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Differenza tra percorso C3, C4 e CAM

L'assimilazione dell'anidride carbonica dalla luce solare, per il processo di fotosintesi e poi per convertirlo in glucosio (energia) che sintetizza prodotti diversi è la differenza chiave tra i tre. Quindi durante la fissazione di CO2, quando le piante fotosintetiche producono acido 3-fosfoglicerico (PGA) o acido 3-carbonio come il primo prodotto è chiamato via C3 .

Ma quando la pianta fotosintetica, prima di passare alla via C3, produce acido ossaloacetico (OAA) o composto di 4 carboidrati, poiché il loro primo prodotto stabile viene chiamato via C4 o via Hatch e Slack . Ma quando le piante assorbono l'energia della luce solare durante il giorno e usano questa energia per l'assimilazione o il fissaggio dell'anidride carbonica durante la notte, viene chiamato metabolismo dell'acido crassulacean o CAM .

Queste procedure sono seguite da piante, alcune specie di batteri e alghe per la produzione di energia, indipendentemente dal loro habitat. La sintesi di energia, usando l'anidride carbonica e l'acqua come fonte primaria per ottenere nutrienti dall'aria e dall'acqua, è definita fotosintesi. Questo è il processo principale per l'essere vivente che produce cibo da solo

In questo contenuto, prenderemo in considerazione la differenza essenziale tra i tre tipi di percorsi seguiti da piante e pochi microrganismi e una piccola descrizione su di essi.

Tabella di confronto

Base per il confrontoVia C3Via C4CAMERA
DefinizioneTali piante il cui primo prodotto dopo l'assimilazione del carbonio dalla luce solare è la molecola di 3 carbonio o acido 3-fosfoglicerico per la
la produzione di energia è chiamata piante C3 e la via è chiamata via C3. È più comunemente usato dalle piante.
Le piante nell'area tropicale convertono l'energia della luce solare in molecola di carbonio C4 o acido ossaloacetice, che ha luogo prima del ciclo C3
e poi si converte ulteriormente in energia, si chiama piante C4 e il percorso viene chiamato via C4. Questo è più efficiente del percorso C3.
Le piante che immagazzinano l'energia del sole e poi la convertono in energia durante la notte segue la CAM o l'acido crassulacean
metabolismo.
Cellule coinvolteCellule mesofilliche.Cellula mesofillica, cellule di guaina a fascio.Sia C3 che C4 nelle stesse cellule della mesofilla.
EsempioGirasole, Spinaci, Fagioli, Riso, Cotone.Canna da zucchero, sorgo e mais.Cactus, orchidee.
Può essere visto inTutte le piante fotosintetiche.Nelle piante tropicaliCondizione semi-arida
Tipi di piante che utilizzano questo cicloMesofitico, idrofita, xerofita.Mesofile.Xerophytic.
fotorespirazionePresente in alto tasso.Non facilmente rilevabile.Rilevabile nel pomeriggio.
Per la produzione di glucosioSono richiesti 12 NADPH e 18 ATP.Sono richiesti 12 NADPH e 30 ATP.Sono richiesti 12 NADPH e 39 ATP.
Primo prodotto stabile3-fosfoglicerato (3-PGA).Ossalacetato (OAA).Ossalacetato (OAA) di notte, 3 PGA di giorno.
Ciclo di Calvin operativoSolo.Insieme al ciclo di tratteggio e gioco.C3 e Ciclo di Hatch e Slack.
Temperatura ottimale per la fotosintesi15-25 ° C30-40 ° C> 40 gradi ° C
Enzima carbossilanteCarbossilasi RuBP.In mesofilla: carbossilasi PEP.
Nella guaina in bundle: carbossilasi RuBP.
Al buio: carbossilasi PEP.
Alla luce: carbossilasi RUBP.
CO2: ATP: rapporto NADPH21: 3: 21: 5: 21: 6.5: 2
Accettore iniziale di CO2Ribulosio-1, 5-biphophate (RuBP).Fosfoenolpiruvato (PEP).Fosfoenolpiruvato (PEP).
Kranz AnatomyAssente.Presente.Assente.
Punto di compensazione CO2 (ppm)30-70.6-10.0-5 al buio.

Definizione di un percorso C3 o ciclo di Calvin.

Le piante C3 sono conosciute come piante fresche o temperate . Crescono meglio a una temperatura ottimale tra 65 e 75 ° F con la temperatura del suolo adatta a 40-45 ° F. Questi tipi di impianti mostrano efficienza a temperature elevate .

Il prodotto principale delle piante C3 è l'acido 3-carbonio o acido 3-fosfoglicerico (PGA) . Questo è considerato il primo prodotto durante la fissazione dell'anidride carbonica. Il percorso C3 si completa in tre fasi: carbossilazione, riduzione e rigenerazione.

Le piante C3 riducono la CO2 direttamente nel cloroplasto. Con l'aiuto del ribulosio bifosfato carbossilasi (RuBPcase), vengono prodotte le due molecole di acido 3-carbonio o acido 3-fosfoglicerico . Questo 3- fosfoglicerico giustifica il nome del percorso come C3.

In un altro passaggio, NADPH e ATP fosforilato per dare 3-PGA e glucosio. E poi il ciclo ricomincia rigenerando il RuBP.

Il percorso C3 è il processo a singolo passaggio, che si svolge nel cloroplasto. Questo organello funge da accumulo di energia solare. Del totale delle piante presenti sulla terra, l' 85 percento utilizza questo percorso per la produzione di energia.

Le piante C3 possono essere perenni o annuali. Sono altamente proteici delle piante C4. Gli esempi di piante C3 annuali sono grano, avena e segale e le piante perenni includono piante secche, ryegrass e frutteto. Le piante C3 forniscono una maggiore quantità di proteine ​​rispetto alle piante C4.

Definizione del percorso C4 o percorso di tratteggio e gioco.

Le piante, specialmente nella regione tropicale, seguono questo percorso. Prima del ciclo di Calvin o C3, alcune piante seguono il percorso C4 o Hatch and Slack. È un processo in due fasi in cui viene prodotto l'acido ossaloacetico (OAA) che è un composto a 4 atomi di carbonio . Si verifica nella cellula della guaina mesofilla e fascio presente in un cloroplasto.

Quando viene prodotto il composto a 4 atomi di carbonio, viene inviato alla cella di guaina del fascio, qui la molecola di 4 atomi di carbonio viene ulteriormente suddivisa in un biossido di carbonio e nel composto a 3 caboni. Alla fine, il percorso C3 inizia a produrre energia, in cui il composto a 3 atomi di carbonio funge da precursore.

Le piante C4 sono anche conosciute come piante della stagione calda o tropicali . Questi possono essere perenni o annuali. La temperatura perfetta per crescere per queste piante è di 90-95 ° F. Le piante C4 sono molto più efficienti nell'uso dell'azoto e nella raccolta di anidride carbonica dal suolo e dall'atmosfera. Il contenuto proteico è basso rispetto alle piante C3.

Queste piante hanno preso il nome dal prodotto chiamato ossaloacetato, che è 4 acidi di carbonio. Gli esempi di piante perenni C4 sono erba indiana, bermudagrass, switchgrass, grande bluestem e quello delle piante annuali C4 sono sudangrasses, mais, miglio perlato.

Definizione di piante CAM

L' osservazione degna di nota che distingue questo processo dai due precedenti è che in questo tipo di fotosintesi l'organismo assorbe l'energia della luce solare durante il giorno e usa questa energia durante la notte per l'assimilazione del biossido di carbonio.

È una specie di adattamento al momento della siccità periodica. Questo processo consente uno scambio di gas durante la notte quando la temperatura dell'aria è più fredda e si verifica la perdita di vapore acqueo.

Circa il 10% delle piante vascolari ha adattato la fotosintesi CAM ma si trova principalmente nelle piante coltivate nella regione arida. Le piante come cactus ed euforbia sono gli esempi. Anche le orchidee e le bromeliacee hanno adattato questo percorso a causa di un rifornimento idrico irregolare.

Di giorno, il malato viene decarbossilato per fornire CO2 per la fissazione del ciclo di Benson-Calvin a stomi chiusi. La caratteristica principale degli impianti CAM è l'assimilazione di CO2 durante la notte in acido malico, immagazzinato nel vacuolo. La carbossilasi PEP svolge il ruolo principale nella produzione di malato.

Differenze chiave degli impianti C3, C4 e CAM.

Sopra discuteremo la procedura per ottenere l'energia di questi diversi tipi, di seguito discuteremo le differenze chiave tra tre:

  1. La via C3 o le piante C3 possono essere definite come quelle piante gentili il cui primo prodotto dopo l'assimilazione del carbonio dalla luce solare è una molecola a 3 carbonio o acido 3-fosfoglicerico per la produzione di energia. È più comunemente usato dalle piante; Mentre le piante nell'area tropicale convertono l'energia della luce solare in molecole di carbonio C4 o acido ossaloacetico, questo ciclo si svolge prima del ciclo C3 e quindi con l'aiuto degli enzimi porta l'ulteriore processo di assunzione di nutrienti, si chiama piante C4 e il percorso si chiama come percorso C4. Questo percorso è più efficiente del percorso C3. D'altra parte, le piante che immagazzinano l'energia del sole durante il giorno e poi la convertono in energia durante la notte seguono il metabolismo dell'acido crassulaceo o CAM .
  2. Le cellule coinvolte in una via C3 sono cellule mesofilliche e in quella via C4 vi sono cellule mesofilliche, fasci di guaine, ma CAM segue sia C3 che C4 nelle stesse cellule mesofilline.
  3. Un esempio di C3 sono Girasole, Spinaci, Fagioli, Riso, Cotone, mentre l'esempio delle piante C4 è Sugarcane, Sorgo e Mais e Cactus, le orchidee sono l'esempio delle piante CAM.
  4. C3 può essere visto in tutte le piante fotosintetiche, mentre C4 è seguito da piante tropicali e CAM da piante semi-aride.
  5. I tipi di piante che usano il ciclo C3 sono mesofitici, idrofiti, xerofitici, ma il C4 è seguito nelle piante mesofitiche e lo Xerofite segue la CAM.
  6. La fotorespirazione è presente nella frequenza più elevata mentre non è facilmente rilevabile in C4 e CAM.
  7. 12 NADPH e 18 ATP nel ciclo C3; Per la produzione di glucosio sono necessari 12 NADPH e 30 ATP in C4 e 12 NADPH e 39 ATP .
  8. Il 3-fosfoglicerato (3-PGA) è il primo prodotto stabile della via C3; Oxaloacetate (OAA) per via C4 e Oxaloacetate (OAA) di notte, 3 PGA di giorno in CAM.
  9. La temperatura ottimale per la fotosintesi in C3 è di 15-25 ° C; 30-40 ° C in impianti C4 e> 40 ° C in CAM
  10. L'enzima carbossilante è la carbossilasi RuBP nelle piante C3, ma nelle piante C4 è la carbossilasi PEP (nella mesofilla) e la carbossilasi RuBP (nella guaina del fascio) mentre nella CAM è la carbossilasi PEP (al buio) e la carbossilasi RuBP (nella luce).
  11. CO2: ATP: rapporto NADPH2 1: 3: 2 in C3, 1: 5: 2 in C4 e 1: 6, 5: 2 in CAM.
  12. L' accettore iniziale di CO2 è il ribulosio-1, 5-biphopato (RuBP) in una via C3 e il fosfoenolpiruvato (PEP) in C4 e CAM.
  13. Kranz Anatomy è presente solo nel percorso C4 ed è assente negli impianti C3 e CAM.
  14. Il punto di compensazione CO2 (ppm) è 30-70 nell'impianto C3; 6-10 in piante C4 e 0-5 al buio in CAM.

Conclusione

Siamo tutti consapevoli del fatto che le piante preparano il loro cibo, attraverso il processo di fotosintesi. Trasformano l'anidride carbonica atmosferica in alimenti vegetali o energia (glucosio). Ma mentre le piante crescono nel diverso habitat, hanno diverse condizioni atmosferiche e climatiche; differiscono nel processo di acquisizione di energia.

Come nel caso dei percorsi C4 e CAM, i due adattamenti sono nati per selezione naturale, per la sopravvivenza delle piante ad alta temperatura e regione arida. Quindi possiamo dire che questi sono i tre distinti metodi biochimici, delle piante per ottenere energia e C3 è il più comune tra loro.

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