Ajánlott, 2024

Szerkesztő Választása

Különbség a C3, C4 és a CAM út között

A szén-dioxidnak a napfényből történő asszimilációja a fotoszintézis folyamatához, majd azt különféle termékké szintetizáló glükóz (energia) átalakítása a fő különbség a kettő között. Tehát a CO2-rögzítés során, amikor a fotoszintetikus növények 3-foszfo-glicerinsavat (PGA) vagy 3-szénsavat termelnek, az első termék C3-útvonal .

De amikor a fotoszintézis üzem, mielőtt elindul a C3-útvonalhoz, oxaloecetsavat (OAA) vagy 4-szénvegyületet állít elő, az első stabil termékük C4 vagy Hatch and Slack út . De amikor a növények napközben elnyelik a napfény energiáját, és ezt az energiát az asszimilációhoz vagy a szén-dioxid éjszakai rögzítéséhez használják, crassulacean savas anyagcserének vagy CAM- nak hívják.

Ezeket az eljárásokat növények, bizonyos baktériumfajok és algák követik energiatermelés céljából, függetlenül az élőhelyétől. Az energia szintézisét, amelynek szén-dioxidot és vizet használnak elsődleges forrásként a tápanyagok levegőből és vízből történő nyerésére, fotoszintézisnek nevezik. Ez az elsődleges folyamat az élő lény számára, amely önmagában termel élelmet

Ebben a tartalomban megvizsgáljuk a növények és néhány kevés mikroorganizmus által követett három útvonal lényeges különbségét, és ezekről egy kis leírást.

Összehasonlító táblázat

Az összehasonlítás alapjaC3 útC4 útBÜTYÖK
MeghatározásAzok a növények, amelyeknek első terméke a napfényből származó szén-asszimiláció után a 3-szén molekula vagy a 3-foszfo-glicerinsav a
Az energiatermelést C3 növényeknek, az útvonalat C3 útnak nevezik. A növények használják leggyakrabban.
A trópusi térségben található növények a napfény energiáját C4 szénmolekulává vagy oxaloacetice-savvá alakítják, amelyre a C3 ciklus előtt kerül sor.
majd tovább energiává alakul, C4 növényeknek nevezik, és az utat C4 útnak nevezik. Ez hatékonyabb, mint a C3 út.
Azok a növények, amelyek a nap energiáját tárolják, majd éjszaka energiává alakítják, követik a CAM-ot vagy a rákos tengeri savat
anyagcsere.
Bevont sejtekMezofill sejtek.Mezofill sejt, köteg köpeny sejtek.Mind a C3, mind a C4 ugyanazon mezofill sejtekben.
PéldaNapraforgó, spenót, bab, rizs, pamut.Cukornád, cirok és kukorica.Kaktuszok, orchideák.
Látható benneMinden fotoszintetikus növény.Trópusi növényekbenFélszáraz állapot.
Az ezt a ciklust használó növénytípusokMezofit, hidrofit, xerofit.Mesophytic.Xerophytic.
fotorespirációJelenleg magas arányban.Nem könnyen kimutatható.Délután kimutatható.
Glükóz előállításához12 NADPH és 18 ATP szükséges.12 NADPH és 30 ATP szükséges.12 NADPH és 39 ATP szükséges.
Első stabil termék3-foszfo-glicerát (3-PGA).Oxaloacetát (OAA).Oxaloacetát (OAA) éjjel, 3 PGA nappal.
A kalvin-ciklus operatívEgyedül.A Hatch and Slack ciklus mellett.C3 és a Hatch and Slack ciklus.
Optimális hőmérséklet a fotoszintézishez15-25 ° C30-40 ° C> 40 ° C
Karboxilező enzimRuBP karboxiláz.Mezofillben: PEP-karboxiláz.
Kötegben: RuBP karboxiláz.
Sötétben: PEP-karboxiláz.
Fényben: RUBP karboxiláz.
CO2: ATP: NADPH2 arány1: 3: 21: 5: 21: 6, 5: 2
Kezdeti CO2-elfogadóRibulóz-1, 5-biphophate (RuBP).Foszfoenolpiruvát (PEP).Foszfoenolpiruvát (PEP).
Kranz anatómiaHiányzó.Jelenlegi.Hiányzó.
CO2-kompenzációs pont (ppm)30-70.6-10.0-5 sötétben.

A C3 út vagy a Calvin ciklus meghatározása.

A C3 növényeket hideg évszaknak vagy mérsékelt éghajlatnak nevezik. A legjobban 65–75 ° F közötti optimális hőmérsékleten növekednek, a talajhőmérséklet pedig 40–45 ° F. Az ilyen típusú növények magas hőmérsékleten hatékonyságot mutatnak.

A C3 növények elsődleges terméke a 3-szénsav vagy a 3-foszfo-glicerinsav (PGA) . A szén-dioxid rögzítése során ez az első termék. A C3 út három lépésben fejeződik be: karboxilezés, redukció és regeneráció.

A C3 növények közvetlenül a kloroplasztban redukálják a CO2-t. A ribulóz-bifoszfát-karboxiláz (RuBPcase) segítségével előállítják a 3-szénsav vagy a 3-foszfo-glicerinsav két molekuláját. Ez a 3-foszfoglicerin igazolja az út nevét C3-nak.

Egy másik lépésben a NADPH és az ATP foszforilálódik, így 3-PGA-t és glükózt kap. Aztán a ciklus ismét a RuBP regenerálásával kezdődik.

A C3-út az egylépéses folyamat, a kloroplasztban zajlik. Ez az organell a napfény energia tárolásaként működik. A földön jelen lévő összes növény 85% -a használja ezt az utat az energia előállításához.

A C3 növények lehetnek évelőek vagy egyévesek. Nagyon fehérjetartalmúak, mint a C4 növények. Az egyéves C3 növényekre példa a búza, a zab és a rozs, a perennia l növények közé tartozik a díszes füvek, a fű és a gyümölcsös. A C3 növények nagyobb mennyiségű fehérjét szolgáltatnak, mint a C4 növények.

A C4 útvonal vagy a Hatch and Slack út meghatározása.

A növények, különösen a trópusi térségben, ezt az utat követik. A Calvin vagy a C3 ciklus előtt néhány növény követi a C4 vagy a Hatch and Slack útvonalat. Ez egy kétlépéses eljárás, amelynek során oxo-ecetsavat (OAA) állítanak elő, amely 4-szén vegyület . A kloroplasztban jelenlévő mezofill és köteg hüvely sejtben fordul elő.

Amikor a 4-szénvegyület előállítódik, azt a köpenyköpeny-cellába továbbítják, ahol a 4-szén-molekula tovább hasad a szén-dioxiddá és a 3-katonai vegyületké. Végül a C3 útvonal energiát termel, ahol a 3-szén vegyület előfutára.

A C4 növényeket meleg évszaknak vagy trópusi növénynek is nevezik. Ezek lehetnek évelők vagy éves. A növények számára ideális hőmérsékleti hőmérséklet 90-95 ° F. A C4 növények sokkal hatékonyabban használják fel a nitrogént és szén-dioxidot gyűjtenek a talajból és a légkörből. A fehérjetartalom alacsony a C3 növényekhez képest.

Ezek a növények nevét az oxaloacetátnak nevezett termékről kapta, amely 4 szénsav. Az évelő C4 növényekre példaként említhető az indiai fű, a bermudafű, a zöld fű, a nagy bluestem és az egyéves C4 növények a sudangrass, a kukorica, a gyöngy köles.

A CAM növények meghatározása

Az a figyelemreméltó megjegyzés, amely megkülönbözteti ezt a folyamatot a fenti kettőtől, az, hogy az ilyen típusú fotoszintézis során a szervezet nappali időben abszorbeálja a napfényből származó energiát, és ezt az energiát éjjel használja a szén-dioxid asszimilációjához.

Ez egyfajta alkalmazkodás az időszakos aszály idején. Ez a folyamat lehetővé teszi a gázok cseréjét éjszaka, amikor a levegő hőmérséklete hidegebb, és a vízgőz veszteséggel jár.

Az érrendszeri növények kb. 10% -a adaptálta a CAM fotoszintézist, de elsősorban a száraz régióban termesztett növényekben található. A példák a növények, mint a kaktusz és az eufória. Még az orchideák és a brómidák is alkalmazták ezt az utat a szabálytalan vízellátás miatt.

Nappali időben a malát dekarboxileződik, hogy szén-dioxidot biztosítson a Benson-Calvin ciklus rögzítéséhez zárt sztómában. A CAM növények fő jellemzője a szén-dioxid éjszakai asszimilációja almasavvá, amelyet a vákuumban tárolnak. A malát előállításában a PEP-karboxiláz játszik fő szerepet.

A C3, C4 és CAM növények legfontosabb különbségei.

A fentiekben megvitatjuk a különféle típusú energia előállítási eljárását, az alábbiakban három fő kulcsfontosságú különbséget tárgyalunk:

  1. A C3 út vagy a C3 növények olyan növények lehetnek, amelyeknek első terméke a napfényből származó szén-asszimiláció után a 3-szén molekula vagy a 3-foszfo-glicerinsav az energia előállításához. Leggyakrabban a növények használják; Míg a trópusi térségben lévő növények a napfény energiáját C4 szénmolekulavá vagy oxaloecetsavvá alakítják, ez a ciklus a C3 ciklus előtt zajlik, majd enzimek segítségével folytatja a tápanyagok előállításának további folyamatát, C4 növényeknek nevezik, és az út mint C4 út. Ez az út sokkal hatékonyabb, mint a C3. Másrészt azok a növények, amelyek napról napra energiát tárolnak, majd éjszaka energiává alakítják, követik a CAM vagy a crassulacean sav metabolizmusát .
  2. A C3 útban részt vevő sejtek mezofill sejtek, míg a C4 út felé mezofill sejtek, köteg hüvely sejtek, de a CAM ugyanazon mezofill sejtekben követi mind a C3, mind a C4 sejteket.
  3. A C3-ra példák a napraforgó, a spenót, a bab, a rizs, a gyapot, míg a C4-növények példája a cukornád, a cirok és a kukorica, valamint a kaktuszok, az orchideák a CAM-növények példái.
  4. A C3 minden fotoszintetikus növényben megfigyelhető, míg a C4-et trópusi növények, a CAM-ot pedig félig száraz növények követik.
  5. A C3 ciklust alkalmazó növénytípusok mezofitikus, hidrofitikus, xerofitikus, de a mezofitikus növényekben a C4-et és a Xerophytic-et a CAM követi.
  6. A fotoreszpiráció nagyobb arányban fordul elő, míg a C4-ben és a CAM-ban nem könnyen kimutatható.
  7. 12 NADPH és 18 ATP a C3 ciklusban; 12 NADPH és 30 ATP C4-ben és 12 NADPH és 39 ATP szükséges a glükóz előállításához.
  8. A 3-foszfo-glicerát (3-PGA) a C3-út első stabil terméke ; Oxaloacetát (OAA) a C4 úthoz és Oxaloacetát (OAA) éjjel, 3 PGA nappal a CAM-ban.
  9. A C3 fotoszintézisének optimális hőmérséklete 15-25 ° C; 30–40 ° C a C4 növényekben és> 40 ° C a CAM növényekben
  10. A karboxilező enzim RuBP karboxiláz C3 növényekben, de C4 növényekben PEP karboxiláz (mezofillben) és RuBP karboxiláz (köteg hüvelyben), míg CAM esetében PEP karboxiláz (sötétben) és RuBP karboxiláz (fényben).
  11. CO2: ATP: NADPH2 arány 1: 3: 2 C3-ban, 1: 5: 2 C4-ben és 1: 6, 5: 2 CAM-ban.
  12. A kezdeti szén-dioxid-elfogadó anyag a C3-útvonalban lévő ribulóz-1, 5-bifoszfát (RuBP) és a C4-ben és a CAM-ban foszfoenolpiruvát (PEP).
  13. A Kranz Anatomy csak a C4 útvonalon van jelen, a C3 és a CAM növényekben nincs.
  14. A C3-üzemben a CO2-kompenzációs pont (ppm) 30-70; 6-10 C4 növényekben és 0-5 sötétben CAM növényekben.

Következtetés

Mindannyian tisztában vagyunk azzal a ténnyel, hogy a növények a fotoszintézis útján készítik el élelmüket. Átalakítják a légköri szén-dioxidot növényi ételré vagy energiává (glükóz). Mivel azonban a növények a különböző élőhelyeken növekednek, eltérő légköri és éghajlati állapotuk van; különböznek az energiaszerzés folyamatában.

A C4 és a CAM útvonalakhoz hasonlóan a két adaptáció természetes szelekcióval jött létre, a magas hőmérsékletű és száraz növények túlélése érdekében. Tehát mondhatjuk, hogy ez a három különálló biokémiai módszer: a növények energiát nyernek, és a C3 a leggyakoribb közöttük.

Top