Асимилацията на въглероден диоксид от слънчевата светлина, за процеса на фотосинтеза и след това превръщането му в глюкоза (енергия), синтезираща различен продукт, е ключовата разлика между трите. Така по време на фиксирането на CO2, когато фотосинтетичните растения произвеждат 3-фосфоглицеринова киселина (PGA) или 3-въглеродна киселина, като първият продукт се нарича C3 път .
Но когато фотосинтетичното растение, преди да премине към пътя на С3, произвежда оксалооцетна киселина (OAA) или 4-въглеродно съединение, тъй като първият им стабилен продукт се нарича C4 или Hatch and Slack pathway . Но когато растенията поглъщат енергията на слънчевата светлина през деня и използват тази енергия за асимилация или фиксиране на въглеродния диоксид през нощта, се наричат метаболизъм на киселинната киселина или САМ .
Тези процедури се следват от растения, някои видове бактерии и водорасли за производство на енергия, независимо от тяхното местообитание. Синтезът на енергия, използвайки въглероден диоксид и вода като основен източник за получаване на хранителни вещества от въздух и вода, се нарича фотосинтеза. Това е основният процес за живото същество, което произвежда храна самостоятелно
В това съдържание ще разгледаме съществената разлика между трите вида пътища, следвани от растенията и малко микроорганизми, и малко описание за тях.
Сравнителна диаграма
| Основа за сравнение | C3 път | C4 път | CAM |
|---|---|---|---|
| дефиниция | Такива растения, чийто първи продукт след усвояването на въглерода от слънчевата светлина е 3-въглеродна молекула или 3-фосфоглицеринова киселина за производството на енергия се нарича растения C3, а пътят се нарича като път C3. Най-често се използва от растенията. | Растенията в тропическия район преобразуват енергията на слънчевата светлина в C4 въглеродна молекула или оксалоацетинова киселина, която се осъществява преди C3 цикъла и след това той допълнително се преобразува в енергията, се нарича растения С4 и пътят се нарича като път С4. Това е по-ефективно от пътя на C3. | Растенията, които съхраняват енергията от слънцето и след това я превръщат в енергия през нощта, следват CAM или crassulacean acid метаболизъм. |
| Клетки, участващи | Мезофилни клетки. | Мезофилна клетка, клетъчни клетки на сноп. | И С3, и С4 в едни и същи мезофилни клетки. |
| пример | Слънчоглед, спанак, боб, ориз, памук. | Захарна тръстика, сорго и царевица. | Кактуси, орхидеи. |
| Може да се види в | Всички фотосинтетични растения. | В тропически растения | Полусухо състояние. |
| Видове растения, използващи този цикъл | Мезофитна, хидрофитна, ксерофитна. | Мезофитна. | Ксерофитна. |
| Photorespiration | Присъства с висока скорост. | Не се открива лесно. | Открива се следобед. |
| За производството на глюкоза | Изискват се 12 NADPH и 18 ATP. | Изискват се 12 NADPH и 30 ATP. | Изискват се 12 NADPH и 39 ATP. |
| Първи стабилен продукт | 3-фосфоглицерат (3-PGA). | Оксалоацетат (OAA). | Оксалоацетат (OAA) през нощта, 3 PGA през деня. |
| Цикъла Калвин оперативен | Сам. | Заедно с цикъла Hatch and Slack. | C3 и цикъл на люпене и провисване. |
| Оптимална температура за фотосинтеза | 15-25 ° С | 30-40 ° С | > 40 градуса ° C |
| Карбоксилиращ ензим | RuBP карбоксилаза. | В мезофил: PEP карбоксилаза. В пакетна обвивка: RuBP карбоксилаза. | На тъмно: PEP карбоксилаза. На светлина: RUBP карбоксилаза. |
| Съотношение CO2: ATP: NADPH2 | 1: 3: 2 | 1: 5: 2 | 1: 6, 5: 2 |
| Първоначален приемник на CO2 | Рибулоза-1, 5-biphophate (РуВР-кар). | Фосфоенолпируват (PEP). | Фосфоенолпируват (PEP). |
| Анатомия на Кранц | Отсъстващ. | Присъства. | Отсъстващ. |
| Точка за компенсация на CO2 (ppm) | 30-70. | 6-10. | 0-5 на тъмно. |
Определяне на C3 път или цикъл на Калвин.
C3 растенията са известни като прохладни сезони или умерени растения . Те растат най-добре при оптимална температура между 65 и 75 ° F, като температурата на почвата е подходяща при 40-45 ° F. Тези видове растения показват ефективност при висока температура .
Основният продукт на С3 растенията е 3-въглеродна киселина или 3-фосфоглицерна киселина (PGA) . Това се счита за първият продукт по време на фиксирането на въглероден диоксид. Пътят на C3 завършва в три етапа: карбоксилиране, редукция и регенерация.
C3 растенията се редуцират в CO2 директно в хлоропласта. С помощта на рибулоза бифосфат карбоксилаза (RuBPcase) се получават двете молекули на 3-въглеродна киселина или 3-фосфоглицерна киселина . Тази 3- фосфоглицерична обосновава името на пътя като C3.
В друга стъпка, NADPH и ATP фосфорилат, за да се получи 3-PGA и глюкоза. И тогава цикълът отново започва с регенериране на RuBP.
Пътят на С3 е процесът в един етап, протича в хлоропласта. Тази органела действа като съхраняване на слънчевата енергия. От общо присъстващите растения на земята, 85 процента използват този път за производството на енергия.
Растенията С3 могат да бъдат многогодишни или едногодишни. Те са силно белтъчни от растенията С4. Примерите за годишните C3 растения са пшеница, овес и ръж, а растенията pernia l включват фъски, райграс и овощна трева. C3 растенията осигуряват по-голямо количество протеин от растенията С4.
Дефиниция на пътя C4 или пътя на Hatch and Slack.
Растенията, особено в тропическия регион, следват този път. Преди цикъла на Calvin или C3 някои растения следват пътя C4 или Hatch and Slack. Това е двуетапен процес, при който се получава оксалоцетна киселина (OAA), която е 4-въглеродно съединение . Среща се в мезофилна и снопна обвивна клетка, присъстваща в хлоропласт.
Когато се получава 4-въглеродно съединение, то се изпраща до клетката на снопа, тук 4-въглеродната молекула допълнително се разделя на въглероден диоксид и 3-кабоновото съединение. В крайна сметка пътят C3 започва да произвежда енергия, където 3-въглеродното съединение действа като предшественик.
C4 растенията също са известни като топлина или тропически растения . Те могат да бъдат многогодишни или годишни. Перфектната температура за растеж за тези растения е 90-95 ° F. Растенията С4 са много по-ефективни при използване на азот и събиране на въглероден диоксид от почвата и атмосферата. Съдържанието на протеини е ниско в сравнение с растенията С3.
Тези растения получиха името си от продукта, наречен оксалоацетат, който е 4 въглеродна киселина. Примерите за многогодишни растения С4 са индийска трева, Бермудаграс, трева, голяма синя кост и тази на едногодишните растения С4 са суданграс, царевица, перлено просо.
Определение на CAM растения
Забележителната забележка, която отличава този процес от горните две, е, че при този вид фотосинтеза организмът поглъща енергията от слънчевата светлина през деня и използва тази енергия през нощта за усвояване на въглеродния двуокис.
Това е един вид адаптация по време на периодична суша. Този процес позволява обмен на газове през нощта, когато температурата на въздуха е по-хладна и има загуба на водна пара.
Около 10% от съдовите растения са адаптирали CAM фотосинтезата, но главно в растенията, отглеждани в сухия регион. Растенията като кактус и еуфорбия са примерите. Дори орхидеите и бромелиите адаптираха този път поради неправилно водоснабдяване.
През деня малатът се декарбоксилира, за да осигури CO2 за фиксирането на цикъла на Бенсън-Калвин при затворени стомаси. Основната характеристика на CAM растенията е асимилация на CO2 през нощта в ябълчена киселина, съхранявана във вакуолата. PEP карбоксилазата играе главната роля в производството на малат.
Ключови разлики на C3, C4 и CAM инсталации.
По-горе обсъждаме процедурата за получаване на енергия от тези различни видове, по-долу ще разгледаме основните разлики между три:
- С3 път или С3 растения могат да бъдат определени като онези видове растения, чийто първи продукт след асимилирането на въглерод от слънчева светлина е 3-въглеродна молекула или 3-фосфоглицерна киселина за производството на енергия. Най-често се използва от растенията; Докато растенията в тропически район преобразуват енергията на слънчевата светлина в C4 въглеродна молекула или оксалооцетна киселина, този цикъл се осъществява преди C3 цикъла и след това с помощта на ензими той извършва по-нататъшния процес на получаване на хранителни вещества, се нарича C4 растения и път се нарича като път C4. Този път е по-ефективен от пътя на C3. От друга страна, растенията, които съхраняват енергията от слънцето през деня и след това я преобразуват в енергия през нощта, следват CAM или метаболизма на crassulacean acid .
- Клетките, участващи в пътя на С3, са мезофилни клетки, а тези на пътя на С4 са мезофилни клетки, клетъчни обвивки, но CAM следва както С3, така и С4 в същите мезофилни клетки.
- Пример за С3 са Слънчогледът, Спанакът, Фасулът, Оризът, Памукът, докато примерът за растенията С4 са Захарният захар, Соргото и царевицата, а Кактусите, орхидеите са пример за CAM растения.
- C3 може да се види във всички фотосинтетични растения, докато C4 е последван от тропически растения, а CAM от полусухи растения.
- Видовете растения, използващи C3 цикъл, са мезофитни, хидрофитни, ксерофитни, но С4 се следва в мезофитни растения и Xerophytic следва CAM.
- Фотоспирацията присъства с по-висока скорост, докато не е лесно откриваема в C4 и CAM.
- 12 NADPH и 18 ATP в C3 цикъла; 12 NADPH и 30 ATP в C4 и 12 NADPH и 39 ATP са необходими за производството на глюкоза.
- 3-фосфоглицерат (3-PGA) е първият стабилен продукт на С3 пътя; Оксалоацетат (OAA) за път C4 и Oxaloacetate (OAA) през нощта, 3 PGA през деня в CAM.
- Оптималната температура за фотосинтеза в С3 е 15-25 ° С; 30-40 ° C в C4 растения и> 40 ° C в CAM
- Карбоксилиращият ензим е RuBP карбоксилаза в C3 растения, но в C4 растенията е PEP карбоксилаза (в мезофил) и RuBP карбоксилаза (в обвивната обвивка), докато в CAM е PEP карбоксилаза (на тъмно) и RuBP карбоксилаза (на светло).
- CO2: ATP: NADPH2 съотношение 1: 3: 2 в С3, 1: 5: 2 в С4 и 1: 6.5: 2 в САМ.
- Първоначалният акцептор на CO2 е Ribulose-1, 5-biphophate (RuBP) по път C3 и Phosphoenolpyruvate (PEP) в C4 и CAM.
- Kranz Anatomy присъства само в пътя на C4 и той липсва в C3 и CAM растенията.
- Точката за компенсиране на CO2 (ppm) е 30-70 в завода C3; 6-10 в C4 растения и 0-5 на тъмно в CAM.
заключение
Всички сме наясно с факта, че растенията приготвят храната си чрез процеса на фотосинтеза. Те превръщат атмосферния въглероден диоксид в растителна храна или енергия (глюкоза). Но тъй като растенията растат в различното местообитание, те имат различно атмосферно и климатично състояние; те се различават в процеса на натрупване на енергия.
Както в случаите, когато C4 и CAM пътищата са двете адаптации, възникнали чрез естествен подбор, за оцеляване на растенията с висока температура и засушлива област. Така че можем да кажем, че това са трите различни биохимични метода на растенията за получаване на енергия и С3 е най-често срещаният сред тях.
