A principal diferença entre as plantas C3 e C4 é que as plantas C3 formam um composto de três carbonos como o primeiro produto estável da reação escura, enquanto as plantas C4 formam um composto de quatro carbonos como o primeiro produto estável da reação sombria.
A fotossíntese é um processo movido a luz que converte dióxido de carbono e água em açúcares ricos em energia em plantas, algas e cianobactérias. Durante a reação luminosa da fotossíntese, ocorre a fotólise das moléculas de água. Como resultado da fotólise da água, o oxigênio é liberado como subproduto. Após a reação clara, a reação escura começa e sintetiza carboidratos fixando dióxido de carbono. No entanto, o oxigênio gerado a partir da reação de luz pode se ligar à principal enzima da reação de escuro que é a RuBP oxigenase-carboxilase (Rubisco) e realizar a fotorrespiração. A fotorrespiração é um processo que desperdiça energia e diminui a síntese de carboidratos. Portanto, para evitar a fotorrespiração, existem três maneiras diferentes pelas quais a reação escura ocorre nas plantas para evitar o encontro do oxigênio com a Rubisco. Assim, dependendo da forma como a reação ao escuro ocorre, existem 3 tipos de plantas; ou seja, plantas C3, plantas C4 e plantas CAM.
O que são plantas C3?
Cerca de 95% das plantas na terra são plantas C3. Como o nome indica, eles realizam o mecanismo fotossintético C3 que é o ciclo de Calvin. Acredita-se que a fotossíntese C3 tenha surgido há quase 3,5 bilhões de anos. Estas plantas são principalmente plantas lenhosas e de folhas redondas. Nessas plantas, a fixação de carbono ocorre nas células do mesofilo que estão logo abaixo da epiderme.
O dióxido de carbono entra da atmosfera para as células do mesofilo através dos estômatos. Então a reação escura começa. A primeira reação é a fixação de dióxido de carbono com bifosfato de ribulose em fosfoglicerato, que é um composto de três carbonos. Na verdade, é o primeiro produto estável das plantas C3. Ribulose bifosfato carboxilase (Rubisco) é a enzima que catalisa esta reação de carboxilação em plantas. Da mesma forma, o ciclo de Calvin ocorre ciclicamente durante a produção de carboidratos.
Figura 01: Plantas C3
Em comparação com as plantas C4, as plantas C3 são ineficientes quanto ao mecanismo fotossintético. É por causa da ocorrência de fotorrespiração em plantas C3. A fotorrespiração ocorre devido à atividade oxigenase da enzima Rubisco. A oxigenação da Rubisco funciona na direção oposta à carboxilação, efetivamente desfaz a fotossíntese ao desperdiçar grandes quantidades de carbono originalmente fixadas pelo ciclo de Calvin com grande custo e resulta na perda de dióxido de carbono das células que estão fixando o dióxido de carbono. Da mesma forma, a interação com oxigênio e dióxido de carbono ocorre no mesmo local da Rubisco. Essas reações concorrentes normalmente ocorrem em uma proporção de 3:1 (carbono: oxigênio). Assim, fica claro que a fotorrespiração é um processo estimulado pela luz que consome oxigênio e libera dióxido de carbono.
O que são plantas C4?
As plantas C4 estão presentes em áreas secas e de alta temperatura. Aproximadamente 1% das espécies de plantas têm bioquímica C4. Alguns exemplos de plantas C4 são o milho e a cana-de-açúcar. Como o nome indica, essas plantas realizam o mecanismo fotossintético C4. Acredita-se que a fotossíntese C4 tenha surgido há quase 12 milhões de anos; muito tempo após a evolução do mecanismo C3. As plantas C4 podem estar melhor adaptadas agora, pois os níveis atuais de dióxido de carbono são muito mais baixos do que há 100 milhões de anos.
As plantas C4 são muito mais eficientes na captura de dióxido de carbono. Além disso, a fotossíntese C4 é encontrada em espécies monocotiledôneas e dicotiledôneas. Em contraste com as plantas C3, o primeiro produto estável formado durante a fotossíntese é o ácido oxaloacético, que é um composto de quatro carbonos. Mais importante ainda, as folhas dessas plantas mostram um tipo especial de anatomia chamado “Kranz Anatomy”. Há um círculo de células da bainha do feixe com cloroplastos ao redor dos feixes vasculares pelos quais as plantas C4 podem ser identificadas.
Figura 02: Plantas C4
Nesta via, a fixação do dióxido de carbono ocorre duas vezes. No citoplasma da célula do mesofilo, CO2 primeiro se fixa com fosfoenolpiruvato (PEP), que atua como um aceptor primário. A reação é catalisada pela enzima PEP carboxilase. Então PEP se converte em malato e depois em piruvato liberando CO2 fosfoglicerato para realizar o ciclo de Calvin.
Quais são as semelhanças entre as plantas C3 e C4?
- As plantas C3 e C4 fixam dióxido de carbono e produzem carboidratos.
- Eles realizam uma reação sombria.
- Além disso, ambos os tipos de plantas realizam a mesma reação à luz.
- Além disso, eles possuem cloroplastos para realizar a fotossíntese.
- Sua equação fotossintética é semelhante.
- Além disso, RuBP envolve a reação escura de ambos os tipos de plantas.
- Ambas as plantas produzem fosfoglicerato.
Qual é a diferença entre plantas C3 e C4?
As plantas C3 produzem ácido fosfoglicérico como o primeiro produto estável da reação escura. É um composto de três carbonos. Por outro lado, as plantas C4 produzem ácido oxalo-acético como o primeiro produto estável da reação escura. É um composto de quatro carbonos. Portanto, esta é a principal diferença entre plantas C3 e C4.
Além disso, a eficiência fotossintética das plantas C3 é menor que a eficiência fotossintética das plantas C4. É devido à fotorrespiração observada em plantas C3, que é insignificante em plantas C4. Assim, é outra diferença entre as plantas C3 e C4. Ao considerar as diferenças estruturais, as plantas C3 não apresentam dois tipos de cloroplastos e anatomia Kranz nas folhas. Por outro lado, as plantas C4 possuem dois tipos de cloroplastos e apresentam anatomia Kranz nas folhas. Portanto, também é uma diferença entre plantas C3 e C4.
Além disso, uma outra diferença entre as plantas C3 e C4 é que as plantas C3 fixam o dióxido de carbono apenas uma vez, enquanto as plantas C4 fixam o dióxido de carbono duas vezes. Devido a este fato, a assimilação de C é menor em plantas C3 enquanto a assimilação de C é alta em plantas C4. Além disso, plantas C4 podem realizar fotossíntese quando os estômatos estão fechados e sob concentrações muito altas de luz e baixas concentrações de CO2 . No entanto, as plantas C3 são incapazes de realizar a fotossíntese quando os estômatos estão fechados e sob concentrações muito altas de luz e baixas concentrações de CO2 . Portanto, esta também é uma diferença significativa entre as plantas C3 e C4. Além disso, plantas C3 e plantas C4 diferem do primeiro aceptor de dióxido de carbono. RuBP é o aceptor de CO2 em plantas C3, enquanto PEP é o primeiro aceptor de CO2 em plantas C4.
Resumo – Plantas C3 vs C4
C3 e C4 são dois tipos de plantas. As plantas C3 são muito comuns, enquanto as plantas C4 são muito raras. A principal diferença entre as plantas C3 e C4 depende do primeiro produto de carbono que elas produzem durante a reação escura. As plantas C3 realizam o ciclo de Calvin e produzem o composto de três carbonos como o primeiro produto estável, enquanto as plantas C4 realizam o mecanismo C4 e produzem o composto de quatro carbonos como o primeiro produto estável. Além disso, as plantas C3 apresentam menor eficiência fotossintética, enquanto as plantas C4 apresentam alta eficiência fotossintética. Além disso, as plantas C3 não possuem anatomia Kranz nas folhas, e também não possuem dois tipos de cloroplastos. Por outro lado, as plantas C4 possuem anatomia Kranz em suas folhas, e também possuem dois tipos de cloroplastos. Assim, este é o resumo das plantas C3 e C4.
