Tofauti kuu kati ya mimea ya C3 na C4 ni kwamba mimea C3 huunda kiwanja cha kaboni tatu kama bidhaa ya kwanza thabiti ya mmenyuko wa giza huku mimea ya C4 ikiunda mchanganyiko wa kaboni nne kama bidhaa ya kwanza thabiti ya majibu meusi.
Photosynthesis ni mchakato unaoendeshwa na mwanga unaobadilisha kaboni dioksidi na maji kuwa sukari yenye nishati katika mimea, mwani na sainobacteria. Wakati wa mmenyuko wa mwanga wa photosynthesis, photolysis ya molekuli ya maji hutokea. Kama matokeo ya upigaji picha wa maji, oksijeni hujifungua kama bidhaa. Baada ya majibu ya mwanga, mmenyuko wa giza huanza na huunganisha wanga kwa kurekebisha dioksidi kaboni. Hata hivyo, oksijeni inayotokana na mmenyuko wa mwanga inaweza kushikamana na kimeng'enya kikuu cha mmenyuko wa giza ambayo ni RuBP oxygenase-carboxylase (Rubisco) na kutekeleza upumuaji wa picha. Kupumua kwa picha ni mchakato unaopoteza nishati na kupunguza usanisi wa kabohaidreti. Kwa hiyo, ili kuzuia upumuaji wa picha, kuna njia tatu tofauti ambazo mmenyuko wa giza hutokea kwenye mimea ili kuzuia mkutano wa oksijeni na Rubisco. Kwa hivyo, kulingana na jinsi mmenyuko wa giza hufanyika, kuna aina 3 za mimea; yaani, mimea ya C3, mimea ya C4, na mimea ya CAM.
Mimea ya C3 ni nini?
Takriban 95% ya mimea duniani ni mimea C3. Kama jina linavyoonyesha, wanatekeleza utaratibu wa usanisinuru wa C3 ambao ni mzunguko wa Calvin. C3 photosynthesis inadhaniwa kutokea karibu miaka bilioni 3.5 iliyopita. Mimea hii ni mimea ya majani yenye miti na yenye mviringo. Katika mimea hii, urekebishaji wa kaboni hufanyika katika seli za mesophyll ambazo ziko chini ya epidermis.
Carbon dioxide huingia kutoka angahewa hadi seli za mesophyli kupitia stomata. Kisha majibu ya giza huanza. Mmenyuko wa kwanza ni uwekaji wa kaboni dioksidi na Ribulose bisfosfati ndani ya phosphoglycerate ambayo ni kiwanja cha kaboni tatu. Kwa kweli, ni bidhaa ya kwanza imara ya mimea ya C3. Ribulose bisfosfati carboxylase (Rubisco) ni kimeng'enya kinachochochea mmenyuko huu wa kaboksili katika mimea. Kadhalika, mzunguko wa Calvin hutokea kwa mzunguko huku ukizalisha wanga.
Kielelezo 01: Mimea C3
Ikilinganishwa na mimea ya C4, mimea ya C3 haina ufanisi kuhusiana na utaratibu wake wa usanisinuru. Ni kwa sababu ya tukio la photorespiration katika mimea C3. Kupumua kwa picha hutokea kutokana na shughuli ya oksijeni ya enzyme ya Rubisco. Utoaji oksijeni wa Rubisco hufanya kazi kinyume na ukasaksishaji, kwa ufanisi kutengua usanisinuru kwa kupoteza kiasi kikubwa cha kaboni kilichowekwa awali na mzunguko wa Calvin kwa gharama kubwa, na kusababisha hasara ya kaboni dioksidi kutoka kwa seli zinazorekebisha kaboni dioksidi. Vile vile, mwingiliano na oksijeni na dioksidi kaboni hutokea kwenye tovuti moja kwenye Rubisco. Miitikio hii shindani kawaida huendeshwa kwa uwiano wa 3:1 (kaboni: oksijeni). Kwa hivyo, ni wazi kwamba kupumua kwa picha ni mchakato mwepesi uliochochewa ambao hutumia oksijeni na kutoa kaboni dioksidi.
Mimea ya C4 ni nini?
Mimea C4 inapatikana katika maeneo kavu na yenye joto la juu. Takriban 1% ya spishi za mimea zina C4 biokemia. Baadhi ya mifano ya mimea ya C4 ni mahindi na miwa. Kama jina linavyoonyesha, mimea hii hufanya utaratibu wa usanisinuru wa C4. C4 photosynthesis inadhaniwa kutokea karibu miaka milioni 12 iliyopita; muda mrefu baada ya mageuzi ya utaratibu wa C3. Mimea ya C4 inaweza kubadilishwa vyema sasa, kwani viwango vya sasa vya kaboni dioksidi ni chini sana kuliko miaka milioni 100 iliyopita.
Mimea ya C4 ina uwezo zaidi wa kunasa kaboni dioksidi. Zaidi ya hayo, usanisinuru wa C4 hupatikana katika spishi za monokoti na dicot. Tofauti na mimea ya C3, bidhaa ya kwanza imara iliyoundwa wakati wa photosynthesis ni asidi oxaloacetic, ambayo ni kiwanja cha kaboni nne. Muhimu zaidi, majani ya mimea hii yanaonyesha aina maalum ya anatomy inayoitwa "Kranz Anatomy". Kuna mduara wa seli za ala zenye kloroplast kuzunguka vifurushi vya mishipa ambayo kwayo mimea C4 inaweza kutambuliwa.
Kielelezo 02: Mimea C4
Katika njia hii, urekebishaji wa kaboni dioksidi hutokea mara mbili. Katika saitoplazimu ya seli ya mesophyll, CO2 kwanza hurekebisha kwa phosphoenolpyruvate (PEP), ambayo hufanya kama kipokezi cha msingi. Mmenyuko huo huchochewa na kimeng'enya cha PEP carboxylase. Kisha PEP inabadilika kuwa malate na kisha kuwa pyruvate inayokomboa CO2 Na, CO2 tena inarekebisha kwa mara ya pili na Ribulose bisphosphate, kuunda 2 phosphoglycerate kutekeleza mzunguko wa Calvin.
Je, Kuna Ufanano Gani Kati ya Mimea C3 na C4?
- Mimea ya C3 na C4 hurekebisha kaboni dioksidi na kutoa wanga.
- Wanafanya athari mbaya.
- Pia, aina zote mbili za mimea hubeba mwangaza sawa.
- Zaidi ya hayo, wana kloroplast za kutekeleza usanisinuru.
- Mlinganyo wao wa usanisinuru unafanana.
- Aidha, RuBP inahusisha katika athari ya giza ya aina zote mbili za mimea.
- Mimea yote miwili hutoa phosphoglycerate.
Nini Tofauti Kati ya Mimea C3 na C4?
Mimea C3 huzalisha asidi ya fosfolisi kama bidhaa ya kwanza thabiti ya mmenyuko wa giza. Ni kiwanja cha kaboni tatu. Kwa upande mwingine, mimea ya C4 huzalisha asidi ya oxalo-asetiki kama bidhaa ya kwanza thabiti ya mmenyuko wa giza. Ni kiwanja cha kaboni nne. Kwa hivyo, hii ndiyo tofauti kuu kati ya mimea C3 na C4.
Zaidi ya hayo, ufanisi wa usanisinuru wa mimea ya C3 ni mdogo kuliko ufanisi wa usanisinuru wa mimea ya C4. Ni kutokana na upumuaji wa picha unaoonekana katika mimea ya C3 ambayo haitumiki katika mimea C4. Hivyo, ni tofauti nyingine kati ya mimea C3 na C4. Wakati wa kuzingatia tofauti za kimuundo, mimea ya C3 haina aina mbili za kloroplast na anatomy ya Kranz kwenye majani. Kwa upande mwingine, mimea ya C4 ina aina mbili za kloroplast, na zinaonyesha anatomy ya Kranz kwenye majani. Kwa hivyo, pia ni tofauti kati ya mimea C3 na C4.
Aidha, tofauti zaidi kati ya mimea ya C3 na C4 ni kwamba mimea ya C3 hurekebisha kaboni dioksidi mara moja pekee huku mimea ya C4 ikirekebisha kaboni dioksidi mara mbili. Kutokana na ukweli huu, unyambulishaji wa C ni mdogo katika mimea ya C3 huku unyambulishaji wa C ukiwa wa juu katika mimea ya C4. Si hivyo tu, mimea ya C4 inaweza kufanya usanisinuru wakati stomata imefungwa na chini ya viwango vya juu sana vya mwanga na CO2 kolezi za chini. Hata hivyo, mimea C3 haiwezi kufanya usanisinuru wakati stomata imefungwa na chini ya viwango vya juu sana vya mwanga na CO2 kolezi za chini za CO2 . Kwa hiyo, hii pia ni tofauti kubwa kati ya mimea C3 na C4. Zaidi ya hayo, mimea ya C3 na mimea ya C4 hutofautiana na kipokezi cha kwanza cha dioksidi kaboni. RuBP ndiyo kipokeaji CO2 katika mimea ya C3 huku PEP ikiwa kipokeaji CO2 katika mimea ya C4.
Muhtasari – C3 vs C4 Mimea
C3 na C4 ni aina mbili za mimea. Mimea ya C3 ni ya kawaida sana wakati mimea ya C4 ni nadra sana. Tofauti kuu kati ya mimea ya C3 na C4 inategemea bidhaa ya kwanza ya kaboni ambayo hutoa wakati wa majibu ya giza. Mimea ya C3 hutekeleza mzunguko wa Calvin na kutoa kiwanja cha kaboni tatu kama bidhaa ya kwanza imara huku mimea ya C4 ikitekeleza utaratibu wa C4 na kutoa misombo minne ya kaboni kama bidhaa ya kwanza imara. Zaidi ya hayo, mimea ya C3 inaonyesha ufanisi mdogo wa usanisinuru huku mimea ya C4 ikionyesha ufanisi wa hali ya juu wa usanisinuru. Zaidi ya hayo, mimea ya C3 haina anatomy ya Kranz kwenye majani, na pia haina aina mbili za kloroplast. Kwa upande mwingine, mimea ya C4 ina anatomia ya Kranz kwenye majani yao, na pia ina aina mbili za kloroplast. Kwa hivyo, huu ni muhtasari wa mimea C3 na C4.
