Differenza tra ciclo C3 e C4
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Main Difference - C3 vs C4 Cycle
Il ciclo C3 e C4 sono due tipi di reazioni cicliche che si verificano come reazione oscura della fotosintesi. La fotosintesi è la produzione di molecole organiche semplici, il glucosio da molecole inorganiche, l'anidride carbonica e l'acqua, usando la luce solare come fonte di energia. Durante la fotosintesi, la reazione alla luce è seguita dalla reazione al buio. Viene anche chiamato il ciclo C3 Ciclo di Calvin, mentre viene chiamato il ciclo C4 Ciclo Hatch-Slack. Il differenza principale tra ciclo C3 e C4 è il primo composto stabile prodotto da queste reazioni; il primo composto stabile prodotto nel ciclo C3 è un composto di tre carbonio chiamato acido 3-fosfoglicerico (PGA) mentre il primo composto stabile prodotto nel ciclo C4 è un composto a quattro carbonio chiamato acido ossalacetico (OAA).
Questo articolo esplora,
1. Cos'è il ciclo C3
- Caratteristiche, processo, funzione
2. Cos'è il ciclo C4
- Caratteristiche, processo, funzione
3. Qual è la differenza tra C3 e C4 Cycle
Cos'è il ciclo C3
Il ciclo C3 è una delle due vie di reazione che possono verificarsi nella reazione oscura della fotosintesi. Si verifica in tutte le piante. Tre fasi sono osservate nel ciclo C3. Durante la prima fase, l'anidride carbonica viene fissata in 1,5-bisfosfato di ribosio, formando un composto di sei carbonio instabile, che viene poi idrolizzato in tre composti di carbonio, il 3-fosfoglicerato. La fissazione del biossido di carbonio è catalizzata dall'enzima, il rubisco, che si trova nella superficie stromale della membrana tilacoide nel cloroplasto. La fissazione del biossido di carbonio è la fase di limitazione della velocità del ciclo C3. A causa dell'imperfezione catalitica dell'enzima, il rubisco, l'enzima reagisce con l'ossigeno molecolare mediante un processo chiamato fotorespirazione. Due molecole di 3-fosfoglicerato sono formate dalla prima fase del ciclo C3 per una singola fissazione di anidride carbonica. Durante la seconda fase, una molecola di 3-fosfoglicerato viene ridotta, formando tre tipi di fosfati esosi: fruttosio 6-fosfato, glucosio 6-fosfato e glucosio 1-fosfato. Il 3-fosfoglicerato rimanente viene riciclato, formando il ribosio 1, 5-bisfosfato. Il ciclo C3 è mostrato in Figura 1.
Figura 1: ciclo C3
Cos'è il ciclo C4
Il ciclo C4 è l'altra via di reazione che si verifica nella reazione oscura della fotosintesi. Le piante, che crescono in ambienti caldi e secchi come la canna da zucchero, il mais e la polpa di granchio, utilizzano la via C4 durante la fotosintesi. I pori degli stomati che si scambiano gas sono tenuti vicino la maggior parte della giornata in queste piante al fine di ridurre l'eccessiva perdita di umidità in condizioni secche e calde. In tal modo, la concentrazione di anidride carbonica all'interno delle foglie delle piante viene ridotta anche dalla progressione del ciclo C3. Quando la concentrazione di biossido di carbonio è bassa, la fotorespirazione è migliorata, riducendo l'efficienza della fotosintesi. Al fine di aumentare l'efficienza della fotosintesi durante le condizioni aride e calde, queste piante C4 conducono il ciclo C4.
Due tipi di cellule sono coinvolti nel ciclo C4: cellule del mesofillo e cellule guaine del fascio. Il tessuto vascolare della foglia è circondato da cellule del fagotto. La struttura della foglia delle piante C4 è descritta dall'anatomia di Kranz. Il fosfoenolo piruvato reagisce con il biossido di carbonio nelle cellule del mesofillo, formando ossalacetato, che è un composto di quattro carbonio. La reazione è catalizzata dall'enzima fosfoenolo piruvato carbossilasi, che è insensibile all'ossigeno. L'ossalacetato viene quindi ridotto al malato, che viene trasferito nelle cellule del fagotto. Nelle cellule del fagotto a fascio, il malato viene decarbossilato rimuovendo il biossido di carbonio, entrando nel ciclo C3. Il ciclo C4 è mostrato in figura 2.
Figura 2: ciclo C4
Differenza tra ciclo C3 e C4
Primo composto stabile
Ciclo C3: Il primo composto stabile prodotto nel ciclo C3 è un composto a tre carbonio chiamato acido 3-fosfoglicerico.
Ciclo C4: Il primo composto stabile prodotto nel ciclo C4 è un composto a quattro carbonio chiamato acido ossalacetico.
Prima osservazione
Ciclo C3: Il ciclo C3 è stato osservato per la prima volta da Melvin Calvin.
Ciclo C4: Il ciclo C4 è stato osservato per la prima volta da Hatch and Slack.
Nomi alternativi
Ciclo C3: Il ciclo C3 si chiama ciclo Calvin.
Ciclo C4: Il ciclo C4 è chiamato ciclo Hatch-Slack.
Presenza
Ciclo C3: Il ciclo C3 si trova in tutte le piante.
Ciclo C4: Il ciclo C4 si trova solo nelle piante C4 come il sorgo e il mais.
Accettatore di biossido di carbonio primario
Ciclo C3: L'accettore primario di anidride carbonica è un composto a cinque di carbonio, ribulosio bi fosfato (RUBP).
Ciclo C4: L'accettore primario di anidride carbonica è un composto di tre carbonio, acido fosforico piruvico (PEP).
Enzima carbossilasi
Ciclo C3: L'enzima carbossilasi è Rubisco in piante C3.
Ciclo C4: Gli enzimi carbossilasi sono carbossilasi PEP e Rubisco.
Fissazione al carbonio
Ciclo C3: Una singola fissazione di carbonio si verifica nel ciclo C3.
Ciclo C4: Le fissazioni con doppio carbonio si verificano nel ciclo C4.
Efficienza nella fissazione del carbonio
Ciclo C3: La fissazione del carbonio è meno efficiente e lenta nel ciclo C3.
Ciclo C4: La fissazione del carbonio è più efficiente e veloce nel ciclo C4.
Requisiti della fissazione del carbonio
Ciclo C3: La fissazione di una singola molecola di carbonio richiede 3 ATP e 2 NADH.
Ciclo C4: La fissazione di una singola fissazione di carbonio richiede 5 ATP e 3 NADH.
Tipi di cloroplasti
Ciclo C3: I cloroplasti granulari sono coinvolti nel ciclo C3.
Ciclo C4: I cloroplasti granulari e agranulari sono coinvolti nel ciclo C4.
Kranz Anatomy in Leaves
Ciclo C3: L'anatomia di Kranz è assente nelle foglie delle piante C3.
Ciclo C4: L'anatomia di Kranz è presente nelle foglie delle piante C4.
cellule
Ciclo C3: Il ciclo C3 viene eseguito da cellule mesofile.
Ciclo C4: Il ciclo C4 viene eseguito sia da cellule mesofile sia da cellule guaine a fascio.
Temperatura ottimale
Ciclo C3: La temperatura ottimale del ciclo C3 è di 20-25 gradi Celsius.
Ciclo C4: La temperatura ottimale del ciclo C4 è 30-45 gradi di Celsius.
A concentrazioni di biossido di carbonio molto basso
Ciclo C3: Il ciclo C3 non è in grado di procedere a concentrazioni di anidride carbonica molto basse.
Ciclo C4: Il ciclo C4 può procedere a concentrazioni di anidride carbonica molto basse.
Effetto di ossigeno
Ciclo C3: Il ciclo C3 è inibito dall'ossigeno.
Ciclo C4: Nessuna inibizione del ciclo C4 è osservata con il ciclo C4.
Luce del sole
Ciclo C3: Il ciclo C3 può essere saturato dalla luce solare.
Ciclo C4: Il ciclo C4 non si satura di luce solare.
fotorespirazione
Ciclo C3: Notevole quantità di fotorespirazione è osservata nel ciclo C3.
Ciclo C4: La quantità trascurabile di fotorespirazione è osservata nel ciclo C4.
Conclusione
Ciclo C3 e C4 sono i due tipi di reazioni scure che si verificano durante la fotosintesi. Il ciclo C3 si verifica in tutte le piante a 20-25 gradi Celsius, mentre il ciclo C4 si verifica solo nelle piante C4 a 30-45 gradi Celsius. Durante il ciclo C3, si osserva un singolo evento di fissazione del carbonio mentre, durante il ciclo C4, si osservano due eventi di fissazione del carbonio. La fotorespirazione si verifica durante il ciclo C3 ma si verificano quantità trascurabili di fotorespirazione durante il ciclo C4. L'efficienza del ciclo C3 è bassa se confrontata con l'efficienza del ciclo C4. La principale differenza tra il ciclo C3 e C4 è il numero di atomi di carbonio nel primo composto stabile prodotto in ciascun ciclo.
Riferimento:
1. Berg, Jeremy M. "Il ciclo Calvin sintetizza esidi da anidride carbonica e acqua." Biochimica. 5a edizione. U.S. National Library of Medicine, 01 gennaio 1970. Web. 16 aprile 2017.
2. Lodish, Harvey. "Metabolismo della CO2 durante la fotosintesi". Biologia molecolare cellulare. 4a edizione. U.S. National Library of Medicine, 01 gennaio 1970. Web. 16
Cortesia dell'immagine:
1. "Calvin-cycle4" di Mike Jones - Opera propria (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. "HatchSlackpathway2" di HatchSlackpathway.svg: * HatchSlackpathway.png: Derivati di adenosina funzionano: Jamouserivative work: Adenosine (talk) - HatchSlackpathway.svg (CC BY-SA 2.5) via Commons Wikimedia
