C3 C4 ve CAM Fotosentez Mekanizmaları



Fotosentez Mekanizmaları C3 C4 CAM

C3 mekanizması

5 karbonlu ribulose difosfata bir karbondioksit eklenerek altı karbonlu kararsız bileşik oluşur...
bu tepkime ribulose bisphosphate carboxylase/oxygenase (RUBISCO) enzimi tarafından katalizlenir ve oluşan 6 karbonlu bileşikten 2 adet 3 karbonlu fosfogliserik asit oluşur...
bu 3 karbonlu bileşikler glikoz ve diğer organik moleküllerin sentezi için başlangıç molekülü olarak rol oynar ve bu yola da C3 yolu denir çünkü ilk oluşn bileşikler 3-karbon yapısındadır...


C3 bitkilerinin özellikleri

tipik olarak ılıman iklim bitkileridirler
verimlilik orta derecededir
serin, nemli koşullarda ve normal ışık altında daha verimlidirler
kloroplast içeren hücreler Kranz tip anatomi göstermezler
sadece tek tip kloroplast mevcuttur
CO2 akseptörü Ribulose Bisphosphate (RuBP) dır
CO2 fiksasyonu sonucunda ilk ürün olarak 3C lu bileşik oluşur
sadece tek CO2 fiksasyon mekanizması vardır
ışık solunumu (fotorespirasyon) çok yüksektir
su kullanım etkinliği ve tuz toleransı düşüktür
stomalar gündüz açıktır...

ışık solunumu

RuBisCO yazımından da anlaşılabileceği gibi, 2 farklı tepkimeyi katalizleme özelliğine sahiptir:

C: karboksilaz; O: oksigenaz

fotosentezin ışık tepkimelerinde oksijen oluşur... yüksek ışık ve yüksek sıcaklık koşullarında RuBisCO oksijen ile tepkimeye girer ve 3-karbonlu 3-fosfogliserik asit ve 2-karbonlu glikolate oluşur... glikolate peroksizomlara girer, O2 kullanılır ve amino asit türevleri oluşur... oluşan amino asitler mitokondriye geçerek burada CO2 in açığa çıktığı reaksiyonlarla amino asit türevlerine dönüşürler... yani O2 kullanıp CO2 açığa çıkar... hücresel solunum yapılan bu olaya fotorespirasyon (Işık solunumu) adı verilir...

C3 bitkilerinde, yüksek sıcaklık ve ışık koşullarında ışık solunumu kaçınılmaz ve olumsuz bir süreçtir... bitki fotosentez yapamadığı gibi, gereksiz yere solunum da yapmış olur...

ışık solunumunu önleyen mekanizmalar

C4 mekanizması

Stomadan alınan CO2 önce mezofil hücreleri içine geçer... bu hücrelerde RUBISCO bulunmaz yani fotorespirasyon ve karbon tutma tepkileri gerçekleşmez, reaksiyon PEP karboksilaz tarafından yürütülür... reaksiyon sonunda 4 karbonlu bileşik (C4) oluşur ve oksaloasetik asit, 4 karbonlu malat veya aspartik asite dönüştürülür... oluşan 4C lu bileşikler (Malat) destek doku hücrelerine iletilir... bu hücreler yaprak yüzeyine uzaktırlar ve izole edilmişlerdir bu sebeple oksijen difüzyonu çok güçtür ve fotorespirasyon önlenmiş olur... 4C lu bileşik CO2 ve pirüvik asit oluşturarak parçalanır ve karbon dioksit calvin döngüsüne girer... pirüvik asit PEP e dönüştürülerek yeniden mezofil hücrelerine gönderilir...

C4 bitkilerinin özellikleri

tipik olarak tropik ve yarı tropik iklim bitkileridir
verimlilik çok yüksek derecededir
kloroplast içeren hücreler kranz tip anatomi gösterirler
iki tip kloroplast mevcuttur
CO2 akseptörü phosphoenol pyruvate (PEP) dır
CO2 fiksasyonu sonucunda ilk ürün olarak 4 C lu bileşik oluşur
farklı yerlerde iki CO2 fiksasyon mekanizması vardır
ışık solunumu görülmez
su kullanım etkinliği ve tuz toleransı çok yüksektir
stomalar gündüz açıktır

cam mekanizması

C4 Bitkilerinde CO2 fiksasyonu ve Celvin döngüsü mekansal olarak ayrılırak ışık solunumu önlenirken, CAM (Crassulacean Asit Metabolizması) bitkilerinde zamansal ayrım söz konusudur... stomalar gece açıktır ve fikse edilen CO2 PEP ile birleşerek 4-karbon oksaloasetik asit sentezlenir ve kofullarda bir gece boyunca malik asidi şeklinde birikir... gündüz stomalar kapanır ve böylece su kayıbı önlenir... kofullarda gece boyunca biriken malik asit CO2 ve PEP e dönüşür, CO2 Calvin (C3) döngüsü içine katılır...

bu mekanizmadaki kilit konu, stomaların gündüz tamamen kapatılmak zorunda olmasıdır ki anlaşılacağı üzere, CAM mekanizması kurak koşullarda gelişmiş olan, özellikle çöl bitkilerinde görülen bir mekanizmadır...

CAM bitkilerinin özellikleri

tipik olarak kurak iklim bitkileridir
verimlilik çok düşüktür
kranz tip anatomi gözlenmez
sadece tek tip kloroplast mevcuttur
CO2 akseptörü karanlıkta phosphoenol pyruvate, ışıkta ribulose bisphosphate dır
CO2 fiksasyonu sonucunda ilk ürün karanlıkta oxaloasetat, ışıkta ise, phosphoglycerate dır
farklı zamanlarda iki CO2 fiksasyon mekanizması vardır
ışık solunumu görülmez
su kullanım etkinliği ve tuz toleransı çok yüksektir
stomalar gece açıktır

C3 bitkilerindeki temel sorun fotorespirasyondur ve önlenmesi amacıyla C4 mekanizması gelişmiştir... tropik koşullarda su sıkıntısı olmadığı için stomalar herhangi bir risk söz konusu olmadan gündüzleri açık tutulabilmektedir, CAM bitkilerinde ise; asıl sorun su sıkıntısıdır ve bu nedenle gündüz stomalar kapalı tutulmak zorundadır... bu sebeple, CAM metabolizması çöl bitkilerinde gelişmiştir... birim su kaybı başına yapılan fotosentez olarak tanımlanabilecek su kullanım etkinliği bu nedenle CAM bitkilerinde çok yüksektir ancak verimlilik çok düşüktür... C4 metabolizmasının geliştiği tropik koşullarda yetişen bitkilerde ise; çift CO2 fiksasyonu sebebiyle birim zamanda yüksek fotosentez kapasitesine ulaşılmaktadır ve bu sebeple hem su kullanım etkinliği yüksek olmakta, hem de verimlilik artmaktadır...

 C3 FOTOSENTEZ MEKANİZMASI

 IŞIK SOLUNUMU (FOTORESPİRASYON)

  C4 FOTOSENTEZ MEKANİZMASI

 KRANTZ TİP YAPRAK ANATOMİSİ

  CAM FOTOSENTEZ MEKANİZMASI

C3 C4 ve CAM MEKANİZMALARI

 C3 C4 ve CAM MEKANİZMALARI

 C3 C4 ve CAM MEKANİZMALARI

Haftanın Videosu

önceki videoları izlemek için lütfen sol üst köşedeki oynatma listesi ikonuna tıklayınız...www.muzikguncesi.com/