Perbezaan Utama - tanaman C3 vs C4

Tumbuhan C3 dan C4 adalah dua jenis tumbuhan yang menggunakan kitaran C3 dan C4 masing-masing semasa tindak balas gelap fotosintesis. Sekitar 95% tanaman di bumi adalah tanaman C3. Tebu, sorgum, jagung, dan rumput adalah tanaman C4. Daun tumbuhan C4 menunjukkan anatomi Kranz. Tumbuhan C4 mampu melakukan fotosintesis walaupun dalam kepekatan rendah karbon dioksida dan juga dalam keadaan panas dan kering. Oleh itu, kecekapan fotosintesis pada tanaman C4 lebih tinggi daripada kecekapannya pada tanaman C3. The perbezaan utama antara tanaman C3 dan C4 adalah bahawa fiksasi tunggal karbon dioksida diperhatikan di loji C3 dan fiksasi karbon dioksida berganda diperhatikan di loji C4.

Artikel ini meneroka,

1. Apa itu C3 Tanaman - Definisi, Ciri, Ciri, Contoh 2. Apa itu C4 Tanaman - Definisi, Ciri, Ciri, Contoh 3. Apakah perbezaan antara Tanaman C3 dan C4

Apa itu Tanaman C3

Tumbuhan C3 menggunakan kitaran Calvin sebagai mekanisme mereka untuk tindak balas gelap dalam fotosintesis. Sebatian stabil pertama yang dihasilkan dalam kitaran Calvin ialah 3-phosphoglycerate. Oleh kerana 3-phosphoglycerate adalah sebatian tiga karbon, kitaran Calvin disebut kitaran C3. Tumbuhan C3 secara langsung membetulkan karbon dioksida oleh enzim, ribulosa bifosfat karboksilase (rubisco). Fiksasi ini berlaku pada kloroplas sel mesofil. Kitaran C3 berlaku dalam tiga langkah. Semasa langkah pertama, karbon dioksida dimasukkan ke dalam gula lima karbon, ribulosa 1, 5-bifosfat, yang secara alternatif dihidrolisis menjadi 3-fosfogliserat. Sebilangan 3-fosfogliserat diubah menjadi fosfat heksosa seperti glukosa 6-fosfat, glukosa 1-fosfat dan 6-fosfat fruktosa semasa langkah kedua. Baki 3-fosfogliserat dikitar semula, membentuk ribulosa 1, 5-fosfat.

Julat suhu optimum tanaman C3 ialah 65-75 darjah Fahrenheit. Apabila suhu tanah mencapai 40-45 darjah Fahrenheit, tanaman C3 mula tumbuh. Oleh itu, tanaman C3 dipanggil tanaman musim sejuk. Kecekapan fotosintesis menjadi rendah dengan peningkatan suhu. Pada musim bunga dan musim gugur, tanaman C3 menjadi produktif kerana kelembapan tanah yang tinggi, masa fotoper yang lebih pendek, dan suhu yang sejuk. Semasa musim panas, tanaman C3 kurang produktif kerana suhu tinggi dan kelembapan tanah yang kurang. Tanaman C3 boleh menjadi tanaman tahunan seperti gandum, gandum, dan rai atau tanaman tahunan seperti fescues dan kebun. Bahagian silang daun Arabidopsis thaliana, yang merupakan tanaman C3 ditunjukkan pada gambar 1. Sel sarung bundle ditunjukkan dengan warna merah jambu.

Gambar 1: Daun Arabidopsis thaliana

Apa itu C4 Tanaman

Tumbuhan C4 menggunakan kitaran Hatch-Stack sebagai mekanisme reaksi mereka dalam reaksi fotosintesis gelap. Sebatian stabil pertama yang dihasilkan dalam kitaran Hatch-Stack adalah oksaloasetat. Oleh kerana oksaloasetat adalah sebatian empat karbon, kitaran Hatch-Stack disebut kitaran C4. Tumbuhan C4 membetulkan karbon dioksida dua kali, dalam sel mesofil dan kemudian di sel selubung bundel, oleh enzim, karboksilat fosfenol piruvat dan karboksilat ribulosa bifosfat (rubisco) masing-masing. Phosphoenol piruvate dalam sel mesofil dipadatkan dengan karbon dioksida, membentuk oksaloasetat. Oksaloasetat ini menjadi malat untuk dipindahkan ke sel selubung bundle. Di dalam sel selubung bundel, malate di-decarboxylated, menjadikan karbon dioksida tersedia untuk kitaran Calvin di sel-sel ini. Kemudian karbon dioksida terpaku untuk kali kedua di dalam sel selubung bundle.

Suhu optimum tanaman C4 ialah 90-95 darjah Fahrenheit. Tumbuhan C4 mula tumbuh pada suhu 60-65 darjah Fahrenheit. Oleh itu, tanaman C4 disebut tanaman musim tropika atau musim panas. Tumbuhan C4 lebih cekap mengumpulkan karbon dioksida dan air dari tanah. Pori-pori stomata pertukaran gas disimpan dekat pada hampir setiap jam sehari untuk mengurangkan kehilangan kelembapan berlebihan dalam keadaan kering dan panas. Tumbuhan C4 tahunan adalah jagung, pearlmillet, dan sudangrass. Tumbuhan C4 perennial adalah bermudagrass, rumput India dan switchgrass. Daun tumbuhan C4 menunjukkan anatomi Kranz. Sel selubung bundar fotosintesis menutup tisu vaskular daun. Sel selubung ini dikelilingi oleh sel mesofil. Bahagian silang daun jagung, menunjukkan anatomi Kranz ditunjukkan pada gambar 2.

Gambar 2: Daun jagung

Perbezaan Antara Tumbuhan C3 dan C4

Nama Alternatif

Tumbuhan C3: Tanaman C3 dipanggil tanaman musim sejuk.

Tumbuhan C4: Tumbuhan C4 dipanggil tanaman musim panas.

Anatomi Kranz

Tumbuhan C3: Daun tumbuhan C3 kekurangan anatomi Kranz.

Tumbuhan C4: Daun tumbuhan C4 mempunyai anatomi Kranz.

Sel

Tumbuhan C3: Pada tanaman C3, tindak balas gelap dilakukan oleh sel mesofil. Sel sarung bundle kekurangan kloroplas.

Tumbuhan C4: Pada tanaman C4, reaksi gelap dilakukan oleh kedua-dua sel mesofil dan sel selubung bundle.

Kloroplas

Tumbuhan C3: Kloroplas tumbuhan C3 bersifat monomorfik. Tumbuhan C3 hanya mengandungi kloroplas berbutir.

Tumbuhan C4: Kloroplas tanaman C4 dimorfik. Tanaman C4 mengandungi kloroplas berbutir dan agranular.

Reticulum Periferal

Tumbuhan C3: Kloroplas tanaman C3 kekurangan retikulum periferal.

Tumbuhan C4: Kloroplas tanaman C4 mengandungi retikulum periferal.

Sistem Foto II

Tumbuhan C3: Kloroplas tanaman C3 terdiri daripada PS II.

Tumbuhan C4: Kloroplas tanaman C4 tidak terdiri daripada PS II.

Stomata

Tumbuhan C3: Fotosintesis dihambat apabila stomata ditutup.

Tumbuhan C4: Fotosintesis berlaku walaupun stomata ditutup.

Fiksasi Karbon Dioksida

Tumbuhan C3: Fiksasi karbon dioksida tunggal berlaku di loji C3.

Tumbuhan C4: Fiksasi karbon dioksida berganda berlaku di loji C4.

Kecekapan dalam Fiksasi Karbon Dioksida

Tumbuhan C3: Fiksasi karbon dioksida kurang cekap dan lambat di loji C3.

Tumbuhan C4: Fiksasi karbon dioksida lebih cekap dan cepat di kilang C4.

Kecekapan Fotosintesis

Tumbuhan C3: Fotosintesis kurang cekap pada tanaman C3.

Tumbuhan C4: Fotosintesis berkesan pada tanaman C4.

Fotorespirasi

Tumbuhan C3: Fotorespirasi berlaku pada tanaman C3 apabila kepekatan karbon dioksida rendah.

Tumbuhan C4: Tiada pemerhatian fotorespirasi pada kepekatan karbon dioksida rendah.

Suhu Optimum

Tumbuhan C3: Julat suhu optimum tanaman C3 ialah 65-75 darjah Fahrenheit.

Tumbuhan C4: Julat suhu optimum tanaman C4 ialah 90-95 darjah Fahrenheit.

Enzim Karboksilase

Tumbuhan C3: Enzim karboksilase adalah rubisco pada tanaman C3.

Tumbuhan C4: Enzim karboksilase adalah PEP karboksilase dan rubisco pada tanaman C4.

Sebatian Stabil Pertama dalam Tindak Balas Gelap

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

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

Kandungan Protein Tumbuhan

Tumbuhan C3: Tumbuhan C3 mengandungi kandungan protein yang tinggi.

Tumbuhan C4: Tumbuhan C4 mengandungi kandungan protein yang rendah berbanding dengan tanaman C3.

Kesimpulannya

Tumbuhan C3 dan C4 menggunakan reaksi metabolik yang berbeza semasa reaksi fotosintesis gelap. Tumbuhan C3 menggunakan kitaran Calvin manakala tanaman C4 menggunakan kitaran Hatch-Slack. Pada tanaman C3, tindak balas gelap berlaku pada sel mesofil dengan fiksasi karbon dioksida terus ke ribulosa 1, 5-bifosfat. Pada tanaman C4, karbon dioksida terpaku menjadi fosfenol piruvat, membentuk malat untuk dipindahkan ke sel selubung bundle di mana kitaran Calvin berlaku. Oleh itu, karbon dioksida terpaku dua kali pada tanaman C4. Untuk menyesuaikan diri dengan mekanisme C4, daun tanaman C4 menunjukkan anatomi Kranz. Kecekapan fotosintesis tinggi pada tanaman C4 jika dibandingkan dengan tanaman C3. Tumbuhan C4 mampu melakukan fotosintesis walaupun stomata ditutup. Oleh itu, perbezaan utama antara tanaman C3 dan C4 adalah reaksi metaboliknya, yang beroperasi semasa reaksi fotosintesis gelap.

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 Apr 2017.

Image Courtesy: 1. "Keratan rentas Arabidopsis thaliana, kilang C3" Oleh Ninghui Shi - Karya sendiri (CC BY-SA 3.0) melalui Commons Wikimedia 2. "Keratan jagung, tanaman C4" Oleh Ninghui Shi - Karya sendiri, (CC BY-SA 3.0) melalui Commons Wikimedia