Rozdíl mezi cestou C3, C4 a CAM

• 2020

Klíčovým rozdílem mezi těmito třemi je asimilace oxidu uhličitého ze slunečního záření, pro proces fotosyntézy a jeho přeměnu na glukózu (energii) syntetizující různé produkty . Takže během fixace CO2, když fotosyntetické rostliny produkují kyselinu 3-fosfoglycerovou (PGA) nebo 3-uhlíkovou, jako první produkt se nazývá C3 cesta .

Když však fotosyntetická rostlina, před přechodem na cestu C3, produkuje kyselinu oxalooctovou (OAA) nebo sloučeninu 4-uhlík jako svůj první stabilní produkt, nazývá se cesta C4 nebo Hatch and Slack pathway . Když však rostliny absorbují energii slunečního světla v denní době a tuto energii používají k asimilaci nebo stanovení oxidu uhličitého v noci, nazývá se metabolismus kyseliny krasové nebo CAM .

Po těchto postupech následují rostliny, určité druhy bakterií a řas pro výrobu energie, nezávisle na jejich stanovišti. Syntéza energie, používající oxid uhličitý a vodu jako primární zdroj pro získávání živin ze vzduchu a vody, se nazývá fotosyntéza. Toto je prvotřídní proces pro živou bytost, která produkuje jídlo sama

V tomto obsahu budeme uvažovat o zásadním rozdílu mezi třemi typy cest, které rostliny následují, a několika mikroorganismy a malým popisem o nich.

Srovnávací tabulka

Definice cesty C3 nebo Calvinova cyklu.

Rostliny C3 jsou známé jako rostliny chladného období nebo mírné . Nejlépe rostou při optimální teplotě mezi 65 a 75 ° F s teplotou půdy vhodnou při 40 až 45 ° F. Tyto typy rostlin vykazují účinnost při vysoké teplotě .

Primárním produktem rostlin C3 je kyselina 3-uhlíková nebo kyselina 3-fosfoglycerová (PGA) . Toto je považováno za první produkt během fixace oxidu uhličitého. Cesta C3 končí ve třech krocích: karboxylace, redukce a regenerace.

Rostliny C3 se redukují na CO2 přímo v chloroplastech. Pomocí ribulóza-bifosfátkarboxylázy (RuBPcase) se vytvoří dvě molekuly kyseliny 3-uhlíkové nebo 3-fosfoglycerinové . Tento 3-fosfoglycerin ospravedlňuje název cesty jako C3.

V dalším kroku NADPH a ATP fosforylují za vzniku 3-PGA a glukózy. A pak cyklus znovu začíná regenerací RuBP.

Cesta C3 je jednokrokový proces, který probíhá v chloroplastu. Tato organelle funguje jako akumulace sluneční energie. Z celkové rostliny přítomné na Zemi 85 procent používá tuto cestu pro výrobu energie.

Rostliny C3 mohou být trvalé nebo roční. Jsou vysoce bílkovinné než rostliny C4. Příklady jednoletých rostlin C3 jsou pšenice, oves a žito a rostliny perennia l zahrnují fescues, žito a orchard. Rostliny C3 poskytují vyšší množství proteinu než rostliny C4.

Definice C4 cesty nebo Hatch and Slack pathway.

Rostliny, zejména v tropické oblasti, sledují tuto cestu. Před cyklem Calvin nebo C3 některé rostliny sledují cestu C4 nebo Hatch and Slack. Je to dvoustupňový proces, při kterém se vyrábí kyselina oxalooctová (OAA), což je 4-uhlíková sloučenina . Vyskytuje se v buňce mezofylu a svazku pochvy přítomné v chloroplastu.

Když je vyrobena 4-uhlíková sloučenina, je poslána do svazkové pouzdra, kde se 4-uhlíková molekula dále štěpí na oxid uhličitý a 3-uhlíkovou sloučeninu. Nakonec C3 cesta začíná produkovat energii, kde 3-uhlíková sloučenina působí jako prekurzor.

C4 rostliny jsou také známé jako teplo-období nebo tropické rostliny . Mohou být trvalé nebo roční. Ideální teplota pro růst těchto rostlin je 90-95 ° F. Rostliny C4 jsou mnohem efektivnější při využívání dusíku a shromažďování oxidu uhličitého z půdy a atmosféry. Obsah proteinu je ve srovnání s rostlinami C3 nízký.

Tyto rostliny získaly své jméno podle produktu zvaného oxaloacetát, což je 4 uhlíková kyselina. Příklady trvalých C4 rostlin jsou indická tráva, Bermudagrass, switchgrass, velký bluestem a ročními C4 rostlinami jsou sudangrasses, kukuřice, pearl.

Definice CAM rostlin

Pozoruhodná poznámka, která odlišuje tento proces od výše uvedených dvou, je, že v tomto typu fotosyntézy organismus absorbuje energii ze slunečního světla v denní době a tuto energii používá v noci k asimilaci oxidu uhličitého.

Je to druh adaptace v době periodického sucha. Tento proces umožňuje výměnu plynů v noci, když je teplota vzduchu chladnější a dochází ke ztrátě vodní páry.

Přibližně 10% vaskulárních rostlin upravilo fotosyntézu CAM, ale vyskytovalo se hlavně u rostlin pěstovaných ve vyprahlé oblasti. Příkladem jsou rostliny jako kaktus a euforie. Dokonce i orchideje a bromeliady upravily tuto cestu kvůli nepravidelnému přívodu vody.

V denní době se malát dekarboxyluje za vzniku CO2 pro fixaci Benson-Calvinova cyklu v uzavřené stomatě. Hlavním rysem rostlin CAM je asimilace CO2 v noci na kyselinu jablečnou uloženou ve vakuole. Karboxyláza PEP hraje hlavní roli při výrobě malátu.

Klíčové rozdíly rostlin C3, C4 a CAM.

Výše diskutujeme o postupu získávání energie těchto různých typů, níže diskutujeme klíčové rozdíly mezi třemi:

1. Dráhu C3 nebo rostliny C3 lze definovat jako takové rostliny, jejichž prvním produktem po asimilaci uhlíku ze slunečního záření je 3-uhlíková molekula nebo kyselina 3-fosfoglycerová pro výrobu energie. Nejčastěji se používá v rostlinách; Zatímco rostliny v tropické oblasti přeměňují energii slunečního světla na C4 uhlíkovou molekulu nebo kyselinu oxalooctovou, tento cyklus probíhá před cyklem C3 a poté pomocí enzymů nese další proces získávání živin, se nazývá C4 rostliny a nazývá se cesta jako C4 cesta. Tato cesta je účinnější než cesta C3. Na druhé straně rostliny, které ukládají energii ze slunce v denní době a poté ji přeměňují na energii v noci, následují metabolismus CAM nebo kyseliny crassulacean .
2. Buňky zapojené do dráhy C3 jsou buňky mezofylu a buňky C4 cesty jsou buňky mezofylu, buňky svazkového pláště, ale CAM sleduje buňky C3 a C4 ve stejných mezofylových buňkách.
3. Příkladem C3 jsou slunečnice, špenát, fazole, rýže, bavlna, zatímco příkladem C4 rostlin je cukrová třtina, čirok, kukuřice a kaktusy, například orchideje jsou příkladem CAM rostlin.
4. C3 lze pozorovat ve všech fotosyntetických rostlinách, zatímco C4 je následován tropickými rostlinami a CAM u polosuchých rostlin.
5. Typy rostlin využívajících cyklus C3 jsou mezofytické, hydrofytické, xerofytické, ale C4 je sledován v mezofytických rostlinách a Xerophytic následuje CAM.
6. Fotorepirace je přítomna ve vyšší míře, zatímco u C4 a CAM není snadno detekovatelná.
7. 12 NADPH a 18 ATP v cyklu C3; K produkci glukózy je zapotřebí 12 NADPH a 30 ATP v C4 a 12 NADPH a 39 ATP .
8. 3-fosfoglycerát (3-PGA) je první stabilní produkt dráhy C3; Oxaloacetát (OAA) pro cestu C4 a Oxaloacetát (OAA) v noci, 3 PGA ve dne v CAM.
9. Optimální teplota pro fotosyntézu v C3 je 15-25 ° C; 30 až 40 ° C v rostlinách C4 a> 40 ° C v CAM
10. Karboxylační enzym je RuBP karboxyláza v rostlinách C3, ale v rostlinách C4 je to PEP karboxyláza (v mesofylu) a RuBP karboxyláza (ve svazku pláště), zatímco v CAM je to PEP karboxyláza (ve tmě) a RuBP karboxyláza (ve světle).
11. C02: ATP: NADPH2 poměr 1: 3: 2 v C3, 1: 5: 2 v C4 a 1: 6, 5: 2 v CAM.
12. Počáteční akceptor CO2 je Ribulose-1, 5-bifosfát (RuBP) v dráze C3 a fosfoenolpyruvát (PEP) v C4 a CAM.
13. Kranzova anatomie je přítomna pouze v cestě C4 a v rostlinách C3 a CAM chybí.
14. Kompenzační bod CO2 (ppm) je 30 až 70 v závodě C3; 6-10 v C4 rostlinách a 0-5 ve tmě v CAM.

Závěr

Všichni jsme si vědomi skutečnosti, že rostliny připravují své jídlo procesem fotosyntézy. Převádějí atmosférický oxid uhličitý na rostlinnou potravu nebo energii (glukózu). Ale jak rostliny rostou v různých stanovištích, mají různé atmosférické a klimatické podmínky; liší se v procesu získávání energie.

Stejně jako v případě cest C4 a CAM jsou dvě adaptace vytvořeny přirozenou selekcí pro přežití rostlin s vysokou teplotou a suchou oblastí. Můžeme tedy říci, že se jedná o tři odlišné biochemické metody rostlin, které získávají energii, a C3 je mezi nimi nejběžnější.