Nhu cầu nước ở thực vật C4 khác với thực vật C3 như thế nào

Lá và lục lạp ở cá cây C4 có sự phát triển mạnh các tế bào bao bó mạch. Đó là tế bào nhu mô sắp xếp hướng tâm, sít nhau. Trong các tế bào này chứa nhiều lục lạp lớn, cấu trúc hạt kém phát triển và chứa nhiều tinh bột.

Trong khi đó cây C3 chỉ có một dạng lục lạp của tế bào mô giậu, nhỏ, có cấu trúc hạt phát triển, chứa rất ít các hạt tinh bột. Các tế bào bao bó mạch ở cây C3 rất ít hoặc không phát triển.

Tiêu chuẩn sinh lí

- Nhiệt độ thích hợp đối với quang hợp: Đối với thực vật C4, nhiệt độ tối ưu đối với quang hợp vào khoảng 30 – 45o C, trong khi đó ở thực vật C3 chỉ khoảng 10 – 25o C.

- Sự phản ứng của quang hợp đối với cường độ ánh sáng: Ở thực vật C4 khi cường độ ánh sáng tăng thì cường độ quang hợp cũng tăng, rất khó xác định điểm bão hòa ánh sáng ngay cả khi cường độ chiếu sáng gần với cường độ chiếu sáng của mặt trời toàn phần. Ngược lại, ở thực vật C3 điểm bão hòa ánh sáng chỉ bằng 1/3 ánh sáng mặt trời toàn phần. Ở cường độ ánh sáng tối ưu, cường độ quang hợp ở thực vật C4 có thể đạt tới 40 – 60 mg CO2/dm2/h, thậm chí có khi đạt tới 80 mg CO2/dm2/h. Ngược lại, ở thực vật C3 chỉ đạt 10 – 35 mg CO2/dm2/h.

- Ảnh hưởng của O2 đến quang hợp – Hiệu ứng Warburg [1]: Ở thực vật C3, khi nồng độ O2 tăng lên thì cường độ quang hợp giảm và bị ức chế khi nồng độ O2 đạt 21%. Trong khi đó, thực vật C4 không bị ảnh hưởng bởi nồng độ O2.

- Điểm bù CO2 đối với quang hợp [2]: Điểm bù CO2 đối với quang hợp khác nhau giữa hai nhóm thực vật. Nhóm thực vật C3 có điểm bù CO2 khoảng 30 – 70 ppm, trong khi đó nhóm thực vật C4 có điểm bù khoảng 0 – 10 ppm.

- Nhu cầu nước ở thực vật C3 và C4: Nhu cầu nước ở hai nhóm thực vật C3 và C4 rất khác nhau. Nhu cầu nước ở thực vật C4 chỉ bằng ½ nhu cầu nước của thực vật C3.

Tiêu chuẩn sinh hóa

- Con đường cố định CO2 ở hai nhóm thực vật C3 và C4 khác nhau.

- Các quá trình sinh hóa của con đường CO2 ở hai nhóm thực vật C3 và C4 khác nhau là do hoạt động của các enzim của các quá trình khác nhau.

- Hô hấp sáng: Hô hấp sáng là một trong những tiêu chuẩn quan trọng phân biệt hai nhóm thực vật C3 và C4. Chỉ thực vật C3 mới có hô hấp sáng, còn thực vật C4 không có hoặc rất yếu.

[1]- Hiệu ứng Warburg: Ngay từ năm 1920 Warburg đã thấy rằng: Quang hợp ở tảo Chlorella bị ức chế khi nồng độ O2 trong không khí đạt 21%. Sau đó nhiều tác giả khác thấy rằng: O2 đã ức chế quang hợp ở nhiều thực vật có mạch hơn. Đã tính toán được rằng: Nông độ O2 trong không khí 21% đã ức chế 30 – 40% quang hợp ở nhiều cây. Thí nghiệm với cây đậu [Phaseolus vulgaris] đã cho thấy khi trồng cây trong điều kiện nồng độ O2 thấp 2,5% và 5% thì cường độ quang hợp đã tăng lên 2,1 và 1,9 lần so với khi trồng trồng ở nông độ O2 bình thường.

Gần đây đã thấy rằng: Tất cả những thực vật mà cường độ quang hợp bị ức chế bởi O2 đều thuộc nhóm thực vật C3. Nhóm thực vật C4, quang hợp không bị ảnh hưởng khi nồng độ O2 thay đổi từ 1% - 100%.

[2] – Điểm bù CO2 : Nồng độ CO2 tối thiểu trong gian bào, đảm bảo cường độ quang hợp bằng cường độ hô hấp.

 Thảo Dương

Các sự khác biệt chính giữa thực vật C3 và C4 là thực vật C3 tạo thành hợp chất ba carbon là sản phẩm ổn định đầu tiên của phản ứng tối trong khi thực vật C4 tạo thành hợp chất bốn carbon là sản phẩm ổn định đầu tiên của phản ứng tối.

Quang hợp là một quy trình điều khiển và tinh chỉnh bằng ánh sáng, quy đổi carbon dioxide và nước thành những loại đường giàu nguồn năng lượng trong thực vật, tảo và vi trùng lam. Trong quy trình phản ứng ánh sáng của quang hợp, quy trình quang phân của những phân tử nước xảy ra. Kết quả của quy trình quang phân nước, oxy giải phóng dưới dạng mẫu sản phẩm phụ. Sau phản ứng ánh sáng, phản ứng tối mở màn và nó tổng hợp carbohydrate bằng cách cố định và thắt chặt carbon dioxide. Tuy nhiên, oxy được tạo ra từ phản ứng ánh sáng hoàn toàn có thể link với enzyme chính của phản ứng tối đó là RuBP oxyase-carboxylase [ Rubisco ] và triển khai phản ứng hấp thụ ánh sáng. Xông hơi là một quy trình tiêu tốn lãng phí nguồn năng lượng và giảm tổng hợp carbohydrate. Do đó, để ngăn ngừa sự phát quang, có ba cách khác nhau mà phản ứng tối xảy ra ở thực vật để ngăn ngừa sự gặp gỡ của oxy với Rubisco. Do đó, tùy thuộc vào cách xảy ra phản ứng tối, có 3 loại thực vật ; đơn cử là thực vật C3, thực vật C4 và thực vật CAM.

NỘI DUNG

1. Tổng quan và sự khác biệt chính2. Thực vật C3 là gì?3. Cây C4 là gì?4. Điểm tương đồng giữa thực vật C3 và C45. So sánh cạnh nhau – Thực vật C3 vs C4 ở dạng bảng

6. Tóm tắt

Bạn đang đọc: Sự khác biệt giữa thực vật C3 và C4 [Khoa học & Tự nhiên]

Cây C3 là gì??

Khoảng 95 % thực vật trên toàn cầu là thực vật C3. Như tên gọi, họ triển khai chính sách quang hợp C3 là quy trình Calvin. Quang hợp C3 được cho là đã phát sinh gần 3,5 tỷ năm trước. Những cây này đa phần là cây thân gỗ và lá tròn. Ở những thực vật này, quy trình cố định và thắt chặt carbon diễn ra trong những tế bào trung mô nằm ngay dưới lớp biểu bì. Carbon dioxide đi vào từ khí quyển đến những tế bào trung mô trải qua khí khổng. Rồi phản ứng đen tối mở màn. Phản ứng tiên phong là cố định và thắt chặt carbon dioxide với Ribulose bisphosphate thành phosphoglycerate là một hợp chất ba carbon. Trên thực tiễn, nó là mẫu sản phẩm không thay đổi tiên phong của những nhà máy sản xuất C3. Ribulose bisphosphate carboxylase [ Rubisco ] là enzyme xúc tác phản ứng carboxyl hóa này ở thực vật. Tương tự như vậy, quy trình Calvin xảy ra theo chu kỳ luân hồi trong khi sản xuất carbohydrate.

Hình 01: Cây C3

So với thực vật C4, thực vật C3 không hiệu suất cao về chính sách quang hợp của chúng. Đó là do sự Open của hiện tượng kỳ lạ quang dẫn ở thực vật C3. Sự phát quang xảy ra do hoạt động giải trí oxyase của enzyme Rubisco. Quá trình oxy hóa của Rubisco hoạt động giải trí theo hướng ngược lại với quy trình carboxyl hóa, hoàn thành xong quy trình quang hợp bằng cách tiêu tốn lãng phí một lượng lớn carbon bắt đầu được cố định và thắt chặt bởi quy trình Calvin với ngân sách lớn và dẫn đến mất carbon dioxide từ những tế bào đang cố định và thắt chặt carbon dioxide. Tương tự như vậy, tương tác với oxy và carbon dioxide xảy ra tại cùng một khu vực trên Rubisco. Những phản ứng cạnh tranh đối đầu này thường chạy theo tỷ suất 3 : 1 [ carbon : oxy ]. Vì vậy, rõ ràng rằng sự hấp thụ ánh sáng là một quy trình kích thích ánh sáng tiêu thụ oxy và tăng trưởng carbon dioxide.

Cây C4 là gì?

Cây C4 xuất hiện ở khu vực khô và nhiệt độ cao. Khoảng 1 % những loài thực vật có sinh hóa C4. Một số ví dụ về cây C4 là ngô và mía. Như tên gọi, những xí nghiệp sản xuất này thực thi chính sách quang hợp C4. Quang hợp C4 được cho là đã phát sinh gần 12 triệu năm trước ; rất lâu sau sự tăng trưởng của chính sách C3. Các nhà máy sản xuất C4 hoàn toàn có thể thích nghi tốt hơn giờ đây, vì mức độ carbon dioxide hiện tại thấp hơn nhiều so với 100 triệu năm trước. Thực vật C4 hiệu suất cao hơn nhiều trong việc thu giữ carbon dioxide. Hơn nữa, quang hợp C4 được tìm thấy ở cả hai loài monocot và dicot. Trái ngược với thực vật C3, loại sản phẩm không thay đổi tiên phong được hình thành trong quy trình quang hợp là axit oxaloacetic, là một hợp chất bốn carbon. Quan trọng nhất, lá của những cây này cho thấy một loại giải phẫu đặc biệt quan trọng có tên là Kr Kr Anat Anatomy. Có một vòng tròn những tế bào vỏ bọc với lục lạp xung quanh những bó mạch bằng cách xác lập thực vật C4.

Hình 02: Cây C4

Xem thêm: Loài ruột khoang nào không di chuyển được

Trong con đường này, cố định và thắt chặt carbon dioxide xảy ra hai lần. Trong tế bào chất trung mô tế bào, CO2 sửa lỗi tiên phong với phosphoenolpyruvate [ PEP ], hoạt động giải trí như một chất nhận chính. Phản ứng được xúc tác bởi enzyme PEP carboxylase. Sau đó PEP quy đổi thành malate và sau đó thành CO giải phóng pyruvate2. Và, CO này2 một lần nữa thay thế sửa chữa lần thứ hai với Ribulose bisphosphate, để tạo thành 2 phosphoglycerate để thực thi quy trình Calvin.

Điểm giống nhau giữa thực vật C3 và C4?

• Cả hai nhà máy C3 và C4 đều cố định carbon dioxide và sản xuất carbohydrate.
• Họ thực hiện một phản ứng đen tối.
• Ngoài ra, cả hai loại thực vật đều thực hiện phản ứng ánh sáng giống nhau.
• Hơn nữa, họ có lục lạp để thực hiện quang hợp.
• Phương trình quang hợp của chúng là tương tự.
• Hơn nữa, RuBP liên quan đến phản ứng đen tối của cả hai loại thực vật.
• Cả hai nhà máy sản xuất phosphoglycerate.

Sự khác biệt giữa thực vật C3 và C4 là gì?

Thực vật C3 sản xuất axit photphoglyceric là loại sản phẩm không thay đổi tiên phong của phản ứng tối. Nó là một hợp chất ba carbon. Mặt khác, thực vật C4 tạo ra axit oxalo-acetic là loại sản phẩm không thay đổi tiên phong của phản ứng tối. Nó là một hợp chất bốn carbon. Do đó, đây là sự độc lạ chính giữa thực vật C3 và C4. Hơn nữa, hiệu suất cao quang hợp của thực vật C3 thấp hơn hiệu suất cao quang hợp của thực vật C4. Điều này là do sự quang dẫn thấy ở thực vật C3 không đáng kể ở thực vật C4. Vì vậy, nó là một sự độc lạ khác giữa thực vật C3 và C4. Khi xem xét sự độc lạ về cấu trúc, thực vật C3 không có hai loại lục lạp và giải phẫu Kranz trong lá. Mặt khác, thực vật C4 có hai loại lục lạp và chúng cho thấy giải phẫu Kranz ở lá. Do đó, nó cũng là một sự độc lạ giữa thực vật C3 và C4. Hơn nữa, một sự độc lạ nữa giữa những nhà máy sản xuất C3 và C4 là những xí nghiệp sản xuất C3 chỉ cố định và thắt chặt carbon dioxide một lần trong khi những nhà máy sản xuất C4 cố định và thắt chặt carbon dioxide hai lần. Do thực tiễn này, sự đồng hóa C ít hơn ở thực vật C3 trong khi đồng hóa C cao ở thực vật C4. Không chỉ vậy, thực vật C4 hoàn toàn có thể triển khai quang hợp khi khí khổng bị đóng và dưới nồng độ ánh sáng rất cao và CO thấp2 nồng độ. Tuy nhiên, thực vật C3 không hề triển khai quang hợp khi khí khổng bị đóng và dưới nồng độ ánh sáng rất cao và CO thấp2 nồng độ. Do đó, đây cũng là một sự độc lạ đáng kể giữa thực vật C3 và C4. Hơn nữa, thực vật C3 và thực vật C4 khác với chất nhận carbon dioxide tiên phong. RuBP là CO2 gật đầu trong những nhà máy sản xuất C3 trong khi PEP là CO đầu tiên2 gật đầu trong những xí nghiệp sản xuất C4.

Tóm tắt – Cây C3 vs C4

C3 và C4 là hai loại thực vật. Cây C3 rất phổ biến trong khi cây C4 rất hiếm. Sự khác biệt chính giữa các nhà máy C3 và C4 phụ thuộc vào sản phẩm carbon đầu tiên mà chúng tạo ra trong phản ứng tối. Các nhà máy C3 thực hiện chu trình Calvin và sản xuất hợp chất ba carbon là sản phẩm ổn định đầu tiên trong khi các nhà máy C4 thực hiện cơ chế C4 và sản xuất bốn hợp chất carbon là sản phẩm ổn định đầu tiên. Hơn nữa, thực vật C3 cho thấy hiệu quả quang hợp ít hơn trong khi thực vật C4 cho thấy hiệu quả quang hợp cao. Hơn nữa, thực vật C3 không có giải phẫu Kranz trong lá và chúng cũng không có hai loại lục lạp. Mặt khác, thực vật C4 có giải phẫu Kranz trong lá của chúng, và chúng cũng có hai loại lục lạp. Vì vậy, đây là tóm tắt của thực vật C3 và C4.

Xem thêm: Sinh 7 Bài 37: Đa dạng và đặc điểm chung của lớp lưỡng cư

1. Szczepanik, et al. Ban về cơ chế trao đổi trung gian quang hợp C 4 giữa tế bào Kranz Mesophyll và tế bào vỏ bọc trong cỏ. OUP Học thuật, Nhà xuất bản Đại học Oxford, 28 tháng 3 năm 2008 
2. Học.com, Học.com. Có sẵn ở đây 

1. Sơ đồ quang hóa đơn giản hóa đơn giản của BY By Rachel Purdon – Công việc riêng, [CC BY-SA 3.0] qua Commons Wikimedia 
2. Trực tiếp hatchSlackpathway2 “Bởi Adenosine [thảo luận] – HatchSlackpathway.svg, [CC BY-SA 2.5] qua Commons Wikimedia