Ana Fark - C3 ve C4 Döngüsü

C3 ve C4 döngüsü, fotosentezin karanlık reaksiyonu olarak meydana gelen iki tür döngüsel reaksiyondur. Fotosentez, enerji kaynağı olarak güneş ışığı kullanılarak basit organik moleküller, inorganik moleküllerden glikoz, karbondioksit ve su üretimidir. Fotosentez sırasında, ışık reaksiyonunu karanlık reaksiyon takip eder. C3 döngüsü de denir Calvin döngüsü, oysa C4 döngüsü denir Hatch-Slack döngüsü. NS asıl fark C3 ve C4 arasındaki döngü, bu reaksiyonlar tarafından üretilen ilk kararlı bileşiktir; C3 döngüsünde üretilen ilk kararlı bileşik, 3-fosfogliserik asit (PGA) adı verilen üç karbonlu bir bileşiktir. buna karşılık C4 döngüsünde üretilen ilk kararlı bileşik, oksaloasetik asit (OAA) adı verilen dört karbonlu bir bileşiktir.

Bu makale araştırıyor,

1. C3 Döngüsü Nedir? - Özellikler, Süreç, İşlev 2. C4 Döngüsü Nedir? - Özellikler, Süreç, İşlev 3. C3 ve C4 Döngüsü arasındaki fark nedir

C3 Döngüsü Nedir?

C3 döngüsü, fotosentezin karanlık reaksiyonunda meydana gelebilecek iki reaksiyon yolundan biridir. Bütün bitkilerde oluşur. C3 döngüsünde üç adım gözlenir. İlk adım sırasında, karbon dioksit ribuloz 1, 5-bifosfata sabitlenir ve daha sonra üç karbonlu bileşik olan 3-fosfogliserata hidrolize edilen kararsız altı karbonlu bir bileşik oluşturur. Karbondioksit fiksasyonu, kloroplasttaki thylakoid membranın stromal yüzeyinde bulunan rubisco enzimi tarafından katalize edilir. Karbondioksitin sabitlenmesi, C3 döngüsünün hız sınırlayıcı adımıdır. Enzimin, rubisco'nun katalitik kusurundan dolayı, enzim, fotorespirasyon adı verilen bir süreçle moleküler oksijen ile reaksiyona girer. Tek bir karbondioksit fiksasyonu başına C3 döngüsünün ilk adımı ile iki 3-fosfogliserat molekülü oluşturulur. İkinci aşamada, bir molekül 3-fosfogliserat indirgenir ve üç tip heksoz fosfat oluşturur: fruktoz 6-fosfat, glikoz 6-fosfat ve glikoz 1-fosfat. Kalan 3-fosfogliserat geri dönüştürülerek ribuloz 1, 5-bifosfat oluşturur. C3 döngüsü, şekil l'de gösterilmektedir.

Şekil 1: C3 Döngüsü

C4 Döngüsü Nedir?

C4 döngüsü, fotosentezin karanlık reaksiyonunda meydana gelen diğer reaksiyon yoludur. Şeker kamışı, mısır, yengeç otu gibi sıcak ve kuru ortamlarda yetişen bitkiler fotosentez sırasında C4 yolunu kullanır. Bu tesislerde kuru ve sıcak koşullarda aşırı nem kaybını azaltmak için gaz alışverişi yapan stoma gözenekleri günün büyük bir bölümünde kapalı tutulur. Böylece C3 döngüsünün ilerlemesiyle bitki yapraklarındaki karbondioksit konsantrasyonu da azalır. Karbondioksit konsantrasyonu düşük olduğunda, fotosolunum artar ve fotosentezin verimi azalır. Kuru ve sıcak koşullarda fotosentez verimliliğini artırmak için bu C4 bitkileri C4 döngüsünü gerçekleştirir.

C4 Döngüsünde iki tip hücre yer alır: mezofil hücreleri ve demet kılıf hücreleri. Yaprağın damar dokusu, demet kılıf hücreleri ile çevrilidir. C4 bitkilerinin yaprak yapısı Kranz anatomisi ile açıklanmıştır. Fosfoenol piruvat, mezofil hücrelerinde karbon dioksit ile reaksiyona girerek dört karbonlu bir bileşik olan oksaloasetatı oluşturur. Reaksiyon, oksijene duyarsız olan fosfoenol piruvat karboksilaz enzimi tarafından katalize edilir. Oksaloasetat daha sonra malata indirgenir ve bu da demet kılıf hücrelerine aktarılır. Demet kılıf hücrelerinde, malat, C3 döngüsüne giren karbondioksitin çıkarılmasıyla dekarboksile edilir. C4 döngüsü, şekil 2'de gösterilmektedir.

Şekil 2: C4 Döngüsü

C3 ve C4 Döngüsü Arasındaki Fark

İlk Kararlı Bileşik

C3 Döngüsü: C3 döngüsünde üretilen ilk kararlı bileşik, 3-fosfogliserik asit adı verilen üç karbonlu bir bileşiktir.

C4 Döngüsü: C4 döngüsünde üretilen ilk kararlı bileşik, oksaloasetik asit adı verilen dört karbonlu bir bileşiktir.

İlk Gözlem

C3 Döngüsü: C3 döngüsü ilk olarak Melvin Calvin tarafından gözlemlenmiştir.

C4 Döngüsü: C4 döngüsü ilk olarak Hatch ve Slack tarafından gözlemlenmiştir.

Alternatif İsimler

C3 Döngüsü: C3 döngüsüne Calvin döngüsü denir.

C4 Döngüsü: C4 döngüsü Hatch-Slack döngüsü olarak adlandırılır.

Mevcudiyet

C3 Döngüsü: C3 döngüsü tüm bitkilerde bulunur.

C4 Döngüsü: C4 döngüsü sadece sorgum ve mısır gibi C4 bitkilerinde bulunur.

Birincil Karbon Dioksit Alıcısı

C3 Döngüsü: Birincil karbondioksit alıcısı, beş karbonlu bir bileşik olan Ribuloz bi fosfattır (RUBP).

C4 Döngüsü: Birincil karbondioksit alıcısı, üç karbonlu bir bileşik olan fosfoenol piruvik asittir (PEP).

karboksilaz enzimi

C3 Döngüsü: C3 bitkilerinde karboksilaz enzimi Rubisco'dur.

C4 Döngüsü: Karboksilaz enzimleri, PEP karboksilaz ve Rubisco'dur.

Karbon Fiksasyonu

C3 Döngüsü: C3 döngüsünde tek bir karbon fiksasyonu meydana gelir.

C4 Döngüsü: C4 döngüsünde çift karbon fiksasyonu meydana gelir.

Karbon Fiksasyonunda Verimlilik

C3 Döngüsü: Karbon fiksasyonu C3 döngüsünde daha az verimli ve yavaştır.

C4 Döngüsü: Karbon fiksasyonu C4 döngüsünde daha verimli ve hızlıdır.

Karbon Fiksasyonu Gereksinimleri

C3 Döngüsü: Tek bir karbon molekülünün sabitlenmesi 3 ATP ve 2 NADH gerektirir.

C4 Döngüsü: Tek bir karbon fiksasyonunun fiksasyonu 5 ATP ve 3 NADH gerektirir.

Kloroplast Türleri

C3 Döngüsü: Granüler kloroplastlar C3 döngüsünde yer alır.

C4 Döngüsü: Granüler ve agranüler kloroplastlar C4 döngüsünde yer alır.

Yapraklarda Kranz Anatomisi

C3 Döngüsü: C3 bitkilerinin yapraklarında Kranz anatomisi yoktur.

C4 Döngüsü: Kranz anatomisi, C4 bitkilerinin yapraklarında bulunur.

hücreler

C3 Döngüsü: C3 döngüsü mezofil hücreleri tarafından gerçekleştirilir.

C4 Döngüsü: C4 döngüsü hem mezofil hücreleri hem de demet kılıf hücreleri tarafından gerçekleştirilir.

Optimum Sıcaklık

C3 Döngüsü: C3 döngüsünün optimum sıcaklığı 20-25 santigrat derecedir.

C4 Döngüsü: C4 döngüsünün optimum sıcaklığı 30-45 santigrat derecedir.

Çok Düşük Karbondioksit Konsantrasyonlarında

C3 Döngüsü: C3 döngüsü çok düşük karbondioksit konsantrasyonlarında devam edemez.

C4 Döngüsü: C4 döngüsü çok düşük karbondioksit konsantrasyonlarında devam edebilir.

Oksijenin Etkisi

C3 Döngüsü: C3 döngüsü oksijen tarafından inhibe edilir.

C4 Döngüsü: C4 döngüsü ile c4 döngüsünün inhibisyonu gözlenmez.

Güneş ışığı

C3 Döngüsü: C3 döngüsü güneş ışığı ile doyurulabilir.

C4 Döngüsü: C4 döngüsü güneş ışığı ile doymaz.

fotorespirasyon

C3 Döngüsü: C3 döngüsünde önemli miktarda fotorespirasyon gözlenir.

C4 Döngüsü: C4 döngüsünde ihmal edilebilir miktarda fotorespirasyon gözlenir.

Çözüm

C3 ve C4 döngüsü, fotosentez sırasında meydana gelen iki tür karanlık reaksiyondur. C3 döngüsü tüm bitkilerde 20-25 santigrat derecede gerçekleşirken, C4 döngüsü sadece C4 bitkilerinde 30-45 santigrat derecede gerçekleşir. C3 döngüsü sırasında tek bir karbon sabitleme olayı gözlenirken, C4 döngüsü sırasında iki karbon sabitleme olayı gözlenir. Fotorespirasyon C3 döngüsü sırasında meydana gelir, ancak C4 döngüsü sırasında ihmal edilebilir miktarda fotorespirasyon meydana gelir. C3 döngüsünün verimliliği, C4 döngüsünün verimliliğine kıyasla düşüktür. C3 ve C4 döngüsü arasındaki temel fark, her döngüde üretilen ilk kararlı bileşikteki karbon sayısıdır.

Referans: 1. Berg, Jeremy M. “Calvin Döngüsü Karbon Dioksit ve Sudan Heksozları Sentezliyor.” Biyokimya. 5. baskı. ABD Ulusal Tıp Kütüphanesi, 01 Ocak 1970. Web. 16 Nisan 2017. 2. Lodish, Harvey. “Fotosentez Sırasında CO2 Metabolizması.” Moleküler Hücre Biyolojisi. 4. baskı. ABD Ulusal Tıp Kütüphanesi, 01 Ocak 1970. Web. 16

Görüntü Nezaket: 1. Mike Jones tarafından "Calvin-cycle4" - Commons Wikimedia aracılığıyla kendi çalışması (CC BY-SA 3.0) 2. "HatchSlackpathway2" HatchSlackpathway.svg tarafından: *HatchSlackpathway.png: Adenozin türevleri çalışması: Karışık türev çalışmaları: Adenozin (konuşma) – Commons Wikimedia aracılığıyla HatchSlackpathway.svg (CC BY-SA 2.5)