Question

Róźnice między roślinami C3 a C4

Answer 1

To proste, 

Przypomnijmy na początek istotę przebiegu fotosyntezy C3, nazwijmy ją "zwykłą".

Dzieli się ona na fazę jasną, w której w granum chloroplastów następuje wytworzenie siły asymilacyjnej (ATP, HADPH) i tlenu jako produktu ubocznego wydalanego do atmosfery.Mamy zatem do czynienia z fotooddychaniem.

W czasie tego procesu wydziela się potrzebny roślinie CO2 jednak wiąże się to z licznymi "ustępstwami" i obniżeniem sprawności fotosyntezy. Dlaczego? 

Fotooddychanie polega na tym, że przy intensywnym oświetleniu lub niedoborze CO2 bądź przy nadmiarze tlenu rośliny C3 "nie mają wyjścia" i w fazie ciemnej muszą włączyć tlen do RuBP i tym samym związek ten nie może wiązać się z CO2 i wydajność fotosyntezy spada. 

Fotooddychanie należy zatem postrzegać jako proces konkurencyjny do fotosyntezy. 

 

Większość roślin lądowych przeprowadza foosyntezę C3. W ich liściach zgromadzona jest największa ilość miękiszu zieleniowego (mezofilu) odpowiadająca za proces fotosyntezy. 

U roślin C4 występuje dodatkowo (nie występujący u roślin C3) tzw. miękisz wieńcowy lub inaczej pochwa okołowiązkowa. Otacza ona wiązki przewodzące w liściach i bierze  udział w fotosyntezie C4. W jaki sposób, o tym dalej. 

 

Zanim przejdziemy dalej podsumujmy tę notatkę:

- U roślin typu C3 występuja faza jasna , a razem z nią fotooddychanie

- Liście roślin typu C3 nie zawierają dodatkowego miękiszu wieńcowego

- U roślin C3 następuje jednokrotne wiązanie CO2 (do RuBP w Cyklu Calvina w fazie ciemnej)

 

A teraz praktycznie:

U roślin typu C4 następuje dwukrotne wiązanie CO2. W miękiszu zieleniowym dw. węgla włączany jest do związku o nazwie PEP ( co nie ma miejsca u C3). PEP przekstzałca się w szczawiooctan, a ten ulega redukcji do kwasu jabłkowego. 

i kolejna nowość- kwas jabłkowy jest teraz transportowany z miękiszu zieleniowego liścia do pochwy okołowiązkowej, w której to zachodzi faza ciemna. I tu kwas jabłkowy ulega dekarboksylacji, czyli odłączeniu CO2. Wydzielony CO2 zostaje włączony w Cykl Calvina do RuBP obecnego cały czas w miękiszu wieńcowym. 

 

Na pewno zauważyłaś/-eś, że u roślin C4 nie występuje faza jasna.

 

Wnioski:

W komórkach pochwy okołowiązkowej występuje wysokie stężenie CO2, wynikające z nieustannie zachodzącego procesu dekarboksylacji kwasu jabłkowego. Dodatkowo w znjadujących się tam chloroplastach nie występują grana nie zachodzi więc faza jasna i nie jest produkowany tlen- CO PRAWIE CAŁKOWICIE ELIMINUJE ZACHODZENIE FOTOODDYCHANIA (dlaczego proces ten obniża sprawność fotosyntezy pisałem na początku!)

i sprawia, że rośliny C4 cechują się znacznie wyższą produktywnością fotosyntetyczną w porównaniu z roślinami C3.