Différence entre les plantes C3 et C4
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Différence principale - plantes C3 vs C4
Les plantes C3 et C4 sont deux types de plantes utilisant les cycles C3 et C4 lors de la réaction d'obscurité de la photosynthèse, respectivement. Environ 95% des plantes sur terre sont des plantes en C3. La canne à sucre, le sorgho, le maïs et les herbes sont des plantes C4. Les feuilles des plantes C4 présentent une anatomie de Kranz. Les plantes C4 sont capables de produire de la photosynthèse même dans de faibles concentrations de dioxyde de carbone, ainsi que dans des conditions chaudes et sèches. Par conséquent, l'efficacité de la photosynthèse chez les plantes C4 est supérieure à celle des plantes C3. le différence principale entre les plantes C3 et C4 est que la fixation simple du dioxyde de carbone est observée chez les plantes C3 et la double fixation du dioxyde de carbone chez les plantes C4.
Cet article explore,
1. Que sont les plantes C3?
- Définition, caractéristiques, caractéristiques, exemples
2. Que sont les plantes C4?
- Définition, caractéristiques, caractéristiques, exemples
3. Quelle est la différence entre les plantes C3 et C4
Que sont les plantes C3?
Les plantes C3 utilisent le cycle de Calvin comme mécanisme de réaction sombre dans la photosynthèse. Le premier composé stable produit dans le cycle de Calvin est le 3-phosphoglycérate. Étant donné que le 3-phosphoglycérate est un composé à trois carbones, le cycle de Calvin est appelé cycle C3. Les plantes C3 fixent directement le dioxyde de carbone par l'enzyme ribulose bisphosphate carboxylase (rubisco). Cette fixation se produit dans les chloroplastes des cellules mésophylles. Le cycle C3 se déroule en trois étapes. Au cours de la première étape, le dioxyde de carbone est fixé dans le sucre à cinq carbones, le ribulose 1,5-bisphosphate, qui est alternativement hydrolysé en 3-phosphoglycérate. Certains des 3-phosphoglycérates sont réduits en hexose phosphates comme le glucose 6-phosphate, le glucose 1-phosphate et le fructose 6-phosphate au cours de la seconde étape. Le 3-phosphoglycérate restant est recyclé, formant du ribulose 1,5-phosphate.
La plage de température optimale des plantes C3 est comprise entre 65 et 75 degrés Fahrenheit. Lorsque la température du sol atteint 40-45 degrés Fahrenheit, les plantes C3 commencent à se développer. Par conséquent, les plantes C3 sont appelées plantes de saison fraîche. L'efficacité de la photosynthèse devient faible avec l'augmentation de la température. Au printemps et à l'automne, les plantes C3 deviennent productives en raison de la forte humidité du sol, de la photopériode plus courte et de la fraîcheur du climat. En été, les plantes C3 sont moins productives en raison de la température élevée et de la diminution de l'humidité du sol. Les plantes C3 peuvent être des plantes annuelles comme le blé, l'avoine et le seigle ou des plantes vivaces comme la fétuque et les vergers. Une coupe transversale de la feuille de Arabidopsis thaliana, qui est une plante C3 est montré dans Figure 1. Les cellules de la gaine sont en rose.
Figure 1: feuille d'Arabidopsis thaliana
Que sont les plantes C4?
Les plantes C4 utilisent le cycle Hatch-Stack comme mécanisme de réaction dans l'obscurité de la photosynthèse. Le premier composé stable produit dans le cycle Hatch-Stack est l'oxaloacétate. Puisque l'oxaloacétate est un composé à quatre carbones, le cycle Hatch-Stack est appelé cycle C4. Les plantes C4 fixent le dioxyde de carbone deux fois, dans les cellules du mésophylle puis dans les cellules de la gaine, par les enzymes phosphoenol pyruvate carboxylase et ribulose bisphosphate carboxylase (rubisco), respectivement. Le pyruvate de phosphoénol dans les cellules du mésophylle est condensé avec du dioxyde de carbone, formant ainsi l’oxaloacétate. Cet oxaloacétate devient malate pour se transférer dans les cellules de la gaine du faisceau. À l'intérieur des cellules de la gaine du faisceau, le malate est décarboxylé, ce qui rend le dioxyde de carbone disponible pour le cycle de Calvin dans ces cellules. Ensuite, le dioxyde de carbone est fixé pour la deuxième fois à l'intérieur des cellules de la gaine du faisceau.
La température optimale des plantes C4 est de 90 à 95 degrés Fahrenheit. Les plantes C4 commencent à pousser à des températures variant entre 60 et 65 degrés Fahrenheit. Par conséquent, les plantes C4 sont appelées plantes de saison tropicale ou de saison chaude. Les plantes C4 sont plus efficaces pour capter le dioxyde de carbone et l'eau du sol. Les pores des stomates échangeurs de gaz sont maintenus proches pendant la plupart des heures de la journée afin de réduire la perte excessive d'humidité par temps sec et chaud. Les plantes annuelles C4 sont le maïs, le millet perlé et le sudangrass. Les plantes vivaces C4 sont l'herbe de bermuda, l'herbe indienne et le panic raide. Les feuilles des plantes C4 présentent une anatomie de Kranz. Les cellules de la gaine du faisceau de photosynthèse recouvrent les tissus vasculaires de la feuille. Ces cellules de la gaine sont entourées de cellules mésophylles. Coupe transversale d’une feuille de maïs présentant l’anatomie de Kranz. Figure 2.
Figure 2: feuille de maïs
Différence entre les plantes C3 et C4
Noms alternatifs
Plantes C3: Les plantes C3 sont appelées plantes de saison fraîche.
Plantes C4: Les plantes C4 sont appelées plantes de saison chaude.
Kranz Anatomy
Plantes C3: Les feuilles des plantes C3 n'ont pas d'anatomie de Kranz.
Plantes C4: Les feuilles des plantes C4 possèdent l'anatomie de Kranz.
Cellules
Plantes C3: Chez les plantes C3, la réaction à l'obscurité est effectuée par des cellules mésophylles. Les cellules de la gaine du faisceau manquent de chloroplastes.
Plantes C4: Chez les plantes C4, la réaction à l'obscurité est effectuée à la fois par les cellules du mésophylle et par les cellules de la gaine.
Chloroplastes
Plantes C3: Les chloroplastes des plantes C3 sont monomorphes. Les plantes C3 ne contiennent que des chloroplastes granulaires.
Plantes C4: Les chloroplastes des plantes C4 sont dimorphes. Les plantes C4 contiennent des chloroplastes granulaires et agranulaires.
Réticulum périphérique
Plantes C3: Les chloroplastes des plantes C3 n'ont pas de réticulum périphérique.
Plantes C4: Les chloroplastes des plantes C4 contiennent un réticulum périphérique.
Photosystème II
Plantes C3: Les chloroplastes des plantes C3 sont constitués de PS II.
Plantes C4: Les chloroplastes des plantes C4 ne sont pas constitués de PS II.
Stomates
Plantes C3: La photosynthèse est inhibée lorsque les stomates sont fermés.
Plantes C4: La photosynthèse se produit même lorsque les stomates sont fermés.
Fixation au dioxyde de carbone
Plantes C3: Une seule fixation de dioxyde de carbone se produit dans les plantes C3.
Plantes C4: La double fixation du dioxyde de carbone se produit dans les plantes C4.
Efficacité dans la fixation du dioxyde de carbone
Plantes C3: La fixation du dioxyde de carbone est moins efficace et moins rapide chez les plantes C3.
Plantes C4: La fixation du dioxyde de carbone est plus efficace et rapide chez les plantes en C4.
Efficacité de la photosynthèse
Plantes C3: La photosynthèse est moins efficace chez les plantes C3.
Plantes C4: La photosynthèse est efficace chez les plantes C4.
Photorespiration
Plantes C3: La photorespiration se produit chez les plantes C3 lorsque la concentration de dioxyde de carbone est basse.
Plantes C4: Aucune photorespiration n’est observée aux faibles concentrations de dioxyde de carbone.
Température optimale
Plantes C3: La plage de température optimale des plantes C3 est de 65 à 75 degrés Fahrenheit.
Plantes C4: La plage de température optimale des plantes C4 est de 90 à 95 degrés Fahrenheit.
Carboxylase Enzyme
Plantes C3: L'enzyme carboxylase est le rubisco chez les plantes C3.
Plantes C4: L'enzyme carboxylase est la PEP carboxylase et le rubisco chez les plantes C4.
Premier composé stable dans le noir
Plantes C3: Le premier composé stable produit dans le cycle C3 est un composé à trois carbones appelé acide 3-phosphoglycérique..
Plantes C4: Le premier composé stable produit dans le cycle C4 est un composé à quatre carbones appelé acide oxaloacétique..
Teneur en protéines de la plante
Plantes C3: Les plantes C3 contiennent une teneur élevée en protéines.
Plantes C4: Les plantes C4 contiennent moins de protéines que les plantes C3.
Conclusion
Les plantes C3 et C4 utilisent des réactions métaboliques distinctes au cours de la réaction sombre de la photosynthèse. Les plantes C3 utilisent le cycle Calvin alors que les plantes C4 utilisent le cycle Hatch-Slack. Dans les plantes C3, la réaction à l'obscurité se produit dans les cellules du mésophylle par fixation du dioxyde de carbone directement dans le ribulose 1,5-bisphosphate. Dans les plantes C4, le dioxyde de carbone est fixé dans le phosphoénol pyruvate, formant du malate, afin de se transférer dans les cellules de la gaine du faisceau, où le cycle de Calvin se produit. Par conséquent, le dioxyde de carbone est fixé deux fois dans les plantes en C4. Afin de s’adapter au mécanisme C4, les feuilles des plantes C4 présentent une anatomie de Kranz. L'efficacité de la photosynthèse est élevée chez les plantes C4 par rapport aux plantes C3. Les plantes C4 sont capables de réaliser la photosynthèse même après la fermeture des stomates. Par conséquent, la principale différence entre les plantes C3 et C4 réside dans leurs réactions métaboliques, intervenant au cours de la réaction sombre de la photosynthèse..
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 avril 2017.
Courtoisie d'image:
1. «Coupe transversale d'Arabidopsis thaliana, une plante C3» Par Ninghui Shi - Travail personnel (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. “Coupe transversale de maïs, une plante C4” Par Ninghui Shi - Propre travail, (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
