De assimilatie van kooldioxide uit het zonlicht, voor het fotosyntheseproces en het vervolgens om te zetten in glucose (energie) die verschillende producten synthetiseert, is het belangrijkste verschil tussen de drie. Dus tijdens de CO2-fixatie, wanneer de fotosynthetische planten 3-fosfoglycerinezuur (PGA) of 3-koolstofzuur produceren, wordt het eerste product C3-pad genoemd .
Maar wanneer de fotosynthetische plant, alvorens naar de C3-route te gaan, oxaalazijnzuur (OAA) of 4-koolstofverbinding produceert, wordt hun eerste stabiele product C4- of Hatch and Slack-route genoemd . Maar wanneer de planten de energie van het zonlicht overdag absorberen en deze energie gebruiken voor de assimilatie of het 's nachts vastzetten van de kooldioxide, wordt dit crassulaceanzuurmetabolisme of CAM genoemd .
Deze procedures worden gevolgd door planten, bepaalde soorten bacteriën en algen voor de productie van energie, onafhankelijk van hun leefgebied. De synthese van energie, waarbij kooldioxide en water als primaire bron worden gebruikt om voedingsstoffen uit lucht en water te halen, wordt fotosynthese genoemd. Dit is het belangrijkste proces voor het levende wezen dat zelf voedsel produceert
In deze inhoud zullen we kijken naar het essentiële verschil tussen de drie soorten paden gevolgd door planten en enkele micro-organismen en een kleine beschrijving erover.
Vergelijkingstabel
| Basis voor vergelijking | C3-traject | C4-traject | CAM |
|---|---|---|---|
| Definitie | Dergelijke planten waarvan het eerste product na de assimilatie van zonlicht uit zonlicht een 3-koolstofmolecuul of 3-fosfoglycerinezuur is voor de productie van energie wordt C3-planten genoemd en het pad wordt het C3-pad genoemd. Het wordt het meest gebruikt door planten. | Planten in het tropische gebied zetten de zonlichtenergie om in C4-koolstofmolecuul of oxaalacetaatzuur, dat plaatsvindt vóór de C3-cyclus en dan zet het zich verder om in de energie, heet het C4-planten en wordt het pad het C4-pad genoemd. Dit is efficiënter dan het C3-pad. | De planten die de energie van de zon opslaan en deze 's nachts omzetten in energie volgen de CAM of crassulacean zuur metabolisme. |
| Cellen betrokken | Mesofylcellen. | Mesofylcel, bundel mantelcellen. | Zowel C3 als C4 in dezelfde mesofylcellen. |
| Voorbeeld | Zonnebloem, spinazie, bonen, rijst, katoen. | Suikerriet, Sorghum en Maïs. | Cactussen, orchideeën. |
| Kan worden gezien in | Alle fotosynthetische planten. | In tropische planten | Halfdroge staat. |
| Soorten planten die deze cyclus gebruiken | Mesofytisch, hydrofytisch, xerofytisch. | Mesofytisch. | Xerophytic. |
| Fotorespiratie | Aanwezig in hoog tempo. | Niet gemakkelijk detecteerbaar. | 'S Middags detecteerbaar. |
| Voor de productie van glucose | 12 NADPH en 18 ATP's zijn vereist. | 12 NADPH en 30 ATP's zijn vereist. | 12 NADPH en 39 ATP's zijn vereist. |
| Eerste stabiele product | 3-fosfoglyceraat (3-PGA). | Oxaloacetate (OAA). | Oxaloacetate (OAA) 's nachts, 3 PGA overdag. |
| Calvin-cyclus werkzaam | Alleen. | Samen met de Hatch and Slack-cyclus. | C3 en Hatch and Slack-cyclus. |
| Optimale temperatuur voor fotosynthese | 15-25 ° C | 30-40 ° C | > 40 graden ° C |
| Carboxylerend enzym | RuBP-carboxylase. | In mesofyl: PEP-carboxylase. In bundelschede: RuBP carboxylase. | In het donker: PEP-carboxylase. In het licht: RUBP-carboxylase. |
| CO2: ATP: NADPH2-verhouding | 1: 3: 2 | 1: 5: 2 | 1: 6.5: 2 |
| Initiële CO2-acceptor | Ribulose-1, 5-bifofaat (RuBP). | Fosfoenolpyruvaat (PEP). | Fosfoenolpyruvaat (PEP). |
| Kranz Anatomy | Afwezig. | Cadeau. | Afwezig. |
| CO2-compensatiepunt (ppm) | 30-70. | 6-10. | 0-5 in het donker. |
Definitie van een C3-traject of Calvijn-cyclus.
C3-planten staan bekend als koelseizoen of gematigde planten . Ze groeien het best bij een optimale temperatuur tussen 65 en 75 ° F met een bodemtemperatuur die geschikt is tussen 40 en 45 ° F. Deze soorten planten vertonen een wezenlijk rendement bij hoge temperaturen .
Het primaire product van C3-planten is 3-koolstofzuur of 3-fosfoglycerinezuur (PGA) . Dit wordt beschouwd als het eerste product tijdens de kooldioxidefixatie. De C3-route wordt in drie stappen voltooid: carboxylering, reductie en regeneratie.
C3 planten reduceren direct in de CO2 in de chloroplast. Met behulp van ribulosebifosfaatcarboxylase (RuBPcase) worden de twee moleculen 3-koolstofzuur of 3-fosfoglycerinezuur geproduceerd. Deze 3-fosfoglycerine rechtvaardigt de naam van de route als C3.
In een andere stap fosforyleerden NADPH en ATP om 3-PGA en glucose te geven. En dan begint de cyclus opnieuw met het regenereren van de RuBP.
De C3-route is het eenstapsproces en vindt plaats in de chloroplast. Deze organel fungeert als opslag van zonlichtenergie. Van de totale op aarde aanwezige plant gebruikt 85 procent deze route voor de productie van energie.
De C3-planten kunnen meerjarig of jaarlijks zijn. Ze zijn zeer proteïneachtig dan de C4-planten. De voorbeelden van jaarlijkse C3-planten zijn tarwe, haver en rogge en de vaste planten omvatten zwenkgras, raaigras en boomgaard. C3-planten leveren meer eiwitten dan de C4-planten.
Definitie van C4-traject of Hatch and Slack-traject.
Planten, vooral in de tropische regio, volgen deze route. Vóór de Calvin- of C3-cyclus volgen sommige planten het C4- of Hatch and Slack-pad. Het is een tweestapsproces waarbij oxaalazijnzuur (OAA), een 4-koolstofverbinding, wordt geproduceerd. Het komt voor in mesofyl- en bundelmantelcellen die aanwezig zijn in een chloroplast.
Wanneer de 4-koolstofverbinding wordt geproduceerd, wordt deze naar de bundelmantelcel gestuurd, hier krijgt het 4-koolstofmolecuul verder splitsingen in een kooldioxide- en de 3-cabonverbinding. Uiteindelijk begint het C3-pad energie te produceren, waarbij de 3-koolstofverbinding als voorloper fungeert.
C4-planten staan ook bekend als warme seizoen- of tropische planten . Deze kunnen meerjarig of jaarlijks zijn.De perfecte temperatuur om voor deze planten te groeien is 90-95 ° F. De C4-planten zijn veel efficiënter in het gebruik van stikstof en het verzamelen van kooldioxide uit de bodem en de atmosfeer. Het eiwitgehalte is laag in vergelijking met C3-planten.
Deze planten hebben hun naam te danken aan het product genaamd oxaloacetaat, dat 4 koolzuur is. Voorbeelden van meerjarige C4-planten zijn Indisch gras, Bermudagrass, switchgrass, big bluestem en die van eenjarige C4-planten zijn Sudangrasses, maïs, gierst.
Definitie van CAM-planten
De opmerkelijke opmerking die dit proces onderscheidt van de bovenstaande twee is dat het organisme bij dit type fotosynthese de energie van het zonlicht overdag absorbeert en deze energie ' s nachts gebruikt voor de assimilatie van kooldioxide.
Het is een soort aanpassing in tijden van periodieke droogte. Dit proces maakt een uitwisseling van gassen mogelijk 's nachts wanneer de luchttemperatuur koeler is en er verlies van waterdamp optreedt.
Ongeveer 10% van de vaatplanten heeft de CAM-fotosynthese aangepast, maar wordt voornamelijk aangetroffen in planten die in het droge gebied worden gekweekt. De planten zoals cactus en euphorbias zijn de voorbeelden. Zelfs de orchideeën en bromelia's hebben dit pad aangepast vanwege een onregelmatige watervoorziening.
Overdag wordt malaat gedecarboxyleerd om CO2 te leveren voor de fixatie van de Benson-Calvin-cyclus in gesloten huidmondjes. Het belangrijkste kenmerk van CAM-planten is de opname van CO2 's nachts in appelzuur, opgeslagen in de vacuole. PEP-carboxylase speelt de hoofdrol bij de productie van malaat.
Belangrijkste verschillen tussen C3-, C4- en CAM-fabrieken.
Hierboven bespreken we de procedure voor het verkrijgen van de energie van deze verschillende typen, hieronder bespreken we de belangrijkste verschillen tussen drie:
- C3-route of C3-planten kunnen worden gedefinieerd als die soort planten waarvan het eerste product na koolstofopname uit zonlicht een 3-koolstofmolecuul of 3-fosfoglycerinezuur is voor de productie van energie. Het wordt het meest gebruikt door planten; Terwijl planten in tropisch gebied de zonlichtenergie omzetten in C4-koolstofmolecuul of oxaalazijnzuur, vindt deze cyclus plaats vóór de C3-cyclus en vervolgens met behulp van enzymen draagt het het verdere proces van het verkrijgen van voedingsstoffen over, heet het C4-planten en wordt het pad genoemd als C4-traject. Deze route is efficiënter dan de C3-route. Aan de andere kant volgen de planten die de energie van de zon overdag opslaan en vervolgens 's nachts omzetten in energie, het CAM- of crassulacaanzuurmetabolisme .
- Cellen die betrokken zijn bij een C3-route zijn mesofylcellen en die van de C4-route zijn mesofylcellen, bundelhulscellen, maar CAM volgt zowel C3 als C4 in dezelfde mesofylcellen.
- Een voorbeeld van C3 zijn zonnebloem, spinazie, bonen, rijst, katoen, terwijl het voorbeeld van C4-planten suikerriet, sorghum en maïs en cactussen is, orchideeën zijn het voorbeeld van CAM-planten.
- C3 is te zien in alle fotosynthetische planten, terwijl C4 wordt gevolgd door tropische planten en CAM door semi-aride planten.
- Typen planten die C3-cyclus gebruiken zijn mesofytisch, hydrofytisch, xerofytisch, maar C4 wordt gevolgd in mesofytische planten en Xerophytic volgt CAM.
- Fotorespiratie is aanwezig in het hogere tempo, terwijl het niet gemakkelijk detecteerbaar is in C4 en CAM.
- 12 NADPH en 18 ATP's in de C3-cyclus; 12 NADPH en 30 ATP's in C4 en 12 NADPH en 39 ATP's zijn vereist voor de productie van glucose.
- 3-fosfoglyceraat (3-PGA) is het eerste stabiele product van de C3-route; Oxaloacetate (OAA) voor C4-route en Oxaloacetate (OAA) 's nachts, 3 PGA overdag in CAM.
- Optimale temperatuur voor fotosynthese in C3 is 15-25 ° C; 30-40 ° C in C4-planten en> 40 ° C in CAM
- Carboxylerend enzym is RuBP-carboxylase in C3-planten, maar in C4-planten is het PEP-carboxylase (in mesofyl) en RuBP-carboxylase (in bundelschede), terwijl het in CAM PEP-carboxylase (in het donker) en RuBP-carboxylase (in licht) is.
- CO2: ATP: NADPH2-verhouding 1: 3: 2 in C3, 1: 5: 2 in C4 en 1: 6, 5: 2 in CAM.
- De aanvankelijke CO2-acceptor is ribulose-1, 5-bifofaat (RuBP) in een C3-route en fosfoenolpyruvaat (PEP) in C4 en CAM.
- Kranz Anatomy is alleen aanwezig in de C4-route en is afwezig in C3- en CAM-planten.
- Het CO2-compensatiepunt (ppm) is 30-70 in C3-fabriek; 6-10 in C4-planten en 0-5 in het donker in CAM.
Conclusie
We zijn ons er allemaal van bewust dat planten hun voedsel bereiden door middel van fotosynthese. Ze zetten atmosferische koolstofdioxide om in plantaardig voedsel of energie (glucose). Maar naarmate de planten in de verschillende habitats groeien, hebben ze verschillende atmosferische en klimatologische omstandigheden; ze verschillen tijdens het winnen van energie.
Net als in het geval van C4- en CAM-routes zijn de twee aanpassingen ontstaan door natuurlijke selectie, voor het voortbestaan van de planten op hoge temperatuur en in een droog gebied. We kunnen dus zeggen dat dit de drie verschillende biochemische methoden zijn, van planten om energie te verkrijgen, en C3 is de meest voorkomende daarvan.
