The tärkein ero välillä C3 C4 ja CAM fotosynteesi on se C3-fotosynteesi tuottaa kolmen hiilen yhdisteen Calvin-syklin kautta ja C4-fotosynteesi tuottaa välituotteiden neljän hiilen yhdisteen, joka jakautuu kolmen hiilen yhdisteeksi Calvin-sykliä varten, kun taas CAM-fotosynteesi kerää auringonvaloa päivän aikana ja kiinnittää hiilidioksidia yö. Lisäksi suurin osa kasveista käy läpi C3 -fotosynteesin, kun taas C4 -fotosynteesi tapahtuu noin 3%: ssa verisuonikasveista, mukaan lukien rapuheinä, sokeriruoko, maissi jne. Samaan aikaan CAM -fotosynteesi tapahtuu kasveissa, jotka ovat sopeutuneet kuiviin ympäristöihin, kuten kaktus ja ananas.

C3-, C4- ja CAM -fotosynteesi ovat kolmen tyyppisiä fotosynteesireittejä, joilla on erilaiset Calvin -syklit. Heillä on erilaisia ​​mekanismeja torjumaan valohengitystä. C3 -kasveilla ei ole erityisominaisuuksia valon hengittämisen torjumiseksi, kun taas C4 -kasveilla minimoidaan valohengitys suorittamalla hiilidioksidin kiinnitys ja Calvin -sykli erillisissä soluissa. CAM -kasvit sen sijaan minimoivat valohengityksen suorittamalla hiilidioksidin kiinnityksen ja Calvin -syklin eri aikoina.

CAM -fotosynteesi, Calvin -sykli, C3 -fotosynteesi, C4 -fotosynteesi, valohengitys

Mikä on fotosynteesi

Fotosynteesi on soluprosessi vihreissä kasveissa, joka on vastuussa auringonvalon valoenergian sitomisesta yksinkertaisten hiilihydraattien syntetisoimiseksi käyttämällä ilmakehän hiilidioksidia ja vettä. Se on prosessi, joka tapahtuu kloroplasteissa.

Kuva 1: Fotosynteesi

Lisäksi fotosynteesi etenee kahdessa vaiheessa: vaalea reaktio ja tumma reaktio. Tyypillisesti valoreaktiossa klorofyllit absorboivat energiaa auringonvalosta ja syntetisoivat kahdenlaisia ​​energiarikkaita molekyylejä: ATP ja koentsyymi NADPH2. Sitä vastoin pimeässä reaktiossa näitä kahta energiarikkaita molekyylejä käytetään hiilihydraattien synteesiin kiinnittämällä hiilidioksidia. Lisäksi kasveissa esiintyy kolmenlaisia ​​tummia reaktioita ympäristöolosuhteista riippuen. Ne ovat C3-, C4- ja CAM -fotosynteesi.

Mikä on C3 -fotosynteesi

C3 -fotosynteesi on tärkein fotosynteesityyppi, joka esiintyy jokaisessa fotosynteettisessä laitoksessa. Yleensä se käy läpi Calvin -syklin vakiomekanismin valoreaktion jälkeen. Siksi Calvin -syklin ensimmäinen vaihe on hiilidioksidin kiinnitys C3 -fotosynteesiin. Tässä hiilidioksidi kiinnitetään ribuloosiin 1, 5-bisfosfaattiin muodostaen epästabiilin kuuden hiilen yhdisteen, joka sitten hydrolysoidaan kolmen hiilen yhdisteeksi, 3-fosfoglysereraatiksi. Tässä C3-fotosynteesin ensimmäinen vakaa tuote on kolmen hiilen yhdiste, josta nimi.

Kuva 2: C3 -fotosynteesi - säännöllinen Calvin -sykli

RuBisCO -entsyymi kloroplastin tylakoidikalvon stromapinnalla katalysoi yllä olevaa reaktiota. RuBisCO: n katalyyttisen epätäydellisyyden vuoksi se reagoi voimakkaasti molekyylihapen kanssa prosessissa, jota kutsutaan valohengitykseksi. Lisäksi hiilidioksidin kiinnitys johtaa kahteen 3-fosfoglyserraattimolekyyliin. Toisen vaiheen aikana yksi 3-fosfoglysereraattimolekyyli pelkistyy, jotta muodostuu kolmen tyyppisiä heksoosifosfaatteja: fruktoosi-6-fosfaatti, glukoosi-6-fosfaatti ja glukoosi-1-fosfaatti. Lisäksi jäljelle jäävä 3-fosfoglysereraatti kierrätetään, jolloin muodostuu ribuloosi 1, 5-bisfosfaatti.

Mikä on C4 -fotosynteesi

C4 -fotosynteesi on toinen fotosynteesin muoto, joka tapahtuu pääasiassa trooppisissa kasveissa. Tyypillisesti kaasunvaihtoaukon huokoset pysyvät suljettuina suurimman osan päivästä näissä laitoksissa liiallisen kosteuden menetyksen vähentämiseksi kuivissa ja kuumissa olosuhteissa. Siksi kasvien lehtien sisällä oleva hiilidioksidipitoisuus ei riitä C3 -syklin etenemiseen, mikä puolestaan ​​tehostaa valohengitystä ja vähentää fotosynteesin tehokkuutta. Näin ollen tehokkuuden lisäämiseksi kuivissa ja kuumissa olosuhteissa nämä kasvit suorittavat C4 -fotosynteesiä.

Kuva 3: C4 -fotosynteesi - pimeä reaktio

Lisäksi Kranzin anatomia kuvaa C4 -kasvien lehtien rakennetta. Pohjimmiltaan C4 -kasvien lehdessä on kahdenlaisia ​​soluja. Ne ovat mesofyllisoluja ja nippusuojussoluja. Nippusuojussolut ympäröivät verisuonikudosta. Mesofyllisoluissa fosfoenolipyruvaatti reagoi hiilidioksidin kanssa muodostaen oksaloasetaattia, joka on neljän hiilen yhdiste. Tässä fosfoenolipyruvaatikarboksylaasi on entsyymi, joka katalysoi hiilidioksidin kiinnitystä. Se on kuitenkin herkkä hapelle; Näin ollen valohengitys minimoidaan suhteessa rubiscon hiilidioksidin kiinnitykseen. Tämän jälkeen oksaloasetaatti muuttuu malaatiksi, joka sitten siirretään nippusuojus soluihin. Nippusuojussoluissa malaatti dekarboksyloituu poistamalla hiilidioksidi ja siirtymällä C3 -sykliin.

Mikä on CAM -fotosynteesi

CAM-fotosynteesi on kolmas fotosynteesimuoto, joka tapahtuu kasveissa puolikuivissa olosuhteissa. Yleensä vesi on yksi kahdesta fotosynteesin edellyttämästä tekijästä, kun taas toinen on hiilidioksidi. Näiden kasvien vesihäviö on kuitenkin suuri. Siksi ne varastoivat vettä suuresti kasvin sisälle ja muuttuvat paksuksi. Lisäksi niissä on vahapinnoite haihtumisen vähentämiseksi. Yleensä mehikasveja, kuten kaktuksia, sedumia, jadea, orkideoita ja agavea, ovat puolikuivat kasvit.

Kuva 4: CAM -fotosynteesi -tumma reaktio

Lisäksi nämä kasvit pitävät stomatat kiinni päiväsaikaan. Sen sijaan ne avautuvat yöllä ja ottavat hiilidioksidia yöllä. Sitten tämä hiilidioksidi kiinnitetään fosfoenolipyruvaattiin muodostaen oksaloasetaattia C4 -fotosynteesillä. Seuraavaksi tämä oksaloasetaatti muutetaan malaatiksi ja säilytetään, kunnes päivänvalo palaa. Sen jälkeen malaatti siirtyy mesofyllisoluihin normaalin Calvin -syklin läpikäymiseksi.

C3 C4: n ja CAM -fotosynteesin samankaltaisuudet

Ero C3 C4: n ja CAM -fotosynteesin välillä

Määritelmä

C3-fotosynteesi viittaa tärkeimpään fotosynteesityyppiin, joka tuottaa kolmen hiilen yhdisteen Calvin-syklin kautta, kun taas C4-fotosynteesi viittaa fotosynteesityyppiin, joka tuottaa välituotteiden neljän hiilen yhdisteen, joka jakautuu kolmen hiilen yhdisteeksi Calvin-sykliä varten. Sitä vastoin CAM -fotosynteesi viittaa toiseen fotosynteesityyppiin, joka kerää auringonvaloa päivällä ja sitoa hiilidioksidia yöllä.

Esiintyminen

Suurin osa kasveista käy läpi C3 -fotosynteesin; C4 -fotosynteesiä esiintyy noin 3%: ssa verisuonikasveista, mukaan lukien rapuheinä, sokeriruoko, maissi jne., Kun taas CAM -fotosynteesi tapahtuu kasveissa, jotka ovat sopeutuneet kuiviin ympäristöihin, kuten kaktus ja ananas.

Solut mukana

C3 -fotosynteesi tapahtuu vain mesofyllisoluissa ja C4 -fotosynteesi tapahtuu mesofyllisoluissa ja nippusuojussoluissa, kun taas CAM -fotosynteesi tapahtuu mesofyllissä.

Ensimmäinen vakaa tuote

3-fosfoglysereraatti (3-PGA) on ensimmäinen stabiili yhdiste, joka on tuotettu C3-fotosynteesissä, oksaloasetaatti (OAA) on ensimmäinen vakaa yhdiste, joka on tuotettu C4-fotosynteesissä, kun taas CAM-kasvit tuottavat päiväsaikaan 3-fosfoglysereraattia (3-PGA) ja oksaloasetaattia (OAA)) yöllä.

Pimeän reaktion vaatimukset

Optimaalinen lämpötila

C3-fotosynteesin optimaalinen lämpötila on 15-25 ° C ja C4-fotosynteesin optimaalinen lämpötila on 30-40 ° C, kun taas CAM-fotosynteesin optimaalinen lämpötila on> 40 ° C.

Stomatan avaaminen päiväsaikaan

Stomatat pysyvät auki päiväsaikaan sekä C3- että C4 -fotosynteesissä, kun taas stomatat pysyvät suljettuina yön aikana.

Karboksylaatioentsyymi

RuBP -karboksylaasi on C3 -fotosynteesin karboksylaatioentsyymi, PEP -karboksylaasi on entsyymi mesofyllissä ja RuBP -karboksylaasi on entsyymi nippusuojuksen soluissa C4 -fotosynteesissä, kun taas PEP -karboksylaasi on pimeässä aktiivinen entsyymi ja RuBP -karboksylaasi on aktiivinen entsyymi päiväaika CAM -fotosynteesissä.

Alkuperäinen hiilidioksidin hyväksyjä

Ribuloosi-1, 5-bisfosfaatti (RuBP) on C3-fotosynteesin alkuperäinen hiilidioksidin vastaanottaja, fosfenolipyruvaatti (PEP) on alkuperäinen hiilidioksidin vastaanottaja sekä C4-fotosynteesissä että CAM-fotosynteesissä.

Lehtien anatomia

Lehtien anatomia on tyypillistä C3 -fotosynteesissä; Kranzin anatomia on läsnä C4 -fotosynteesissä, kun taas lehtien anatomia on kseromorfinen CAM -fotosynteesissä.

Valohengitys

Johtopäätös

C3-fotosynteesi on fotosynteesin päämuoto, joka tuottaa kolmen hiilen yhdisteen Calvin-syklissä. Yleensä se esiintyy kaikissa fotosynteettisissä kasveissa. Valohengitys tapahtuu kuitenkin C3 -kasveissa nopeammin. Sitä vastoin C4 -fotosynteesi on eräänlainen fotosynteesi, joka tapahtuu trooppisissa kasveissa. Lisäksi se tuottaa neljän hiilen välituotetta, joka jakautuu kolmen hiilen yhdisteeksi Calvin-sykliä varten. Se minimoi valohengityksen, koska se suorittaa hiilen kiinnityksen ja Calvin -syklin erillisissä soluissa. Toisaalta CAM-fotosynteesi on toinen fotosynteesityyppi, joka tapahtuu puolikuivissa olosuhteissa. Täällä hiilidioksidin sitoutuminen tapahtuu yöllä. Lisäksi se minimoi valohengityksen suorittamalla hiilidioksidin kiinnityksen ja Calvin -syklin eri aikoina. Siksi tärkein ero C3-, C4- ja CAM -fotosynteesin välillä on ero hiilen kiinnittymisessä, esiintymisessä ja menetelmissä, joilla minimoidaan valohengitys.

Viitteet:

1. Cornell, Brent. "C3-, C4- ja CAM -kasvit." BioNinja, saatavana täältä.

Kuva:

1. ”Yksinkertainen fotosynteesikatsaus” Daniel Mayer (mav)-Oma työ (CC BY-SA 4.0) Commons Wikimedian kautta 2. “Calvin-cycle4” Mike Jones-Oma työ (CC BY-SA 3.0) Commons Wikimedian kautta 3 "HatchSlackpathway2" HatchSlackpathway.svg (CC BY-SA 2.5) Commons Wikimedia 4. kautta. "CAM" Alkuperäinen lataaja oli Crenim englanninkielisestä Wikipediasta. (CC BY-SA 3.0) Commons Wikimedian kautta