C3 va C4 o'simliklari o'rtasidagi asosiy farq shundaki, C3 o'simliklari qorong'u reaktsiyaning birinchi barqaror mahsuloti sifatida uch uglerodli birikma hosil qiladi, C4 o'simliklari esa birinchi barqaror mahsulot sifatida to'rt uglerodli birikma hosil qiladi. qorong'u reaktsiya.
Fotosintez - bu karbonat angidrid va suvni o'simliklar, suv o'tlari va siyanobakteriyalardagi energiyaga boy shakarga aylantiruvchi yorug'lik bilan boshqariladigan jarayon. Fotosintezning yorug'lik reaktsiyasi paytida suv molekulalarining fotolizi sodir bo'ladi. Suvning fotolizi natijasida kislorod yon mahsulot sifatida ajralib chiqadi. Yorug'lik reaktsiyasidan so'ng qorong'u reaktsiya boshlanadi va u karbonat angidridni biriktirib, uglevodlarni sintez qiladi. Shu bilan birga, yorug'lik reaktsiyasi natijasida hosil bo'lgan kislorod qorong'u reaktsiyaning asosiy fermenti RuBP oksigenaza-karboksilaza (Rubisco) bilan bog'lanishi va fotonafas olishni amalga oshirishi mumkin. Fotonafas olish energiyani behuda sarflaydigan va uglevod sintezini kamaytiradigan jarayondir. Shuning uchun, fotonafas olishning oldini olish uchun kislorodning Rubisko bilan uchrashishini oldini olish uchun o'simliklarda qorong'u reaktsiya paydo bo'lishining uch xil usuli mavjud. Demak, qorong'u reaktsiyaning borish usuliga qarab, o'simliklarning 3 turi mavjud; ya'ni, C3 zavodlari, C4 zavodlari va CAM zavodlari.
C3 o'simliklari nima?
Yerdagi oʻsimliklarning taxminan 95% C3 oʻsimliklaridir. Nomidan ko'rinib turibdiki, ular C3 fotosintez mexanizmini, ya'ni Kalvin tsiklini amalga oshiradilar. C3 fotosintezi taxminan 3,5 milliard yil oldin paydo bo'lgan deb taxmin qilinadi. Bu o'simliklar asosan yog'ochli va yumaloq bargli o'simliklardir. Bu o'simliklarda uglerod fiksatsiyasi epidermis ostida joylashgan mezofil hujayralarida sodir bo'ladi.
Karbonat angidrid atmosferadan stomata orqali mezofill hujayralariga kiradi. Keyin qorong'u reaktsiya boshlanadi. Birinchi reaksiya karbonat angidridni ribuloza bisfosfat bilan uch uglerodli birikma bo'lgan fosfogliseratga biriktirishdir. Aslida, bu C3 o'simliklarining birinchi barqaror mahsulotidir. Ribuloza bifosfat karboksilaza (Rubisco) o'simliklardagi bu karboksillanish reaktsiyasini katalizlovchi fermentdir. Xuddi shunday, Kalvin sikli ham uglevodlarni ishlab chiqarish jarayonida tsiklik ravishda sodir bo'ladi.
01-rasm: C3 oʻsimliklari
C4 o'simliklari bilan solishtirganda, C3 o'simliklari fotosintez mexanizmi bo'yicha samarasiz. Bu C3 o'simliklarida fotonafas olishning paydo bo'lishi bilan bog'liq. Fotonafas olish Rubisko fermentining oksigenaza faolligi tufayli yuzaga keladi. Rubiskoning kislorod bilan ta'minlanishi karboksillanishga teskari yo'nalishda ishlaydi, dastlab Kalvin siklida mustahkamlangan ko'p miqdordagi uglerodni katta xarajatlar bilan isrof qilish orqali fotosintezni samarali ravishda bekor qiladi va karbonat angidridni biriktiruvchi hujayralardan karbonat angidridni yo'qotishiga olib keladi. Xuddi shunday, kislorod va karbonat angidrid bilan o'zaro ta'sir Rubiskoda bir joyda sodir bo'ladi. Bu raqobatdosh reaksiyalar odatda 3:1 (uglerod: kislorod) nisbatida boradi. Shunday qilib, fotonafas olish kislorodni iste'mol qiladigan va karbonat angidridni chiqaradigan yorug'lik bilan stimulyatsiya qilingan jarayon ekanligi aniq.
C4 oʻsimliklari nima?
C4 o'simliklari quruq va yuqori haroratli hududlarda mavjud. O'simlik turlarining taxminan 1% C4 biokimyosiga ega. C4 o'simliklariga ba'zi misollar makkajo'xori va shakarqamishdir. Nomidan ko'rinib turibdiki, bu o'simliklar C4 fotosintez mexanizmini amalga oshiradi. C4 fotosintezi taxminan 12 million yil oldin paydo bo'lgan deb taxmin qilinadi; C3 mexanizmi evolyutsiyasidan ancha keyin. C4 o'simliklari hozir yaxshiroq moslashgan bo'lishi mumkin, chunki hozirgi karbonat angidrid miqdori 100 million yil avvalgidan ancha past.
C4 o'simliklari karbonat angidridni ushlashda ancha samarali. Bundan tashqari, C4 fotosintezi ham monokot, ham dikot turlarida uchraydi. C3 o'simliklaridan farqli o'laroq, fotosintez jarayonida hosil bo'lgan birinchi barqaror mahsulot to'rt uglerodli birikma bo'lgan oksaloasetik kislotadir. Eng muhimi, bu o'simliklarning barglari "Kranz anatomiyasi" deb nomlangan maxsus turdagi anatomiyani ko'rsatadi. Tomirlar to‘plamlari atrofida xloroplastli to‘plamli qobiq hujayralari mavjud bo‘lib, ular orqali C4 o‘simliklarini aniqlash mumkin.
02-rasm: C4 oʻsimliklari
Bu yoʻlda karbonat angidrid fiksatsiyasi ikki marta sodir boʻladi. Mezofil hujayra sitoplazmasida CO2 birinchi navbatda birlamchi qabul qiluvchi vazifasini bajaradigan fosfoenolpiruvat (PEP) bilan fiksatsiyalanadi. Reaksiya PEP karboksilaza fermenti tomonidan katalizlanadi. Keyin PEP malatga, so'ngra piruvat ajraladigan CO2 ga aylanadi va bu CO2yana ikkinchi marta Ribuloza bifosfat bilan tuzilib, 2 hosil qiladi. Kalvin siklini amalga oshirish uchun fosfogliserat.
C3 va C4 o'simliklari o'rtasidagi o'xshashliklar qanday?
- C3 va C4 oʻsimliklari karbonat angidridni tuzatadi va uglevodlar ishlab chiqaradi.
- Ular qorongʻu reaksiya koʻrsatadi.
- Shuningdek, ikkala turdagi oʻsimliklar ham bir xil yorugʻlik reaktsiyasini amalga oshiradi.
- Bundan tashqari, ularda fotosintez uchun xloroplastlar mavjud.
- Ularning fotosintetik tenglamasi oʻxshash.
- Bundan tashqari, RuBP ikkala turdagi o'simliklarning qorong'u reaktsiyasini o'z ichiga oladi.
- Ikkala oʻsimlik ham fosfogliserat ishlab chiqaradi.
C3 va C4 o'simliklari o'rtasidagi farq nima?
C3 o'simliklari qorong'u reaktsiyaning birinchi barqaror mahsuloti sifatida fosfogliserik kislota ishlab chiqaradi. Bu uch uglerodli birikma. Boshqa tomondan, C4 o'simliklari qorong'u reaktsiyaning birinchi barqaror mahsuloti sifatida oksalo-sirka kislotasini ishlab chiqaradi. Bu to'rt uglerodli birikma. Shuning uchun bu C3 va C4 o'simliklari o'rtasidagi asosiy farq.
Bundan tashqari, C3 o'simliklarining fotosintez samaradorligi C4 o'simliklarining fotosintetik samaradorligidan kamroq. Bu C3 o'simliklarida ko'rinadigan fotonafas olish bilan bog'liq, C4 o'simliklarida esa ahamiyatsiz. Shunday qilib, bu C3 va C4 o'simliklari o'rtasidagi yana bir farq. Strukturaviy farqlarni ko'rib chiqsak, C3 o'simliklarida barglarda ikki turdagi xloroplastlar va Kranz anatomiyasi mavjud emas. Boshqa tomondan, C4 o'simliklarida ikki turdagi xloroplastlar mavjud va ular barglarda Kranz anatomiyasini ko'rsatadi. Demak, bu C3 va C4 o'simliklari o'rtasidagi farqdir.
Bundan tashqari, C3 va C4 o'simliklari o'rtasidagi yana bir farq shundaki, C3 o'simliklari karbonat angidridni faqat bir marta, C4 o'simliklari esa ikki marta karbonat angidridni tuzatadi. Shu sababli, C3 o'simliklarida C assimilyatsiyasi kamroq, C4 o'simliklarida C assimilyatsiyasi yuqori. Faqat bu emas, C4 o'simliklari stomatalar yopiq va juda yuqori yorug'lik konsentratsiyasi va CO2 kontsentratsiyasi past bo'lganda fotosintezni amalga oshirishi mumkin. Biroq, C3 o'simliklari stomatalar yopiq va juda yuqori yorug'lik konsentratsiyasi va CO2 kontsentratsiyasi past bo'lganda fotosintezni amalga oshira olmaydi. Shuning uchun, bu ham C3 va C4 o'simliklari o'rtasidagi sezilarli farqdir. Bundan tashqari, C3 o'simliklari va C4 o'simliklari birinchi karbonat angidrid qabul qiluvchidan farq qiladi. RuBP C3 zavodlarida CO2 qabul qiluvchi, PEP esa C4 zavodlarida birinchi CO2 qabul qiluvchi hisoblanadi.
Xulosa – C3 va C4 oʻsimliklari
C3 va C4 ikki turdagi o'simliklardir. C3 o'simliklari juda keng tarqalgan, C4 o'simliklari esa juda kam. C3 va C4 o'simliklari o'rtasidagi asosiy farq qorong'u reaktsiya paytida ular ishlab chiqaradigan birinchi uglerod mahsulotiga bog'liq. C3 zavodlari Kalvin siklini amalga oshiradi va birinchi barqaror mahsulot sifatida uch uglerodli birikma ishlab chiqaradi, C4 zavodlari esa C4 mexanizmini bajaradi va birinchi barqaror mahsulot sifatida to'rtta uglerod birikmasini ishlab chiqaradi. Bundan tashqari, C3 o'simliklari kamroq fotosintetik samaradorlikka ega, C4 o'simliklari esa yuqori fotosintetik samaradorlikka ega. Bundan tashqari, C3 o'simliklarining barglarida Kranz anatomiyasi yo'q, shuningdek, ularda ikkita turdagi xloroplastlar mavjud emas. Boshqa tomondan, C4 o'simliklari barglarida Kranz anatomiyasiga ega, shuningdek, ularda ikki turdagi xloroplastlar mavjud. Shunday qilib, bu C3 va C4 o'simliklarining xulosasi.
