Différence entre les cycles C3 et C4
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Différence principale - cycle C3 vs C4
Les cycles C3 et C4 sont deux types de réactions cycliques qui se produisent comme la réaction sombre de la photosynthèse. La photosynthèse est la production de molécules organiques simples, de glucose à partir de molécules inorganiques, de dioxyde de carbone et d'eau, en utilisant la lumière du soleil comme source d'énergie. Pendant la photosynthèse, la réaction à la lumière est suivie de la réaction à l'obscurité. Le cycle C3 est aussi appelé Cycle de calvin, alors que le cycle C4 s'appelle Cycle Hatch-Slack. le différence principale le cycle entre C3 et C4 est le premier composé stable produit par ces réactions; le premier composé stable produit dans le cycle C3 est un composé à trois carbones appelé acide 3-phosphoglycérique (PGA) tandis que le premier composé stable produit dans le cycle C4 est un composé à quatre carbones appelé acide oxaloacétique (OAA).
Cet article explore,
1. Qu'est-ce que le cycle C3?
- Caractéristiques, processus, fonction
2. Qu'est-ce que le cycle C4?
- Caractéristiques, processus, fonction
3. Quelle est la différence entre les cycles C3 et C4
Qu'est-ce que le cycle C3?
Le cycle C3 est l'une des deux voies réactionnelles pouvant se produire dans l'obscurité de la photosynthèse. Il se produit dans toutes les plantes. Trois étapes sont observées dans le cycle C3. Au cours de la première étape, le dioxyde de carbone est fixé dans le ribulose 1,5-bisphosphate, formant un composé instable à six carbones, qui est ensuite hydrolysé en un composé à trois carbones, le 3-phosphoglycérate. La fixation du dioxyde de carbone est catalysée par l’enzyme rubisco, présente à la surface du stroma de la membrane thylacoïdienne du chloroplaste. La fixation du dioxyde de carbone est l’étape limitante du cycle C3. En raison de l'imperfection catalytique de l'enzyme, rubisco, l'enzyme réagit avec l'oxygène moléculaire par un processus appelé photorespiration. Deux molécules de 3-phosphoglycérate sont formées par la première étape du cycle C3 par une seule fixation de dioxyde de carbone. Au cours de la deuxième étape, une molécule de 3-phosphoglycérate est réduite, formant trois types d’hexose phosphates: le fructose 6-phosphate, le glucose 6-phosphate et le glucose 1-phosphate. Le 3-phosphoglycérate restant est recyclé, formant le ribulose 1,5-bisphosphate. Le cycle C3 est montré dans Figure 1.
Figure 1: cycle C3
Qu'est-ce que le cycle C4?
Le cycle C4 est l'autre voie de réaction qui se produit dans l'obscurité de la photosynthèse. Les plantes, qui poussent dans des environnements chauds et secs tels que la canne à sucre, le maïs et l'herbe à crabe, utilisent la voie C4 pendant la photosynthèse. Les pores des stomates échangeurs de gaz sont maintenus près de la journée dans ces usines afin de réduire la perte excessive d'humidité par temps sec et chaud. Ainsi, la concentration de dioxyde de carbone dans les feuilles des plantes est également réduite par la progression du cycle de C3. Lorsque la concentration de dioxyde de carbone est basse, la photorespiration est améliorée, ce qui réduit l'efficacité de la photosynthèse. Afin d’accroître l’efficacité de la photosynthèse par temps sec et chaud, ces plantes C4 effectuent le cycle C4..
Deux types de cellules sont impliquées dans le cycle C4: les cellules mésophylles et les cellules à gaine en faisceau. Le tissu vasculaire de la feuille est entouré de cellules de la gaine. L'anatomie de Kranz décrit la structure de la feuille des plantes C4. Le pyruvate de phosphoénol réagit avec le dioxyde de carbone dans les cellules du mésophylle, formant ainsi un oxaloacétate, composé à quatre carbones. La réaction est catalysée par une enzyme phosphoénol pyruvate carboxylase insensible à l'oxygène. L'oxaloacétate est ensuite réduit en malate, qui est transféré dans les cellules de la gaine du faisceau. Dans les cellules de la gaine du faisceau, le malate est décarboxylé en éliminant le dioxyde de carbone et en entrant dans le cycle C3. Le cycle C4 est montré dans Figure 2.
Figure 2: cycle C4
Différence entre les cycles C3 et C4
Premier composé stable
Cycle C3: Le premier composé stable produit dans le cycle C3 est un composé à trois carbones appelé acide 3-phosphoglycérique..
Cycle C4: Le premier composé stable produit dans le cycle C4 est un composé à quatre carbones appelé acide oxaloacétique..
Première observation
Cycle C3: Le cycle C3 a été observé pour la première fois par Melvin Calvin.
Cycle C4: Le cycle C4 a été observé pour la première fois par Hatch et Slack.
Noms alternatifs
Cycle C3: Le cycle C3 est appelé cycle de Calvin.
Cycle C4: Le cycle C4 est appelé cycle Hatch-Slack.
Présence
Cycle C3: Le cycle C3 se retrouve dans toutes les plantes.
Cycle C4: Le cycle C4 ne se rencontre que dans les plantes C4 comme le sorgho et le maïs.
Accepteur primaire de dioxyde de carbone
Cycle C3: Le principal accepteur de dioxyde de carbone est un composé à cinq carbones, le ribulose bi phosphate (RUBP)..
Cycle C4: Le principal accepteur de dioxyde de carbone est un composé à trois carbones, l’acide phosphoénol pyruvique (PEP)..
Carboxylase Enzyme
Cycle C3: L'enzyme carboxylase est Rubisco chez les plantes C3.
Cycle C4: Les enzymes carboxylases sont la PEP carboxylase et Rubisco.
Fixation du carbone
Cycle C3: Une fixation de carbone unique se produit dans le cycle C3.
Cycle C4: Les fixations double carbone se produisent dans le cycle C4.
Efficacité dans la fixation du carbone
Cycle C3: La fixation du carbone est moins efficace et lente dans le cycle C3.
Cycle C4: La fixation du carbone est plus efficace et rapide dans le cycle C4.
Exigences de la fixation du carbone
Cycle C3: La fixation d'une seule molécule de carbone nécessite 3 ATP et 2 NADH.
Cycle C4: La fixation d'une fixation de carbone unique nécessite 5 ATP et 3 NADH.
Types de chloroplastes
Cycle C3: Les chloroplastes granulaires participent au cycle C3.
Cycle C4: Les chloroplastes granulaires et agranulaires interviennent dans le cycle de C4.
Kranz Anatomie Dans Les Feuilles
Cycle C3: L'anatomie de Kranz est absente des feuilles des plantes C3.
Cycle C4: L'anatomie de Kranz est présente dans les feuilles des plantes C4.
Cellules
Cycle C3: Le cycle C3 est réalisé par des cellules mésophylles.
Cycle C4: Le cycle C4 est effectué à la fois par les cellules du mésophylle et par les cellules de la gaine.
Température optimale
Cycle C3: La température optimale du cycle C3 est de 20-25 degrés Celsius.
Cycle C4: La température optimale du cycle C4 est de 30 à 45 degrés Celsius.
À très faible concentration en dioxyde de carbone
Cycle C3: Le cycle C3 est incapable de continuer à de très faibles concentrations de dioxyde de carbone.
Cycle C4: Le cycle C4 peut se dérouler à de très faibles concentrations de dioxyde de carbone.
Effet de l'oxygène
Cycle C3: Le cycle C3 est inhibé par l'oxygène.
Cycle C4: Aucune inhibition du cycle C4 n'est observée avec le cycle C4.
Lumière du soleil
Cycle C3: Le cycle C3 peut être saturé de lumière solaire.
Cycle C4: Le cycle C4 ne sature pas avec la lumière du soleil.
Photorespiration
Cycle C3: Une quantité considérable de photorespirations est observée dans le cycle C3.
Cycle C4: Une quantité négligeable de photorespiration est observée dans le cycle C4.
Conclusion
Les cycles C3 et C4 sont les deux types de réactions sombres qui se produisent pendant la photosynthèse. Le cycle C3 se produit dans toutes les plantes à 20-25 degrés Celsius, alors que le cycle C4 ne se produit que chez les plantes C4 à 30-45 degrés Celsius. Au cours du cycle C3, un seul événement de fixation du carbone est observé, alors que pendant le cycle C4, deux événements de fixation du carbone sont observés. La photorespiration se produit pendant le cycle C3 mais des quantités négligeables de photorespiration se produisent pendant le cycle C4. L'efficacité du cycle C3 est faible par rapport à l'efficacité du cycle C4. La principale différence entre les cycles C3 et C4 est le nombre de carbones dans le premier composé stable produit dans chaque cycle..
Référence:
1. Berg, Jeremy M. «Le cycle de Calvin synthétise les hexoses à partir de dioxyde de carbone et d'eau.» Biochimie. 5ème édition. Bibliothèque nationale de médecine des États-Unis, 1er janvier 1970. Web. 16 avril 2017.
2. Lodish, Harvey. «Métabolisme du CO2 pendant la photosynthèse.» Molecular Cell Biology. 4ème édition. Bibliothèque nationale de médecine des États-Unis, 1er janvier 1970. Web. 16
Courtoisie d'image:
1. “Calvin-cycle4" de Mike Jones - Travail personnel (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. “HatchSlackpathway2" de HatchSlackpathway.svg: * HatchSlackpathway.png: Travail sur les dérivés de l'adénosine: Travail de déduction multiple: Adénosine (conversation) - HatchSlackpathway.svg (CC BY-SA 2.5) via Commons Wikimedia
