Razlika između puta C3, C4 i CAM

• 2020

Asimilacija ugljičnog dioksida iz sunčeve svjetlosti, za proces fotosinteze i zatim pretvaranje u glukozu (energiju) sintetiziranje različitih proizvoda, ključna je razlika između ove triju. Tako se tijekom fiksacije CO2, kada fotosintetske biljke proizvode 3-fosfoglicerinska kiselina (PGA) ili 3-ugljična kiselina, kao prvi proizvod naziva C3 put .

Ali kada fotosintetska biljka prije odlaska na put C3 proizvede oksalooctenu kiselinu (OAA) ili 4-ugljični spoj, njihov se prvi stabilni proizvod naziva C4 ili Hatch and Slack pathway . Ali kada biljke tokom dana apsorbiraju energiju sunčeve svjetlosti i iskoriste ovu energiju za asimilaciju ili učvršćivanje ugljičnog dioksida noću, naziva se metabolizam kisele kiseline ili CAM .

Nakon tih postupaka slijede biljke, određene vrste bakterija i alge za proizvodnju energije, neovisno o njihovom staništu. Sinteza energije, korištenjem ugljičnog dioksida i vode kao primarnog izvora za dobivanje hranjivih tvari iz zraka i vode, naziva se fotosintezom. To je glavni postupak živog bića koje hranu proizvodi sam

U ovom ćemo sadržaju razmotriti suštinsku razliku između tri vrste puteva koje slijede biljke i nekoliko mikroorganizama te mali opis o njima.

Usporedni grafikon

Definicija puta C3 ili ciklusa Calvin.

Biljke C3 poznate su kao biljke hladne sezone ili umjerene biljke . Najbolje rastu na optimalnoj temperaturi između 65 i 75 ° F, pri čemu temperatura tla odgovara temperaturi od 40 do 45 ° F. Ove vrste biljaka pokazuju visoku učinkovitost pri visokim temperaturama .

Primarni proizvod biljaka C3 je 3-ugljična kiselina ili 3-fosfoglicerinska kiselina (PGA) . Ovo se smatra prvim proizvodom tijekom fiksacije ugljičnog dioksida. Put C3 završava se u tri koraka: karboksilaciji, redukciji i regeneraciji.

C3 biljke smanjuju u CO2 izravno u kloroplastu. Uz pomoć ribuloze bifosfat karboksilaze (RuBPcase) nastaju dvije molekule 3-ugljične kiseline ili 3-fosfoglicerne kiseline . Ova 3- fosfoglicerna opravdava naziv puta kao C3.

U drugom koraku, NADPH i ATP fosforilat daju 3-PGA i glukozu. A onda ponovo započinje ciklus obnavljanjem RuBP-a.

Put C3 je postupak u jednom koraku, koji se odvija u kloroplastu. Ova organela djeluje kao skladištenje energije sunčeve svjetlosti. Od ukupnog broja biljaka prisutnih na zemlji, 85 posto koristi ovaj put za proizvodnju energije.

Biljke C3 mogu biti višegodišnje ili jednogodišnje. Visoko su bjelančevine od biljaka C4. Primjeri godišnjih biljaka C3 su pšenica, zob i raž, a biljke pernate vrste l uključuju fescues, riegrass i voćnjak. C3 biljke osiguravaju veću količinu proteina od biljaka C4.

Definicija staze C4 ili putanje lova i zastoj.

Biljke, posebno u tropskoj regiji, slijede ovaj put. Prije ciklusa Calvin ili C3, neke biljke slijede put C4 ili Hatch and Slack. To je dvostupanjski postupak gdje se proizvodi oksalooctena kiselina (OAA) koja je 4-ugljični spoj . Javlja se u stanici omotača mezofila i snopa koja je prisutna u kloroplastu.

Kad se stvori 4-ugljični spoj, on se šalje u omotačku ćeliju snopa, ovdje se molekul 4 ugljika dalje dijeli na ugljični dioksid i 3-kabonski spoj. Na kraju, put C3 počinje proizvoditi energiju, gdje 3-ugljični spoj djeluje kao prekursor.

Biljke C4 poznate su i kao toplo godišnje doba ili tropske biljke . To mogu biti višegodišnje ili godišnje. Savršena temperatura za rast ovih biljaka je 90-95 ° F. Postrojenja C4 mnogo su učinkovitija u iskorištavanju dušika i sakupljanju ugljičnog dioksida iz tla i atmosfere. Sadržaj proteina je nizak u odnosu na biljke C3.

Ove biljke su dobile ime po proizvodu nazvanom oksaloacetat koji je 4 ugljična kiselina. Primjeri višegodišnjih C4 biljaka su indijska trava, Bermudagrass, travnata trava, veliki plavi rod, a godišnje biljke C4 su sudangrass, kukuruz, biserno proso.

Definicija CAM postrojenja

Važna napomena koja ovaj postupak razlikuje od gore spomenute dvije jest da u ovoj vrsti fotosinteze organizam dnevno apsorbira energiju sunčevu svjetlost i koristi tu energiju noću za asimilaciju ugljičnog dioksida.

To je svojevrsna prilagodba u vrijeme periodične suše. Ovaj postupak dopušta razmjenu plinova u noćnim satima kada je temperatura zraka hladnija i postoji gubitak vodene pare.

Oko 10% vaskularnih biljaka prilagodilo je fotosintezu CAM, ali uglavnom se nalazi u biljkama koje su rasle u sušnom području. Biljke poput kaktusa i euforbija su primjeri. Čak su i orhideje i bromelije prilagodili ovu stazu zbog nepravilnog dovoda vode.

U danu, malat se dekarboksilira kako bi se osigurao CO2 za fiksiranje Benson-Calvin ciklusa u zatvorenim stomatama. Glavna značajka CAM biljaka je asimilacija CO2 noću u jabučnu kiselinu pohranjenu u vakuolu. PEP karboksilaza igra glavnu ulogu u proizvodnji malata.

Ključne razlike između C3, C4 i CAM postrojenja.

Iznad ćemo raspravljati o postupku dobivanja energije ovih različitih vrsta, u nastavku ćemo razmotriti ključne razlike između tri:

1. C3 staza ili C3 biljke mogu se definirati kao biljke vrste čiji je prvi proizvod nakon asimilacije ugljika iz sunčeve svjetlosti molekula 3-ugljika ili 3-fosfoglicerinska kiselina za proizvodnju energije. Najčešće ga koriste biljke; Dok biljke u tropskom području pretvaraju energiju sunčeve svjetlosti u C4 molekulu ugljika ili oksalooctenu kiselinu, ovaj se ciklus odvija prije C3 ciklusa, a zatim uz pomoć enzima vodi daljnji proces dobivanja hranjivih tvari, naziva se C4 biljkama i put se naziva kao put C4. Ova je putanja učinkovitija od puta C3. S druge strane, biljke koje dnevnu energiju pohranjuju od sunca, a noću ju pretvaraju u energiju, slijede metabolizam CAM ili masivne kiseline .
2. Stanice koje su uključene u put C3 su stanice mezofila, a stanice C4 stanice mezofila, stanice omotača, ali CAM slijedi i C3 i C4 u istim stanicama mezofila.
3. Primjer C3 su suncokret, špinat, grah, riža, pamuk, dok su primjerice C4 biljke šećer, sir, kukuruz, a kaktusi, orhideje su primjer CAM biljaka.
4. C3 se može vidjeti u svim fotosintetskim biljkama, dok C4 slijede tropske biljke, a CAM polu-suhe biljke.
5. Vrste biljaka koje koriste ciklus C3 su mezofitne, hidrofitske, kserofitske, ali C4 slijedi u mezofitskim biljkama, a Xerophytic slijedi CAM.
6. Fotorespiracija je prisutna u većoj stopi, dok je nije lako otkriti u C4 i CAM.
7. 12 NADPH i 18 ATP u C3 ciklusu; Za proizvodnju glukoze potrebno je 12 NADPH i 30 ATP-a u C4 i 12 NADPH i 39 ATP-a .
8. 3-fosfoglicerat (3-PGA) je prvi stabilan proizvod puta C3; Oksaloacetat (OAA) za put C4 i noću oksaloacetat (OAA), 3 sata PGA u CAM-u.
9. Optimalna temperatura za fotosintezu u C3 je 15-25 ° C; 30-40 ° C u postrojenjima C4 i> 40 ° C u CAM-u
10. Karboksilativni enzim je RuBP karboksilaza u C3 biljkama, ali u C4 biljkama je PEP karboksilaza (u mezofilu) i RuBP karboksilaza (u omotaču snopa), dok je u CAM PEP karboksilaza (u mraku) i RuBP karboksilaza (na svjetlu).
11. Omjer CO2: ATP: NADPH2 1: 3: 2 u C3, 1: 5: 2 u C4 i 1: 6, 5: 2 u CAM.
12. Početni akceptor CO2 je Ribulose-1, 5-bifofat (RuBP) na putu C3 i fosfoenolpiruvat (PEP) u C4 i CAM.
13. Kranzova anatomija prisutna je samo u putu C4, a odsutna je u biljkama C3 i CAM.
14. Točka kompenzacije za CO2 (ppm) je 30-70 u postrojenju C3; 6-10 u C4 biljkama i 0-5 u mraku u CAM.

Zaključak

Svi smo svjesni činjenice da biljke pripremaju svoju hranu, procesom fotosinteze. Oni pretvaraju atmosferski ugljični dioksid u biljnu hranu ili energiju (glukozu). No kako biljke rastu u različitim staništima, imaju različito atmosfersko i klimatsko stanje; razlikuju se u procesu stjecanja energije.

Kao u slučaju da su C4 i CAM putevi dvije prilagodbe nastale prirodnim odabirom, za opstanak biljaka visoke temperature i sušnog područja. Dakle, možemo reći da su to tri različite biokemijske metode biljaka za dobivanje energije, a C3 je najčešća među njima.