Perbezaan utama antara tumbuhan C3 dan C4 ialah tumbuhan C3 membentuk sebatian tiga karbon sebagai hasil stabil pertama tindak balas gelap manakala tumbuhan C4 membentuk sebatian empat karbon sebagai hasil stabil pertama bagi reaksi gelap.
Fotosintesis ialah proses dipacu cahaya yang menukar karbon dioksida dan air kepada gula yang kaya dengan tenaga dalam tumbuhan, alga dan sianobakteria. Semasa tindak balas cahaya fotosintesis, fotolisis molekul air berlaku. Hasil daripada fotolisis air, oksigen terbebas sebagai hasil sampingan. Selepas tindak balas terang, tindak balas gelap bermula dan ia mensintesis karbohidrat dengan menetapkan karbon dioksida. Walau bagaimanapun, oksigen yang dihasilkan daripada tindak balas cahaya boleh mengikat dengan enzim utama tindak balas gelap iaitu RuBP oxygenase-carboxylase (Rubisco) dan menjalankan fotorespirasi. Fotorespirasi ialah proses yang membazirkan tenaga dan mengurangkan sintesis karbohidrat. Oleh itu, untuk mengelakkan fotorespirasi, terdapat tiga cara berbeza tindak balas gelap berlaku dalam tumbuhan untuk menghalang pertemuan oksigen dengan Rubisco. Oleh itu, bergantung kepada cara tindak balas gelap berlaku, terdapat 3 jenis tumbuhan; iaitu tumbuhan C3, tumbuhan C4 dan tumbuhan CAM.
Apakah Tumbuhan C3?
Kira-kira 95% daripada tumbuhan di bumi adalah tumbuhan C3. Seperti namanya, mereka menjalankan mekanisme fotosintesis C3 iaitu kitaran Calvin. Fotosintesis C3 dianggap telah timbul hampir 3.5 bilion tahun yang lalu. Tumbuhan ini kebanyakannya adalah tumbuhan berkayu dan berdaun bulat. Dalam tumbuhan ini, penetapan karbon berlaku dalam sel mesofil yang berada di bawah epidermis.
Karbon dioksida masuk dari atmosfera ke sel mesofil melalui stomata. Kemudian tindak balas gelap bermula. Tindak balas pertama ialah penetapan karbon dioksida dengan Ribulosa bifosfat menjadi fosfogliserat yang merupakan sebatian tiga karbon. Malah, ia adalah produk stabil pertama tumbuhan C3. Ribulosa bifosfat karboksilase (Rubisco) ialah enzim yang memangkinkan tindak balas karboksilasi ini dalam tumbuhan. Begitu juga, kitaran Calvin berlaku secara kitaran semasa menghasilkan karbohidrat.
Rajah 01: Tumbuhan C3
Berbanding dengan tumbuhan C4, tumbuhan C3 adalah tidak cekap mengenai mekanisme fotosintesisnya. Ia adalah kerana berlakunya fotorespirasi dalam tumbuhan C3. Fotorespirasi berlaku disebabkan oleh aktiviti oksigenase enzim Rubisco. Pengoksigenan Rubisco berfungsi dalam arah yang bertentangan dengan karboksilasi, secara berkesan membatalkan fotosintesis dengan membuang sejumlah besar karbon yang asalnya ditetapkan oleh kitaran Calvin dengan perbelanjaan yang besar, dan mengakibatkan kehilangan karbon dioksida daripada sel yang membetulkan karbon dioksida. Begitu juga, interaksi dengan oksigen dan karbon dioksida berlaku di tapak yang sama di Rubisco. Tindak balas bersaing ini biasanya berjalan pada nisbah 3:1 (karbon: oksigen). Oleh itu, adalah jelas bahawa fotorespirasi ialah proses rangsangan cahaya yang menggunakan oksigen dan menghasilkan karbon dioksida.
Apakah itu Tumbuhan C4?
Tumbuhan C4 terdapat di kawasan kering dan bersuhu tinggi. Kira-kira 1% spesies tumbuhan mempunyai biokimia C4. Beberapa contoh tumbuhan C4 ialah jagung dan tebu. Seperti namanya, tumbuhan ini menjalankan mekanisme fotosintesis C4. Fotosintesis C4 dianggap telah timbul hampir 12 juta tahun yang lalu; lama selepas evolusi mekanisme C3. Loji C4 mungkin lebih baik disesuaikan sekarang, kerana paras karbon dioksida semasa jauh lebih rendah daripada 100 juta tahun lalu.
Tumbuhan C4 jauh lebih cekap dalam menangkap karbon dioksida. Tambahan pula, fotosintesis C4 terdapat dalam kedua-dua spesies monokot dan dikotil. Berbeza dengan tumbuhan C3, produk stabil pertama yang terbentuk semasa fotosintesis ialah asid oksaloasettik, iaitu sebatian empat karbon. Paling penting, daun tumbuhan ini menunjukkan jenis anatomi khas yang dipanggil "Kranz Anatomy". Terdapat bulatan sel sarung berkas dengan kloroplas di sekeliling berkas vaskular yang dengannya tumbuhan C4 boleh dikenal pasti.
Rajah 02: Tumbuhan C4
Dalam laluan ini, penetapan karbon dioksida berlaku dua kali. Dalam sitoplasma sel mesofil, CO2 mula-mula membetulkan dengan phosphoenolpyruvate (PEP), yang bertindak sebagai penerima utama. Tindak balas ini dimangkinkan oleh enzim karboksilase PEP. Kemudian PEP bertukar menjadi malat dan kemudian menjadi CO yang membebaskan piruvat2 Dan, CO2 sekali lagi diperbaiki untuk kali kedua dengan Ribulosa bifosfat, kepada bentuk 2 fosfogliserat untuk menjalankan kitaran Calvin.
Apakah Persamaan Antara Tumbuhan C3 dan C4?
- Kedua-dua tumbuhan C3 dan C4 membetulkan karbon dioksida dan menghasilkan karbohidrat.
- Mereka melakukan tindak balas gelap.
- Selain itu, kedua-dua jenis tumbuhan melakukan tindak balas cahaya yang sama.
- Tambahan pula, mereka mempunyai kloroplas untuk menjalankan fotosintesis.
- Persamaan fotosintesis mereka adalah serupa.
- Selain itu, RuBP melibatkan tindak balas gelap kedua-dua jenis tumbuhan.
- Kedua-dua tumbuhan menghasilkan fosfogliserat.
Apakah Perbezaan Antara Tumbuhan C3 dan C4?
Tumbuhan C3 menghasilkan asid fosfogliserik sebagai produk stabil pertama tindak balas gelap. Ia adalah sebatian tiga karbon. Sebaliknya, tumbuhan C4 menghasilkan asid oksalo-asetik sebagai produk stabil pertama tindak balas gelap. Ia adalah sebatian empat karbon. Oleh itu, ini ialah perbezaan utama antara tumbuhan C3 dan C4.
Tambahan pula, kecekapan fotosintesis tumbuhan C3 adalah kurang daripada kecekapan fotosintesis tumbuhan C4. Ia disebabkan oleh fotorespirasi yang dilihat pada tumbuhan C3 yang boleh diabaikan dalam tumbuhan C4. Oleh itu, ia adalah satu lagi perbezaan antara tumbuhan C3 dan C4. Apabila mempertimbangkan perbezaan struktur, tumbuhan C3 tidak mempunyai dua jenis kloroplas dan anatomi Kranz dalam daun. Sebaliknya, tumbuhan C4 mempunyai dua jenis kloroplas, dan mereka menunjukkan anatomi Kranz dalam daun. Oleh itu, ia juga merupakan perbezaan antara tumbuhan C3 dan C4.
Selain itu, perbezaan selanjutnya antara tumbuhan C3 dan C4 ialah tumbuhan C3 membetulkan karbon dioksida sekali sahaja manakala tumbuhan C4 membetulkan karbon dioksida dua kali. Disebabkan fakta ini, asimilasi C kurang dalam tumbuhan C3 manakala asimilasi C tinggi dalam tumbuhan C4. Bukan itu sahaja, tumbuhan C4 boleh melakukan fotosintesis apabila stomata tertutup dan di bawah kepekatan cahaya yang sangat tinggi dan kepekatan CO2 2 yang rendah. Walau bagaimanapun, tumbuhan C3 tidak dapat menjalankan fotosintesis apabila stomata tertutup dan di bawah kepekatan cahaya yang sangat tinggi dan kepekatan CO2 2 yang rendah. Oleh itu, ini juga merupakan perbezaan yang ketara antara tumbuhan C3 dan C4. Tambahan pula, tumbuhan C3 dan tumbuhan C4 berbeza daripada penerima karbon dioksida yang pertama. RuBP ialah penerima CO2 dalam loji C3 manakala PEP ialah penerima CO2 pertama dalam loji C4.
Ringkasan – Tumbuhan C3 lwn C4
C3 dan C4 ialah dua jenis tumbuhan. Tumbuhan C3 sangat biasa manakala tumbuhan C4 sangat jarang berlaku. Perbezaan utama antara tumbuhan C3 dan C4 bergantung pada produk karbon pertama yang mereka hasilkan semasa tindak balas gelap. Loji C3 menjalankan kitaran Calvin dan menghasilkan sebatian tiga karbon sebagai produk stabil pertama manakala loji C4 menjalankan mekanisme C4 dan menghasilkan empat sebatian karbon sebagai produk stabil pertama. Tambahan pula, tumbuhan C3 menunjukkan kecekapan fotosintesis yang kurang manakala tumbuhan C4 menunjukkan kecekapan fotosintesis yang tinggi. Selain itu, tumbuhan C3 tidak mempunyai anatomi Kranz dalam daun, dan juga mereka tidak mempunyai dua jenis kloroplas. Sebaliknya, tumbuhan C4 mempunyai anatomi Kranz pada daunnya, dan juga mempunyai dua jenis kloroplas. Oleh itu, ini ialah ringkasan tumbuhan C3 dan C4.
