C3 və C4 bitkiləri arasındakı əsas fərq ondan ibarətdir ki, C3 bitkiləri qaranlıq reaksiyanın ilk stabil məhsulu kimi üç karbonlu birləşmə əmələ gətirir, C4 bitkiləri isə ilk stabil məhsul kimi dörd karbonlu birləşmə əmələ gətirir. qaranlıq reaksiya.
Fotosintez, karbon dioksidi və suyu bitkilərdə, yosunlarda və siyanobakteriyalarda enerji ilə zəngin şəkərlərə çevirən işıqla idarə olunan bir prosesdir. Fotosintezin işıq reaksiyası zamanı su molekullarının fotolizi baş verir. Suyun fotolizi nəticəsində oksigen əlavə məhsul kimi sərbəst buraxılır. İşıq reaksiyasından sonra qaranlıq reaksiya başlayır və karbon dioksidi fiksasiya edərək karbohidratları sintez edir. Bununla belə, işıq reaksiyasından yaranan oksigen qaranlıq reaksiyanın əsas fermenti olan RuBP oksigenaz-karboksilaza (Rubisco) ilə birləşərək fototənəffüs həyata keçirə bilər. Fotonəfəs enerji sərf edən və karbohidrat sintezini azaldan bir prosesdir. Buna görə də, fotonəfəs almanın qarşısını almaq üçün, oksigenin Rubisko ilə görüşməsinin qarşısını almaq üçün bitkilərdə qaranlıq reaksiyanın baş verməsinin üç fərqli yolu var. Beləliklə, qaranlıq reaksiyanın baş vermə üsulundan asılı olaraq, 3 növ bitki var; yəni C3 bitkiləri, C4 bitkiləri və CAM bitkiləri.
C3 Bitkiləri nədir?
Yer üzündəki bitkilərin təxminən 95%-i C3 bitkiləridir. Adından da göründüyü kimi, onlar Calvin dövrü olan C3 fotosintetik mexanizmini həyata keçirirlər. C3 fotosintezinin təxminən 3,5 milyard il əvvəl meydana gəldiyi düşünülür. Bu bitkilər əsasən odunlu və yuvarlaq yarpaqlı bitkilərdir. Bu bitkilərdə karbon fiksasiyası epidermisin altındakı mezofil hüceyrələrində baş verir.
Karbon dioksid stoma vasitəsilə atmosferdən mezofil hüceyrələrinə daxil olur. Sonra qaranlıq reaksiya başlayır. Birinci reaksiya karbon qazının Ribuloza bifosfat ilə üç karbonlu birləşmə olan fosfogliserata bərkidilməsidir. Əslində, C3 bitkilərinin ilk stabil məhsuludur. Ribuloz bifosfat karboksilaza (Rubisco) bitkilərdə bu karboksilləşmə reaksiyasını kataliz edən fermentdir. Eynilə, Kalvin dövrü karbohidratlar istehsal edərkən tsiklik olaraq baş verir.
Şəkil 01: C3 Bitkilər
C4 bitkiləri ilə müqayisədə, C3 bitkiləri fotosintetik mexanizm baxımından səmərəsizdir. Bunun səbəbi C3 bitkilərində fototənəffüsün baş verməsidir. Fototənəffüs Rubisko fermentinin oksigenaz fəaliyyəti sayəsində baş verir. Rubiskonun oksigenləşməsi karboksilləşməyə əks istiqamətdə işləyir, ilkin olaraq Kalvin dövrü ilə sabitlənmiş böyük miqdarda karbonu böyük xərclə sərf edərək fotosintezi effektiv şəkildə ləğv edir və karbon qazını fiksasiya edən hüceyrələrdən karbon qazının itirilməsi ilə nəticələnir. Eyni şəkildə, oksigen və karbon qazı ilə qarşılıqlı əlaqə Rubiskoda eyni yerdə baş verir. Bu rəqabətli reaksiyalar adətən 3:1 (karbon: oksigen) nisbətində gedir. Beləliklə, aydın olur ki, fotonəfəs oksigen istehlak edən və karbon qazını təkamül edən yüngül stimullaşdırılan bir prosesdir.
C4 Bitkiləri nədir?
C4 bitkiləri quru və yüksək temperaturlu ərazilərdə mövcuddur. Bitki növlərinin təxminən 1%-i C4 biokimyasına malikdir. C4 bitkilərinin bəzi nümunələri qarğıdalı və şəkər qamışıdır. Adından da göründüyü kimi, bu bitkilər C4 fotosintez mexanizmini həyata keçirirlər. C4 fotosintezinin təxminən 12 milyon il əvvəl meydana gəldiyi düşünülür; C3 mexanizminin təkamülündən çox sonra. C4 bitkiləri indi daha yaxşı uyğunlaşa bilər, çünki cari karbon dioksid səviyyələri 100 milyon il əvvəldən xeyli aşağıdır.
C4 bitkiləri karbon dioksidi tutmaqda daha effektivdir. Bundan əlavə, C4 fotosintezi həm monokot, həm də dikot növlərində olur. C3 bitkilərindən fərqli olaraq, fotosintez zamanı əmələ gələn ilk stabil məhsul dörd karbonlu birləşmə olan oksaloasetik turşudur. Ən əsası, bu bitkilərin yarpaqları “Kranz Anatomiyası” adlı xüsusi bir anatomiya növü göstərir. Damar bağlamalarının ətrafında xloroplastları olan bağlama qabığı hüceyrələrindən ibarət dairə var ki, onların vasitəsilə C4 bitkiləri müəyyən edilir.
Şəkil 02: C4 Bitkilər
Bu yolda karbon dioksidin fiksasiyası iki dəfə baş verir. Mezofil hüceyrəsi sitoplazmasında CO2 ilk olaraq əsas qəbuledici rolunu oynayan fosfoenolpiruvat (PEP) ilə fiksasiya olunur. Reaksiya PEP karboksilaza fermenti tərəfindən katalizlənir. Sonra PEP malata, sonra isə piruvat azad edən CO2 çevrilir və bu CO2 yenidən Ribuloza bifosfatla 2-ni əmələ gətirmək üçün fiksasiya olunur. Kalvin dövrünü həyata keçirmək üçün fosfogliserat.
C3 və C4 bitkiləri arasında hansı oxşarlıqlar var?
- Həm C3, həm də C4 bitkiləri karbon dioksidi düzəldir və karbohidratlar istehsal edir.
- Qaranlıq reaksiya verirlər.
- Həmçinin, hər iki növ bitki eyni işıq reaksiyasını həyata keçirir.
- Bundan başqa, onların fotosintez etmək üçün xloroplastları var.
- Onların fotosintetik tənliyi oxşardır.
- Bundan başqa, RuBP hər iki növ bitkinin qaranlıq reaksiyasını əhatə edir.
- Hər iki bitki fosfogliserat istehsal edir.
C3 və C4 Bitkiləri Arasındakı Fərq Nədir?
C3 bitkiləri qaranlıq reaksiyanın ilk stabil məhsulu kimi fosfogliserik turşu istehsal edir. Üç karbonlu bir birləşmədir. Digər tərəfdən, C4 bitkiləri qaranlıq reaksiyanın ilk sabit məhsulu olaraq oksalo-sirkə turşusu istehsal edir. Bu dörd karbonlu birləşmədir. Buna görə də, bu, C3 və C4 bitkiləri arasındakı əsas fərqdir.
Bundan başqa, C3 bitkilərinin fotosintez effektivliyi C4 bitkilərinin fotosintetik səmərəliliyindən azdır. Bu, C4 bitkilərində cüzi olan C3 bitkilərində görülən fotonəfəslə bağlıdır. Beləliklə, C3 və C4 bitkiləri arasındakı başqa bir fərqdir. Struktur fərqləri nəzərə alsaq, C3 bitkilərində yarpaqlarda iki növ xloroplast və Kranz anatomiyası yoxdur. Digər tərəfdən, C4 bitkilərində iki növ xloroplast var və yarpaqlarda Kranz anatomiyasını göstərirlər. Beləliklə, o, həm də C3 və C4 bitkiləri arasında fərqdir.
Üstəlik, C3 və C4 bitkiləri arasında daha bir fərq ondan ibarətdir ki, C3 bitkiləri karbon dioksidi yalnız bir dəfə, C4 bitkiləri isə iki dəfə karbon qazını düzəldir. Bu səbəbdən C3 bitkilərində C assimilyasiyası az, C4 bitkilərində isə C assimilyasiyası yüksəkdir. Yalnız bununla da qalmır, C4 bitkiləri stomatalar qapalı və çox yüksək işıq konsentrasiyası və aşağı CO2 konsentrasiyaları altında fotosintez edə bilir. Bununla belə, C3 bitkiləri stomata qapalı və çox yüksək işıq konsentrasiyası və aşağı CO2 konsentrasiyası altında fotosintez həyata keçirə bilmir. Buna görə də, bu da C3 və C4 bitkiləri arasında əhəmiyyətli bir fərqdir. Bundan əlavə, C3 bitkiləri və C4 bitkiləri ilk karbon qazı qəbuledicisindən fərqlənir. RuBP C3 zavodlarında CO2 qəbuledicidir, PEP isə C4 zavodlarında ilk CO2 qəbuledicidir.
Xülasə – C3 vs C4 Bitkiləri
C3 və C4 iki növ bitkidir. C3 bitkiləri çox yaygındır, C4 bitkiləri isə çox nadirdir. C3 və C4 bitkiləri arasındakı əsas fərq qaranlıq reaksiya zamanı istehsal etdikləri ilk karbon məhsulundan asılıdır. C3 bitkiləri Kalvin dövrəsini həyata keçirir və ilk stabil məhsul kimi üç karbonlu birləşmə istehsal edir, C4 zavodları isə C4 mexanizmini həyata keçirir və ilk stabil məhsul kimi dörd karbonlu birləşmə istehsal edir. Bundan əlavə, C3 bitkiləri daha az fotosintetik səmərəlilik göstərir, C4 bitkiləri isə yüksək fotosintetik səmərəlilik göstərir. Üstəlik, C3 bitkilərinin yarpaqlarında Kranz anatomiyası yoxdur və iki növ xloroplast da yoxdur. Digər tərəfdən, C4 bitkilərinin yarpaqlarında Kranz anatomiyası var və iki növ xloroplast var. Beləliklə, bu, C3 və C4 bitkilərinin xülasəsidir.
