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 alapja | C3 út | C4 út | BÜTYÖK |
|---|---|---|---|
| Meghatározás | Azok 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 sejtek | Mezofill sejtek. | Mezofill sejt, köteg köpeny sejtek. | Mind a C3, mind a C4 ugyanazon mezofill sejtekben. |
| Példa | Napraforgó, spenót, bab, rizs, pamut. | Cukornád, cirok és kukorica. | Kaktuszok, orchideák. |
| Látható benne | Minden fotoszintetikus növény. | Trópusi növényekben | Félszáraz állapot. |
| Az ezt a ciklust használó növénytípusok | Mezofit, hidrofit, xerofit. | Mesophytic. | Xerophytic. |
| fotorespiráció | Jelenleg magas arányban. | Nem könnyen kimutatható. | Délután kimutatható. |
| Glükóz előállításához | 12 NADPH és 18 ATP szükséges. | 12 NADPH és 30 ATP szükséges. | 12 NADPH és 39 ATP szükséges. |
| Első stabil termék | 3-foszfo-glicerát (3-PGA). | Oxaloacetát (OAA). | Oxaloacetát (OAA) éjjel, 3 PGA nappal. |
| A kalvin-ciklus operatív | Egyedül. | A Hatch and Slack ciklus mellett. | C3 és a Hatch and Slack ciklus. |
| Optimális hőmérséklet a fotoszintézishez | 15-25 ° C | 30-40 ° C | > 40 ° C |
| Karboxilező enzim | RuBP karboxiláz. | Mezofillben: PEP-karboxiláz. Kötegben: RuBP karboxiláz. | Sötétben: PEP-karboxiláz. Fényben: RUBP karboxiláz. |
| CO2: ATP: NADPH2 arány | 1: 3: 2 | 1: 5: 2 | 1: 6, 5: 2 |
| Kezdeti CO2-elfogadó | Ribulóz-1, 5-biphophate (RuBP). | Foszfoenolpiruvát (PEP). | Foszfoenolpiruvát (PEP). |
| Kranz anatómia | Hiányzó. | 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:
- 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 .
- 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.
- 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.
- A C3 minden fotoszintetikus növényben megfigyelhető, míg a C4-et trópusi növények, a CAM-ot pedig félig száraz növények követik.
- A C3 ciklust alkalmazó növénytípusok mezofitikus, hidrofitikus, xerofitikus, de a mezofitikus növényekben a C4-et és a Xerophytic-et a CAM követi.
- A fotoreszpiráció nagyobb arányban fordul elő, míg a C4-ben és a CAM-ban nem könnyen kimutatható.
- 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.
- 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.
- A C3 fotoszintézisének optimális hőmérséklete 15-25 ° C; 30–40 ° C a C4 növényekben és> 40 ° C a CAM növényekben
- 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).
- CO2: ATP: NADPH2 arány 1: 3: 2 C3-ban, 1: 5: 2 C4-ben és 1: 6, 5: 2 CAM-ban.
- 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).
- A Kranz Anatomy csak a C4 útvonalon van jelen, a C3 és a CAM növényekben nincs.
- 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.
