በC3 እና C4 ተክሎች መካከል ያለው ልዩነት

2024 ደራሲ ደራሲ: Alex Aldridge | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2023-12-17 13:31

በC3 እና C4 ተክሎች መካከል ያለው ቁልፍ ልዩነት የC3 እፅዋት የሶስት ካርቦን ውህድ የጨለማ ምላሽ የመጀመሪያው የተረጋጋ ምርት ሲሆኑ የ C4 እፅዋት ደግሞ ባለ አራት ካርቦን ውህድ እንደ የመጀመሪያው የተረጋጋ ምርት ጨለማ ምላሽ።

ፎቶሲንተሲስ በብርሃን የሚመራ ሂደት ሲሆን ካርቦን ዳይኦክሳይድን እና ውሃን በእጽዋት፣ በአልጌ እና በሳይያኖባክቴሪያዎች ውስጥ ወደ ሃይል የበለጸገ ስኳርነት የሚቀይር ሂደት ነው። የፎቶሲንተሲስ የብርሃን ምላሽ በሚሰጥበት ጊዜ የውሃ ሞለኪውሎች ፎቶሊሲስ ይከሰታል. በውሃ የፎቶላይዜሽን ውጤት ኦክስጅን እንደ ተረፈ ምርት ይለቃል። ከብርሃን ምላሽ በኋላ የጨለማው ምላሽ ይጀምራል እና ካርቦን ዳይኦክሳይድን በማስተካከል ካርቦሃይድሬትን ያዋህዳል።ነገር ግን ከብርሃን ምላሽ የሚመነጨው ኦክስጅን ከጨለማው ምላሽ ዋና ኢንዛይም ሩቢፒ ኦክሲጅንሴ-ካርቦክሲላሴ (Rubisco) ጋር ይጣመራል እና የፎቶ መተንፈሻን ያካሂዳል። Photorespiration ኃይልን የሚያባክን እና የካርቦሃይድሬትስ ውህደትን የሚቀንስ ሂደት ነው። ስለዚህ, የፎቶ አተነፋፈስን ለመከላከል, ከሩቢስኮ ጋር ኦክሲጅን እንዳይገናኝ ለመከላከል በእጽዋት ውስጥ የጨለማ ምላሽ ሦስት የተለያዩ መንገዶች አሉ. ስለዚህ, የጨለማ ምላሽ በሚከሰትበት መንገድ ላይ በመመስረት, 3 ዓይነት ተክሎች አሉ; ማለትም፣ C3 ተክሎች፣ C4 ተክሎች እና CAM ተክሎች።

C3 ተክሎች ምንድን ናቸው?

በምድር ላይ ካሉት ተክሎች 95% ያህሉ C3 ተክሎች ናቸው። ስሙ እንደሚያመለክተው የካልቪን ዑደት የሆነውን የ C3 ፎቶሲንተቲክ ዘዴ ያካሂዳሉ. C3 ፎቶሲንተሲስ ከ 3.5 ቢሊዮን ዓመታት በፊት ተነስቷል ተብሎ ይታሰባል። እነዚህ ተክሎች በአብዛኛው የእንጨት እና ክብ ቅጠል ተክሎች ናቸው. በእነዚህ እፅዋት ውስጥ የካርበን ማስተካከያ የሚከናወነው ከ epidermis በታች ባሉት ሜሶፊል ሴሎች ውስጥ ነው።

ካርቦን ዳይኦክሳይድ ከከባቢ አየር ወደ ሜሶፊል ሴሎች በስቶማታ በኩል ይገባል።ከዚያ የጨለማው ምላሽ ይጀምራል. የመጀመሪያው ምላሽ የካርቦን ዳይኦክሳይድን ከ Ribulose bisphosphate ጋር ወደ ፎስፎግሊሰሬትድ ማስተካከል ሲሆን ይህም የሶስት-ካርቦን ውህድ ነው. እንደ እውነቱ ከሆነ, የ C3 ተክሎች የመጀመሪያው የተረጋጋ ምርት ነው. Ribulose bisphosphate carboxylase (Rubisco) በእጽዋት ውስጥ ያለውን የካርቦሃይድሬት ምላሽን የሚያነቃቃ ኢንዛይም ነው። እንደዚሁም፣ የካልቪን ዑደት ካርቦሃይድሬትን በማምረት ላይ ሳለ ሳይክሊል ይከሰታል።

ምስል 01፡ C3 ተክሎች

ከC4 ተክሎች ጋር ሲነፃፀሩ C3 ተክሎች ፎቶሲንተቲክ አሠራራቸውን በተመለከተ ውጤታማ አይደሉም። በ C3 ተክሎች ውስጥ የፎቶፈስ መከሰት ምክንያት ነው. በሩቢስኮ ኢንዛይም ኦክሲጅን እንቅስቃሴ ምክንያት የፎቶ መተንፈስ ይከሰታል. የሩቢስኮ ኦክሲጅን ከካርቦክሲላይዜሽን በተቃራኒ አቅጣጫ ይሠራል ፣በካልቪን ዑደት የተስተካከለ ከፍተኛ መጠን ያለው ካርቦን በከፍተኛ ወጪ በማባከን ፎቶሲንተሲስን በተሳካ ሁኔታ ያስወግዳል ፣ እና ካርቦን ዳይኦክሳይድን ከሚያስተካክሉ ሴሎች ውስጥ የካርቦን ዳይኦክሳይድ መጥፋት ያስከትላል።በተመሳሳይም ከኦክሲጅን እና ከካርቦን ዳይኦክሳይድ ጋር መስተጋብር በሩቢስኮ ላይ በተመሳሳይ ቦታ ይከሰታል. እነዚህ ተቀናቃኝ ምላሾች በመደበኛነት በ3፡1 (ካርቦን፡ ኦክሲጅን) ጥምርታ ይሰራሉ። ስለዚህም የፎቶ አተነፋፈስ ብርሃንን የሚቀሰቅስ ኦክሲጅን የሚበላ እና ካርቦን ዳይኦክሳይድን የሚያመነጭ ሂደት እንደሆነ ግልጽ ነው።

C4 ተክሎች ምንድን ናቸው?

C4 ተክሎች በደረቅ እና ከፍተኛ ሙቀት ባለባቸው አካባቢዎች ይገኛሉ። በግምት 1% የሚሆኑ የእጽዋት ዝርያዎች C4 ባዮኬሚስትሪ አላቸው. አንዳንድ የC4 እፅዋት ምሳሌዎች በቆሎ እና አገዳ ናቸው። ስሙ እንደሚያመለክተው እነዚህ ተክሎች የ C4 ፎቶሲንተቲክ ዘዴን ያካሂዳሉ. C4 ፎቶሲንተሲስ ከ 12 ሚሊዮን ዓመታት በፊት እንደተነሳ ይታሰባል ። ከረጅም ጊዜ በኋላ የ C3 ዘዴ እድገት። አሁን ያለው የካርቦን ዳይኦክሳይድ መጠን ከ100 ሚሊዮን ዓመታት በፊት በጣም ያነሰ በመሆኑ C4 ተክሎች አሁን በተሻለ ሁኔታ ሊላመዱ ይችላሉ።

C4 ተክሎች ካርቦን ዳይኦክሳይድን በመያዝ ረገድ የበለጠ ቀልጣፋ ናቸው። በተጨማሪም C4 ፎቶሲንተሲስ በሁለቱም ሞኖኮት እና ዲኮት ዝርያዎች ውስጥ ይገኛል. ከ C3 ተክሎች በተቃራኒ በፎቶሲንተሲስ ወቅት የተፈጠረው የመጀመሪያው የተረጋጋ ምርት ኦክሳሎአክቲክ አሲድ ነው, እሱም አራት-ካርቦን ውህድ ነው.በጣም አስፈላጊው ነገር የእነዚህ ተክሎች ቅጠሎች "ክራንዝ አናቶሚ" የተባለ ልዩ የአናቶሚ ዓይነት ያሳያሉ. C4 እፅዋት የሚለዩበት በቫስኩላር ጥቅሎች ዙሪያ ክሎሮፕላስት ያላቸው የጥቅል ሽፋን ሴሎች ክብ አለ።

ምስል 02፡ C4 ተክሎች

በዚህ መንገድ የካርቦን ዳይኦክሳይድ መጠገኛ ሁለት ጊዜ ይከሰታል። በሜሶፊል ሴል ሳይቶፕላዝም ውስጥ CO₂ በመጀመሪያ በphosphoenolpyruvate (PEP) ያስተካክላል፣ ይህም እንደ ዋና ተቀባይ ሆኖ ያገለግላል። ምላሹ በፒኢፒ ካርቦክሲላይዝ ኤንዛይም ተዳክሟል። ከዚያ ፒኢፒ ወደ ማላቴ ይለወጣል ከዚያም ወደ ፒሩቫት ነፃ አውጪ CO₂ እና ይህ CO_{2 ዳግም ለሁለተኛ ጊዜ በ Ribulose bisphosphate ያስተካክላል፣ 2 ይመሰርታል። የካልቪን ዑደት ለማካሄድ phosphoglycerate።}

በC3 እና C4 ተክሎች መካከል ያለው ተመሳሳይነት ምንድን ነው?

ሁለቱም C3 እና C4 ተክሎች ካርቦን ዳይኦክሳይድን ያስተካክላሉ እና ካርቦሃይድሬትን ያመርታሉ።
ጨለማ ምላሽ ይሰጣሉ።
እንዲሁም ሁለቱም የዕፅዋት ዓይነቶች ተመሳሳይ የብርሃን ምላሽ ይሰጣሉ።
ከዚህም በላይ ፎቶሲንተሲስን ለማካሄድ ክሎሮፕላስት አላቸው።
የእነሱ የፎቶሲንተቲክ እኩልታ ተመሳሳይ ነው።
ከተጨማሪ፣ ሩቢፒ በሁለቱም የዕፅዋት ዓይነቶች የጨለማ ምላሽን ያካትታል።
ሁለቱም ተክሎች ፎስፎግሊሰሬትን ያመርታሉ።

በC3 እና C4 ተክሎች መካከል ያለው ልዩነት ምንድን ነው?

C3 ተክሎች ፎስፎግሊሰሪክ አሲድ ያመነጫሉ እንደ የጨለማው ምላሽ የመጀመሪያው የተረጋጋ ምርት። ባለ ሶስት ካርቦን ውህድ ነው. በሌላ በኩል, C4 ተክሎች ኦክሳሎ-አሴቲክ አሲድ የጨለማው ምላሽ የመጀመሪያው የተረጋጋ ምርት ነው. ባለአራት ካርቦን ውህድ ነው። ስለዚህ፣ ይህ በC3 እና C4 ተክሎች መካከል ያለው ቁልፍ ልዩነት ነው።

ከተጨማሪ የC3 ተክሎች የፎቶሲንተቲክ ቅልጥፍና ከC4 ተክሎች የፎቶሲንተቲክ ቅልጥፍና ያነሰ ነው።በ C3 ተክሎች ውስጥ በሚታየው የፎቶ አተነፋፈስ ምክንያት በ C4 ተክሎች ውስጥ እምብዛም የማይታዩ ናቸው. ስለዚህ, በ C3 እና C4 ተክሎች መካከል ሌላ ልዩነት ነው. የመዋቅር ልዩነቶችን ግምት ውስጥ በማስገባት የ C3 ተክሎች በቅጠሎች ውስጥ ሁለት ዓይነት ክሎሮፕላስት እና ክራንዝ አናቶሚ የላቸውም. በሌላ በኩል የ C4 ተክሎች ሁለት ዓይነት ክሎሮፕላስት አላቸው, እና የ Kranz anatomy በቅጠሎች ውስጥ ያሳያሉ. ስለዚህ፣ እንዲሁም በC3 እና C4 ተክሎች መካከል ያለው ልዩነት ነው።

በተጨማሪም፣ በC3 እና C4 ተክሎች መካከል ያለው ተጨማሪ ልዩነት የC3 ተክሎች ካርቦን ዳይኦክሳይድን አንድ ጊዜ ሲያስተካክሉ C4 ተክሎች ካርቦን ዳይኦክሳይድን ሁለት ጊዜ ሲያስተካክሉ ነው። በዚህ እውነታ ምክንያት የ C ውህደት በ C3 ተክሎች ውስጥ ያነሰ ሲሆን C ውህድ ደግሞ በ C4 ተክሎች ውስጥ ከፍተኛ ነው. ይህ ብቻ አይደለም፣ C4 ተክሎች ስቶማታ ሲዘጉ እና በጣም ከፍተኛ የብርሃን ክምችት እና ዝቅተኛ CO₂ ማጎሪያዎች ሲሆኑ ፎቶሲንተሲስ ማካሄድ ይችላሉ። ነገር ግን፣ የC3 ተክሎች ስቶማታ ሲዘጉ እና በጣም ከፍተኛ የብርሃን ክምችት እና ዝቅተኛ CO₂ ማጎሪያዎች ሲሆኑ ፎቶሲንተሲስ ማካሄድ አይችሉም።ስለዚህ, ይህ ደግሞ በ C3 እና C4 ተክሎች መካከል ከፍተኛ ልዩነት ነው. በተጨማሪም የ C3 ተክሎች እና C4 ተክሎች ከመጀመሪያው የካርቦን ዳይኦክሳይድ ተቀባይ ይለያያሉ. RuBP በC3 ተክሎች ውስጥ የ CO₂ ተቀባይ ሲሆን PEP በC4 ተክሎች ውስጥ የመጀመሪያው CO_{2 ተቀባይ ነው።}

ማጠቃለያ - C3 vs C4 ተክሎች

C3 እና C4 ሁለት አይነት እፅዋት ናቸው። C3 ተክሎች በጣም የተለመዱ ሲሆኑ C4 ተክሎች ግን በጣም ጥቂት ናቸው. በ C3 እና C4 ተክሎች መካከል ያለው ቁልፍ ልዩነት በጨለማው ምላሽ ጊዜ በሚያመነጩት የመጀመሪያው የካርቦን ምርት ላይ የተመሰረተ ነው. C3 ተክሎች የካልቪን ዑደት ያካሂዳሉ እና ሶስት-ካርቦን ውህድ እንደ መጀመሪያው የተረጋጋ ምርት ሲያመርቱ የ C4 ተክሎች ደግሞ C4 ዘዴን ያካሂዳሉ እና አራት የካርቦን ውህዶችን እንደ መጀመሪያው የተረጋጋ ምርት ያመርታሉ። በተጨማሪም የC3 ተክሎች አነስተኛ የፎቶሲንተቲክ ቅልጥፍና ሲያሳዩ ሲ 4 ተክሎች ደግሞ ከፍተኛ የፎቶሲንተቲክ ቅልጥፍናን ያሳያሉ።ከዚህም በላይ የ C3 ተክሎች በቅጠሎች ውስጥ የ Kranz anatomy የላቸውም, እና እንዲሁም ሁለት አይነት ክሎሮፕላስትስ የላቸውም. በሌላ በኩል፣ C4 ተክሎች በቅጠሎቻቸው ውስጥ ክራንዝ አናቶሚ አላቸው፣ እና እንዲሁም ሁለት አይነት ክሎሮፕላስት አላቸው። ስለዚህ፣ ይህ የC3 እና C4 ተክሎች ማጠቃለያ ነው።