A assimilação do dióxido de carbono da luz solar, para o processo de fotossíntese e depois convertendo-o em glicose (energia) sintetizando diferentes produtos é a diferença chave entre os três. Assim, durante a fixação do CO2, quando as plantas fotossintéticas produzem ácido 3-fosfoglicérico (PGA) ou ácido 3-carbono como primeiro produto é chamado caminho C3.
mas quando a planta fotossintética, antes de ir para o caminho C3, produz ácido oxaloacético (OAA) ou composto 4 -carbono como primeiro produto estável é chamado caminho C4 ou caminho Hatch e Slack. Mas quando as plantas absorvem a energia da luz solar durante o dia e utilizam esta energia para a assimilação ou fixação do dióxido de carbono durante a noite é chamado como metabolismo do ácido crassulaceânico ou CAM.
Estes procedimentos são seguidos por plantas, certas espécies de bactérias e algas para a produção de energia, independentemente do seu habitat. A síntese de energia, utilizando dióxido de carbono e água como fonte primária para obter nutrientes do ar e da água, é denominada como fotossíntese. Este é o processo primordial para o ser vivo que produz alimentos por si próprio
Neste conteúdo, iremos considerar a diferença essencial entre os três tipos de caminhos seguidos pelas plantas e poucos microrganismos e uma pequena descrição sobre eles.
Conteúdo: C3, C4, e caminhos CAM
- Carta de comparação
- Definição
- Diferenças-chave
- Conclusão
Carta de comparação
| Basis para comparação | C3 pathway | C4 pathway | CAM |
|---|---|---|---|
| Definition | Such plants whose first product after the carbon assimilation from sunlight is 3-molécula de carbono ou ácido 3-fosfoglicérico para a produção de energia chama-se plantas C3, e o caminho é chamado como o caminho C3. É mais comummente utilizado pelas plantas. |
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| Células envolvidas | Células C3 e C4 nas mesmas células mesofílicas. | ||
| Exemplo | Sunflower, Espinafres, Feijões, Arroz, Algodão. | Cana de açúcar, Sorgo e Milho. | Cacti, orquídeas. |
| Todas as plantas fotossintéticas. | Em plantas tropicais | Semi-árido. | |
| Tipos de plantas utilizando este ciclo | Mesófita, hidrofítica, xerófita. | Mesófita. | |
| Fotorrespiração | Presente em ritmo elevado. | Não facilmente detectável. | Detectável à tarde. |
| Para a produção de glucose | 12 NADPH e 18 ATP são necessários. | 12 NADPH e 30 ATP são necessários. | 12 NADPH e 39 ATPs são necessários. |
| Primeiro produto estável | 3-fosfoglicérato (3-PGA). | Oxaloacetate (OAA). | Oxaloacetate (OAA) à noite, 3 PGA durante o dia. |
| Ciclo Calvin operativo | Sozinho. | Longo com o ciclo Hatch e Slack. | C3 e Ciclo de Escotilha e Folga. |
| Temperatura ideal para fotossíntese | 15-25 °C | 30-40 °C | > 40 graus °C |
| RuBP carboxilase. | Em mesofila: PEP carboxilase. Em bainha de feixe: RuBP carboxilase. |
No escuro: PEP carboxylase. Na luz: RUBP carboxilase. |
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| CO2: ATP: Razão NADPH2 | 1:3:2 | 1:5:2 | 1:6.5:2 |
| Initial CO2 acceptor | Ribulose-1,5-biphophate(RuBP). | Phosphoenolpyruvate (PEP). | |
| Anatomia de Kranz | Absent. | Absent. | |
| Ponto de compensação de CO2 (ppm) | 30-70. | 6-10. | 0-5 no escuro. |
Definição de uma via C3 ou ciclo de Calvin.
As plantas C3 são conhecidas como plantas de estação fria ou temperadas. Crescem melhor a uma temperatura óptima entre 65 a 75°F com a temperatura do solo adequada a 40-45°F. Estes tipos de plantas mostram menos eficiência a alta temperatura.
O produto primário das plantas C3 é ácido 3-carbono ou ácido 3-fosfoglicérico (PGA). Este é considerado como o primeiro produto durante a fixação do dióxido de carbono. A via C3 completa-se em três etapas: carboxilação, redução, e regeneração.
As plantas C3 reduzem o CO2 directamente no cloroplasto. Com a ajuda da carboxilase de bifosfato de ribulose (RuBPcase), as duas moléculas de ácido 3-carbono ou ácido 3-fosfoglicérico são produzidas. Esta 3-fosfoglicerina justifica o nome da via como C3.
Em outra etapa, NADPH e ATP fosforilato para dar 3-PGA e glucose. E depois o ciclo começa novamente com a regeneração do RuBP.
O caminho C3 é o processo de passo único, tem lugar no cloroplasto. Esta organela actua como armazenamento da energia da luz solar. Da planta total presente na terra, 85% utiliza esta via para a produção de energia.
As plantas C3 podem ser perenes ou anuais. São altamente proteináceas do que as plantas C4. Os exemplos de plantas C3 anuais são o trigo, aveia, e centeio e as plantas perenes incluem festucas, azevém, e erva de pomar. As plantas C3 fornecem uma maior quantidade de proteína do que as plantas C4.
Definição do caminho de C4 ou caminho de Hatch e Slack.
Plantas, especialmente na região tropical, seguem este caminho. Antes do ciclo Calvin ou C3, algumas plantas seguem o caminho C4 ou o caminho das escotilhas e da folga. É um processo em duas etapas onde se produz ácido oxaloacético (OAA), que é um composto de 4-carbonos. Ocorre em mesofila e célula de bainha de feixe presente num cloroplasto.
Quando o composto de 4-carbono é produzido, é enviado para a célula de bainha de feixe, aqui a molécula de 4-carbono é ainda dividida em dióxido de carbono e o composto de 3-cabon. Eventualmente, a via C3 começa a produzir energia, onde o composto de 3-carbono actua como o precursor.
C4 plantas são também conhecidas como plantas de estação quente ou plantas tropicais. A temperatura perfeita para o crescimento destas plantas é de 90-95°F. As plantas C4 são muito mais eficientes na utilização de azoto e na recolha de dióxido de carbono do solo e da atmosfera. O teor de proteínas é baixo em comparação com as plantas C3.
Estas plantas receberam o seu nome do produto chamado oxaloacetato, que é 4 ácido carbónico. Os exemplos de plantas C4 perenes são a erva indiana, Bermudagrass, switchgrass, grande tronco azul e o das plantas C4 anuais são sudangrass, milho, painço de pérolas.
Definição de plantas CAM
A observação notável que distingue este processo dos dois anteriores é que neste tipo de fotossíntese o organismo absorve a energia da luz solar durante o dia e utiliza esta energia durante a noite para a assimilação do dióxido de carbono.
É uma espécie de adaptação na altura da seca periódica. Este processo permite uma troca de gases à noite quando a temperatura do ar é mais fria, e há a perda de vapor de água.
Tudo 10% das plantas vasculares adaptaram a fotossíntese do CAM, mas principalmente encontradas em plantas cultivadas na região árida. As plantas como os cactos e eufórbias são os exemplos. Mesmo as orquídeas e bromélias, adaptaram esta via devido a um fornecimento irregular de água.
Durante o dia, o malato é descarboxilado para fornecer CO2 para a fixação do ciclo Benson-Calvin em estômagos fechados. A principal característica das plantas CAM é uma assimilação de CO2 durante a noite em ácido málico, armazenado no vacúolo. A carboxilase PEP desempenha o papel principal na produção de malato.
Key Differences of C3, C4 and CAM plants.
Acima discutimos o procedimento para obter a energia destes diferentes tipos, abaixo discutiremos as principais diferenças entre três:
- caminho C3 ou plantas C3 podem ser definidas como aqueles tipos de plantas cujo primeiro produto após a assimilação de carbono da luz solar é uma molécula de 3-carbono ou ácido 3-fosfoglicérico para a produção de energia. É mais comummente utilizado pelas plantas; enquanto que as plantas em zona tropical convertem a energia da luz solar em molécula de carbono C4 ou ácido oxaloacético, este ciclo tem lugar antes do ciclo C3 e depois, com a ajuda de enzimas, transporta o processo posterior de obtenção de nutrientes, é chamado de plantas C4 e a via é chamada de via C4. Esta via é mais eficiente do que a via C3. Por outro lado, as plantas que armazenam a energia do sol durante o dia e depois a convertem em energia durante a noite seguem a CAM ou o metabolismo do ácido crassulaceânico.
- As células envolvidas numa via C3 são células mesofílicas e as da via C4 são células mesofílicas, células da bainha do feixe, mas a CAM segue tanto C3 como C4 nas mesmas células mesofílicas.
- Um exemplo de C3 são Girassol, Espinafre, Feijão, Arroz, Algodão, enquanto que o exemplo de plantas C4 é Cana-de-açúcar, Sorgo, e Milho, e Cactos, orquídeas são o exemplo de plantas CAM.
- C3 pode ser visto em todas as plantas fotossintéticas, enquanto C4 é seguido por plantas tropicais e CAM por plantas de condição Semi-árida.
- Tipos de plantas que utilizam o ciclo C3 são mesofíticas, hidrofíticas, xerofíticas, mas C4 é seguido por plantas mesofíticas e Xerofíticas segue CAM.
- A fotorrespiração está presente na taxa mais elevada enquanto não é facilmente detectável em C4 e CAM.
- 12 NADPH e 18 ATPs no ciclo C3; 12 NADPH e 30 ATPs em C4 e 12 NADPH e 39 ATPs são necessários para a produção de glicose.
- 3-fosfoglicérato (3-PGA) é o primeiro produto estável da via C3; Oxaloacetato (OAA) para a via C4 e Oxaloacetato (OAA) à noite, 3 PGA durante o dia em CAM.
- A temperatura óptima para a fotossíntese em C3 é de 15-25 ° C; 30-40 ° C em plantas C4 e > 40°C em CAM
- Enzima Carboxilating é carboxilase RuBP em plantas C3, mas em plantas C4 é carboxilase PEP (em mesofila) e carboxilase RuBP (em bainha de feixe) enquanto em CAM é carboxilase PEP (no escuro) e carboxilase RuBP (na luz).
- CO2: ATP: NADPH2 razão 1:3:2 em C3, 1:5:2 em C4 e 1:6.5:2 em CAM.
- O aceitador inicial de CO2 é o Ribulose-1,5-biphophate(RuBP) numa via C3 e Phosphoenolpyruvate (PEP) em C4 e CAM.
- Kranz Anatomy está presente apenas na via C4, e está ausente em plantas C3 e CAM.
- O ponto de compensação de CO2 (ppm) é 30-70 em plantas C3; 6-10 em plantas C4 e 0-5 no escuro em CAM.
Conclusão
Todos estamos conscientes do facto de que as plantas preparam os seus alimentos, através do processo de fotossíntese. Elas convertem o dióxido de carbono atmosférico em alimento vegetal ou energia (glucose). Mas à medida que as plantas crescem nos diferentes habitats, têm diferentes condições atmosféricas e climáticas; diferem no processo de obtenção de energia.
Tal como no caso das vias C4 e CAM são as duas adaptações surgidas pela selecção natural, para a sobrevivência das plantas de alta temperatura e região árida. Assim podemos dizer que estes são os três métodos bioquímicos distintos, de plantas para obter energia e C3 é o mais comum entre eles.