L’assimilazione di anidride carbonica dalla luce del sole, per il processo di fotosintesi e poi convertirla in glucosio (energia) sintetizzando diversi prodotti è la differenza chiave tra i tre. Così, durante la fissazione della CO2, quando le piante fotosintetiche producono acido 3-fosfoglicerico (PGA) o acido 3-carbonio come primo prodotto è chiamato percorso C3.
Ma quando la pianta fotosintetica, prima di passare al percorso C3, produce acido ossalacetico (OAA) o composto 4-carbonio come primo prodotto stabile è chiamato C4 o percorso Hatch e Slack. Ma quando le piante assorbono l’energia della luce solare durante il giorno e usano questa energia per assimilare o fissare l’anidride carbonica durante la notte, si chiama metabolismo degli acidi crassulacei 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, utilizzando l’anidride carbonica e l’acqua come fonte primaria per ottenere nutrienti dall’aria e dall’acqua, è chiamata fotosintesi. Questo è il processo principale per gli esseri viventi che producono cibo da soli
In questo contenuto, prenderemo in considerazione la differenza essenziale tra i tre tipi di percorsi seguiti dalle piante e da alcuni microrganismi e una piccola descrizione su di essi.
Contenuto: C3, C4, e CAM
- Cartina di confronto
- Definizione
- Differenze fondamentali
- Conclusione
Cartina di confronto
| Base di confronto | Pista C3 | Pista C4 | CAM |
|---|---|---|---|
| Definizione | Le piante il cui primo prodotto dopo l’assimilazione del carbonio dalla luce solare è una molecola di 3-molecola di carbonio o acido 3-fosfoglicerico per la produzione di energia è chiamato piante C3, e la via è chiamata via C3. È più comunemente usato dalle piante. |
Le piante nella zona tropicale, convertono l’energia della luce solare in molecola di carbonio C4 o acido oxaloacetico, che ha luogo prima del ciclo C3 e poi ulteriormente convertire in energia, è chiamato piante C4 e percorso è chiamato come il percorso C4. Questo è più efficiente del percorso C3. |
Le piante che immagazzinano l’energia dal sole e poi lo convertono in energia durante la notte segue il CAM o acido crassulaceo metabolismo. |
| Cellule coinvolte | Cellule della mesofilla. | Cellula della mesofilla, cellule della guaina del fascio. | Tutte C3 e C4 nelle stesse cellule della mesofilla. |
| Esempio | Fiore, spinaci, fagioli, riso, cotone. | Sugarcano, Sorgo e Mais. | Cactus, orchidee. |
| Può essere visto in | Tutte le piante fotosintetiche. | In piante tropicali | Semi-arido condizione. |
| Tipi di piante che utilizzano questo ciclo | Mesofita, idrofita, xerofita. | Mesofita. | Xerofita. |
| Fotorespirazione | Presente in alto tasso. | Non facilmente rilevabile. | Rilevabile nel pomeriggio. |
| Per la produzione di glucosio | Sono necessari 12 NADPH e 18 ATP. | Sono necessari 12 NADPH e 30 ATP. | Sono necessari 12 NADPH e 39 ATP. |
| Primo prodotto stabile | 3-fosfoglicerato (3-PGA). | Oxaloacetato (OAA). | Oxaloacetato (OAA) di notte, 3 PGA di giorno. |
| Ciclo Calvino operativo | Solo. | Insieme al ciclo Hatch e Slack. | C3 e ciclo Hatch e Slack. |
| Temperatura ottimale per la fotosintesi | 15-25 °C | 30-40 °C | > 40 gradi °C |
| Enzima carbossilante | RuBP carbossilasi. | Nel mesofillo: PEP carbossilasi. Nella guaina del fascio: RuBP carbossilasi. |
Nel buio: PEP carbossilasi. Nella luce: RUBP carbossilasi. |
| CO2: ATP: NADPH2 rapporto | 1:3:2 | 1:5:2 | 1:6.5:2 |
| Accettore iniziale di CO2 | Ribulosio-1,5-bifosfato(RuBP). | Fosfoenolpiruvato (PEP). | Fosfoenolpiruvato (PEP). |
| Kranz Anatomia | Assente. | Presente. | Assente. |
| Punto di compensazione CO2 (ppm) | 30-70. | 6-10. | 0-5 al buio. |
Definizione di un percorso C3 o ciclo di Calvin. Crescono meglio a una temperatura ottimale tra i 65 e i 75°F con una temperatura del suolo adatta a 40-45°F. Questi tipi di piante mostrano meno efficienza alle alte temperature.
Il prodotto primario delle piante C3 è l’acido 3-carbonico 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 si riducono in CO2 direttamente nel cloroplasto. Con l’aiuto della ribulosio bifosfato carbossilasi (RuBPcase), vengono prodotte le due molecole di acido 3-carbonico o acido 3-fosfoglicerico. Questo 3-fosfoglicerico giustifica il nome del percorso come C3.
In un altro passo, NADPH e ATP fosforilano per dare 3-PGA e glucosio. E poi il ciclo ricomincia rigenerando il RuBP.
La via C3 è il processo a passo singolo, che ha luogo nel cloroplasto. Questo organello agisce come immagazzinamento dell’energia della luce solare. Del totale delle piante presenti sulla terra, l’85% usa questa via per la produzione di energia.
Le piante C3 possono essere perenni o annuali. Sono altamente proteiche rispetto alle piante C4. Gli esempi di piante annuali C3 sono il grano, l’avena e la segale, mentre le piante perenni includono la festuca, il loglio e l’erba da giardino. Le piante C3 forniscono una maggiore quantità di proteine rispetto alle piante C4.
Definizione del percorso C4 o percorso Hatch e Slack.
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. Si tratta di un processo a due fasi in cui viene prodotto l’acido ossalacetico (OAA) che è un composto a 4 carboni. Si verifica nel mesofillo e nella cellula della guaina del fascio presente in un cloroplasto.
Quando il composto a 4 carati viene prodotto, viene inviato alla cellula della guaina del fascio, qui la molecola a 4 carati si divide ulteriormente in anidride carbonica e in un composto a 3 caboni. Alla fine, il percorso C3 inizia a produrre energia, dove il composto a 3 carboni agisce come precursore.
Le piante C4 sono anche conosciute come piante di stagione calda o tropicali. Possono essere perenni o annuali e la temperatura perfetta per crescere per queste piante è di 90-95°F. Le piante C4 sono molto più efficienti nell’utilizzare l’azoto e nel raccogliere l’anidride carbonica dal suolo e dall’atmosfera. Il contenuto proteico è basso rispetto alle piante C3.
Queste piante prendono il loro nome dal prodotto chiamato ossalacetato che è un acido a 4 atomi di carbonio. Gli esempi di piante C4 perenni sono l’erba indiana, Bermudagrass, switchgrass, big bluestem e quelli di piante C4 annuali sono sudangrass, mais, miglio perlato.
Definizione delle 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 dalla luce del sole durante il giorno e utilizza questa energia durante la notte per l’assimilazione dell’anidride carbonica.
È una sorta di adattamento al momento della siccità periodica. Questo processo permette uno scambio di gas durante la notte, quando la temperatura dell’aria è più fredda, e c’è la perdita di vapore acqueo.
Circa il 10% delle piante vascolari hanno adattato la fotosintesi CAM, ma si trova principalmente nelle piante coltivate nelle regioni aride. Le piante come i cactus e le euforbie ne sono l’esempio. Anche le orchidee e le bromeliacee hanno adattato questo percorso a causa di un approvvigionamento idrico irregolare.
Nel tempo del giorno, il malato viene decarbossilato per fornire CO2 per la fissazione del ciclo di Benson-Calvino negli stomi chiusi. La caratteristica principale delle piante CAM è un’assimilazione di CO2 di notte in acido malico, immagazzinato nel vacuolo. La PEP carbossilasi gioca il ruolo principale nella produzione di malato.
Differenze chiave delle piante C3, C4 e CAM.
Sopra abbiamo discusso la procedura per ottenere l’energia di questi diversi tipi, di seguito discuteremo le differenze chiave tra i tre:
- Il percorso C3 o piante C3 può essere definito come quel tipo di piante il cui primo prodotto dopo l’assimilazione del carbonio dalla luce del sole è una molecola di 3-carbonio o acido 3-fosfoglicerico per la produzione di energia. È più comunemente usato dalle piante; mentre le piante nella zona tropicale, convertono l’energia della luce solare in molecola di carbonio C4 o acido ossalacetico, questo ciclo ha luogo prima del ciclo C3 e poi con l’aiuto di enzimi porta l’ulteriore processo di ottenere nutrienti, è chiamato piante C4 e il percorso è chiamato come percorso C4. Questo percorso è più efficiente del percorso C3. D’altra parte, le piante che immagazzinano l’energia dal sole durante il giorno e poi la convertono in energia durante la notte seguono il CAM o metabolismo acido crassulaceo.
- Le cellule coinvolte in un percorso C3 sono cellule del mesofillo e a quello del percorso C4 sono cellule del mesofillo, cellule della guaina del fascio, ma CAM segue sia C3 che C4 nelle stesse cellule del mesofillo.
- Un esempio di C3 sono girasole, spinaci, fagioli, riso, cotone, mentre l’esempio di piante C4 è canna da zucchero, sorgo e mais, e cactus, orchidee sono l’esempio di piante CAM.
- C3 può essere visto in tutte le piante fotosintetiche, mentre C4 è seguito da piante tropicali e CAM da piante in condizioni semi-aride.
- Tipi di piante che utilizzano il ciclo C3 sono mesofite, idrofite, xerofite ma C4 è seguito nelle piante mesofite e Xerofite segue CAM.
- La fotorespirazione è presente nel tasso più alto mentre non è facilmente rilevabile in C4 e CAM.
- 12 NADPH e 18 ATP nel ciclo C3; 12 NADPH e 30 ATP in C4 e 12 NADPH e 39 ATP sono necessari per la produzione di glucosio.
- 3-fosfoglicerato (3-PGA) è il primo prodotto stabile della via C3; ossalacetato (OAA) per la via C4 e ossalacetato (OAA) di notte, 3 PGA di giorno nelle CAM.
- La temperatura ottimale per la fotosintesi in C3 è 15-25 ° C; 30-40°C nelle piante C4 e > 40°C nelle CAM
- L’enzima carbossilante è la RuBP carbossilasi nelle piante C3, ma nelle piante C4 è la PEP carbossilasi (nel mesofillo) e la RuBP carbossilasi (nella guaina del fascio) mentre nelle CAM è la PEP carbossilasi (al buio) e la RuBP carbossilasi (alla luce).
- CO2: ATP: NADPH2 rapporto 1:3:2 in C3, 1:5:2 in C4 e 1:6.5:2 in CAM.
- L’accettore iniziale di CO2 è Ribulosio-1,5-bifosfato (RuBP) in un percorso C3 e Fosfoenolpiruvato (PEP) in C4 e CAM.
- L’Anatomia di Kranz è presente solo nel percorso C4 ed è assente nelle piante C3 e CAM.
- Il punto di compensazione di CO2 (ppm) è 30-70 nelle piante C3; 6-10 nelle piante C4 e 0-5 al buio nelle CAM.
Conclusione
Siamo tutti consapevoli del fatto che le piante preparano il loro cibo, attraverso il processo di fotosintesi. Esse convertono l’anidride carbonica atmosferica in cibo vegetale o energia (glucosio). Ma poiché le piante crescono in habitat diversi, con condizioni atmosferiche e climatiche diverse, esse differiscono nel processo di acquisizione dell’energia.
Come nel caso delle vie C4 e CAM sono i due adattamenti sorti per selezione naturale, per la sopravvivenza delle piante ad alta temperatura e in regioni aride. Quindi possiamo dire che questi sono i tre metodi biochimici distinti, delle piante per ottenere energia e C3 è il più comune tra loro.