Ana Fark - C3 ve C4 tesisleri

C3 ve C4 bitkileri, fotosentezin karanlık reaksiyonu sırasında sırasıyla C3 ve C4 döngülerini kullanan iki tür bitkidir. Dünyadaki bitkilerin yaklaşık %95'i C3 bitkileridir. Şeker kamışı, sorgum, mısır ve otlar C4 bitkileridir. C4 bitkilerinin yaprakları Kranz anatomisini sergiler. C4 bitkileri, sıcak ve kuru koşullarda olduğu kadar düşük karbondioksit konsantrasyonlarında bile fotosentez yapabilir. Bu nedenle fotosentezin C4 bitkilerindeki etkinliği C3 bitkilerindeki verimliliğinden daha yüksektir. NS asıl fark C3 ve C4 bitkileri arasında C3 tesislerinde tek karbon dioksit fiksasyonu ve C4 tesislerinde çift karbon dioksit fiksasyonu gözlenir.

Bu makale araştırıyor,

1. C3 Tesisleri Nelerdir? - Tanım, Özellikler, Özellikler, Örnekler 2. C4 Tesisleri Nelerdir? - Tanım, Özellikler, Özellikler, Örnekler 3. C3 ve C4 Tesisleri arasındaki fark nedir

C3 Tesisleri Nelerdir?

C3 bitkileri, fotosentezde karanlık reaksiyon mekanizması olarak Calvin döngüsünü kullanır. Calvin döngüsünde üretilen ilk kararlı bileşik 3-fosfogliserattır. 3-fosfogliserat üç karbonlu bir bileşik olduğundan, Calvin döngüsüne C3 döngüsü denir. C3 bitkileri, karbondioksiti, ribuloz bifosfat karboksilaz (rubisco) enzimi ile doğrudan sabitler. Bu fiksasyon, mezofil hücrelerinin kloroplastlarında meydana gelir. C3 döngüsü üç adımda gerçekleşir. İlk adım sırasında, karbon dioksit alternatif olarak 3-fosfogliserata hidrolize edilen beş karbonlu şeker olan ribuloz 1, 5-bifosfata sabitlenir. 3-fosfogliseratın bir kısmı, ikinci aşamada glikoz 6-fosfat, glikoz 1-fosfat ve fruktoz 6-fosfat gibi heksoz fosfatlara indirgenir. Kalan 3-fosfogliserat geri dönüştürülerek ribuloz 1, 5-fosfat oluşturur.

C3 bitkilerinin optimum sıcaklık aralığı 65-75 derece Fahrenheit'tir. Toprak sıcaklığı 40-45 derece Fahrenheit'e ulaştığında C3 bitkileri büyümeye başlar. Bu nedenle, C3 bitkileri denir serin mevsim bitkileri. Artan sıcaklıkla fotosentez verimi düşer. İlkbahar ve sonbaharda C3 bitkileri, yüksek toprak nemi, daha kısa fotoperiyot ve serin sıcaklık nedeniyle verimli hale gelir. Yaz aylarında, yüksek sıcaklık ve daha az toprak nemi nedeniyle C3 bitkileri daha az üretkendir. C3 bitkileri, buğday, yulaf ve çavdar gibi yıllık bitkiler veya çayır ve meyve bahçesi gibi çok yıllık bitkiler olabilir. Bir C3 bitkisi olan Arabidopsis thaliana'nın yaprağının bir kesiti şekil 1'de gösterilmektedir. Paket kılıf hücreleri pembe renkte gösterilmiştir.

Şekil 1: Arabidopsis thaliana yaprağı

C4 Tesisleri Nelerdir?

C4 bitkileri, fotosentezin karanlık reaksiyonunda reaksiyon mekanizması olarak Hatch-Stack döngüsünü kullanır. Hatch-Stack döngüsünde üretilen ilk kararlı bileşik oksaloasetattır. Oksaloasetat dört karbonlu bir bileşik olduğundan Hatch-Stack döngüsüne C4 döngüsü denir. C4 bitkileri karbondioksiti sırasıyla fosfoenol piruvat karboksilaz ve ribuloz bifosfat karboksilaz (rubisco) enzimleri ile mezofil hücrelerinde ve daha sonra demet kılıf hücrelerinde iki kez sabitler. Mezofil hücrelerindeki fosfoenol piruvat, karbon dioksit ile yoğunlaştırılarak oksaloasetatı oluşturur. Bu oksaloasetat, demet kılıf hücrelerine transfer olmak için malata dönüşür. Paket kılıf hücrelerinin içinde, malat dekarboksile edilir ve bu hücrelerde Calvin döngüsü için karbondioksiti kullanılabilir hale getirir. Daha sonra karbon dioksit, ikinci kez demet kılıf hücrelerinin içinde sabitlenir.

C4 bitkilerinin optimum sıcaklığı 90-95 derece Fahrenheit'tir. C4 bitkileri 60-65 derece Fahrenheit'te büyümeye başlar. Bu nedenle C4 bitkilerine tropikal veya ılık mevsim bitkileri denir. C4 bitkileri topraktan karbondioksit ve su toplamada daha verimlidir. Kuru ve sıcak koşullarda aşırı nem kaybını azaltmak için gaz alışverişi yapan stoma gözenekleri günün çoğu saatinde kapalı tutulur. Yıllık C4 bitkileri mısır, inci ve sudan otudur. Çok yıllık C4 bitkileri bermuda otu, Hint otu ve şalgamdır. C4 bitkilerinin yaprakları Kranz anatomisini sergiler. Fotosentez yapan demet kılıf hücreleri, yaprağın damar dokularını kaplar. Bu demet kılıf hücreleri, mezofil hücreleri ile çevrilidir. Kranz anatomisini sergileyen bir mısır yaprağının enine kesiti şekil 2'de gösterilmektedir.

Şekil 2: Mısır yaprağı

C3 ve C4 Tesisleri Arasındaki Fark

Alternatif İsimler

C3 Tesisleri: C3 bitkilerine serin mevsim bitkileri denir.

C4 Tesisleri: C4 bitkilerine sıcak mevsim bitkileri denir.

Kranz Anatomisi

C3 Tesisleri: C3 bitkilerinin yaprakları Kranz anatomisinden yoksundur.

C4 Tesisleri: C4 bitkilerinin yaprakları Kranz anatomisine sahiptir.

hücreler

C3 Tesisleri: C3 bitkilerinde karanlık reaksiyon mezofil hücreleri tarafından gerçekleştirilir. Paket kılıf hücrelerinde kloroplast yoktur.

C4 Tesisleri: C4 bitkilerinde, karanlık reaksiyon hem mezofil hücreleri hem de demet kılıf hücreleri tarafından gerçekleştirilir.

kloroplastlar

C3 Tesisleri: C3 bitkilerinin kloroplastları monomorfiktir. C3 bitkileri sadece granüler kloroplast içerir.

C4 Tesisleri: C4 bitkilerinin kloroplastları dimorfiktir. C4 bitkileri hem granüler hem de agranüler kloroplast içerir.

periferik retikulum

C3 Tesisleri: C3 bitkilerinin kloroplastları periferik bir retikulumdan yoksundur.

C4 Tesisleri: C4 bitkilerinin kloroplastları, periferik bir retikulum içerir.

Fotosistem II

C3 Tesisleri: C3 bitkilerinin kloroplastları PS II'den oluşur.

C4 Tesisleri: C4 bitkilerinin kloroplastları PS II'den oluşmaz.

stoma

C3 Tesisleri: Stomalar kapandığında fotosentez engellenir.

C4 Tesisleri: Fotosentez, stoma kapalıyken bile gerçekleşir.

Karbon Dioksit Fiksasyonu

C3 Tesisleri: C3 tesislerinde tek bir karbondioksit fiksasyonu meydana gelir.

C4 Tesisleri: C4 tesislerinde çift karbon dioksit fiksasyonu meydana gelir.

Karbon Dioksit Fiksasyonunda Verimlilik

C3 Tesisleri: Karbondioksit fiksasyonu C3 tesislerinde daha az verimli ve yavaştır.

C4 Tesisleri: Karbondioksit fiksasyonu C4 tesislerinde daha verimli ve hızlıdır.

Fotosentezin Verimliliği

C3 Tesisleri: Fotosentez, C3 bitkilerinde daha az verimlidir.

C4 Tesisleri: Fotosentez C4 bitkilerinde etkilidir.

fotorespirasyon

C3 Tesisleri: Karbondioksit konsantrasyonu düşük olduğunda C3 bitkilerinde fotorespirasyon meydana gelir.

C4 Tesisleri: Düşük karbondioksit konsantrasyonlarında fotorespirasyon gözlenmez.

Optimum Sıcaklık

C3 Tesisleri: C3 bitkilerinin optimum sıcaklık aralığı 65-75 derece Fahrenheit'tir.

C4 Tesisleri: C4 bitkilerinin optimum sıcaklık aralığı 90-95 derece Fahrenheit'tir.

karboksilaz enzimi

C3 Tesisleri: Karboksilaz enzimi, C3 bitkilerinde rubisco'dur.

C4 Tesisleri: Karboksilaz enzimi, C4 bitkilerinde PEP karboksilaz ve rubisco'dur.

Karanlık Reaksiyonda İlk Kararlı Bileşik

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

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

Bitkinin Protein İçeriği

C3 Tesisleri: C3 bitkileri yüksek protein içeriği içerir.

C4 Tesisleri: C4 bitkileri, C3 bitkilerine kıyasla düşük protein içeriği içerir.

Çözüm

C3 ve C4 bitkileri, fotosentezin karanlık reaksiyonu sırasında farklı metabolik reaksiyonlar kullanır. C3 tesisleri Calvin döngüsünü kullanırken C4 tesisleri Hatch-Slack döngüsünü kullanır. C3 bitkilerinde, karanlık reaksiyon, karbon dioksitin doğrudan ribuloz 1, 5-bifosfata sabitlenmesiyle mezofil hücrelerinde meydana gelir. C4 bitkilerinde, karbon dioksit fosfoenol piruvata sabitlenir ve Calvin döngüsünün gerçekleştiği demet kılıf hücrelerine transfer olmak için malat oluşturur. Bu nedenle, karbondioksit C4 tesislerinde iki kez sabitlenir. C4 mekanizmasına uyum sağlamak için C4 bitkilerinin yaprakları Kranz anatomisi sergiler. C4 bitkilerinde fotosentez verimliliği, C3 bitkilerine kıyasla yüksektir. C4 bitkileri, stomalar kapandıktan sonra bile fotosentez yapabilir. Bu nedenle, C3 ve C4 bitkileri arasındaki temel fark, fotosentezin karanlık reaksiyonu sırasında işleyen metabolik reaksiyonlarıdır.

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 Nisan 2017.

Görüntü Nezaket: 1. "Arabidopsis thaliana'nın kesiti, bir C3 tesisi" Ninghui Shi - Commons Wikimedia aracılığıyla kendi çalışması (CC BY-SA 3.0) 2. "Mısırın enine kesiti, bir C4 bitkisi" Ninghui Shi tarafından - Kendi çalışması, (CC BY-SA 3.0) Commons Wikimedia aracılığıyla