С3 ба С4 ургамлын гол ялгаа нь С3 ургамал нь харанхуй урвалын эхний тогтвортой бүтээгдэхүүн болох гурван нүүрстөрөгчийн нэгдэл үүсгэдэг бол С4 ургамал нь дөрвөн нүүрстөрөгчийн нэгдэл үүсгэдэг. харанхуй урвал.
Фотосинтез нь нүүрстөрөгчийн давхар исэл, усыг ургамал, замаг, цианобактерийн эрчим хүчээр баялаг сахар болгон хувиргадаг гэрлээр явагддаг процесс юм. Фотосинтезийн гэрлийн урвалын үед усны молекулуудын фотолиз үүсдэг. Усны фотолизийн үр дүнд хүчилтөрөгч нь дайвар бүтээгдэхүүн болгон ялгардаг. Гэрлийн урвалын дараа харанхуй урвал эхэлж, нүүрстөрөгчийн давхар ислийг тогтоон нүүрс усыг нэгтгэдэг. Гэсэн хэдий ч гэрлийн урвалаас үүссэн хүчилтөрөгч нь харанхуй урвалын гол фермент болох RuBP оксигеназа-карбоксилаза (Рубиско) -тай холбогдож, фото амьсгалыг гүйцэтгэдэг. Фото амьсгалах нь эрчим хүчийг дэмий үрж, нүүрс усны нийлэгжилтийг бууруулдаг үйл явц юм. Тиймээс гэрэл зургийн амьсгалаас урьдчилан сэргийлэхийн тулд Рубискотой хүчилтөрөгчтэй уулзахаас сэргийлж ургамалд харанхуй урвал явагддаг гурван өөр арга байдаг. Тиймээс харанхуй урвал явагдах аргаас хамааран 3 төрлийн ургамал байдаг; тухайлбал, C3 ургамал, C4 ургамал, CAM ургамал.
С3 ургамал гэж юу вэ?
Дэлхий дээрх ургамлын 95 орчим хувь нь С3 төрлийн ургамал байдаг. Нэрнээс нь харахад тэд Калвины мөчлөг болох C3 фотосинтезийн механизмыг гүйцэтгэдэг. C3 фотосинтез нь 3.5 тэрбум жилийн өмнө үүссэн гэж үздэг. Эдгээр ургамлууд нь ихэвчлэн модлог, дугуй навчтай ургамал юм. Эдгээр ургамлуудад нүүрстөрөгчийн нягтрал нь эпидермисийн яг доор байрлах мезофиллийн эсүүдэд явагддаг.
Нүүрстөрөгчийн давхар исэл нь стоматаар дамжин агаар мандлаас мезофиллийн эсүүдэд ордог. Дараа нь харанхуй урвал эхэлдэг. Эхний урвал нь нүүрстөрөгчийн давхар ислийг Рибулоз бисфосфаттай хамт фосфоглицерат болгон бэхлэх явдал бөгөөд энэ нь гурван нүүрстөрөгчийн нэгдэл юм. Үнэн хэрэгтээ энэ нь C3 ургамлын анхны тогтвортой бүтээгдэхүүн юм. Рибулоз бисфосфат карбоксилаза (Рубиско) нь ургамлын карбоксилжих урвалыг хурдасгадаг фермент юм. Үүний нэгэн адил, Калвины мөчлөг нь нүүрс ус үйлдвэрлэх явцад мөчлөгтэй байдаг.
Зураг 01: C3 ургамал
С4 ургамалтай харьцуулахад C3 ургамал нь фотосинтезийн механизмын хувьд үр ашиггүй байдаг. Энэ нь C3 ургамалд гэрэлт амьсгал үүсдэгтэй холбоотой юм. Фото амьсгалах нь Рубиско ферментийн оксигеназын үйл ажиллагааны улмаас үүсдэг. Рубиског хүчилтөрөгчөөр баяжуулах нь карбоксилжилтын эсрэг чиглэлд ажилладаг бөгөөд Калвины мөчлөгөөр анх тогтоогдсон их хэмжээний нүүрстөрөгчийг их хэмжээний зардлаар үрэн таран хийж, фотосинтезийг үр дүнтэй устгаж, нүүрстөрөгчийн давхар ислийг тогтоодог эсүүдээс нүүрстөрөгчийн давхар ислийг алддаг. Үүний нэгэн адил, хүчилтөрөгч ба нүүрстөрөгчийн давхар исэлтэй харилцан үйлчлэл нь Рубискогийн нэг газарт тохиолддог. Эдгээр өрсөлдөх урвалууд нь ихэвчлэн 3: 1 (нүүрстөрөгч: хүчилтөрөгч) харьцаатай явагддаг. Тиймээс гэрэл зургийн амьсгал нь хүчилтөрөгчийг зарцуулж, нүүрстөрөгчийн давхар ислийг ялгаруулдаг хөнгөн өдөөгдсөн процесс гэдэг нь тодорхой байна.
С4 ургамал гэж юу вэ?
C4 ургамал нь хуурай, өндөр температуртай газарт байдаг. Ургамлын зүйлийн 1 орчим хувь нь С4 биохимитэй байдаг. С4 ургамлын зарим жишээ бол эрдэнэ шиш, чихрийн нишингэ юм. Нэрнээс нь харахад эдгээр ургамал нь C4 фотосинтезийн механизмыг гүйцэтгэдэг. C4 фотосинтез нь бараг 12 сая жилийн өмнө үүссэн гэж үздэг; С3 механизмын хувьсал үүссэнээс хойш удаан хугацааны дараа. Одоогийн нүүрстөрөгчийн давхар ислийн хэмжээ 100 сая жилийн өмнөхөөс хамаагүй бага байгаа тул C4 ургамал одоо илүү сайн зохицсон байж магадгүй.
C4 ургамал нь нүүрстөрөгчийн давхар ислийг барихад илүү үр дүнтэй байдаг. Цаашилбал, C4 фотосинтез нь монокот болон дикот төрлийн аль алинд нь байдаг. С3 ургамлаас ялгаатай нь фотосинтезийн явцад үүссэн анхны тогтвортой бүтээгдэхүүн нь дөрвөн нүүрстөрөгчийн нэгдэл болох оксало цууны хүчил юм. Хамгийн гол нь эдгээр ургамлын навчнууд нь "Кранз анатоми" хэмээх тусгай төрлийн анатомийг харуулдаг. Судасны багцын эргэн тойронд хлоропласт бүхий багц бүрхүүлийн эсийн тойрог байдаг бөгөөд үүгээр C4 ургамлыг таньж болно.
Зураг 02: C4 ургамал
Энэ замд нүүрстөрөгчийн давхар ислийн бэхжилт хоёр удаа тохиолддог. Мезофиллийн эсийн цитоплазмд CO2 нь анхдагч хүлээн авагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг фосфоенолпируват (PEP) -ээр эхлээд бэхлэгддэг. Урвалыг PEP карбоксилаза ферментээр катализатор болгодог. Дараа нь PEP нь малат болж, дараа нь пируват ялгаруулдаг CO2 болж хувирдаг ба энэ CO2дахин хоёр дахь удаагаа Рибулозын бисфосфатаар засаж, 2 үүсгэдэг. фосфоглицерат Калвины мөчлөгийг явуулах.
С3 ба С4 ургамлын хооронд ямар төстэй зүйл байдаг вэ?
- С3 болон С4 ургамал хоёулаа нүүрстөрөгчийн давхар ислийг тогтоож, нүүрс ус үүсгэдэг.
- Тэд харанхуй хариу үйлдэл үзүүлдэг.
- Мөн хоёр төрлийн ургамал ижил гэрлийн урвал явуулдаг.
- Цаашилбал, тэдгээрт фотосинтез хийх хлоропласт байдаг.
- Тэдний фотосинтезийн тэгшитгэл төстэй.
- Түүгээр ч барахгүй RuBP нь хоёр төрлийн ургамлын харанхуй урвалд оролцдог.
- Хоёр ургамал нь фосфоглицерат үүсгэдэг.
С3 ба С4 ургамлын хооронд ямар ялгаа байдаг вэ?
C3 ургамал нь харанхуй урвалын анхны тогтвортой бүтээгдэхүүн болох фосфоглицерины хүчил үүсгэдэг. Энэ нь гурван нүүрстөрөгчийн нэгдэл юм. Нөгөөтэйгүүр, C4 ургамал нь харанхуй урвалын анхны тогтвортой бүтээгдэхүүн болох оксало-цууны хүчил үүсгэдэг. Энэ нь дөрвөн нүүрстөрөгчийн нэгдэл юм. Тиймээс энэ нь C3 болон C4 ургамлын хоорондох гол ялгаа юм.
Цаашилбал, C3 ургамлын фотосинтезийн үр ашиг нь C4 ургамлын фотосинтезийн үр ашгаас бага байна. Энэ нь С4 ургамалд маш бага байдаг C3 ургамалд ажиглагддаг фото амьсгалтай холбоотой юм. Тиймээс энэ нь C3 болон C4 ургамлын хоорондох өөр нэг ялгаа юм. Бүтцийн ялгааг авч үзэхэд C3 ургамалд хоёр төрлийн хлоропласт байдаггүй бөгөөд навчинд Кранцын анатоми байдаггүй. Нөгөөтэйгүүр, C4 ургамал нь хоёр төрлийн хлоропласттай бөгөөд тэдгээр нь Кранцын анатомийг навчаар харуулдаг. Тиймээс энэ нь бас C3 болон C4 ургамлын хооронд ялгаа юм.
Түүгээр ч зогсохгүй C3 болон C4 ургамлын өөр нэг ялгаа нь С3 ургамал нүүрсхүчлийн давхар ислийг зөвхөн нэг удаа, С4 ургамал нүүрсхүчлийн давхар ислийг хоёр удаа засдаг. Ийм учраас C3 ургамалд С шингээлт бага байдаг бол С4 ургамалд С шингээлт их байдаг. Үүгээр зогсохгүй, С4 ургамал нь стоматууд хаалттай, маш өндөр гэрлийн концентраци, бага CO2 концентрацитай үед фотосинтез хийж чаддаг. Гэсэн хэдий ч С3 ургамал нь стоматууд хаалттай, гэрлийн маш өндөр концентрацитай, CO2 концентраци багатай үед фотосинтез хийх боломжгүй байдаг. Тиймээс энэ нь C3 болон C4 ургамлын хооронд мэдэгдэхүйц ялгаа юм. Цаашилбал, C3 ургамал ба С4 ургамал нь нүүрстөрөгчийн давхар ислийн анхны хүлээн авагчаас ялгаатай. RuBP нь C3 үйлдвэрт CO2 хүлээн авагч бол PEP нь C4 үйлдвэрт CO2 анхны хүлээн авагч юм.
Хураангуй – C3 ба C4 ургамал
C3 ба C4 хоёр төрлийн ургамал юм. C3 ургамал маш түгээмэл байдаг бол C4 ургамал маш ховор байдаг. С3 ба С4 ургамлын хоорондох гол ялгаа нь харанхуй урвалын үед үйлдвэрлэсэн нүүрстөрөгчийн анхны бүтээгдэхүүнээс хамаардаг. С3 үйлдвэрүүд Кальвины циклийг гүйцэтгэж эхний тогтвортой бүтээгдэхүүн болох гурван нүүрстөрөгчийн нэгдлүүдийг үйлдвэрлэдэг бол С4 үйлдвэрүүд нь С4 механизмыг хэрэгжүүлж, анхны тогтвортой бүтээгдэхүүн болох дөрвөн нүүрстөрөгчийн нэгдлийг үйлдвэрлэдэг. Цаашилбал, C3 ургамал нь фотосинтезийн үр ашиг багатай байдаг бол С4 ургамал нь фотосинтезийн өндөр үр ашигтай байдаг. Түүнээс гадна C3 ургамал нь навчинд Кранцын анатоми байдаггүй, мөн хоёр төрлийн хлоропласт байдаггүй. Нөгөөтэйгүүр, C4 ургамлууд нь навчнуудад Кранцын анатоми, мөн хоёр төрлийн хлоропласт байдаг. Тиймээс энэ нь C3 болон C4 ургамлын хураангуй юм.
