Perbezaan Antara Tumbuhan C3 dan C4

The perbezaan utama antara tanaman C3 dan C4 adalah bahawa tumbuhan C3 membentuk sebatian tiga karbon sebagai produk stabil pertama reaksi gelap manakala tumbuhan C4 membentuk sebatian empat karbon sebagai produk stabil pertama reaksi gelap.

Fotosintesis adalah proses yang didorong oleh cahaya yang menukarkan karbon dioksida dan air menjadi gula yang kaya tenaga dalam tumbuh-tumbuhan, alga dan cyanobacteria. Semasa tindak balas cahaya fotosintesis, fotolisis molekul air berlaku. Akibat fotolisis air, oksigen membebaskan sebagai hasil sampingan. Selepas tindak balas cahaya, tindak balas gelap bermula dan ia mensintesiskan karbohidrat dengan menetapkan karbon dioksida. Walau bagaimanapun, oksigen yang dihasilkan daripada tindak balas cahaya boleh mengikat dengan enzim utama reaksi gelap iaitu RuBP oxygenase-carboxylase (Rubisco) dan menjalankan photorespiration. Photorespiration adalah proses yang membuang tenaga dan mengurangkan sintesis karbohidrat. Oleh itu, untuk mengelakkan photorespiration, terdapat tiga cara yang berbeza bahawa tindak balas gelap berlaku di dalam tumbuhan untuk mencegah pertemuan oksigen dengan Rubisco. Oleh itu, bergantung kepada cara reaksi gelap berlaku, terdapat 3 jenis tumbuhan; iaitu, tumbuhan C3, tumbuhan C4, dan kilang CAM.

KANDUNGAN

1. Gambaran Keseluruhan dan Perbezaan Utama
2. Apakah Tumbuhan C3
3. Apakah Tumbuhan C4?
4. Kesamaan Antara Tumbuhan C3 dan C4
5. Sampingan Side by Side - Tumbuhan C3 vs C4 dalam Borang Tabular
6. Ringkasan

Apakah Tumbuhan C3??

Kira-kira 95% tumbuhan di bumi adalah tumbuhan C3. Seperti namanya, mereka menjalankan mekanisme C3 photosynthetic iaitu kitaran Calvin. Fotosintesis C3 dikatakan telah timbul kira-kira 3.5 bilion tahun lalu. Tumbuhan ini kebanyakannya tumbuh-tumbuhan daun kayu dan bulat. Dalam tumbuhan ini, penetapan karbon berlaku di sel mesofil yang hanya di bawah epidermis.

Karbon dioksida memasuki dari atmosfera ke sel mesofil melalui stomata. Kemudian tindak balas gelap bermula. Tindak balas pertama ialah penetapan karbon dioksida dengan ribulosa bisphosphate menjadi fosfogliserat yang merupakan senyawa tiga-karbon. Malah, ia adalah produk stabil pertama tanaman C3. Ribulose bisphosphate carboxylase (Rubisco) adalah enzim yang mengkatalisis tindak balas karboksilasi dalam tumbuhan. Begitu juga, kitaran Calvin berlaku secara kitaran semasa menghasilkan karbohidrat.

Rajah 01: Tumbuhan C3

Berbanding dengan tumbuhan C4, tumbuhan C3 tidak berkesan dengan mekanisme fotosintesis mereka. Ia adalah kerana berlakunya photorespirasi dalam tumbuhan C3. Photorespiration berlaku disebabkan aktiviti oksigenase enzim Rubisco. Pengoksidaan Rubisco berfungsi dalam arah yang bertentangan dengan karboksilasi, dengan berkesan membuang fotosintesis dengan membuang sejumlah besar karbon yang asalnya ditetapkan oleh kitaran Calvin pada perbelanjaan yang besar, dan mengakibatkan kehilangan karbon dioksida dari sel-sel yang membetulkan karbon dioksida. Begitu juga, interaksi dengan oksigen dan karbon dioksida berlaku di tapak yang sama di Rubisco. Reaksi bersaing ini biasanya dijalankan pada nisbah 3: 1 (karbon: oksigen). Oleh itu, adalah jelas bahawa photorespiration adalah proses stimulasi cahaya yang menggunakan oksigen dan berkembang karbon dioksida.

Apakah Tumbuhan C4??

Tumbuhan C4 terdapat di kawasan kering dan suhu tinggi. Kira-kira 1% spesies tumbuhan mempunyai biokimia C4. Beberapa contoh tumbuhan C4 adalah jagung dan tebu. Seperti namanya, tanaman ini menjalankan mekanisme fotosintesis C4. Fotosintesis C4 dikatakan telah timbul hampir 12 juta tahun yang lalu; lama selepas evolusi mekanisme C3. Tumbuhan C4 mungkin lebih baik disesuaikan sekarang, kerana paras karbon dioksida sekarang lebih rendah daripada 100 juta tahun yang lalu.

Tumbuhan C4 jauh lebih cekap dalam menangkap karbon dioksida. Tambahan pula, fotosintesis C4 terdapat dalam spesies monocot dan dicot. Berbeza dengan tumbuhan C3, produk stabil pertama yang terbentuk semasa fotosintesis adalah asid oksaloasetik, yang merupakan senyawa empat karbon. Paling penting, daun tumbuhan ini menunjukkan jenis anatomi khas yang dipanggil "Kranz Anatomy". Terdapat bulatan sarung sel-sel sarung dengan kloroplas di sekeliling bulatan vaskular di mana tumbuhan C4 boleh dikenalpasti.

Rajah 02: Tumbuhan C4

Dalam laluan ini, penetapan karbon dioksida berlaku dua kali. Dalam sitoplasma sel mesophyll, CO₂ pembetulan pertama dengan phosphoenolpyruvate (PEP), yang bertindak sebagai penerima utama. Tindak balas ini dipangkin oleh enzim PEP carboxylase. Kemudian PEP menukar menjadi malate dan kemudian menjadi pyruvate membebaskan CO₂. Dan, CO ini₂ sekali lagi pembaikan untuk kali kedua dengan ribulose bisphosphate, untuk membentuk 2 phosphoglycerate untuk menjalankan kitaran Calvin.

Apakah Kesamaan Antara Tumbuhan C3 dan C4?

• Kedua-dua tumbuhan C3 dan C4 membetulkan karbon dioksida dan menghasilkan karbohidrat.
• Mereka melakukan tindak balas yang gelap.
• Juga, kedua-dua jenis tumbuhan menjalankan tindak balas cahaya yang sama.
• Tambahan pula, mereka mempunyai kloroplas untuk menjalankan fotosintesis.
• Persamaan fotosintesis mereka adalah serupa.
• Selain itu, RuBP melibatkan reaksi gelap kedua-dua jenis tumbuhan.
• Kedua-dua tumbuhan menghasilkan phosphoglycerate.

Apakah Perbezaan Antara Tumbuhan C3 dan C4?

Tumbuhan C3 menghasilkan asid phosphoglyceric sebagai produk stabil pertama dalam reaksi gelap. Ia adalah sebatian tiga karbon. Sebaliknya, tumbuh-tumbuhan C4 menghasilkan asid oksalo-asetik sebagai produk stabil pertama dalam reaksi gelap. Ia adalah sebatian empat karbon. Oleh itu, ini adalah perbezaan utama antara tumbuhan C3 dan C4.

Tambahan pula, kecekapan fotosintesis tumbuhan C3 kurang daripada kecekapan fotosintesis tumbuhan C4. Ini disebabkan oleh fotorespirasi yang dilihat dalam tumbuhan C3 yang boleh diabaikan dalam tumbuhan C4. Oleh itu, ia adalah satu lagi perbezaan antara tanaman C3 dan C4. Apabila mempertimbangkan perbezaan struktur, tanaman C3 tidak mempunyai dua jenis kloroplas dan anatomi Kranz dalam daun. Sebaliknya, tumbuhan C4 mempunyai dua jenis kloroplas, dan mereka menunjukkan anatomi Kranz dalam daun. Oleh itu, ia juga berbeza antara tanaman C3 dan C4.

Tambahan lagi, perbezaan antara tumbuhan C3 dan C4 ialah tumbuhan C3 membaiki karbon dioksida hanya sekali manakala tumbuhan C4 membetulkan karbon dioksida dua kali. Oleh sebab fakta ini, asimilasi C kurang dalam tumbuhan C3 manakala asimilasi C tinggi dalam tumbuhan C4. Bukan itu sahaja, tumbuhan C4 boleh menjalankan fotosintesis apabila stomata ditutup dan di bawah kepekatan cahaya yang sangat tinggi dan CO rendah₂ kepekatan. Walau bagaimanapun, tumbuhan C3 tidak dapat menjalankan fotosintesis apabila stomata ditutup dan di bawah kepekatan cahaya yang sangat tinggi dan CO rendah₂ kepekatan. Oleh itu, ini juga merupakan perbezaan penting antara tumbuhan C3 dan C4. Selain itu, tumbuh-tumbuhan C3 dan tumbuhan C4 berbeza daripada penerima karbon dioksida pertama. RuBP adalah CO₂ Penerimaan dalam tumbuhan C3 manakala PEP adalah CO pertama₂ penerima dalam tumbuhan C4.

Ringkasan - Tumbuhan C3 vs C4

C3 dan C4 adalah dua jenis tumbuhan. Tumbuhan C3 sangat biasa manakala tumbuhan C4 sangat jarang berlaku. Perbezaan utama antara tumbuh-tumbuhan C3 dan C4 bergantung kepada produk karbon pertama yang dihasilkan semasa reaksi gelap. Tumbuhan C3 menjalankan kitaran Calvin dan menghasilkan sebatian tiga karbon sebagai produk stabil pertama manakala tanaman C4 menjalankan mekanisme C4 dan menghasilkan empat senyawa karbon sebagai produk stabil pertama. Tambahan pula, tumbuhan C3 menunjukkan kurang kecekapan fotosintesis manakala tumbuhan C4 menunjukkan kecekapan fotosintesis yang tinggi. Selain itu, tumbuhan C3 tidak mempunyai anatomi Kranz dalam daun, dan juga mereka tidak mempunyai dua jenis kloroplas. Sebaliknya, tumbuhan C4 mempunyai anatomi Kranz dalam daun mereka, dan juga mempunyai dua jenis kloroplas. Oleh itu, ini adalah ringkasan tanaman C3 dan C4.

Rujukan:

1. Szczepanik, et al. "Pada Mekanisme C 4 Photosynthesis Pertengahan Pertengahan antara Kranz Mesophyll dan Sel Lipatan Bundle dalam Rumput." OUP Academic, Oxford University Press, 28 Mac 2008. Boleh didapati di sini 
2. Study.com, Study.com. Terdapat di sini 

Image Courtesy:

1. "gambarajah fotorespirasi ringkas" Oleh Rachel Purdon - Kerja sendiri, (CC BY-SA 3.0) melalui Wikimedia Commons 
2. "HatchSlackpathway2" Oleh Adenosine (perbincangan) - HatchSlackpathway.svg, (CC BY-SA 2.5) melalui Wikimedia Commons