Diferencia entre plantas C3 y C4
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Diferencia principal - C3 vs C4 plantas
Las plantas C3 y C4 son dos tipos de plantas que utilizan ciclos C3 y C4 durante la reacción oscura de la fotosíntesis, respectivamente. Alrededor del 95% de las plantas en la tierra son plantas C3. La caña de azúcar, el sorgo, el maíz y los pastos son plantas C4. Las hojas de las plantas C4 exhiben anatomía de Kranz. Las plantas C4 son capaces de realizar la fotosíntesis incluso en bajas concentraciones de dióxido de carbono, así como en condiciones cálidas y secas. Por lo tanto, la eficiencia de la fotosíntesis en plantas C4 es mayor que su eficiencia en plantas C3. los diferencia principal entre las plantas C3 y C4 es que la fijación única de dióxido de carbono se observa en las plantas C3 y la doble fijación del dióxido de carbono en las plantas C4.
Este artículo explora,
1. ¿Qué son las plantas C3?
- Definición, características, características, ejemplos.
2. ¿Qué son las plantas C4?
- Definición, características, características, ejemplos.
3. ¿Cuál es la diferencia entre las plantas C3 y C4?
¿Qué son las plantas C3?
Las plantas C3 usan el ciclo de Calvin como su mecanismo para la reacción oscura en la fotosíntesis. El primer compuesto estable producido en el ciclo de Calvin es el 3-fosfoglicerato. Dado que el 3-fosfoglicerato es un compuesto de tres carbonos, el ciclo de Calvin se denomina ciclo C3. Las plantas C3 fijan directamente el dióxido de carbono por la enzima, la ribulosa bifosfato carboxilasa (rubisco). Esta fijación se produce en los cloroplastos de las células mesófilas. El ciclo C3 se produce en tres pasos. Durante el primer paso, el dióxido de carbono se fija en el azúcar de cinco carbonos, el 1,5-bifosfato de ribulosa, que alternativamente se hidroliza en 3-fosfoglicerato. Algunos de los 3-fosfogliceratos se reducen a fosfatos de hexosa como la glucosa 6-fosfato, glucosa 1-fosfato y fructosa 6-fosfato durante el segundo paso. El 3-fosfoglicerato restante se recicla formando ribulosa 1,5-fosfato..
El rango de temperatura óptimo de las plantas C3 es de 65-75 grados Fahrenheit. Cuando la temperatura del suelo alcanza los 40-45 grados Fahrenheit, las plantas C3 comienzan a crecer. Por lo tanto, las plantas C3 se llaman plantas de temporada fresca. La eficiencia de la fotosíntesis se reduce con el aumento de la temperatura. Durante la primavera y el otoño, las plantas C3 se vuelven productivas debido a la alta humedad del suelo, el fotoperíodo más corto y la temperatura fresca. Durante el verano, las plantas C3 son menos productivas debido a la alta temperatura y menos humedad del suelo. Las plantas C3 pueden ser plantas anuales como el trigo, la avena y el centeno o plantas perennes como las festucas y los huertos. Una sección transversal de la hoja de Arabidopsis thaliana, que es una planta C3 se muestra en Figura 1. Las células de la vaina del paquete se muestran en color rosa.
Figura 1: Hoja de Arabidopsis thaliana.
¿Qué son las plantas C4?
Las plantas C4 utilizan el ciclo Hatch-Stack como su mecanismo de reacción en la reacción oscura de la fotosíntesis. El primer compuesto estable producido en el ciclo de Hatch-Stack es el oxaloacetato. Dado que el oxaloacetato es un compuesto de cuatro carbonos, el ciclo Hatch-Stack se denomina ciclo C4. Las plantas C4 fijan el dióxido de carbono dos veces, en células de mesófilo y luego en células de vaina, por las enzimas, fosfoenol piruvato carboxilasa y ribulosa bisfosfato carboxilasa (rubisco) respectivamente. El piruvato de fenfoenol en las células mesófilas se condensa con dióxido de carbono, formando el oxaloacetato. Este oxaloacetato se convierte en malato para transferirse a las células de la vaina del haz. Dentro de las células de la vaina del haz, el malato se descarboxila, lo que hace que el dióxido de carbono esté disponible para el ciclo de Calvin en estas células. Luego, el dióxido de carbono se fija por segunda vez dentro de las células de la vaina del haz.
La temperatura óptima de las plantas C4 es de 90-95 grados Fahrenheit. Las plantas C4 comienzan a crecer a 60-65 grados Fahrenheit. Por lo tanto, las plantas C4 se llaman plantas de estación tropical o cálida. Las plantas C4 son más eficientes para recolectar dióxido de carbono y agua del suelo. Los poros de los estomas de intercambio de gases se mantienen cerca durante la mayor parte del día para reducir la pérdida excesiva de humedad en condiciones secas y calientes. Las plantas anuales de C4 son el maíz, el pearlmillet y el sudangrass. Las plantas perennes C4 son bermudagrass, pasto indio y switchgrass. Las hojas de las plantas C4 exhiben anatomía de Kranz. Las células de la vaina del haz de fotosíntesis cubren los tejidos vasculares de la hoja. Estas células de la vaina del haz están rodeadas por células mesófilas. Una sección transversal de una hoja de maíz, que muestra la anatomía de Kranz se muestra en Figura 2.
Figura 2: Hoja de maíz.
Diferencia entre plantas C3 y C4
Nombres alternativos
Plantas C3: Las plantas C3 se llaman plantas de estación fría..
Plantas C4: Las plantas C4 se llaman plantas de estación cálida..
Anatomía de Kranz
Plantas C3: Las hojas de las plantas C3 carecen de la anatomía de Kranz..
Plantas C4: Las hojas de las plantas C4 poseen la anatomía de Kranz..
Células
Plantas C3: En las plantas C3, la reacción oscura es llevada a cabo por las células mesófilas. Las células de la vaina del paquete carecen de cloroplastos.
Plantas C4: En las plantas C4, la reacción oscura se lleva a cabo tanto por las células mesófilas como por las células de la vaina del haz.
Cloroplastos
Plantas C3: Los cloroplastos de las plantas C3 son monomorfos. Las plantas C3 solo contienen cloroplastos granulares..
Plantas C4: Los cloroplastos de las plantas C4 son dimorfos. Las plantas C4 contienen cloroplastos granulares y agranulares..
Retículo periférico
Plantas C3: Los cloroplastos de las plantas C3 carecen de retículo periférico..
Plantas C4: Los cloroplastos de las plantas C4 contienen un retículo periférico..
Fotosistema II
Plantas C3: Los cloroplastos de las plantas C3 están formados por PS II..
Plantas C4: Los cloroplastos de las plantas C4 no consisten en PS II.
Estomas
Plantas C3: La fotosíntesis se inhibe cuando los estomas se cierran.
Plantas C4: La fotosíntesis ocurre incluso cuando los estomas están cerrados..
Fijación de dióxido de carbono
Plantas C3: Una única fijación de dióxido de carbono ocurre en las plantas C3..
Plantas C4: Se producen fijaciones dobles de dióxido de carbono en plantas C4..
Eficiencia en la fijación de dióxido de carbono
Plantas C3: La fijación del dióxido de carbono es menos eficiente y lenta en las plantas C3.
Plantas C4: La fijación del dióxido de carbono es más eficiente y rápida en las plantas C4..
Eficiencia de la fotosíntesis
Plantas C3: La fotosíntesis es menos eficiente en plantas C3..
Plantas C4: La fotosíntesis es eficiente en plantas C4..
Fotorrespiración
Plantas C3: La fotorrespiración ocurre en las plantas C3 cuando la concentración de dióxido de carbono es baja.
Plantas C4: No se observa fotorrespiración a bajas concentraciones de dióxido de carbono.
Temperatura optima
Plantas C3: El rango de temperatura óptimo de las plantas C3 es de 65-75 grados Fahrenheit.
Plantas C4: El rango de temperatura óptimo de las plantas C4 es de 90 a 95 grados Fahrenheit.
Enzima Carboxilasa
Plantas C3: La enzima carboxilasa es rubisco en plantas C3..
Plantas C4: La enzima carboxilasa es PEP carboxilasa y rubisco en plantas C4..
Primer compuesto estable en la reacción oscura
Plantas C3: El primer compuesto estable producido en el ciclo C3 es un compuesto de tres carbonos llamado ácido 3-fosfoglicérico..
Plantas C4: El primer compuesto estable producido en el ciclo C4 es un compuesto de cuatro carbonos llamado ácido oxaloacético.
Contenido proteico de la planta
Plantas C3: Las plantas C3 contienen un alto contenido en proteínas..
Plantas C4: Las plantas C4 contienen un bajo contenido de proteínas en comparación con las plantas C3.
Conclusión
Las plantas C3 y C4 usan distintas reacciones metabólicas durante la reacción oscura de la fotosíntesis. Las plantas C3 usan el ciclo de Calvin mientras que las plantas C4 usan el ciclo Hatch-Slack. En las plantas C3, la reacción oscura ocurre en las células mesofílicas por la fijación del dióxido de carbono directamente en la ribulosa 1,5-bisfosfato. En las plantas C4, el dióxido de carbono se fija en el piruvato de fosfoenol, formando malato para transferir a las células de la vaina del haz donde se produce el ciclo de Calvin. Por lo tanto, el dióxido de carbono se fija dos veces en las plantas C4. Para adaptarse al mecanismo C4, las hojas de las plantas C4 exhiben anatomía de Kranz. La eficiencia de la fotosíntesis es alta en las plantas C4 en comparación con las plantas C3. Las plantas C4 son capaces de realizar la fotosíntesis incluso después de que se cierran los estomas. Por lo tanto, la principal diferencia entre las plantas C3 y C4 son sus reacciones metabólicas, que operan durante la reacción oscura de la fotosíntesis..
Referencia:
1. Berg, Jeremy M. "El ciclo de Calvin sintetiza las hexas del dióxido de carbono y el agua". Bioquímica. 5ª edición. Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU., 01 de enero de 1970. Web. 16 de abril de 2017.
2. Lodish, Harvey. “Metabolismo del CO2 durante la fotosíntesis”. Biología molecular de células. 4ª edición. Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU., 01 de enero de 1970. Web. 16 de abril de 2017.
Imagen de cortesía:
1. “Sección transversal de Arabidopsis thaliana, una planta C3” Por Ninghui Shi - Trabajo propio (CC BY-SA 3.0) a través de Commons Wikimedia
2. “Sección transversal de maíz, una planta C4” por Ninghui Shi - Trabajo propio, (CC BY-SA 3.0) a través de Commons Wikimedia.
