Рекомендуємо, 2022

Вибір Редакції

Різниця між шляхами C3, C4 та CAM

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 порівнянняС3 шляхС4 шляхCAM
ВизначенняТакі 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 клітиниКлітини мезофілу.Клітина мезофілу, пучка оболонок клітини.І C3, і C4 в однакових клітинах мезофілу.
ПрикладСоняшник, шпинат, квасоля, рис, бавовна.Цукор, сорго та кукурудза.Кактуси, орхідеї.
Можна побачити вВсі фотосинтетичні рослини.У тропічних рослинНапівзасушливий стан.
Види рослин, що використовують цей циклМезофітний, гідрофітний, ксерофітний.Мезофітний.Ксерофітний.
ФотореспіраціяПрисутні у високій швидкості.Не легко виявити.Виявляється в другій половині дня.
Для виробництва глюкозиПотрібно 12 НАДФ і 18 АТФ.Потрібно 12 NADPH та 30 ATP.Потрібно 12 НАДФ і 39 АТФ.
Перший стабільний продукт3-фосфогліцерат (3-PGA).Оксалоацетат (OAA).Оксалоацетат (ОАА) вночі, 3 дні PGA.
Цикл Кальвіна оперативнийПоодинці.Поряд з циклом "Люк і Слаб".C3 та цикл витримки та провисання.
Оптимальна температура для фотосинтезу15-25 ° C30-40 ° С> 40 градусів
Карбоксилюючий ферментКарбоксилаза RuBP.У мезофілі: PEP карбоксилаза.
У оболонці оболонки: карбоксилаза RuBP.
У темний час доби: PEP карбоксилаза.
На світлі: карбоксилаза RUBP.
Співвідношення CO2: ATP: NADPH21: 3: 21: 5: 21: 6, 5: 2
Початковий акцептор CO2Рибулоза-1, 5-біфофат (RuBP).Фосфоенолпіруват (PEP).Фосфоенолпіруват (PEP).
Анатомія КранцаВідсутні.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:

  1. 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 .
  2. 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.
  3. Прикладом С3 є соняшник, шпинат, квасоля, рис, бавовна, тоді як приклад рослин С4 - цукор, сорго та кукурудза, а кактуси - орхідеї, приклад CAM рослин.
  4. C3 можна побачити у всіх фотосинтетичних рослинах, тоді як за C4 слідують тропічні рослини, а CAM - напівсухі рослини.
  5. Типи рослин, що використовують цикл С3, є мезофітними, гідрофітними, ксерофітними, але С4 слід у мезофітних рослинах, а Ксерофітний слідує САМ.
  6. Фотоспірація присутня з більшою швидкістю, хоча її легко виявити в C4 та CAM.
  7. 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 .
  8. 3-фосфогліцерат (3-PGA) є першим стабільним продуктом шляху С3; Оксалоацетат (ОАА) для шляху С4 та Оксалоацетат (ОАА) вночі, 3 ПГА вдень в САМ.
  9. Оптимальна температура для фотосинтезу в С3 - 15-25 ° С; 30-40 ° C у рослинах C4 та> 40 ° C у CAM
  10. 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).
  11. Співвідношення CO2: ATP: NADPH2 1: 3: 2 у С3, 1: 5: 2 у С4 та 1: 6, 5: 2 у САМ.
  12. Початковим акцептором CO2 є рибулоза-1, 5-біфофат (RuBP) на шляху С3 та фосфоенолпіруват (PEP) у С4 та CAM.
  13. Анатомія Кранза присутня лише на шляху С4, і вона відсутня у рослин C3 та CAM.
  14. 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.

Top