Hoorcollege week 2 Planten & Micro-organismen
C4 en Cam, Energy Respiration, Plant growth
C4 en Cam
Planten hebben typisch last van binding van zuurstof aan ribulosebifosfaat en dit leidt tot dreigend
koolstofverlies bij de fotorespiratie en het kost energie om dit te voorkomen.
C4 planten komen bij relatief droge en warme omstandigheden voor, deze hebben een aanpassing voor
fotosynthese ontwikkeld.
Je ziet in de grafiek hiernaast de vergelijking tussen een C3 en C4 plant:
- De C3 plant kan uiteindelijk de hoogte PS bereiken
- De C4 plant vlakt af bij lagere totale maximale fotosynthese
- Bij lagere CO2 concentraties doet de C4 plant het juist veel beter
dan de C3 plant; de C4 plant is in staat om met relatief weinig
CO2 toch al een behoorlijke fotosynthese snelheid te bereiken
In de grafiek hiernaast zie je ook een curve van een C3 plant bij 1% O2:
- De C3 plant met 1% O2 in zijn omgeving doet het praktisch
evengoed als de C4 plant bij 21% O2
- Als er zuurstof aanwezig is, doet de C3 plant het heel veel slechter
dan wanneer er geen zuurstof aanwezig is (blauw vs. zwart)
- Dit heeft te maken met het feit dat er fotorespiratie optreedt, dit is
best een forse hoeveelheid en gaat ten koste van de fotosynthese
- O2 concentratie heel laag fotorespiratie kan bijna niet optreden
fotosynthese doet het veel beter met minder CO2
- De C4 plant is niet gevoelig wat betreft fotosynthese voor de
aanwezigheid van zuurstof
Conclusie: de fotorespiratie speelt in C3 planten een hele grote rol, maar de C4 plant heeft een aanpassing
waardoor er geen fotorespiratie niet meer optreed (hoeveelheid O2 maakt niet uit voor PS)
Anatomie C3 en C4 plant:
- Meest opvallende verschil vaatbundel begeleidende cellen / bundle sheet cellen (BS-cellen) zijn
een stuk groter in een C4 plant en er zitten chloroplasten in
- Daarnaast zit de meeste hoeveelheid rubisco in de BS-cellen bij C4 planten
Schematische tekening met proces in C4 plant:
1. CO2 diffundeert naar binnen
2. CO2 wordt gekoppeld met de verbinding PEP
(fosfoenolpyrovaat) met behulp van het enzym
PEP-carboxylase (PEP-c) tot oxaalazijnzuur
(OAA) organisch zuur (C4-verbinding)
3. OAA wordt vervolgens omgevormd tot malaat
(appelzuur) bij toevoeging van NADPH
4. Vervolgens wordt het malaat getransporteerd
vanaf een mesofyl cel naar een BS-cel
, 5. In de beperkte hoeveelheid BS-cellen worden alle moleculen malaat verzameld die geproduceerd
zijn in de grotere hoeveelheid mesofyl cellen massale hoeveelheden appelzuur (organisch zuur)
6. In de BS-cellen kan CO2 weer afgesplitst worden van malaat en vervolgens in de BS-cellen de
calvincyclus in
7. Omdat er zoveel zuur verzameld wordt per BS-cel krijg je dus uiteindelijk ook super veel CO2 per
BS-cel, voordeel concurrentie van CO2 ten opzichte van O2 is zo groot binding van RuBP aan
O2 wordt sterk onderdrukt en treedt eigenlijk niet meer op
8. Bij de afsplitsing van CO2 in de BS-cellen, ontstaat pyruvaat, deze gaat weer terug naar het mesofyl
en wordt weer terug omgezet naar PEP (met behulp van 2 ATP) voor de volgende cyclus
Reden dat er een verzadigingsniveau is bij de C4 plant:
- Als je de fotorespiratie uitschakelt bij laag zuurstof of extreem hoge concentraties CO2 heeft de C3
plant een hogere fotosynthese dan de C4 plant de C4 plant kan het proces niet uitschakelen en
het proces kost dus wel 2 ATP
Wat doen C4 planten anders?
- Ze kunnen CO2 concentreren in kleinere ruimtes fotorespiratie verlagen hogere PS bij lagere
CO2 spanning
Voordeel C4:
- Plant kan huidmondjes zo goed als dicht houden, omdat er niet zo veel CO2 nodig is minder
water gaat naar buiten transpiratie is laag daarom vind je deze planten vooral in droge en
warme klimaten
- Water Used Efficiency (WUE) = CO2 gefixeerd / H2O verloren
- WUE is erg hoog in een C4 plant ten opzichte van een C3 plant
- In de grafiek hiernaast zie je dat bij hogere temperaturen de C3
plant een stuk minder aan fotosynthese kan doen, dit komt door:
Het feit dat de oxygenatie reactie van rubisco erg toeneemt bij
hogere temperaturen
- De C4 plant kan juist meer aan fotosynthese doen, omdat alle
enzymen harder kunnen werken met toenemende temperaturen,
maar zijn wel relatief gevoelig voor kou
CAM planten:
- De planten die vooral in de woestijn voorkomen
- Ze hebben een negatieve PS (fotosynthese snelheid), maar groeit wel
- De CO2 fixatie vind helemaal niet plaats overdag, maar juist ’s nachts in grote hoeveelheden
- Daarnaast gaat de transpiratie ’s nachts omhoog en is die overdag erg laag
- De hoeveelheid malaat stijgt ’s nachts en neemt overdag af, dus ’s nachts wordt CO2 opgenomen
en gebonden aan PEP zodat malaat gevormd kan worden
- De opslag van reservestoffen (zetmeel) is juist andersom, overdag stijgt deze en ’s nachts afname
- CAM plant heeft een variant op de C4 plant
gevonden zonder een anatomische
aanpassing en zonder een scheiding in
celtypes maar door middel van een scheiding in
tijd (verschillende processen ’s nachts en
overdag)
C4 en Cam, Energy Respiration, Plant growth
C4 en Cam
Planten hebben typisch last van binding van zuurstof aan ribulosebifosfaat en dit leidt tot dreigend
koolstofverlies bij de fotorespiratie en het kost energie om dit te voorkomen.
C4 planten komen bij relatief droge en warme omstandigheden voor, deze hebben een aanpassing voor
fotosynthese ontwikkeld.
Je ziet in de grafiek hiernaast de vergelijking tussen een C3 en C4 plant:
- De C3 plant kan uiteindelijk de hoogte PS bereiken
- De C4 plant vlakt af bij lagere totale maximale fotosynthese
- Bij lagere CO2 concentraties doet de C4 plant het juist veel beter
dan de C3 plant; de C4 plant is in staat om met relatief weinig
CO2 toch al een behoorlijke fotosynthese snelheid te bereiken
In de grafiek hiernaast zie je ook een curve van een C3 plant bij 1% O2:
- De C3 plant met 1% O2 in zijn omgeving doet het praktisch
evengoed als de C4 plant bij 21% O2
- Als er zuurstof aanwezig is, doet de C3 plant het heel veel slechter
dan wanneer er geen zuurstof aanwezig is (blauw vs. zwart)
- Dit heeft te maken met het feit dat er fotorespiratie optreedt, dit is
best een forse hoeveelheid en gaat ten koste van de fotosynthese
- O2 concentratie heel laag fotorespiratie kan bijna niet optreden
fotosynthese doet het veel beter met minder CO2
- De C4 plant is niet gevoelig wat betreft fotosynthese voor de
aanwezigheid van zuurstof
Conclusie: de fotorespiratie speelt in C3 planten een hele grote rol, maar de C4 plant heeft een aanpassing
waardoor er geen fotorespiratie niet meer optreed (hoeveelheid O2 maakt niet uit voor PS)
Anatomie C3 en C4 plant:
- Meest opvallende verschil vaatbundel begeleidende cellen / bundle sheet cellen (BS-cellen) zijn
een stuk groter in een C4 plant en er zitten chloroplasten in
- Daarnaast zit de meeste hoeveelheid rubisco in de BS-cellen bij C4 planten
Schematische tekening met proces in C4 plant:
1. CO2 diffundeert naar binnen
2. CO2 wordt gekoppeld met de verbinding PEP
(fosfoenolpyrovaat) met behulp van het enzym
PEP-carboxylase (PEP-c) tot oxaalazijnzuur
(OAA) organisch zuur (C4-verbinding)
3. OAA wordt vervolgens omgevormd tot malaat
(appelzuur) bij toevoeging van NADPH
4. Vervolgens wordt het malaat getransporteerd
vanaf een mesofyl cel naar een BS-cel
, 5. In de beperkte hoeveelheid BS-cellen worden alle moleculen malaat verzameld die geproduceerd
zijn in de grotere hoeveelheid mesofyl cellen massale hoeveelheden appelzuur (organisch zuur)
6. In de BS-cellen kan CO2 weer afgesplitst worden van malaat en vervolgens in de BS-cellen de
calvincyclus in
7. Omdat er zoveel zuur verzameld wordt per BS-cel krijg je dus uiteindelijk ook super veel CO2 per
BS-cel, voordeel concurrentie van CO2 ten opzichte van O2 is zo groot binding van RuBP aan
O2 wordt sterk onderdrukt en treedt eigenlijk niet meer op
8. Bij de afsplitsing van CO2 in de BS-cellen, ontstaat pyruvaat, deze gaat weer terug naar het mesofyl
en wordt weer terug omgezet naar PEP (met behulp van 2 ATP) voor de volgende cyclus
Reden dat er een verzadigingsniveau is bij de C4 plant:
- Als je de fotorespiratie uitschakelt bij laag zuurstof of extreem hoge concentraties CO2 heeft de C3
plant een hogere fotosynthese dan de C4 plant de C4 plant kan het proces niet uitschakelen en
het proces kost dus wel 2 ATP
Wat doen C4 planten anders?
- Ze kunnen CO2 concentreren in kleinere ruimtes fotorespiratie verlagen hogere PS bij lagere
CO2 spanning
Voordeel C4:
- Plant kan huidmondjes zo goed als dicht houden, omdat er niet zo veel CO2 nodig is minder
water gaat naar buiten transpiratie is laag daarom vind je deze planten vooral in droge en
warme klimaten
- Water Used Efficiency (WUE) = CO2 gefixeerd / H2O verloren
- WUE is erg hoog in een C4 plant ten opzichte van een C3 plant
- In de grafiek hiernaast zie je dat bij hogere temperaturen de C3
plant een stuk minder aan fotosynthese kan doen, dit komt door:
Het feit dat de oxygenatie reactie van rubisco erg toeneemt bij
hogere temperaturen
- De C4 plant kan juist meer aan fotosynthese doen, omdat alle
enzymen harder kunnen werken met toenemende temperaturen,
maar zijn wel relatief gevoelig voor kou
CAM planten:
- De planten die vooral in de woestijn voorkomen
- Ze hebben een negatieve PS (fotosynthese snelheid), maar groeit wel
- De CO2 fixatie vind helemaal niet plaats overdag, maar juist ’s nachts in grote hoeveelheden
- Daarnaast gaat de transpiratie ’s nachts omhoog en is die overdag erg laag
- De hoeveelheid malaat stijgt ’s nachts en neemt overdag af, dus ’s nachts wordt CO2 opgenomen
en gebonden aan PEP zodat malaat gevormd kan worden
- De opslag van reservestoffen (zetmeel) is juist andersom, overdag stijgt deze en ’s nachts afname
- CAM plant heeft een variant op de C4 plant
gevonden zonder een anatomische
aanpassing en zonder een scheiding in
celtypes maar door middel van een scheiding in
tijd (verschillende processen ’s nachts en
overdag)
