La asimilación del dióxido de carbono de la luz solar, para el proceso de fotosíntesis y luego convertirlo en glucosa (energía) sintetizando diferentes productos es la diferencia clave entre las tres. Así que durante la fijación de CO2, cuando las plantas fotosintéticas producen ácido 3-fosfoglicérico (PGA) o ácido de 3 carbonos como primer producto se llama vía C3.
Pero cuando la planta fotosintética, antes de pasar a la vía C3, produce ácido oxaloacético (OAA) o compuesto de 4 carbonos como su primer producto estable se llama como vía C4 o Hatch y Slack. Pero cuando las plantas absorben la energía de la luz solar durante el día y utilizan esta energía para la asimilación o fijación del dióxido de carbono durante la noche se denomina metabolismo ácido crasuláceo o CAM.
Estos procedimientos son seguidos por las plantas, ciertas especies de bacterias y algas para la producción de energía, independientemente de su hábitat. La síntesis de energía, utilizando el dióxido de carbono y el agua como fuente primaria para obtener nutrientes del aire y del agua, se denomina fotosíntesis. Este es el proceso primordial para el ser vivo que produce alimentos por sí mismo
En este contenido, vamos a considerar la diferencia esencial entre los tres tipos de vías que siguen las plantas y pocos microorganismos y una pequeña descripción sobre ellos.
Contenido: C3, C4, y vías CAM
- Tabla comparativa
- Definición
- Diferencias esenciales
- Conclusión
.
Tabla de comparación
| Base de comparación | Vía C3 | Vía C4 | CAM |
|---|---|---|---|
| Definición | Las plantas cuyo primer producto tras la asimilación del carbono de la luz solar es la 3-carbono o ácido 3-fosfoglicérico para la producción de energía se denominan plantas C3, y la vía se llama como la vía C3. Es la más utilizada por las plantas. |
Las plantas de la zona tropical, convierten la energía de la luz solar en la molécula de carbono C4 o ácido oxaloacético, que tiene lugar antes del ciclo C3 y luego se convierte en la energía, se llama plantas C4 y la vía se llama como la vía C4. Esta es más eficiente que la vía C3. |
Las plantas que almacenan la energía del sol y luego la convierten en energía durante la noche siguen el metabolismo CAM o del ácido crasuláceo. |
| Células implicadas | Células mesofílicas. | Célula mesofílica, células de la vaina del haz. | Tanto C3 como C4 en las mismas células mesofílicas. |
| Ejemplo | Flor del sol, espinacas, judías, arroz, algodón. | Caña de azúcar, Sorgo y Maíz. | Cactus, orquídeas. |
| Puede verse en | Todas las plantas fotosintéticas. | En las plantas tropicales | En las semiáridas. |
| Tipos de plantas que utilizan este ciclo | Mesofíticas, hidrofíticas, xerofíticas. | Mesofíticas. | Xerofíticas. |
| Fotorespiración | Presente en alta tasa. | No fácilmente detectable. | Detectable por la tarde. |
| Para la producción de glucosa | Se necesitan 12 NADPH y 18 ATPs. | Se necesitan 12 NADPH y 30 ATPs. | Se necesitan 12 NADPH y 39 ATPs. |
| Primer producto estable | 3-fosfoglicerato (3-PGA). | Oxaloacetato (OAA). | Oxaloacetato (OAA) por la noche, 3 PGA por el día. |
| Ciclo de Calvin operativo | Solo. | Junto con el ciclo Hatch y Slack. | C3 y ciclo Hatch y Slack. |
| Temperatura óptima para la fotosíntesis | 15-25 °C | 30-40 °C | > 40 grados °C |
| Enzima carboxilante | RuBP carboxilasa. | En el mesófilo: PEP carboxilasa. En la vaina del haz: RuBP carboxilasa. |
En la oscuridad: PEP carboxilasa. En la luz: RUBP carboxilasa. |
| CO2: ATP: NADPH2 ratio | 1:3:2 | 1:5:2 | 1:6,5:2 | Aceptor inicial de CO2 | Ribulosa-1,5-bifosfato(RuBP). | Fosfoenolpiruvato (PEP). | Fosfoenolpiruvato (PEP). |
| Kranz Anatomía | Absente. | Presente. | Absente. |
| Punto de compensación de CO2 (ppm) | 30-70. | 6-10. | 0-5 en oscuridad. |
Definición de una vía C3 o ciclo de Calvin.
Las plantas C3 son conocidas como plantas de estación fría o templadas. Crecen mejor a una temperatura óptima entre 65 y 75°F con la temperatura del suelo adecuada a 40- 45°F. Este tipo de plantas muestran menos eficiencia a altas temperaturas.
El producto principal de las plantas C3 es el ácido de 3 carbonos o ácido 3-fosfoglicérico (PGA). Este es considerado como el primer producto durante la fijación del dióxido de carbono. La vía C3 se completa en tres pasos: carboxilación, reducción y regeneración.
Las plantas C3 reducen al CO2 directamente en el cloroplasto. Con la ayuda de la ribulosa bifosfato carboxilasa (RuBPcase), se producen las dos moléculas de ácido de 3 carbonos o ácido 3-fosfoglicérico. Este 3-fosfoglicérico justifica el nombre de la vía como C3.
En otro paso, el NADPH y el ATP fosforilan para dar 3-PGA y glucosa. Y entonces el ciclo vuelve a empezar regenerando el RuBP.
La vía C3 es el proceso de un solo paso, tiene lugar en el cloroplasto. Este orgánulo actúa como almacén de la energía de la luz solar. Del total de plantas presentes en la tierra, el 85 por ciento utiliza esta vía para la producción de energía.
Las plantas C3 pueden ser perennes o anuales. Son más proteicas que las plantas C4. Los ejemplos de plantas C3 anuales son el trigo, la avena y el centeno y las plantas perennes incluyen las festucas, el ryegrass y el orchardgrass. Las plantas C3 proporcionan una mayor cantidad de proteínas que las plantas C4.
Definición de la vía C4 o vía de Hatch y Slack.
Las plantas, especialmente en la región tropical, siguen esta vía. Antes del ciclo Calvin o C3, algunas plantas siguen la vía C4 o Hatch and Slack. Es un proceso de dos pasos en el que se produce el ácido oxalacético (OAA), que es un compuesto de 4 carbonos. Ocurre en el mesófilo y en la célula de la vaina del haz presente en un cloroplasto.
Cuando se produce el compuesto de 4 carbonos, se envía a la célula de la vaina del haz, aquí la molécula de 4 carbonos se divide en dióxido de carbono y el compuesto de 3 carbonos. Finalmente, la vía C3 comienza a producir energía, donde el compuesto de 3 carbonos actúa como precursor.
Las plantas C4 también se conocen como plantas de estación cálida o tropicales. La temperatura perfecta para el crecimiento de estas plantas es de 90 a 95°F. Las plantas C4 son mucho más eficientes a la hora de utilizar el nitrógeno y recoger el dióxido de carbono del suelo y la atmósfera. El contenido de proteínas es bajo en comparación con las plantas C3.
Estas plantas obtuvieron su nombre del producto llamado oxaloacetato que es un ácido de 4 carbonos. Los ejemplos de plantas C4 perennes son la hierba de la India, la hierba de las Bermudas, el switchgrass, el big bluestem y las plantas C4 anuales son los pastos del Sudán, el maíz y el mijo perla.
Definición de las plantas CAM
La nota destacada que distingue este proceso de los dos anteriores es que en este tipo de fotosíntesis el organismo absorbe la energía de la luz solar durante el día y utiliza esta energía durante la noche para la asimilación de dióxido de carbono.
Es una especie de adaptación en el momento de la sequía periódica. Este proceso permite un intercambio de gases durante la noche, cuando la temperatura del aire es más fría, y se produce la pérdida de vapor de agua.
Alrededor del 10% de las plantas vasculares han adaptado la fotosíntesis CAM, pero se encuentra principalmente en las plantas cultivadas en la región árida. Las plantas como los cactus y las euforbias son los ejemplos. Incluso las orquídeas y las bromelias, adaptaron esta vía debido a un suministro irregular de agua.
Durante el día, el malato se descarboxila para proporcionar CO2 para la fijación del ciclo Benson-Calvin en los estomas cerrados. La característica principal de las plantas CAM es la asimilación de CO2 por la noche en ácido málico, almacenado en la vacuola. La PEP carboxilasa juega el papel principal en la producción de malato.
Diferencias clave de las plantas C3, C4 y CAM.
Sobre el procedimiento de obtención de la energía de estos diferentes tipos, a continuación hablaremos de las diferencias clave entre los tres:
- La vía C3 o plantas C3 puede definirse como aquellas plantas de tipo cuyo primer producto tras la asimilación del carbono de la luz solar es la molécula de 3 carbonos o ácido 3-fosfoglicérico para la producción de energía. Mientras que las plantas de las zonas tropicales convierten la energía de la luz solar en una molécula de carbono C4 o ácido oxalacético, este ciclo tiene lugar antes que el ciclo C3 y luego con la ayuda de las enzimas lleva a cabo el proceso posterior de obtención de nutrientes, se llama plantas C4 y la vía se denomina vía C4. Esta vía es más eficiente que la vía C3. Por otro lado, las plantas que almacenan la energía del sol durante el día y luego la convierten en energía por la noche siguen el metabolismo CAM o ácido crasuláceo.
- Las células que participan en una vía C3 son células del mesófilo y a la de la vía C4 son células del mesófilo, células de la vaina del haz, pero CAM sigue tanto C3 como C4 en las mismas células del mesófilo.
- Un ejemplo de C3 son el Girasol, las Espinacas, las Alubias, el Arroz, el Algodón, mientras que el ejemplo de plantas C4 son la Caña de Azúcar, el Sorgo y el Maíz, y los Cactus, las orquídeas son el ejemplo de plantas CAM.
- El C3 se puede ver en todas las plantas fotosintéticas, mientras que el C4 es seguido por las plantas tropicales y el CAM por las plantas de condiciones semiáridas.
- Los tipos de plantas que utilizan el ciclo C3 son mesofíticas, hidrofíticas, xerofíticas pero el C4 es seguido en las plantas mesofíticas y las xerofíticas siguen el CAM.
- La fotorrespiración está presente en la tasa más alta mientras que no es fácilmente detectable en C4 y CAM.
- 12 NADPH y 18 ATPs en el ciclo C3; 12 NADPH y 30 ATPs en C4 y 12 NADPH y 39 ATPs son necesarios para la producción de glucosa.
- El 3-fosfoglicerato (3-PGA) es el primer producto estable de la vía C3; el oxaloacetato (OAA) para la vía C4 y el oxaloacetato (OAA) por la noche, 3 PGA por el día en la CAM.
- La temperatura óptima para la fotosíntesis en C3 es de 15-25 ° C; 30-40 ° C en plantas C4 y > 40°C en CAM
- La enzima carboxiladora es la RuBP carboxilasa en plantas C3, pero en plantas C4 es la PEP carboxilasa (en el mesófilo) y la RuBP carboxilasa (en la vaina del haz) mientras que en CAM es la PEP carboxilasa (en la oscuridad) y la RuBP carboxilasa (en la luz).
- CO2: ATP: NADPH2 relación 1:3:2 en C3, 1:5:2 en C4 y 1:6,5:2 en CAM.
- El aceptor inicial de CO2 es la Ribulosa-1,5-bifosfato(RuBP) en una vía C3 y el Fosfoenolpiruvato (PEP) en C4 y CAM.
- La Anatomía de Kranz está presente sólo en la vía C4, y está ausente en las plantas C3 y CAM.
- El punto de compensación de CO2 (ppm) es de 30-70 en la planta C3; de 6-10 en las plantas C4 y de 0-5 en la oscuridad en las CAM.
Conclusión
Todos conocemos el hecho de que las plantas preparan su alimento, mediante el proceso de fotosíntesis. Convierten el dióxido de carbono atmosférico en alimento vegetal o energía (glucosa). Pero como las plantas crecen en diferentes hábitats, tienen diferentes condiciones atmosféricas y climáticas; difieren en el proceso de obtención de energía.
Como en el caso de las vías C4 y CAM son las dos adaptaciones surgidas por selección natural, para la supervivencia de las plantas de alta temperatura y región árida. Así que podemos decir que estos son los tres métodos bioquímicos distintos, de las plantas para obtener energía y el C3 es el más común entre ellos.