Unterschied zwischen C3- und C4 -Pflanzen

Der Schlüsselunterschied Zwischen C3- und C4 -Pflanzen ist das Die C3-Pflanzen bilden eine Drei-Kohlenstoff-Verbindung als erstes stabiles Produkt der dunklen Reaktion, während die C4-Pflanzen eine Vier-Kohlenstoff-Verbindung als erstes stabiles Produkt der dunklen Reaktion bilden.

Photosynthese ist ein lichtgetriebenes Verfahren, das Kohlendioxid und Wasser in energiereiche Zucker in Pflanzen, Algen und Cyanobakterien umwandelt. Während der Lichtreaktion der Photosynthese tritt die Photolyse von Wassermolekülen auf. Infolge der Photolyse von Wasser befördert Sauerstoff als Nebenprodukt. Nach der hellen Reaktion beginnt die dunkle Reaktion und synthetisiert Kohlenhydrate, indem sie Kohlendioxid fixiert. Aus der Lichtreaktion erzeugte Sauerstoff kann jedoch an das Hauptenzym der dunklen Reaktion bin. Die Photorespiration ist ein Prozess, der Energie verschwendet und die Kohlenhydratsynthese verringert. Um die Photorespiration zu verhindern, gibt es daher drei verschiedene Möglichkeiten, wie dunkle Reaktion in Pflanzen auftritt. Daher gibt es je nach einer dunklen Reaktion 3 Arten von Pflanzen; nämlich C3 -Pflanzen, C4 -Pflanzen und Nockenpflanzen.

INHALT

1. Überblick und wichtiger Unterschied
2. Was sind C3 -Pflanzen
3. Was sind C4 -Pflanzen
4. Ähnlichkeiten zwischen C3- und C4 -Anlagen
5. Seite an Seitenvergleich - C3 gegen C4 -Pflanzen in tabellarischer Form
6. Zusammenfassung

Was sind C3 -Pflanzen?

Etwa 95% der Pflanzen auf der Erde sind C3 -Pflanzen. Wie der Name angibt, führen sie den C3 -Photosynthesemechanismus durch, der Calvin -Zyklus ist. C3 Photosynthese soll fast 3 entstanden sind.Vor 5 Milliarden Jahren. Diese Pflanzen sind meistens Holz- und runde Blattpflanzen. In diesen Pflanzen erfolgt die Kohlenstofffixierung in den Mesophyllzellen, die sich genau unter der Epidermis befinden.

Kohlendioxid tritt durch die Stomata von der Atmosphäre in die Mesophyllzellen ein. Dann beginnt die dunkle Reaktion. Die erste Reaktion ist die Befestigung von Kohlendioxid mit Ribulose-Bisphosphat in eine Phosphoglyceration, eine Drei-Kohlenstoff-Verbindung. Tatsächlich ist es das erste stabile Produkt der C3 -Pflanzen. Ribulose -Bisphosphat -Carboxylase (Rubisco) ist das Enzym, das diese Carboxylierungsreaktion in Pflanzen katalysiert. Ebenso tritt der Calvin -Zyklus zyklisch bei der Herstellung von Kohlenhydraten auf.

Abbildung 01: C3 -Pflanzen

Im Vergleich zu C4 -Pflanzen sind C3 -Pflanzen in Bezug auf ihren photosynthetischen Mechanismus ineffizient. Es liegt an dem Auftreten von Photorespiration in C3 -Pflanzen. Die Photorespiration tritt aufgrund der Oxygenaseaktivität des Rubisco -Enzyms auf. Die Oxygenierung von Rubisco arbeitet in entgegengesetzter Richtung zu Carboxylierung, entspannt die Photosynthese effektiv, indem sie große Mengen an Kohlenstoff verschwendet. Ebenso erfolgt an derselben Stelle auf Rubisco eine Wechselwirkung mit Sauerstoff und Kohlendioxid. Diese konkurrierenden Reaktionen laufen normalerweise in einem Verhältnis von 3: 1 (Kohlenstoff: Sauerstoff). Es ist daher klar, dass die Photorespiration ein leicht stimuliertes Prozess ist, der Sauerstoff verbraucht und Kohlendioxid entwickelt.

Was sind C4 -Pflanzen?

C4-Pflanzen sind in trockenen und hohen Temperaturbereichen vorhanden. Ungefähr 1% der Pflanzenarten haben eine C4 -Biochemie. Einige Beispiele für C4 -Pflanzen sind Mais und Zuckerrohr. Wie der Name schon sagt, führen diese Pflanzen den Photosynthesemechanismus von C4 durch. C4 Photosynthese wird vor fast 12 Millionen Jahren entstanden. Lange nach der Entwicklung des C3 -Mechanismus. C4 -Pflanzen können jetzt besser angepasst werden, da die aktuellen Kohlendioxidspiegel vor 100 Millionen Jahren liegen.

C4 -Pflanzen können Kohlendioxid viel effizienter erfassen.  Darüber hinaus findet sich die C4 -Photosynthese sowohl in Monocot- als auch in Dicot -Arten. Im Gegensatz zu C3-Pflanzen ist das erste stabile Produkt, das während der Photosynthese gebildet wurde. Am wichtigsten ist, dass die Blätter dieser Pflanzen eine besondere Art von Anatomie namens „Kranz -Anatomie“ aufweisen. Es gibt einen Kreis von Bündelscheidezellen mit Chloroplasten um Gefäßbündel, an denen C4 -Pflanzen identifiziert werden können.

Abbildung 02: C4 -Pflanzen

In diesem Weg tritt die Kohlendioxidfixierung zweimal auf. Im Mesophyllzellenzytoplasma CO₂ Erste Fixes mit Phosphoenolpyruvat (PEP), das als primärer Akzeptor wirkt. Die Reaktion wird durch PEP -Carboxylase -Enzym katalysiert. Dann verwandelt sich PEP in Malat und dann in Pyruvat befreiend co₂. Und das co₂ Wieder Fixes zum zweiten Mal mit Ribulose -Bisphosphat, um 2 Phosphoglycerate für den Calvin -Zyklus zu bilden.

Was sind die Ähnlichkeiten zwischen C3- und C4 -Pflanzen?

• Sowohl C3- als auch C4 -Pflanzen reparieren Kohlendioxid und produzieren Kohlenhydrate.
• Sie führen eine dunkle Reaktion durch.
• Auch beide Arten von Pflanzen führen die gleiche Lichtreaktion durch.
• Darüber hinaus haben sie Chloroplasten, um die Photosynthese durchzuführen.
• Ihre photosynthetische Gleichung ist ähnlich.
• Darüber hinaus beinhaltet RuBP die dunkle Reaktion beider Arten von Pflanzen.
• Beide Pflanzen produzieren Phosphoglyzerat.

Was ist der Unterschied zwischen C3- und C4 -Pflanzen?

C3 -Pflanzen produzieren Phosphoglykernsäure als erstes stabiles Produkt der dunklen Reaktion. Es ist eine Drei-Kohlenstoff-Verbindung. Auf der anderen Seite produzieren C4-Pflanzen Oxalo-Essigsäure als erstes stabiles Produkt der dunklen Reaktion. Es ist eine Vier-Kohlenstoff-Verbindung. Daher ist dies der Hauptunterschied zwischen C3- und C4 -Pflanzen.

Darüber hinaus ist die photosynthetische Effizienz von C3 -Pflanzen geringer als die photosynthetische Effizienz von C4 -Pflanzen. Es ist auf die in C3 -Pflanzen beobachtete Photorespiration zurückzuführen, die in C4 -Pflanzen vernachlässigbar ist. Somit ist es ein weiterer Unterschied zwischen C3- und C4 -Pflanzen. Bei der Betrachtung der strukturellen Unterschiede haben C3 -Pflanzen nicht zwei Arten von Chloroplasten und Kranzanatomie in Blättern. Auf der anderen Seite haben C4 -Pflanzen zwei Arten von Chloroplasten, und sie zeigen Kranzanatomie in Blättern. Daher ist es auch ein Unterschied zwischen C3- und C4 -Pflanzen.

Darüber hinaus besteht ein weiterer Unterschied zwischen C3- und C4 -Pflanzen darin, dass die C3 -Pflanzen Kohlendioxid nur einmal reparieren, während C4 -Pflanzen Kohlendioxid zweimal reparieren. Aufgrund dieser Tatsache ist die C -Assimilation in C3 -Pflanzen geringer, während die C -Assimilation in C4 -Pflanzen hoch ist. Darüber hinaus können C4 -Pflanzen die Photosynthese ausführen, wenn die Stomata geschlossen und unter sehr hohen Lichtkonzentrationen und niedrigem CO sind₂ Konzentrationen. C3 -Pflanzen können jedoch keine Photosynthese ausführen, wenn die Stomata geschlossen und unter sehr hohen Lichtkonzentrationen und niedrigem CO sind₂ Konzentrationen. Daher ist dies auch ein signifikanter Unterschied zwischen C3- und C4 -Pflanzen. Darüber hinaus unterscheiden sich C3 -Pflanzen und C4 -Pflanzen vom ersten Kohlendioxidakzeptor. Rubp ist der CO₂ Akzeptor in C3 -Pflanzen, während PEP der erste Co ist₂ Akzeptor in C4 -Pflanzen.

Zusammenfassung -C3 vs C4 -Pflanzen

C3 und C4 sind zwei Arten von Pflanzen. C3 -Pflanzen sind sehr häufig, während C4 -Pflanzen sehr selten sind. Der Schlüsselunterschied zwischen C3- und C4 -Pflanzen hängt von dem ersten Kohlenstoffprodukt ab, das sie während der dunklen Reaktion produzieren. C3-Pflanzen führen den Calvin-Zyklus aus und erzeugen als erstes stabiles Produkt Drei-Kohlenstoff. Darüber hinaus zeigen C3 -Pflanzen weniger photosynthetische Effizienz, während C4 -Pflanzen eine hohe photosynthetische Effizienz aufweisen. Darüber hinaus haben C3 -Pflanzen keine Kranzanatomie in Blättern und sie haben auch keine zwei Arten von Chloroplasten. Auf der anderen Seite haben C4 -Pflanzen eine Kranz -Anatomie in ihren Blättern und auch zwei Arten von Chloroplasten. Dies ist also die Zusammenfassung der C3- und C4 -Pflanzen.

Referenz:

1. Szczepanik et al. „Auf dem Mechanismus der C 4 -Photosynthese zwischen Kranz Mesophyll und Bündelscheidezellen in Gräsern.OUP Academic, Oxford University Press, 28. März. 2008. Hier verfügbar 
2. Lernen.com, studieren.com. Hier verfügbar 

Bild mit freundlicher Genehmigung:

1.”Vereinfachung Photorespirationsdiagramm” von Rachel Purdon - eigene Arbeit (CC BY -SA 3).0) über Commons Wikimedia 
2.”HatchslackPathway2" von Adenosine (Talk) - HatchslackPathway.SVG (CC BY-SA 2.5) über Commons Wikimedia