3 Most SAQ’s of Photosynthesis in Higher Plants Chapter in Inter 2nd Year Botany (TS/AP)
4 Marks
SAQ-1 : Draw a neat labelled diagram of Chloroplast.
SAQ-2 : Tabulate any eight differences between C3 and C4 plants/cycles.
For Backbenchers 😎
Plants use tricks to grab carbon dioxide (CO2) from the air for their food-making process called photosynthesis. There are two main types of tricks: C3 and C4.
C3 Plants: These are like the “basic” plants. They’re usually found in cooler places. When they start making their food, they create a thing called phosphoglyceric acid (PGA). But here’s the catch: they’re not very good at capturing CO2 from the air. Also, they lose some of their food-making power because of something called photorespiration. This means they don’t grow as much.
C4 Plants: These are the “advanced” plants. They love hot and sunny places, like the tropics. When they start making their food, they make a thing called oxaloacetic acid (OAA). They have special features in their leaves and use two types of chloroplasts (tiny food-making machines) to be super efficient at capturing CO2. Plus, they almost don’t have any photorespiration. So, they grow a lot and make a ton of food.
So, in a nutshell, C3 plants are like the basic models, found in cooler spots, don’t capture CO2 as well, and don’t grow too big. C4 plants are the advanced models, found in hot places, capture CO2 really well, and grow big and strong.
మన తెలుగులో
కిరణజన్య సంయోగక్రియ అని పిలువబడే వాటి ఆహార తయారీ ప్రక్రియ కోసం మొక్కలు గాలి నుండి కార్బన్ డయాక్సైడ్ (CO2) ను పట్టుకోవడానికి ఉపాయాలను ఉపయోగిస్తాయి. రెండు ప్రధాన రకాల ఉపాయాలు ఉన్నాయి: C3 మరియు C4.
C3 మొక్కలు: ఇవి “ప్రాథమిక” మొక్కలు వంటివి. అవి సాధారణంగా చల్లని ప్రదేశాలలో కనిపిస్తాయి. వారు తమ ఆహారాన్ని తయారు చేయడం ప్రారంభించినప్పుడు, వారు ఫాస్ఫోగ్లిజరిక్ యాసిడ్ (PGA) అనే పదాన్ని సృష్టిస్తారు. కానీ ఇక్కడ క్యాచ్ ఉంది: అవి గాలి నుండి CO2ని సంగ్రహించడంలో చాలా మంచివి కావు. అలాగే, ఫోటోరేస్పిరేషన్ అని పిలవబడే వాటి కారణంగా వారు తమ ఆహారాన్ని తయారు చేసే శక్తిని కోల్పోతారు. అంటే అవి అంతగా పెరగవు.
C4 మొక్కలు: ఇవి “అధునాతన” మొక్కలు. వారు ఉష్ణమండల వంటి వేడి మరియు ఎండ ప్రదేశాలను ఇష్టపడతారు. వారు తమ ఆహారాన్ని తయారు చేయడం ప్రారంభించినప్పుడు, వారు ఆక్సలోఅసిటిక్ యాసిడ్ (OAA) అనే పదార్థాన్ని తయారు చేస్తారు. అవి వాటి ఆకులలో ప్రత్యేక లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి మరియు CO2ను సంగ్రహించడంలో సూపర్ ఎఫెక్టివ్‌గా ఉండటానికి రెండు రకాల క్లోరోప్లాస్ట్‌లను (చిన్న ఆహార తయారీ యంత్రాలు) ఉపయోగిస్తాయి. అదనంగా, వారికి దాదాపు ఫోటో రెస్పిరేషన్ లేదు. కాబట్టి, అవి చాలా పెరుగుతాయి మరియు టన్ను ఆహారాన్ని తయారు చేస్తాయి.
కాబట్టి, క్లుప్తంగా, C3 మొక్కలు ప్రాథమిక నమూనాల వలె ఉంటాయి, ఇవి చల్లటి ప్రదేశాలలో కనిపిస్తాయి, అలాగే CO2ని సంగ్రహించవద్దు మరియు చాలా పెద్దవిగా పెరగవు. C4 మొక్కలు అధునాతన నమూనాలు, వేడి ప్రదేశాలలో కనిపిస్తాయి, CO2ని బాగా సంగ్రహిస్తాయి మరియు పెద్దవిగా మరియు బలంగా పెరుగుతాయి.
Introduction
Plants utilize different strategies for capturing carbon dioxide for photosynthesis, categorized into two main types: C3 and C4 cycles, named after the number of carbon atoms in the first stable product of carbon fixation.
| Aspect | C3 Plants | C4 Plants |
| First Stable Product | Produce a C3 compound, phosphoglyceric acid (PGA). | Produce a C4 compound, oxaloacetic acid (OAA). |
| Habitats | Primarily found in temperate regions. | Mostly found in tropical areas. |
| Leaf Anatomy | Do not show Kranz anatomy. | Exhibit Kranz anatomy. |
| Chloroplasts | No chloroplast dimorphism; all chloroplasts are similar. | Show chloroplast dimorphism; two types of chloroplasts. |
| Photorespiration | High rate of photorespiration. | Nearly undetectable photorespiration. |
| Transpiration | Higher rates of transpiration. | Less transpiration. |
| CO2 Utilization | Less efficient at utilizing atmospheric carbon dioxide. | More efficient at capturing atmospheric carbon dioxide. |
| Biomass Production | Produce less biomass. | Produce a higher quantity of biomass. |
| Examples | Almost all dicot plants. | Maize, sugarcane, and sorghum. |
Summary
C3 and C4 plants possess distinct photosynthetic strategies, each adapted to their specific environments. C3 plants, more prevalent in temperate zones, produce less biomass and have higher photorespiration rates. In contrast, C4 plants, common in tropical regions, feature specialized leaf anatomy and chloroplasts, generate more biomass, and are highly efficient at capturing atmospheric CO2 with minimal photorespiration.
SAQ-3 : Describe in brief photorespiration.
For Backbenchers 😎
Picture the plant as a kitchen where it cooks up its food through a process called photosynthesis. In this kitchen, there’s a chef called RuBisCO, and its main job is to use a special ingredient called carbon dioxide (CO2) to prepare a delicious meal for the plant.
However, sometimes the chef RuBisCO gets a little mixed up. Instead of using the right ingredient, which is CO2, it accidentally grabs another ingredient called oxygen (O2). This confusion is where the problem starts.
When RuBisCO uses oxygen instead of carbon dioxide, we call this mix-up “photorespiration.” It’s like the chef trying to cook a meal with the wrong ingredient, and the result isn’t very tasty.
Now, here’s why photorespiration is a big issue for plants: When this mix-up happens, it doesn’t help the plant make the yummy food it needs to grow. Instead, it’s like the plant is spending a lot of time and energy in the kitchen but not getting a good meal at the end. It’s a waste of the plant’s resources.
Even worse, photorespiration actually uses up the plant’s energy and releases carbon dioxide, which isn’t good for the environment. So, plants don’t like photorespiration because it’s like a kitchen disaster where the chef messes up the meal, and we want to understand it better so we can help plants grow better and make more food.
మన తెలుగులో
కిరణజన్య సంయోగక్రియ అనే ప్రక్రియ ద్వారా మొక్కను వంటగదిగా చిత్రించండి. ఈ వంటగదిలో, RuBisCO అని పిలువబడే ఒక చెఫ్ ఉంది మరియు మొక్క కోసం రుచికరమైన భోజనాన్ని సిద్ధం చేయడానికి కార్బన్ డయాక్సైడ్ (CO2) అనే ప్రత్యేక పదార్ధాన్ని ఉపయోగించడం దీని ప్రధాన పని.
అయితే, కొన్నిసార్లు చెఫ్ RuBisCO కొద్దిగా మిశ్రమంగా ఉంటుంది. CO2 అనే సరైన పదార్ధాన్ని ఉపయోగించకుండా, అది అనుకోకుండా ఆక్సిజన్ (O2) అనే మరో పదార్ధాన్ని పట్టుకుంటుంది. ఈ గందరగోళంతోనే సమస్య మొదలవుతుంది.
RuBisCO కార్బన్ డయాక్సైడ్‌కు బదులుగా ఆక్సిజన్‌ను ఉపయోగించినప్పుడు, మేము ఈ మిశ్రమాన్ని “ఫోటోరేస్పిరేషన్” అని పిలుస్తాము. ఇది చెఫ్ తప్పు పదార్ధంతో భోజనం చేయడానికి ప్రయత్నిస్తున్నట్లుగా ఉంది మరియు ఫలితం చాలా రుచికరమైనది కాదు.
ఇప్పుడు, ఫోటోరెస్పిరేషన్ మొక్కలకు ఎందుకు పెద్ద సమస్యగా ఉందో ఇక్కడ ఉంది: ఈ మిశ్రమం జరిగినప్పుడు, మొక్క పెరగడానికి అవసరమైన రుచికరమైన ఆహారాన్ని తయారు చేయడంలో ఇది సహాయపడదు. బదులుగా, మొక్క వంటగదిలో ఎక్కువ సమయం మరియు శక్తిని వెచ్చిస్తున్నట్లుగా ఉంది, కానీ చివరికి మంచి భోజనం లభించదు. ఇది మొక్కల వనరులను వృధా చేస్తుంది.
అధ్వాన్నంగా, ఫోటోస్పిరేషన్ వాస్తవానికి మొక్క యొక్క శక్తిని ఉపయోగిస్తుంది మరియు కార్బన్ డయాక్సైడ్‌ను విడుదల చేస్తుంది, ఇది పర్యావరణానికి మంచిది కాదు. కాబట్టి, మొక్కలు ఫోటో రెస్పిరేషన్‌ను ఇష్టపడవు ఎందుకంటే ఇది వంటగది విపత్తు లాంటిది, ఇక్కడ చెఫ్ భోజనాన్ని గందరగోళానికి గురిచేస్తాము మరియు మేము దానిని బాగా అర్థం చేసుకోవాలనుకుంటున్నాము, తద్వారా మొక్కలు మెరుగ్గా పెరగడానికి మరియు మరింత ఆహారాన్ని తయారు చేయడంలో మేము సహాయపడతాము.
Introduction
Photorespiration is a metabolic pathway in plants occurring in the chloroplasts, peroxisomes, and mitochondria of plant cells. It takes place when RuBisCO, an enzyme, incorporates oxygen into Ribulose-1,5-bisphosphate (RuBP) instead of carbon dioxide, affecting the photosynthesis process.
The Photorespiration Process
- RuBisCO Function: As the world’s most abundant enzyme, RuBisCO plays a pivotal role in photosynthesis.
- Binding Affinity: RuBisCO can bind to both carbon dioxide (CO2) and oxygen (O2). It has a higher affinity for CO2 but can bind with O2 when oxygen levels are high.
- Oxygenase Activity: Under high O2 concentrations, RuBisCO acts as an oxygenase, binding with O2 rather than CO2. This leads to the production of one molecule of phosphoglycerate and one molecule of phosphoglycolate, defining the photorespiration pathway.
Why Photorespiration is Considered a Wasteful Process
- Lack of Productive Outcomes: Photorespiration does not yield sugars, ATP (energy), or NADPH (a coenzyme in photosynthesis).
- Resource Consumption: The process consumes energy and resources, leading to the release of CO2 and using up ATP, making it a seemingly wasteful pathway as it diverts resources from growth and reproduction.
Summary
Photorespiration is a plant metabolic pathway where RuBisCO binds with oxygen, deviating from its usual role in photosynthesis. This process is considered wasteful as it does not produce sugars, ATP, or NADPH, instead consuming energy and releasing CO2. Understanding photorespiration is crucial for enhancing plant efficiency and improving crop yields, especially in research aimed at reducing its impact.