Starpība starp C3, C4 un CAM ceļu

• 2020

Oglekļa dioksīda asimilācija no saules gaismas fotosintēzes procesā un pēc tam pārvēršana glikozē (enerģētikā), sintezējot dažādu produktu, ir galvenā atšķirība starp trim. Tātad CO2 fiksācijas laikā, kad fotosintētiskie augi rada 3-fosfoglicerīnskābi (PGA) vai 3-oglekļa skābi, jo pirmais produkts tiek saukts par C3 ceļu .

Bet, kad fotosintēzes iekārta pirms došanās uz C3 ceļu rada oksaetiķskābes (OAA) vai 4-oglekļa savienojumu, jo to pirmais stabils produkts tiek saukts par C4 vai Hatch and Slack ceļu . Bet, kad augi dienas laikā absorbē saules gaismas enerģiju un izmanto šo enerģiju oglekļa dioksīda asimilācijai vai fiksēšanai nakts laikā, tas tiek saukts par crassulacean skābes metabolismu jeb CAM .

Šīs procedūras seko augiem, noteiktām baktēriju un aļģu sugām enerģijas ražošanai neatkarīgi no to dzīvotnes. Enerģijas sintēzi, izmantojot oglekļa dioksīdu un ūdeni kā galveno avotu barības vielu iegūšanai no gaisa un ūdens, sauc par fotosintēzi. Tas ir galvenais process dzīvai būtnei, kura pati ražo pārtiku

Šajā saturā mēs apsvērsim būtisko atšķirību starp trim ceļu veidiem, kam seko augi un daži mikroorganismi, un nelielu aprakstu par tiem.

Salīdzināšanas tabula

C3 ceļa vai Kalvina cikla definīcija.

C3 augi ir zināmi kā vēsā gadalaika vai mērena tipa augi . Tie vislabāk aug optimālā temperatūrā no 65 līdz 75 ° F ar augsnes temperatūru, kas ir piemērota 40-45 ° F. Šiem augiem ir augsta efektivitāte .

C3 augu primārais produkts ir 3-oglekļa skābe vai 3-fosfoglicerīnskābe (PGA) . Tas tiek uzskatīts par pirmo produktu oglekļa dioksīda fiksācijas laikā. C3 ceļu pabeidz trīs posmos: karboksilēšana, reducēšana un reģenerācija.

C3 augi reducējas CO2 tieši hloroplastā. Ar ribulozes bifosfāta karboksilāzes (RuBPcase) palīdzību tiek izgatavotas abas 3-oglekļa skābes vai 3-fosfoglicerīnskābes molekulas. Šis 3-fosfoglicerīns attaisno ceļa nosaukumu kā C3.

Citā posmā NADPH un ATP fosforilējas, lai iegūtu 3-PGA un glikozi. Un tad cikls atkal sākas, atjaunojot RuBP.

C3 ceļš ir vienpakāpes process, notiek hloroplastā. Šī organelle darbojas kā saules gaismas enerģijas uzkrāšana. 85 procenti no visiem uz zemes esošajiem augiem izmanto šo ceļu enerģijas ražošanai.

C3 augi var būt daudzgadīgi vai viengadīgi. Tie ir ar augstu olbaltumvielu saturu nekā C4 augi. Viengadīgo C3 stādu piemēri ir kvieši, auzas un rudzi, un ziemciešu augos ietilpst arī saknes, airene un augļu dārzs. C3 augi nodrošina lielāku olbaltumvielu daudzumu nekā C4 augi.

C4 ceļa vai Hatch and Slack ceļa definīcija.

Augi, īpaši tropiskajā reģionā, seko šim ceļam. Pirms Kalvina vai C3 cikla daži augi seko C4 vai Hatch and Slack ceļam. Tas ir divpakāpju process, kurā iegūst 4-oglekļa savienojumu oksaloetiķskābi (OAA). Tas notiek mezofila un saišķa apvalka šūnā, kas atrodas hloroplastā.

Kad 4-oglekļa savienojums tiek ražots, tas tiek nosūtīts uz saišķa apvalka šūnu, šeit 4-oglekļa molekula tālāk sadalās oglekļa dioksīdā un 3-kabona savienojumā. Galu galā C3 ceļš sāk ražot enerģiju, kur 3-oglekļa savienojums darbojas kā priekštecis.

C4 augus sauc arī par siltās sezonas vai tropiskajiem augiem . Tie var būt daudzgadīgi vai viengadīgi. Ideāla šo augu augšanas temperatūra ir 90-95 ° F. C4 augi daudz efektīvāk izmanto slāpekli un savāc oglekļa dioksīdu no augsnes un atmosfēras. Olbaltumvielu saturs, salīdzinot ar C3 augiem, ir zems.

Šie augi ieguva savu vārdu no produkta, kuru sauca par oksaloacetātu, kas ir 4 oglekļa skābe. Daudzgadīgo C4 augu piemēri ir Indijas zāle, Bermudagrass, pļavas, lielais blūzaugs un C4 viengadīgie augi ir sudanas, kukurūza, pērļu prosa.

CAM augu definīcija

Ievērības cienīga piezīme, kas atšķir šo procesu no iepriekšminētajiem diviem, ir tāda, ka šāda veida fotosintēzes laikā organisms absorbē saules gaismas enerģiju dienas laikā un izmanto šo enerģiju nakts laikā oglekļa dioksīda asimilācijai.

Tas ir sava veida pielāgošanās periodiskā sausuma laikā. Šis process ļauj apmainīties ar gāzēm naktī, kad gaisa temperatūra ir vēsāka, un tiek zaudēti ūdens tvaiki.

Apmēram 10% asinsvadu augu ir pielāgojuši CAM fotosintēzi, bet galvenokārt sastopami augos, kas audzēti neauglīgajā reģionā. Piemēri ir tādi augi kā kaktuss un eiforbijas. Pat orhidejas un bromeliades pielāgoja šo ceļu neregulāras ūdens padeves dēļ.

Dienas laikā malāts tiek dekarboksilēts, lai nodrošinātu CO2 Bensona-Kalvina cikla fiksēšanai slēgtā stomātā. CAM augu galvenā iezīme ir CO2 asimilācija naktī ābolskābē, kas tiek glabāta vakuolē. Malāta ražošanā galveno lomu spēlē PEP karboksilāze.

C3, C4 un CAM augu galvenās atšķirības.

Iepriekš mēs apspriedīsim šo dažādo veidu enerģijas iegūšanas procedūru, turpmāk mēs apspriedīsim galvenās atšķirības starp trim:

1. C3 ceļu vai C3 augus var definēt kā tādus augus, kuru pirmais produkts pēc oglekļa asimilācijas no saules gaismas ir 3 oglekļa molekula vai 3-fosfoglicerīnskābe enerģijas ražošanai. To visbiežāk izmanto augi; Kamēr augi tropiskajā apgabalā pārveido saules gaismas enerģiju C4 oglekļa molekulā vai oksaloetiķskābē, šis cikls notiek pirms C3 cikla un tad ar enzīmu palīdzību tas veic turpmāku barības vielu iegūšanas procesu, tos sauc par C4 augiem, un ceļš tiek saukts kā C4 ceļš. Šis ceļš ir efektīvāks nekā C3 ceļš. No otras puses, augi, kas dienas laikā uzkrāj saules enerģiju un pēc tam naktī to pārvērš enerģijā, seko CAM vai krassulakābes skābes metabolismam .
2. Šūnas, kas iesaistītas C3 ceļā, ir mezofila šūnas, un C4 ceļa šūnas ir mezofila šūnas, saišķa apvalka šūnas, bet CAM seko gan C3, gan C4 tajās pašās mezofila šūnās.
3. C3 piemērs ir saulespuķu, spinātu, pupiņu, rīsu, kokvilnas, savukārt C4 augu piemēri ir cukurkukurūza, sorgo un kukurūza, un kaktusi, orhidejas ir CAM augu piemēri.
4. C3 var redzēt visos fotosintētiskajos augos, savukārt C4 seko tropiskie augi, bet CAM - pussausa augi.
5. Augu veidi, kas izmanto C3 ciklu, ir mezofītiski, hidrofītiski, kserofītiski, bet mezofītiskos augos seko C4, un Xerophytic seko CAM.
6. Fotorezpirācija ir sastopama augstākā ātrumā, kamēr to nav viegli noteikt C4 un CAM.
7. 12 NADPH un 18 ATP C3 ciklā; Glikozes ražošanai nepieciešami 12 NADPH un 30 ATP C4 un 12 NADPH un 39 ATP .
8. 3-fosfoglicerāts (3-PGA) ir pirmais stabils C3 ceļa produkts ; Oksaloacetāts (OAA) C4 ceļam un oksaloacetāts (OAA) naktī, 3 PGA dienā CAM.
9. C3 fotosintēzes optimālā temperatūra ir 15-25 ° C; 30–40 ° C C4 augos un> 40 ° C CAM
10. Karboksilējošais enzīms ir RuBP karboksilāze C3 augos, bet C4 augos tas ir PEP karboksilāze (mezofilā) un RuBP karboksilāze (saišķa apvalkā), savukārt CAM tas ir PEP karboksilāze (tumsā) un RuBP karboksilāze (gaismā).
11. CO2: ATP: NADPH2 attiecība 1: 3: 2 C3, 1: 5: 2 C4 un 1: 6, 5: 2 CAM.
12. Sākotnējais CO2 pieņēmējs ir Ribuloze-1, 5-bifosfāts (RuBP) C3 ceļā un fosfoenolpiruvāts (PEP) C4 un CAM.
13. Kranz anatomija ir tikai C4 ceļā, un C3 un CAM augos tā nav.
14. CO2 kompensācijas punkts (ppm) C3 iekārtā ir 30–70; 6-10 C4 augos un 0-5 tumsā CAM.

Secinājums

Mēs visi zinām, ka augi fotosintēzes procesā gatavo ēdienu. Viņi atmosfēras oglekļa dioksīdu pārvērš augu barībā vai enerģijā (glikozē). Bet augiem augot dažādos biotopos, tiem ir atšķirīgi atmosfēras un klimatiskie apstākļi; tie atšķiras enerģijas iegūšanas procesā.

Līdzīgi kā C4 un CAM ceļi, abas adaptācijas radās dabiskās selekcijas ceļā, lai augi izdzīvotu augstā temperatūrā un sausā reģionā. Tātad mēs varam teikt, ka šīs ir trīs atšķirīgas bioķīmiskās metodes, no kurām augi iegūst enerģiju, un C3 ir starp tām visizplatītākā.