Die sleutelverskil tussen C3- en C4-plante is dat die C3-plante 'n driekoolstofverbinding vorm as die eerste stabiele produk van die donkerreaksie, terwyl die C4-plante 'n vierkoolstofverbinding vorm as die eerste stabiele produk van die donker reaksie.
Fotosintese is 'n liggedrewe proses wat koolstofdioksied en water omskakel in energieryke suikers in plante, alge en sianobakterieë. Tydens die ligreaksie van fotosintese vind fotolise van watermolekules plaas. As gevolg van fotolise van water word suurstof as 'n neweproduk vrygestel. Na die ligreaksie begin die donkerreaksie en dit sintetiseer koolhidrate deur koolstofdioksied te bind. Suurstof wat deur die ligreaksie gegenereer word, kan egter bind met die hoofensiem van die donker reaksie wat RuBP oksigenase-karboksilase (Rubisco) is en fotorespirasie uitvoer. Fotorespirasie is 'n proses wat energie mors en koolhidraatsintese verminder. Daarom, om fotorespirasie te voorkom, is daar drie verskillende maniere waarop donkerreaksies in plante plaasvind om die ontmoeting van suurstof met Rubisco te voorkom. Dus, afhangende van die manier waarop donker reaksie plaasvind, is daar 3 soorte plante; naamlik C3-plante, C4-plante en CAM-plante.
Wat is C3-plante?
Ongeveer 95% van die plante op aarde is C3-plante. Soos die naam aandui, voer hulle C3-fotosintetiese meganisme uit wat die Calvyn-siklus is. Daar word vermoed dat C3-fotosintese byna 3,5 miljard jaar gelede ontstaan het. Hierdie plante is meestal houtagtige en ronde blaarplante. By hierdie plante vind koolstofbinding plaas in die mesofilselle wat net onder die epidermis is.
Koolstofdioksied kom van die atmosfeer af na die mesofilselle deur die huidmondjies. Dan begin die donker reaksie. Die eerste reaksie is die binding van koolstofdioksied met Ribulose bisfosfaat in fosfogliseraat wat 'n drie-koolstof verbinding is. Trouens, dit is die eerste stabiele produk van die C3-plante. Ribulose bisfosfaatkarboksilase (Rubisco) is die ensiem wat hierdie karboksileringsreaksie in plante kataliseer. Net so vind die Calvyn-siklus siklies plaas terwyl koolhidrate geproduseer word.
Figuur 01: C3-plante
In vergelyking met C4-plante, is C3-plante ondoeltreffend met betrekking tot hul fotosintetiese meganisme. Dit is as gevolg van die voorkoms van fotorespirasie in C3-plante. Fotorespirasie vind plaas as gevolg van die oksigenase-aktiwiteit van Rubisco-ensiem. Suurstof van Rubisco werk in die teenoorgestelde rigting as karboksilering, maak fotosintese effektief ongedaan deur groot hoeveelhede koolstof te vermors wat oorspronklik deur die Calvyn-siklus vasgestel is ten duurste, en lei tot verlies van koolstofdioksied uit die selle wat koolstofdioksied bind. Net so vind interaksie met suurstof en koolstofdioksied op dieselfde plek op Rubisco plaas. Hierdie mededingende reaksies loop gewoonlik teen 'n verhouding van 3:1 (koolstof: suurstof). Dit is dus duidelik dat fotorespirasie 'n lig gestimuleerde proses is wat suurstof verbruik en koolstofdioksied ontwikkel.
Wat is C4-plante?
C4 plante is teenwoordig in droë en hoë-temperatuur gebiede. Ongeveer 1% van plantspesies het C4-biochemie. Enkele voorbeelde van C4-plante is mielies en suikerriet. Soos die naam aandui, voer hierdie plante die C4-fotosintetiese meganisme uit. Daar word vermoed dat C4-fotosintese byna 12 miljoen jaar gelede ontstaan het; lank na die evolusie van C3-meganisme. C4-plante is dalk nou beter aangepas, aangesien die huidige koolstofdioksiedvlakke baie laer is as 100 miljoen jaar gelede.
C4-plante is baie doeltreffender om koolstofdioksied op te vang. Verder word C4-fotosintese in beide eensaadlobbige en tweesaadlobbige spesies aangetref. In teenstelling met C3-plante, is die eerste stabiele produk wat tydens fotosintese gevorm word, oksaloasynsuur, wat 'n vierkoolstofverbinding is. Die belangrikste is dat die blare van hierdie plante 'n spesiale tipe anatomie toon genaamd "Kranz Anatomy". Daar is 'n sirkel bondelskedeselle met chloroplaste om vaatbundels waardeur C4-plante uitgeken kan word.
Figuur 02: C4-plante
In hierdie pad vind koolstofdioksiedbinding twee keer plaas. In die mesofilsel-sitoplasma fix CO2 eers met fosfoenolpiruvaat (PEP), wat as 'n primêre aanvaarder dien. Die reaksie word deur PEP-karboksilase-ensiem gekataliseer. Dan verander PEP in malaat en dan in pirovaat bevrydende CO2 En hierdie CO2herstel weer vir die tweede keer met Ribulose bisfosfaat, om 2 te vorm fosfogliseraat om die Calvin-siklus uit te voer.
Wat is die ooreenkomste tussen C3- en C4-plante?
- Beide C3- en C4-plante bind koolstofdioksied en produseer koolhidrate.
- Hulle voer 'n donker reaksie uit.
- Albei soorte plante voer ook dieselfde ligreaksie uit.
- Verder het hulle chloroplaste om fotosintese uit te voer.
- Hulle fotosintetiese vergelyking is soortgelyk.
- Boonop betrek RuBP die donker reaksie van beide soorte plante.
- Albei plante produseer fosfogliseraat.
Wat is die verskil tussen C3- en C4-plante?
C3 plante produseer fosfogliseriensuur as die eerste stabiele produk van die donker reaksie. Dit is 'n driekoolstofverbinding. Aan die ander kant produseer C4-plante oksalo-asynsuur as die eerste stabiele produk van die donker reaksie. Dit is 'n vierkoolstofverbinding. Daarom is dit die sleutelverskil tussen C3- en C4-aanlegte.
Verder is fotosintetiese doeltreffendheid van C3-plante minder as die fotosintetiese doeltreffendheid van C4-plante. Dit is as gevolg van die fotorespirasie wat in C3-plante gesien word, wat weglaatbaar is in C4-plante. Dit is dus nog 'n verskil tussen C3- en C4-plante. Wanneer die strukturele verskille in ag geneem word, het C3-plante nie twee tipes chloroplaste nie en Kranz-anatomie in blare. Aan die ander kant het C4-plante twee tipes chloroplaste, en hulle toon Kranz-anatomie in blare. Dit is dus ook 'n verskil tussen C3- en C4-plante.
Boonop is 'n verdere verskil tussen C3- en C4-plante dat die C3-plante koolstofdioksied net een keer bind terwyl C4-plante koolstofdioksied twee keer bind. As gevolg van hierdie feit is C-assimilasie minder in C3-plante terwyl C-assimilasie hoog is in C4-plante. Nie net dit nie, C4-plante kan fotosintese uitvoer wanneer die huidmondjies toe is en onder baie hoë ligkonsentrasies en lae CO2 konsentrasies. C3-plante is egter nie in staat om fotosintese uit te voer wanneer die huidmondjies toe is en onder baie hoë ligkonsentrasies en lae CO2 konsentrasies nie. Daarom is dit ook 'n beduidende verskil tussen C3- en C4-plante. Verder verskil C3-plante en C4-plante van die eerste koolstofdioksiedontvanger. RuBP is die CO2-aannemer in C3-plante terwyl PEP die eerste CO2-aannemer in C4-plante is.
Opsomming – C3 vs C4 Plante
C3 en C4 is twee soorte plante. C3-plante is baie algemeen terwyl C4-plante baie skaars is. Die sleutelverskil tussen C3- en C4-plante hang af van die eerste koolstofproduk wat hulle tydens die donkerreaksie produseer. C3-plante voer die Calvin-siklus uit en produseer driekoolstofverbindings as die eerste stabiele produk, terwyl die C4-plante C4-meganisme uitvoer en vierkoolstofverbindings as die eerste stabiele produk produseer. Verder toon C3-plante minder fotosintetiese doeltreffendheid terwyl C4-plante hoë fotosintetiese doeltreffendheid toon. Boonop het C3-plante nie Kranz-anatomie in blare nie, en hulle het ook nie twee tipes chloroplaste nie. Aan die ander kant het C4-plante Kranz-anatomie in hul blare, en hulle het ook twee tipes chloroplaste. Dit is dus die opsomming van C3- en C4-aanlegte.
