Asimilarea dioxidului de carbon din lumina soarelui, pentru procesul de fotosinteză și apoi transformarea acestuia în glucoză (energie) sintetizând produsul diferit este diferența cheie între cele trei. Deci, în timpul fixării CO2, când plantele fotosintetice produc acid 3-fosfogliceric (PGA) sau 3- acid carbon, ca primul produs se numește calea C3 .
Dar când planta fotosintetică, înainte de a merge pe calea C3, produce acid oxaloacetic (OAA) sau compus cu 4-carbon, întrucât primul lor produs stabil se numește C4 sau calea Hatch și Slack . Dar când plantele absorb energia luminii solare la timpul zilei și folosesc această energie pentru asimilarea sau fixarea dioxidului de carbon pe timp de noapte este denumită metabolizare a acidului crassulacean sau CAM .
Aceste proceduri sunt urmate de plante, anumite specii de bacterii și alge pentru producerea de energie, independent de habitatul lor. Sinteza energiei, folosind dioxid de carbon și apă ca sursă principală pentru a obține nutrienți din aer și apă este denumită fotosinteză. Acesta este procesul primordial pentru ființa vie care produce alimente pe cont propriu
În acest conținut, vom lua în considerare diferența esențială dintre cele trei tipuri de căi urmate de plante și puține microorganisme și o mică descriere despre ele.
Diagramă de comparație
| Baza pentru comparație | Calea C3 | Calea C4 | CAM |
|---|---|---|---|
| Definiție | Astfel de plante al căror prim produs după asimilarea carbonului din lumina soarelui este molecula 3-carbon sau acidul 3-fosfogliceric pentru producția de energie se numește plante C3, iar calea se numește calea C3. Este cel mai frecvent utilizat de plante. | Plantele din zona tropicală, transformă energia solară în molecula de carbon C4 sau acid oxaloacetice, care are loc înainte de ciclul C3 iar apoi se transformă în energie, se numește plante C4 și calea se numește calea C4. Acest lucru este mai eficient decât calea C3. | Plantele care stochează energia de la soare și apoi o transformă în energie în timpul nopții urmează CAM sau acidul crassulacean metabolism. |
| Celule implicate | Celulele mezofilei. | Celulă mezofilă, celule de teacă din pachet. | Atât C3 cât și C4 în aceleași celule mezofile. |
| Exemplu | Floarea-soarelui, spanac, fasole, orez, bumbac. | Zahar, sorg și porumb. | Cacti, orhidee. |
| Poate fi văzut în | Toate plantele fotosintetice. | În plantele tropicale | Stare semi-aridă. |
| Tipuri de plante care folosesc acest ciclu | Mezofitic, hidrofit, xerofitic. | Mesophytic. | Xerophytic. |
| photorespiration | Prezentă în proporție mare. | Nu este ușor de detectat. | Detectabil după-amiaza. |
| Pentru producerea de glucoză | 12 NADPH și 18 ATP sunt necesare. | 12 NADPH și 30 ATP sunt necesare. | 12 NADPH și 39 ATP sunt necesare. |
| Primul produs stabil | 3-fosfoglicrat (3-PGA). | Oxaloacetat (OAA). | Oxaloacetat (OAA) noaptea, 3 PGA în timpul zilei. |
| Ciclu calvin operat | Singur. | Alături de ciclul Hatch și Slack. | C3 și ciclul Hatch și Slack. |
| Temperatură optimă pentru fotosinteză | 15-25 ° C | 30-40 ° C | > 40 grade ° C |
| Enzimă carboxilantă | Carboxilază RuBP. | În mezofilă: carboxilază PEP. În teacă de pachet: RuBP carboxilază. | Pe întuneric: carboxilază PEP. În lumina: RUBP carboxilază. |
| Raport CO2: ATP: NADPH2 | 1: 3: 2 | 1: 5: 2 | 1: 6, 5: 2 |
| Acceptor inițial de CO2 | Ribulozo-1, 5-biphophate (RuBP). | Fosfenolpiruvatul (PEP). | Fosfenolpiruvatul (PEP). |
| Anatomia Kranz | Absent. | Prezent. | Absent. |
| Punct de compensare CO2 (ppm) | 30-70. | 6-10. | 0-5 la întuneric. |
Definiția unei căi C3 sau a ciclului Calvin.
Plantele C3 sunt cunoscute sub denumirea de plante cu sezon rece sau temperat . Cresc cel mai bine la o temperatură optimă între 65 și 75 ° F, iar temperatura solului se potrivește la 40-45 ° F. Aceste tipuri de plante prezintă eficiență la temperaturi ridicate .
Produsul principal al plantelor C3 este acidul 3-carbon sau acidul 3-fosfogliceric (PGA) . Acesta este considerat primul produs în timpul fixării dioxidului de carbon. Calea C3 se completează în trei etape: carboxilare, reducere și regenerare.
Plantele C3 se reduc în CO2 direct în cloroplast. Cu ajutorul ribulozei bifosfat carboxilază (RuBPcase), sunt produse cele două molecule de acid 3-carbon sau acid 3-fosfogliceric . Acest 3- fosfogliceric justifică denumirea căii ca C3.
Într-o altă etapă, NADPH și ATP fosforilează pentru a da 3-PGA și glucoză. Și apoi ciclul începe din nou prin regenerarea RuBP.
Calea C3 este procesul cu o singură etapă, are loc în cloroplast. Această organelă acționează ca stocarea energiei solare. Din totalul plantelor prezente pe Pământ, 85 la sută utilizează această cale pentru producerea de energie.
Plantele C3 pot fi perene sau anuale. Sunt foarte proteine decât plantele C4. Exemplele de plante anuale C3 sunt grâul, ovăzul și secara, iar plantele perennia l includ fesele, ierba și planta de livadă. Plantele C3 furnizează o cantitate mai mare de proteine decât plantele C4.
Definiția căii C4 sau calea Hatch și Slack.
Plantele, în special în regiunea tropicală, urmează această cale. Înainte de ciclul Calvin sau C3, unele plante urmează calea C4 sau Hatch și Slack. Este un proces în două etape în care este produs acid oxaloacetic (OAA) care este un compus cu 4 carbon . Apare în celula de teacă mezofilă și teacă prezentă într-un cloroplast.
Când este produs compusul cu 4 carbon, acesta este trimis la celula de teacă a mănunchiului, aici molecula cu 4 carbon obține mai multe scindări într-un dioxid de carbon și compusul cu 3 caboni. În cele din urmă, calea C3 începe să producă energie, unde compusul cu 3 carbon acționează ca precursor.
Plantele C4 sunt cunoscute și sub denumirea de plante cu sezonul cald sau tropical . Acestea pot fi perene sau anuale. Temperatura perfectă pentru a crește pentru aceste plante este de 90-95 ° F. Plantele C4 sunt mult mai eficiente în utilizarea azotului și în colectarea dioxidului de carbon din sol și atmosferă. Conținutul de proteine este scăzut în comparație cu plantele C3.
Aceste plante și-au primit numele de la produsul numit oxaloacetat care este 4 acid carbonic. Exemplele de plante perene C4 sunt iarba indiană, Bermudagrass, switchgrass, bluestem mare și cel al plantelor anuale C4 sunt sudangrasses, porumb, mei perlat.
Definiția CAM plants
Remarca de remarcat, care distinge acest proces de cele două de mai sus, este că, în acest tip de fotosinteză, organismul absoarbe energia de la lumina soarelui la timpul zilei și folosește această energie la ora de noapte pentru asimilarea dioxidului de carbon.
Este un fel de adaptare la momentul secetei periodice. Acest procedeu permite schimbul de gaze în timpul nopții, când temperatura aerului este mai rece și există pierderi de vapori de apă.
Aproximativ 10% din plantele vasculare au adaptat fotosinteza CAM, dar se găsesc mai ales la plantele cultivate în regiunea aridă. Plantele precum cactusul și euforia sunt exemplele. Chiar și orhideele și bromeliile, au adaptat această cale datorită unei alimentări neregulate de apă.
În timpul zilei, malatul este decarboxilat pentru a oferi CO2 pentru fixarea ciclului Benson-Calvin în stomatele închise. Principala caracteristică a plantelor CAM este asimilarea CO2 pe timp de noapte în acidul malic, păstrat în vacuol. PEP carboxilază joacă rolul principal în producția de malat.
Diferențele cheie ale plantelor C3, C4 și CAM.
Mai sus discutăm procedura de obținere a energiei acestor tipuri diferite, mai jos vom discuta despre diferențele cheie dintre trei:
- Calea C3 sau plantele C3 pot fi definite ca acele tipuri de plante al căror prim produs după asimilarea carbonului din lumina soarelui este molecula 3-carbon sau acidul 3-fosfogliceric pentru producerea de energie. Este cel mai frecvent utilizat de plante; În timp ce plantele din zona tropicală, transformă energia solară în moleculă de carbon C4 sau acid oxaloacetic, acest ciclu are loc înainte de ciclul C3 și apoi cu ajutorul enzimelor, acesta duce procesul suplimentar de obținere a nutrienților, se numește plante C4 și calea se numește ca cale C4. Această cale este mai eficientă decât calea C3. Pe de altă parte, plantele care stochează energia de la soare în timpul zilei și apoi o transformă în energie noaptea, urmează metabolismul CAM sau acidul crassulacean .
- Celulele implicate într-o cale C3 sunt celule mezofile, iar cea a căii C4 sunt celula mezofilă, celule de teacă mănunchi, dar CAM urmărește atât C3 cât și C4 în aceleași celule mezofile.
- Un exemplu de C3 sunt Floarea-soarelui, Spanacul, Fasolea, Orezul, Bumbacul, în timp ce exemplul plantelor C4 este Sugarcanul, Sorgul și Porumbul, iar Cacti, orhideele sunt exemplul plantelor CAM.
- C3 poate fi observat în toate plantele fotosintetice, în timp ce C4 este urmată de plante tropicale și CAM de plante cu condiție semi-aridă.
- Tipurile de plante care folosesc ciclul C3 sunt mezofite, hidrofite, xerofite, dar C4 este urmată în plante mezofite și Xerophytic urmează CAM.
- Fotorepirația este prezentă într-o rată mai mare, în timp ce nu este ușor de detectat în C4 și CAM.
- 12 NADPH și 18 ATP-uri în ciclul C3; Pentru producerea de glucoză sunt necesare 12 NADPH și 30 ATP în C4 și 12 NADPH și 39 ATP .
- 3-fosfoglicratul (3-PGA) este primul produs stabil al căii C3; Oxaloacetat (OAA) pentru calea C4 și Oxaloacetat (OAA) noaptea, 3 PGA în timpul zilei în CAM.
- Temperatura optimă pentru fotosinteză în C3 este de 15-25 ° C; 30-40 ° C în plantele C4 și> 40 ° C în CAM
- Carboxilarea Enzimă este RuBP carboxilază în plantele C3, dar în plantele C4 este PEP carboxilază (în mesofilă) și RuBP carboxilază (în teacă de mănunchi), în timp ce CAM este PEP carboxilază (la întuneric) și RuBP carboxilază (în lumină).
- CO2: ATP: NADPH2 raport 1: 3: 2 în C3, 1: 5: 2 în C4 și 1: 6.5: 2 în CAM.
- Acceptantul inițial de CO2 este Ribuloza-1, 5-bifhopat (RuBP) într-o cale C3 și Fosfenolpiruvatul (PEP) în C4 și CAM.
- Anatomia Kranz este prezentă doar pe calea C4 și este absentă în plantele C3 și CAM.
- Punctul de compensare a CO2 (ppm) este de 30-70 în instalația C3; 6-10 în plantele C4 și 0-5 la întuneric în CAM.
Concluzie
Cu toții suntem conștienți de faptul că plantele își pregătesc hrana, prin procesul de fotosinteză. Acestea transformă dioxidul de carbon atmosferic în alimente vegetale sau energie (glucoză). Dar pe măsură ce plantele cresc în habitatul diferit, ele au condiții atmosferice și climatice diferite; acestea diferă în procesul de obținere a energiei.
Ca și în cazul căilor C4 și CAM sunt cele două adaptări apărute prin selecția naturală, pentru supraviețuirea plantelor cu temperatură ridicată și regiune aridă. Deci putem spune că acestea sunt cele trei metode biochimice distincte, de plante pentru a obține energie și C3 este cea mai frecventă dintre ele.
