Асиміляція вуглекислого газу від сонячного світла, для процесу фотосинтезу, а потім перетворення його в глюкозу (енергію), що синтезує різний продукт, є ключовою різницею між трьома. Так, під час фіксації CO2, коли фотосинтетичні рослини виробляють 3-фосфогліцеринову кислоту (PGA) або 3-вуглецеву кислоту, як перший продукт називається шлях С3 .
Але коли фотосинтетична рослина, перш ніж вирушати на шлях С3, виробляє оксалоцтову кислоту (ОАА) або 4-вуглецеву сполуку, їх перший стабільний продукт називається шляхом С4 або Хетч і Шляху . Але коли рослини поглинають енергію сонячного світла в денний час і використовують цю енергію для засвоєння або фіксації вуглекислого газу в нічний час, називається метаболізмом кислоти або САМ .
Ці процедури дотримуються рослини, певні види бактерій та водоростей для виробництва енергії, незалежно від середовища їх проживання. Синтез енергії, використовуючи вуглекислий газ і воду в якості основного джерела для отримання поживних речовин з повітря і води, називається фотосинтезом. Це основний процес для живої істоти, яка сама виробляє їжу
У цьому змісті ми розглянемо суттєву різницю між трьома типами шляхів, якими слідують рослини та небагато мікроорганізмів, та невеликий опис про них.
Порівняльна діаграма
| Основа для порівняння | С3 шлях | С4 шлях | CAM |
|---|---|---|---|
| Визначення | Такі рослини, першим продуктом яких після засвоєння вуглецю від сонячного світла є 3-вуглецева молекула або 3-фосфогліцеринова кислота для виробництво енергії називають рослинами С3, а шлях називають шляхом С3. Найчастіше використовується рослинами. | Рослини в тропічному районі перетворюють енергію сонячного світла в молекулу вуглецю С4 або оксалоацетову кислоту, що відбувається до циклу С3 і далі воно перетворюється в енергію, називається рослинами С4, а шлях називається шляхом С4. Це більш ефективно, ніж шлях С3. | Рослини, які зберігають енергію від сонця, а потім перетворюють її в енергію протягом ночі, слід за КАМ або крассулексусной кислотою метаболізм. |
| Залучаються клітини | Клітини мезофілу. | Клітина мезофілу, пучка оболонок клітини. | І C3, і C4 в однакових клітинах мезофілу. |
| Приклад | Соняшник, шпинат, квасоля, рис, бавовна. | Цукор, сорго та кукурудза. | Кактуси, орхідеї. |
| Можна побачити в | Всі фотосинтетичні рослини. | У тропічних рослин | Напівзасушливий стан. |
| Види рослин, що використовують цей цикл | Мезофітний, гідрофітний, ксерофітний. | Мезофітний. | Ксерофітний. |
| Фотореспірація | Присутні у високій швидкості. | Не легко виявити. | Виявляється в другій половині дня. |
| Для виробництва глюкози | Потрібно 12 НАДФ і 18 АТФ. | Потрібно 12 NADPH та 30 ATP. | Потрібно 12 НАДФ і 39 АТФ. |
| Перший стабільний продукт | 3-фосфогліцерат (3-PGA). | Оксалоацетат (OAA). | Оксалоацетат (ОАА) вночі, 3 дні PGA. |
| Цикл Кальвіна оперативний | Поодинці. | Поряд з циклом "Люк і Слаб". | C3 та цикл витримки та провисання. |
| Оптимальна температура для фотосинтезу | 15-25 ° C | 30-40 ° С | > 40 градусів |
| Карбоксилюючий фермент | Карбоксилаза RuBP. | У мезофілі: PEP карбоксилаза. У оболонці оболонки: карбоксилаза RuBP. | У темний час доби: PEP карбоксилаза. На світлі: карбоксилаза RUBP. |
| Співвідношення CO2: ATP: NADPH2 | 1: 3: 2 | 1: 5: 2 | 1: 6, 5: 2 |
| Початковий акцептор CO2 | Рибулоза-1, 5-біфофат (RuBP). | Фосфоенолпіруват (PEP). | Фосфоенолпіруват (PEP). |
| Анатомія Кранца | Відсутні. | Подарунок. | Відсутні. |
| Точка компенсації CO2 (ppm) | 30-70. | 6-10. | 0-5 в темряві. |
Визначення шляху С3 або циклу Кальвіна.
Рослини С3 відомі як рослини прохолодної погоди або помірні рослини . Найкраще вони ростуть при оптимальній температурі від 65 до 75 ° F при температурі ґрунту при 40-45 ° F. Ці типи рослин демонструють ефективність роботи при високій температурі .
Основним продуктом рослин С3 є 3-вуглецева кислота або 3-фосфогліцеринова кислота (PGA) . Це вважається першим продуктом під час фіксації вуглекислого газу. Шлях С3 виконується в три етапи: карбоксилювання, відновлення та регенерація.
Рослини С3 зменшуються в СО2 безпосередньо в хлоропласті. За допомогою рибулозної біфосфат карбоксилази (RuBPcase) утворюються дві молекули 3-вуглецевої кислоти або 3-фосфогліцерової кислоти . Цей 3-фосфогліцеричний виправдовує назву шляху як C3.
На іншому етапі фосфорилюють НАДФ та АТФ, щоб отримати 3-PGA та глюкозу. І тоді цикл знову починається відновлюючи RuBP.
Шлях С3 - це одноетапний процес, що відбувається в хлоропласті. Ця органела виступає як запас енергії сонячного світла. З загальної кількості рослин, присутніх на землі, 85 відсотків використовують цей шлях для виробництва енергії.
Рослини С3 можуть бути багаторічними або однорічними. Вони високобілкові, ніж рослини С4. Прикладами щорічних рослин С3 є пшениця, овес та жито, а рослини багаторічного віку включають в себе фекуси, райграс та фруктову саду. Рослини С3 забезпечують більшу кількість білка, ніж рослини С4.
Визначення шляху C4 або шляху Hatch and Slack.
Рослини, особливо в тропічному регіоні, йдуть цим шляхом. Перед циклом Calvin або C3 деякі рослини слідують шляху C4 або Hatch and Slack. Це двоступеневий процес, при якому утворюється оксалоцтова кислота (OAA), яка є 4-вуглецевою сполукою . Він зустрічається в клітинах оболонки мезофілу та пучка, присутніх у хлоропласті.
Коли утворюється 4-вуглецева сполука, вона направляється в клітинку пучка, тут 4-вуглецева молекула додатково розщеплюється до вуглекислого газу та 3-кабонового з'єднання. Врешті-решт шлях С3 починає виробляти енергію, де 3-вуглецева сполука виступає в якості попередника.
Рослини С4 також відомі як теплий сезон або тропічні рослини . Вони можуть бути багаторічними або однорічними. Ідеальна температура для вирощування цих рослин становить 90-95 ° F. Рослини С4 набагато ефективніше використовувати азот та збирати вуглекислий газ із ґрунту та атмосфери. Вміст білка низький порівняно з рослинами С3.
Ці рослини отримали свою назву від продукту під назвою оксалоацетат, який становить 4 вуглецеві кислоти. Прикладами багаторічних рослин C4 є індійська трава, бермудаграс, трава перемичок, велика блювотка, а щорічні рослини С4 - суданграс, кукурудза, перлове просо.
Визначення CAM рослин
Примітне зауваження, яке відрізняє цей процес від двох вищезгаданих, полягає в тому, що при цьому типі фотосинтезу організм у денний час поглинає енергію сонячного світла і використовує цю енергію в нічний час для засвоєння вуглекислого газу.
Це своєрідна адаптація під час періодичної посухи. Цей процес дозволяє обмінюватися газами в нічний час, коли температура повітря прохолодніша, і відбувається втрата водяної пари.
Близько 10% судинних рослин адаптували фотосинтез САМ, але в основному вони виявляються у рослинах, вирощених у посушливій області. Приклади таких рослин, як кактус та ейфорія. Навіть орхідеї та бромелії пристосували цей шлях через нерегулярне водопостачання.
У денний час малат декарбоксилюється, щоб забезпечити СО2 для фіксації циклу Бенсона-Кальвіна в закритих продихах. Основна особливість рослин CAM - це засвоєння CO2 вночі в яблучній кислоті, що зберігається у вакуолі. PEP карбоксилаза відіграє головну роль у виробництві малату.
Ключові відмінності рослин C3, C4 та CAM.
Вище ми обговорюємо процедуру отримання енергії цих різних типів, нижче ми обговоримо ключові відмінності між трьома:
- Шлях шляху С3 або рослини С3 можна визначити як ті рослини виду, чий перший продукт після засвоєння вуглецю від сонячного світла - це молекула 3 вуглецю або 3-фосфогліцеринова кислота для виробництва енергії. Найчастіше використовується рослинами; У той час як рослини в тропічному просторі перетворюють енергію сонячного світла в молекулу вуглецю С4 або оксалоцтову кислоту, цей цикл відбувається до циклу С3, а потім за допомогою ферментів здійснює подальший процес отримання поживних речовин, називається рослинами С4 і шлях називається як шлях С4. Цей шлях є більш ефективним, ніж шлях С3. З іншого боку, рослини, які в денний час зберігають енергію від сонця, а потім перетворюють її в енергію, слід за методом метаболізму ПАМ або крассулацевої кислоти .
- Клітини, що беруть участь у шляху С3, є клітинами мезофілу, а до шляху С4 є клітинами мезофілу, клітинами пучка, але САМ слідує за С3 і С4 в тих же клітинах мезофілу.
- Прикладом С3 є соняшник, шпинат, квасоля, рис, бавовна, тоді як приклад рослин С4 - цукор, сорго та кукурудза, а кактуси - орхідеї, приклад CAM рослин.
- C3 можна побачити у всіх фотосинтетичних рослинах, тоді як за C4 слідують тропічні рослини, а CAM - напівсухі рослини.
- Типи рослин, що використовують цикл С3, є мезофітними, гідрофітними, ксерофітними, але С4 слід у мезофітних рослинах, а Ксерофітний слідує САМ.
- Фотоспірація присутня з більшою швидкістю, хоча її легко виявити в C4 та CAM.
- 12 НАДФ і 18 АТФ у циклі С3; Для отримання глюкози потрібно 12 НАДФ і 30 АТФ у С4 та 12 НАДФ і 39 АТФ .
- 3-фосфогліцерат (3-PGA) є першим стабільним продуктом шляху С3; Оксалоацетат (ОАА) для шляху С4 та Оксалоацетат (ОАА) вночі, 3 ПГА вдень в САМ.
- Оптимальна температура для фотосинтезу в С3 - 15-25 ° С; 30-40 ° C у рослинах C4 та> 40 ° C у CAM
- Карбоксилатний фермент - це карбоксилаза RuBP у рослинах С3, але для рослин С4 це карбоксилаза PEP (у мезофілі) та карбоксилаза RuBP (у оболонці пучка), а у CAM - карбоксилаза PEP (у темряві) та карбоксилаза RuBP (у світлі).
- Співвідношення CO2: ATP: NADPH2 1: 3: 2 у С3, 1: 5: 2 у С4 та 1: 6, 5: 2 у САМ.
- Початковим акцептором CO2 є рибулоза-1, 5-біфофат (RuBP) на шляху С3 та фосфоенолпіруват (PEP) у С4 та CAM.
- Анатомія Кранза присутня лише на шляху С4, і вона відсутня у рослин C3 та CAM.
- Точка компенсації викидів CO2 (ppm) становить 30-70 в установці C3; 6-10 у рослинах С4 та 0-5 у темряві у САМ.
Висновок
Усі ми усвідомлюємо той факт, що рослини готують свою їжу шляхом процесу фотосинтезу. Вони перетворюють атмосферний вуглекислий газ у рослинну їжу або енергію (глюкозу). Але оскільки рослини ростуть у різних середовищах проживання, вони мають різний атмосферний та кліматичний стан; вони відрізняються процесом набуття енергії.
Як і у випадку, якщо шляхи C4 та CAM - це два пристосування, що виникли шляхом природного відбору, для виживання рослин високої температури та посушливого регіону. Тож можна сказати, що це три різних біохімічних методу отримання рослинами енергії, а С3 є найпоширенішим серед них.
