Perbezaan Utama - Kitaran C3 vs C4

Kitaran C3 dan C4 adalah dua jenis tindak balas kitaran yang berlaku sebagai tindak balas gelap fotosintesis. Fotosintesis adalah penghasilan molekul organik sederhana, glukosa dari molekul bukan organik, karbon dioksida dan air, menggunakan cahaya matahari sebagai sumber tenaga. Semasa fotosintesis, tindak balas cahaya diikuti oleh reaksi gelap. Kitaran C3 juga dipanggil Kitaran Calvin, sedangkan kitaran C4 disebut Kitaran Hatch-Slack. The perbezaan utama antara kitaran C3 dan C4 adalah sebatian stabil pertama yang dihasilkan oleh tindak balas ini; sebatian stabil pertama yang dihasilkan dalam kitaran C3 ialah sebatian tiga karbon yang disebut asid 3-fosfogliserik (PGA) sedangkan sebatian stabil pertama yang dihasilkan dalam kitaran C4 adalah sebatian empat karbon yang disebut asid oksaloasetik (OAA).

Artikel ini meneroka,

1. Apakah Kitaran C3 - Ciri, Proses, Fungsi 2. Apakah Kitaran C4 - Ciri, Proses, Fungsi 3. Apakah perbezaan antara C3 dan C4 Cycle

Apakah Kitaran C3

Kitaran C3 adalah salah satu daripada dua jalur reaksi yang boleh berlaku dalam reaksi fotosintesis gelap. Ia berlaku di semua tanaman. Tiga langkah diperhatikan dalam kitaran C3. Semasa langkah pertama, karbon dioksida terpaku menjadi ribulosa 1, 5-bifosfat, membentuk sebatian enam karbon yang tidak stabil, yang kemudian dihidrolisis menjadi tiga sebatian karbon, 3-fosfogliserat. Fiksasi karbon dioksida dikatalisis oleh enzim, rubisco, yang terdapat di permukaan strom membran thylakoid dalam kloroplas. Fiksasi karbon dioksida adalah langkah membatasi kadar kitaran C3. Kerana ketidaksempurnaan pemangkin enzim, rubisco, enzim bertindak balas dengan oksigen molekul dengan proses yang disebut fotorespirasi. Dua molekul 3-fosfogliserat terbentuk oleh langkah pertama kitaran C3 per fiksasi karbon dioksida tunggal. Semasa langkah kedua, satu molekul 3-fosfogliserat dikurangkan, membentuk tiga jenis fosfat heksosa: fruktosa 6-fosfat, glukosa 6-fosfat dan glukosa 1-fosfat. Sisa 3-fosfogliserat dikitar semula, membentuk ribulosa 1, 5-bifosfat. Kitaran C3 ditunjukkan dalam rajah 1.

Rajah 1: Kitaran C3

Apakah Kitaran C4

Kitaran C4 adalah jalan reaksi lain yang berlaku dalam reaksi fotosintesis gelap. Tumbuhan, tumbuh di lingkungan panas dan kering seperti tebu, jagung, dan crabgrass, menggunakan jalur C4 semasa fotosintesis. Pori-pori stomata pertukaran gas disimpan hampir sepanjang hari di tanaman ini untuk mengurangkan kehilangan kelembapan berlebihan dalam keadaan kering dan panas. Oleh itu, kepekatan karbon dioksida di dalam daun tumbuhan juga berkurang dengan perkembangan kitaran C3. Apabila kepekatan karbon dioksida rendah, fotorespirasi ditingkatkan, mengurangkan kecekapan fotosintesis. Untuk meningkatkan kecekapan fotosintesis semasa keadaan kering dan panas, tanaman C4 tersebut menjalankan kitaran C4.

Dua jenis sel terlibat dalam Kitaran C4: sel mesofil dan sel selubung bundle. Tisu vaskular daun dikelilingi oleh sel selubung bundle. Struktur daun tanaman C4 dijelaskan oleh anatomi Kranz. Phosphoenol piruvate bertindak balas dengan karbon dioksida dalam sel mesofil, membentuk oksaloasetat, yang merupakan sebatian empat karbon. Reaksi dikatalisis oleh enzim karboksilase piruvat fosfenol, yang tidak sensitif terhadap oksigen. Oxaloacetate kemudian dikurangkan menjadi malate, yang dipindahkan ke sel selubung bundle. Di sel selubung bundel, malate didekarsoksilasi dengan mengeluarkan karbon dioksida, memasuki kitaran C3. Kitaran C4 ditunjukkan dalam gambar 2.

Gambar 2: Kitaran C4

Perbezaan Antara Kitaran C3 dan C4

Sebatian Stabil Pertama

Kitaran C3: Sebatian stabil pertama yang dihasilkan dalam kitaran C3 adalah sebatian tiga karbon yang disebut asid 3-fosfogliserik.

Kitaran C4: Sebatian stabil pertama yang dihasilkan dalam kitaran C4 adalah sebatian empat karbon yang disebut asid oksaloasetik.

Pemerhatian Pertama

Kitaran C3: Kitaran C3 pertama kali diperhatikan oleh Melvin Calvin.

Kitaran C4: Kitaran C4 pertama kali diperhatikan oleh Hatch dan Slack.

Nama Alternatif

Kitaran C3: Kitaran C3 dipanggil kitar Calvin.

Kitaran C4: Kitaran C4 dipanggil kitaran Hatch-Slack.

Kehadiran

Kitaran C3: Kitaran C3 terdapat di semua tanaman.

Kitaran C4: Kitaran C4 hanya terdapat pada tanaman C4 seperti sorgum dan jagung.

Penerima Karbon Dioksida Utama

Kitaran C3: Penerima karbon dioksida utama adalah sebatian lima karbon, Ribulose bi phosphate (RUBP).

Kitaran C4: Penerima karbon dioksida utama adalah sebatian tiga karbon, asid piruvik fosfoenol (PEP).

Enzim Karboksilase

Kitaran C3: Enzim karboksilase adalah Rubisco pada tanaman C3.

Kitaran C4: Enzim karboksilase adalah PEP karboksilase dan Rubisco.

Penetapan Karbon

Kitaran C3: Fiksasi karbon tunggal berlaku dalam kitaran C3.

Kitaran C4: Fiksasi karbon berganda berlaku dalam kitaran C4.

Kecekapan dalam Pembentukan Karbon

Kitaran C3: Fiksasi karbon kurang cekap dan lambat dalam kitaran C3.

Kitaran C4: Fiksasi karbon lebih cekap dan pantas dalam kitaran C4.

Keperluan Penetapan Karbon

Kitaran C3: Fiksasi molekul karbon tunggal memerlukan 3 ATP dan 2 NADH.

Kitaran C4: Penetapan fiksasi karbon tunggal memerlukan 5 ATP dan 3 NADH.

Jenis Kloroplas

Kitaran C3: Kloroplas granular terlibat dalam kitaran C3.

Kitaran C4: Kloroplas granular dan agranular terlibat dalam kitaran C4.

Anatomi Kranz di Daun

Kitaran C3: Anatomi Kranz tidak terdapat pada daun tanaman C3.

Kitaran C4: Anatomi kranz terdapat pada daun tanaman C4.

Sel

Kitaran C3: Kitaran C3 dijalankan oleh sel mesofil.

Kitaran C4: Kitaran C4 dilakukan oleh sel mesofil dan sel selubung bundle.

Suhu Optimum

Kitaran C3: Suhu optimum kitaran C3 ialah 20-25 darjah Celsius.

Kitaran C4: Suhu optimum kitaran C4 ialah 30-45 darjah Celsius.

Pada Kepekatan Karbon Dioksida Yang Sangat Rendah

Kitaran C3: Kitaran C3 tidak dapat dilanjutkan pada kepekatan karbon dioksida yang sangat rendah.

Kitaran C4: Kitaran C4 dapat dilanjutkan pada kepekatan karbon dioksida yang sangat rendah.

Kesan Oksigen

Kitaran C3: Kitaran C3 dihambat oleh oksigen.

Kitaran C4: Tidak ada penghambatan kitaran c4 dengan kitaran C4.

Cahaya matahari

Kitaran C3: Kitaran C3 dapat tepu dengan cahaya matahari.

Kitaran C4: Kitaran C4 tidak tepu dengan cahaya matahari.

Fotorespirasi

Kitaran C3: Sejumlah besar pereputan cahaya diperhatikan dalam kitaran C3.

Kitaran C4: Jumlah fotorespirasi yang diabaikan diperhatikan dalam kitaran C4.

Kesimpulannya

Kitaran C3 dan C4 adalah dua jenis tindak balas gelap yang berlaku semasa fotosintesis. Kitaran C3 berlaku di semua tanaman pada suhu 20-25 darjah Celsius, sedangkan kitaran C4 hanya berlaku pada tanaman C4 pada suhu 30-45 darjah Celsius. Semasa kitaran C3, peristiwa fiksasi karbon tunggal diperhatikan sedangkan, semasa kitaran C4, dua peristiwa fiksasi karbon diperhatikan. Fotorespirasi berlaku semasa kitaran C3 tetapi jumlah fotorespirasi yang tidak dapat dielakkan berlaku semasa kitaran C4. Kecekapan kitaran C3 rendah jika dibandingkan dengan kecekapan kitaran C4. Perbezaan utama antara kitaran C3 dan C4 adalah bilangan karbon dalam sebatian stabil pertama yang dihasilkan dalam setiap kitaran.

Rujukan: 1. Berg, Jeremy M. "The Calvin Cycle Synthesizes Hexoses from Carbon Dioxide and Water." Biokimia. Edisi ke-5. Perpustakaan Perubatan Nasional A.S., 01 Januari 1970. Web. 16 Apr 2017. 2. Lodish, Harvey. "Metabolisme CO2 semasa Fotosintesis." Biologi Sel Molekul. Edisi ke-4. Perpustakaan Perubatan Nasional A.S., 01 Januari 1970. Web. 16

Gambar Dengan ihsan: 1. "Calvin-cycle4" Oleh Mike Jones - Karya sendiri (CC BY-SA 3.0) melalui Commons Wikimedia 2. "HatchSlackpathway2" Oleh HatchSlackpathway.svg: * HatchSlackpathway.png: Karya terbitan Adenosine: Karya Jamousederivatif: Adenosine (bincang) - HatchSlackpathway.svg (CC BY-SA 2.5) melalui Wikimedia Commons