karbonhidrat üretirken döngüsel olarak gerçekleşir.
Şekil 01: C3 Tesisleri
C4 bitkileri ile karşılaştırıldığında, C3 bitkileri fotosentetik mekanizmaları açısından verimsizdir. Bunun nedeni, C3 bitkilerinde fotorespirasyonun meydana gelmesidir. Fotorespirasyon, Rubisco enziminin oksijenaz aktivitesi nedeniyle oluşur. Rubisco'nun oksijenlenmesi, karboksilasyonun tersi yönde çalışır, Calvin döngüsü tarafından orijinal olarak sabitlenen büyük miktarlarda karbonu büyük bir maliyetle boşa harcayarak fotosentezi etkin bir şekilde geri alır ve karbondioksiti sabitleyen hücrelerden karbondioksit kaybına neden olur. Aynı şekilde, oksijen ve karbondioksit ile etkileşim Rubisco'da aynı bölgede meydana gelir. Bu rekabet eden reaksiyonlar normalde 3:1 (karbon: oksijen) oranında çalışır. Bu nedenle, fotorespirasyonun oksijen tüketen ve karbondioksiti geliştiren ışıkla uyarılan bir süreç olduğu açıktır.
C4 Tesisleri nedir?
C4 bitkileri kuru ve yüksek sıcaklıklı alanlarda bulunur. Bitki türlerinin yaklaşık %1'i C4 biyokimyasına sahiptir. C4 bitkilerinin bazı örnekleri mısır ve şeker kamışıdır. Adından da anlaşılacağı gibi, bu bitkiler C4 fotosentetik mekanizmasını yürütür. C4 fotosentezinin yaklaşık 12 milyon yıl önce ortaya çıktığı düşünülüyor; C3 mekanizmasının evriminden çok sonra. Mevcut karbondioksit seviyeleri 100 milyon yıl öncesine göre çok daha düşük olduğundan, C4 bitkileri şimdi daha iyi adapte olabilir.
C4 bitkileri karbondioksiti yakalamada çok daha verimlidir. Ayrıca, hem monokot hem de dikot türlerinde C4 fotosentezi bulunur. C3 bitkilerinin aksine, fotosentez sırasında oluşan ilk kararlı ürün, dört karbonlu bir bileşik olan oksaloasetik asittir. En önemlisi, bu bitkilerin yaprakları “Kranz Anatomy” adı verilen özel bir anatomi tipi gösterir. C4 bitkilerinin tanımlanabileceği vasküler demetlerin etrafında kloroplastlı bir demet kılıf hücresi çemberi vardır.
Şekil 02: C4 Tesisleri
Bu yolda, karbondioksit fiksasyonu iki kez gerçekleşir. Mezofil hücre sitoplazmasında, CO2 önce birincil alıcı olarak görev yapan fosfoenolpiruvat (PEP) ile sabitlenir. Reaksiyon, PEP karboksilaz enzimi tarafından katalize edilir. Daha sonra PEP malata dönüşür ve ardından CO2 serbest bırakan piruvata dönüşür Ve bu CO2tekrar Ribuloz bifosfat ile 2 oluşturmak üzere ikinci kez sabitlenir Calvin döngüsünü gerçekleştirmek için fosfogliserat.
C3 ve C4 Tesisleri Arasındaki Benzerlikler Nelerdir?
- Hem C3 hem de C4 bitkileri karbondioksiti sabitler ve karbonhidrat üretir.
- Karanlık bir tepki verirler.
- Ayrıca, her iki bitki türü de aynı ışık reaksiyonunu gerçekleştirir.
- Ayrıca, fotosentez yapmak için kloroplastları var.
- Fotosentetik denklemleri benzer.
- Ayrıca, RuBP her iki bitki türünün de karanlık reaksiyonunu içerir.
- Her iki bitki de fosfogliserat üretir.
C3 ve C4 Tesisleri Arasındaki Fark Nedir?
C3 bitkileri, karanlık reaksiyonun ilk kararlı ürünü olarak fosfogliserik asit üretir. Üç karbonlu bir bileşiktir. Öte yandan, C4 bitkileri, karanlık reaksiyonun ilk kararlı ürünü olarak oksalo-asetik asit üretir. Dört karbonlu bir bileşiktir. Bu nedenle, C3 ve C4 bitkileri arasındaki temel fark budur.
Ayrıca, C3 bitkilerinin fotosentetik verimliliği, C4 bitkilerinin fotosentetik verimliliğinden daha düşüktür. C4 bitkilerinde ihmal edilebilir olan C3 bitkilerinde görülen fotorespirasyondan kaynaklanmaktadır. Bu nedenle, C3 ve C4 bitkileri arasındaki başka bir farktır. Yapısal farklılıklar göz önüne alındığında, C3 bitkilerinin yapraklarında iki tip kloroplast ve Kranz anatomisi yoktur. Öte yandan C4 bitkilerinde iki tip kloroplast bulunur ve yapraklarda Kranz anatomisi gösterirler. Dolayısıyla, C3 ve C4 bitkileri arasında da bir fark vardır.
Ayrıca, C3 ve C4 tesisleri arasındaki diğer bir fark, C3 tesislerinin karbondioksiti yalnızca bir kez sabitlemesi, C4 tesislerinin ise karbondioksiti iki kez sabitlemesidir. Bu nedenle C3 bitkilerinde C asimilasyonu daha az, C4 bitkilerinde ise C asimilasyonu yüksektir. Sadece bu değil, C4 bitkileri stomalar kapalıyken ve çok yüksek ışık konsantrasyonları ve düşük CO2 konsantrasyonları altında fotosentez yapabilir. Bununla birlikte, C3 bitkileri, stomalar kapalıyken ve çok yüksek ışık konsantrasyonları ve düşük CO2 konsantrasyonları altında fotosentez yapamazlar. Bu nedenle, bu da C3 ve C4 bitkileri arasında önemli bir farktır. Ayrıca, C3 bitkileri ve C4 bitkileri, ilk karbondioksit alıcısından farklıdır. RuBP, C3 tesislerinde CO2 alıcısıdır, PEP ise C4 tesislerinde ilk CO2 alıcısıdır.
Özet – C3 ve C4 Tesisleri
C3 ve C4 iki tür bitkidir. C3 bitkileri çok yaygınken C4 bitkileri çok nadirdir. C3 ve C4 bitkileri arasındaki temel fark, karanlık reaksiyon sırasında ürettikleri ilk karbon ürününe bağlıdır. C3 tesisleri Calvin döngüsünü yürütür ve ilk kararlı ürün olarak üç karbonlu bileşik üretirken, C4 tesisleri C4 mekanizmasını yürütür ve ilk kararlı ürün olarak dört karbonlu bileşik üretir. Ayrıca, C3 bitkileri daha az fotosentetik verim gösterirken, C4 bitkileri yüksek fotosentetik verim gösterir. Ayrıca C3 bitkilerinin yapraklarında Kranz anatomisi olmadığı gibi iki tip kloroplastları da yoktur. C4 bitkileri ise yapraklarında Kranz anatomisine sahiptir ve ayrıca iki tip kloroplasta sahiptir. Dolayısıyla bu, C3 ve C4 bitkilerinin özetidir.
