Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng mga halaman ng C3 at C4 ay ang mga halaman ng C3 ay bumubuo ng isang tatlong-carbon compound bilang ang unang matatag na produkto ng madilim na reaksyon habang ang mga halaman ng C4 ay bumubuo ng isang apat na carbon compound bilang ang unang matatag na produkto ng madilim na reaksyon.
Ang Photosynthesis ay isang light-driven na proseso na nagko-convert ng carbon dioxide at tubig sa energy-rich sugars sa mga halaman, algae at cyanobacteria. Sa panahon ng magaan na reaksyon ng photosynthesis, nangyayari ang photolysis ng mga molekula ng tubig. Bilang resulta ng photolysis ng tubig, ang oxygen ay nagpapalaya bilang isang byproduct. Pagkatapos ng magaan na reaksyon, magsisimula ang madilim na reaksyon at ito ay synthesizes carbohydrates sa pamamagitan ng pag-aayos ng carbon dioxide. Gayunpaman, ang oxygen na nabuo mula sa magaan na reaksyon ay maaaring magbigkis sa pangunahing enzyme ng madilim na reaksyon na RuBP oxygenase-carboxylase (Rubisco) at magsagawa ng photorespiration. Ang photorespiration ay isang proseso na nag-aaksaya ng enerhiya at binabawasan ang synthesis ng carbohydrate. Samakatuwid, upang maiwasan ang photorespiration, mayroong tatlong magkakaibang paraan kung saan nangyayari ang madilim na reaksyon sa mga halaman upang maiwasan ang pagpupulong ng oxygen sa Rubisco. Kaya, depende sa paraan kung paano nagaganap ang madilim na reaksyon, mayroong 3 uri ng halaman; ibig sabihin, C3 plants, C4 plants, at CAM plants.
Ano ang C3 Plants?
Mga 95% ng mga halaman sa mundo ay mga halaman ng C3. Gaya ng ipinahihiwatig ng pangalan, nagsasagawa sila ng C3 photosynthetic mechanism na Calvin cycle. Ang C3 photosynthesis ay naisip na lumitaw halos 3.5 bilyong taon na ang nakalilipas. Ang mga halaman na ito ay halos makahoy at bilog na mga dahon. Sa mga halamang ito, nagaganap ang pag-aayos ng carbon sa mga selula ng mesophyll na nasa ilalim lamang ng epidermis.
Ang carbon dioxide ay pumapasok mula sa atmospera patungo sa mesophyll cells sa pamamagitan ng stomata. Pagkatapos ay magsisimula ang madilim na reaksyon. Ang unang reaksyon ay ang pag-aayos ng carbon dioxide na may Ribulose bisphosphate sa phosphoglycerate na isang three-carbon compound. Sa katunayan, ito ang unang matatag na produkto ng mga halaman ng C3. Ang Ribulose bisphosphate carboxylase (Rubisco) ay ang enzyme na nag-catalyze sa reaksyon ng carboxylation na ito sa mga halaman. Gayundin, ang siklo ng Calvin ay nangyayari nang paikot habang gumagawa ng mga carbohydrate.
Figure 01: C3 Plants
Kung ikukumpara sa mga C4 na halaman, ang mga halaman ng C3 ay hindi epektibo sa kanilang mekanismo ng photosynthetic. Ito ay dahil sa paglitaw ng photorespiration sa mga halaman ng C3. Ang photorespiration ay nangyayari dahil sa aktibidad ng oxygenase ng Rubisco enzyme. Gumagana ang Oxygenation ng Rubisco sa kabaligtaran ng direksyon sa carboxylation, epektibong inaalis ang photosynthesis sa pamamagitan ng pag-aaksaya ng malaking halaga ng carbon na orihinal na naayos ng Calvin cycle sa malaking gastos, at nagreresulta sa pagkawala ng carbon dioxide mula sa mga cell na nag-aayos ng carbon dioxide. Gayundin, ang pakikipag-ugnayan sa oxygen at carbon dioxide ay nangyayari sa parehong site sa Rubisco. Ang mga nakikipagkumpitensyang reaksyong ito ay karaniwang tumatakbo sa ratio na 3:1 (carbon: oxygen). Kaya, malinaw na ang photorespiration ay isang light stimulated na proseso na kumukonsumo ng oxygen at nag-evolve ng carbon dioxide.
Ano ang C4 Plants?
Ang C4 na mga halaman ay nasa mga lugar na tuyo at mataas ang temperatura. Humigit-kumulang 1% ng mga species ng halaman ay may C4 biochemistry. Ang ilang halimbawa ng halamang C4 ay mais at tubo. Tulad ng ipinahihiwatig ng pangalan, ang mga halaman na ito ay nagsasagawa ng C4 photosynthetic na mekanismo. Ang C4 photosynthesis ay naisip na lumitaw halos 12 milyong taon na ang nakalilipas; matagal pagkatapos ng ebolusyon ng mekanismo ng C3. Ang mga halaman ng C4 ay maaaring mas mahusay na iangkop ngayon, dahil ang kasalukuyang antas ng carbon dioxide ay mas mababa kaysa sa 100 milyong taon na ang nakalilipas.
Ang C4 na halaman ay mas mahusay sa pagkuha ng carbon dioxide. Higit pa rito, ang C4 photosynthesis ay matatagpuan sa parehong monocot at dicot species. Sa kaibahan sa mga halaman ng C3, ang unang matatag na produkto na nabuo sa panahon ng photosynthesis ay oxaloacetic acid, na isang four-carbon compound. Pinakamahalaga, ang mga dahon ng mga halaman na ito ay nagpapakita ng isang espesyal na uri ng anatomy na tinatawag na "Kranz Anatomy". Mayroong isang bilog ng mga bundle sheath cell na may mga chloroplast sa paligid ng mga vascular bundle kung saan maaaring makilala ang mga C4 na halaman.
Figure 02: C4 Plants
Sa pathway na ito, dalawang beses nangyayari ang pag-aayos ng carbon dioxide. Sa mesophyll cell cytoplasm, unang inaayos ang CO2 gamit ang phosphoenolpyruvate (PEP), na gumaganap bilang pangunahing acceptor. Ang reaksyon ay na-catalyzed ng PEP carboxylase enzyme. Pagkatapos ay magko-convert ang PEP sa malate at pagkatapos ay sa pyruvate liberating CO2 At, itong CO2 muling nag-aayos sa pangalawang pagkakataon gamit ang Ribulose bisphosphate, upang maging 2. phosphoglycerate para isagawa ang Calvin cycle.
Ano ang Pagkakatulad sa pagitan ng C3 at C4 Plants?
- Ang parehong C3 at C4 na halaman ay nag-aayos ng carbon dioxide at gumagawa ng carbohydrates.
- Nagsagawa sila ng madilim na reaksyon.
- Gayundin, ang parehong uri ng halaman ay nagsasagawa ng parehong magaan na reaksyon.
- Higit pa rito, mayroon silang mga chloroplast para magsagawa ng photosynthesis.
- Ang kanilang photosynthetic equation ay magkatulad.
- Bukod dito, kasama sa RuBP ang madilim na reaksyon ng parehong uri ng halaman.
- Ang parehong halaman ay gumagawa ng phosphoglycerate.
Ano ang Pagkakaiba sa pagitan ng C3 at C4 Plants?
Ang C3 na halaman ay gumagawa ng phosphoglyceric acid bilang unang matatag na produkto ng dark reaction. Ito ay isang tatlong-carbon compound. Sa kabilang banda, ang mga halaman ng C4 ay gumagawa ng oxalo-acetic acid bilang unang matatag na produkto ng madilim na reaksyon. Ito ay isang apat na carbon compound. Samakatuwid, ito ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng C3 at C4 na mga halaman.
Higit pa rito, ang kahusayan ng photosynthetic ng mga halaman ng C3 ay mas mababa kaysa sa kahusayan ng photosynthetic ng mga halaman ng C4. Ito ay dahil sa photorespiration na nakikita sa mga halaman ng C3 na bale-wala sa mga halaman ng C4. Kaya, ito ay isa pang pagkakaiba sa pagitan ng mga halaman ng C3 at C4. Kung isasaalang-alang ang mga pagkakaiba sa istruktura, ang mga halaman ng C3 ay walang dalawang uri ng chloroplast at Kranz anatomy sa mga dahon. Sa kabilang banda, ang mga halaman ng C4 ay may dalawang uri ng mga chloroplast, at nagpapakita sila ng Kranz anatomy sa mga dahon. Kaya, ito rin ay isang pagkakaiba sa pagitan ng C3 at C4 na mga halaman.
Higit pa rito, ang karagdagang pagkakaiba sa pagitan ng C3 at C4 na mga halaman ay ang mga C3 na halaman ay nag-aayos ng carbon dioxide nang isang beses lamang habang ang mga C4 na halaman ay nag-aayos ng carbon dioxide nang dalawang beses. Dahil sa katotohanang ito, ang C assimilation ay mas mababa sa C3 na mga halaman habang ang C assimilation ay mataas sa C4 na mga halaman. Hindi lamang iyon, ang mga halaman ng C4 ay maaaring magsagawa ng photosynthesis kapag ang stomata ay sarado at nasa ilalim ng napakataas na konsentrasyon ng liwanag at mababang CO2 concentrations. Gayunpaman, hindi nagagawa ng mga halaman ng C3 ang photosynthesis kapag nakasara ang stomata at nasa ilalim ng napakataas na konsentrasyon ng liwanag at mababang CO2 concentrations. Samakatuwid, ito ay isa ring makabuluhang pagkakaiba sa pagitan ng mga halaman ng C3 at C4. Higit pa rito, ang mga halaman ng C3 at mga halaman ng C4 ay naiiba sa unang tumatanggap ng carbon dioxide. Ang RuBP ay ang CO2 acceptor sa C3 plants habang ang PEP ang unang CO2 acceptor sa C4 plants.
Buod – C3 vs C4 Plants
Ang C3 at C4 ay dalawang uri ng halaman. Ang mga halaman ng C3 ay karaniwan habang ang mga halaman ng C4 ay napakabihirang. Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng mga halaman ng C3 at C4 ay nakasalalay sa unang produkto ng carbon na ginawa nila sa panahon ng madilim na reaksyon. Isinasagawa ng mga C3 plant ang Calvin cycle at gumagawa ng tatlong-carbon compound bilang unang stable na produkto habang ang C4 plants ay nagsasagawa ng C4 na mekanismo at gumagawa ng apat na carbon compound bilang unang stable na produkto. Higit pa rito, ang mga halaman ng C3 ay nagpapakita ng mas kaunting kahusayan sa photosynthetic habang ang mga halaman ng C4 ay nagpapakita ng mataas na kahusayan sa photosynthetic. Bukod dito, ang mga halaman ng C3 ay walang Kranz anatomy sa mga dahon, at wala rin silang dalawang uri ng chloroplast. Sa kabilang banda, ang mga halaman ng C4 ay may Kranz anatomy sa kanilang mga dahon, at mayroon din silang dalawang uri ng chloroplast. Kaya, ito ang buod ng C3 at C4 na mga halaman.
