Forskjell i C3-C4 Pathways i Fotosyntese

Forskjell i C3-C4 Pathways i Fotosyntese


De C3 og C4 foto trasé er to måter som ulike planter fikse karbon. Begge deler en god del til felles, men forskjellene er viktigere enn likhetene. Spesielt C4-planter er bedre egnet for vekst ved høye temperaturer og i tørrere forhold, hvor mekanismen benytter de forbedrer effektiviteten.

C3

I C3 planter blir CO2 festet ved hjelp av jordens mest tallrike enzym, RUBISCO, som fester et molekyl av CO2 til ribulose-1,5-bisfosfat. Den nydannede seks-karbon-sukker er et ustabilt mellomprodukt, og vil hurtig brytes fra hverandre i to molekyler av 3-fosfoglycerat. Verken disse trinnene eller resten av trinnene i den reduktive pentosefosfateveien syklus er forskjellig fra de som oppstår i C4 planter; C4 planter, men har en annen syklus et tillegg til denne første.

C4

I C4-planter, begynner bundet karbon med oppløst CO2 i form av bikarbonat-ion, HCO3-. Bikarbonat er kombinert med fosfoenolpyruvat eller PEP av et enzym kalt PEP karboksylase. Produktet fra denne reaksjon er et molekyl som kalles oksaloacetat. Avhengig av art, kan oksaloacetat enten omdannes til en aminosyre kalt aspartat eller til malat. Konvertere den til malat krever redusere makt i form av nikotinamidadenindinukleotid fosfat (NADPH); å konvertere det til aspartat krever en annen aminosyre. Uansett, har CO2 nå lagret i en form som kan eksporteres til neste trinn.

Neste skritt

Malat eller aspartat eksporteres fra cellene der det ble produsert via kanaler som kalles plasmodesmata. Den går inn i et annet sett med celler som kalles bundle-kappe celler. Dersom anlegget benytter malat, et enzym som kalles eple enzym omdanner malat til pyruvat og CO2, reduksjon av et molekyl av NADP + i prosessen. Hvis planten bruker aspartat i stedet, vil aspartat først bli konvertert til oksaloacetat deretter til malat, deretter eple enzym eller PEP karboksylase vil håndtere resten. Uansett, sluttproduktene her er CO2 og pyruvat. CO2 kan da bli løst ved RUBISCO, akkurat som i C3 anlegget, og de resterende trinnene er de samme.

kritiske Forskjeller

Hvorfor C4 planter har et annet sett med trinn piggybacked på vei funnet i C3 planter? Svaret ligger i naturen til RUBISCO enzymet. Rubisco kan binde ikke bare CO2, men oksygen også, og når den gjør det, det inneholder oksygen til ribulose 1,5-bisfosfat å lage tre-phosphoglycerate og en ubrukelig molekyl av 2-phosphoglycerate. Reclaiming sistnevnte tar energi, og dette sløsing prosessen med fotorespirasjon svekker effektiviteten plantens. Ved å levere CO2 fra et ytre lag av celler til bundle skjede celler, C4 planter bidrar til å maksimere CO2-konsentrasjonen på rett sted og forhindre fotorespirasjon. PEP karboksylase som figurerer så fremtredende i C4 bane har en svært lav affinitet for oksygen og således bruker bare den bikarbonat som et substrat.

Effektivitet

Det er viktig å huske på at C4 planter er ikke nødvendigvis mer effektiv. Regenerering av PEP brukes i C4-reaksjonsveien krever forbruk av kjemisk energi i form av ATP. Følgelig, mens C4 planter har en effektivitetsgevinst fordi de opplever mindre fotorespirasjon, de har et effektivitetstap i forhold til C3 planter. Når temperaturen stiger, men blir fotorespirasjon et økende problem for C3 planter, og til slutt tapene til fotorespirasjon er så stor at C4 anlegget overgår sin C3 rival effektivitet. Dette punktet tar vanligvis sted mellom 28 og 30 grader Celsius. I varmere klima og solrike somre, C4 planter har kanten.