Asimilasi karbon dioksida dari cahaya matahari, untuk proses fotosintesis dan kemudian menukarnya kepada glukosa (tenaga) mensintesis produk yang berbeza adalah perbezaan utama antara ketiga-tiga. Oleh itu, semasa penentuan CO2, apabila tumbuhan fotosintetik menghasilkan asid 3-phosphoglyceric (PGA) atau 3 asid karbon sebagai produk pertama dipanggil laluan C3 .
Tetapi apabila loji fotosintesis, sebelum pergi ke laluan C3, menghasilkan asid oksaloasetat (OAA) atau 4-karbohidrat sebagai produk stabil pertama mereka dipanggil sebagai C4 atau Hatch dan laluan Slack . Tetapi apabila tumbuhan menyerap tenaga cahaya matahari pada waktu siang dan menggunakan tenaga ini untuk asimilasi atau penetapan karbon dioksida pada waktu malam dipanggil sebagai metabolisme asid crassulacean atau CAM .
Prosedur ini diikuti oleh tumbuhan, spesies bakteria dan alga tertentu untuk pengeluaran tenaga, bebas dari habitatnya. Sintesis tenaga, menggunakan karbon dioksida dan air sebagai sumber utama untuk mendapatkan nutrien dari udara dan air disebut sebagai fotosintesis. Ini adalah proses utama bagi makhluk hidup yang menghasilkan makanan sendiri
Dalam kandungan ini, kita akan mempertimbangkan perbezaan penting antara tiga jenis laluan yang diikuti oleh tumbuh-tumbuhan dan beberapa mikroorganisma dan gambaran kecil tentangnya.
Carta Perbandingan
| Asas untuk Perbandingan | Laluan C3 | Laluan C4 | CAM |
|---|---|---|---|
| Definisi | Tanaman sedemikian yang produk pertama selepas asimilasi karbon dari cahaya matahari ialah molekul 3-karbon atau asid 3-fosfogliserik untuk pengeluaran tenaga dipanggil tumbuhan C3, dan laluan dipanggil sebagai laluan C3. Ia biasanya digunakan oleh tumbuhan. | Tumbuh-tumbuhan di kawasan tropika, menukar tenaga cahaya matahari ke dalam molekul karbon C4 atau asid oksaloasetat, yang berlaku sebelum kitaran C3 dan kemudian ia kemudian ditukar menjadi tenaga, dipanggil tumbuhan C4 dan jalur dipanggil sebagai laluan C4. Ini lebih berkesan daripada laluan C3. | Tanaman yang menyimpan tenaga dari matahari dan kemudian mengubahnya menjadi tenaga pada waktu malam mengikuti CAM atau asid crassulacean metabolisme. |
| Sel yang terlibat | Sel Mesophyll. | Sel Mesophyll, sel-sel sel sarung. | Kedua-dua C3 dan C4 dalam sel mesophyll yang sama. |
| Contoh | Bunga Matahari, Bayam, Kacang, Beras, Kapas. | Tebu, Sorghum dan Jagung. | Cacti, orkid. |
| Boleh dilihat dalam | Semua tumbuhan fotosintetik. | Di dalam tumbuhan tropika | Keadaan separa gersang. |
| Jenis tumbuhan yang menggunakan kitaran ini | Mesophytic, hydrophytic, xerophytic. | Mesophitik. | Xerophytic. |
| Photorespiration | Hadir dengan kadar yang tinggi. | Tidak mudah dikesan. | Diketahui pada sebelah petang. |
| Untuk pengeluaran glukosa | 12 NADPH dan 18 ATP diperlukan. | 12 NADPH dan 30 ATP diperlukan. | 12 NADPH dan 39 ATP diperlukan. |
| Produk stabil pertama | 3-phosphoglycerate (3-PGA). | Oxaloacetate (OAA). | Oxaloacetate (OAA) pada waktu malam, 3 PGA pada waktu siang. |
| Operasi kitaran Calvin | Alone. | Bersama kitaran Hatch dan Slack. | C3 dan kitaran Hatch dan Slack. |
| Suhu optimum untuk fotosintesis | 15-25 ° C | 30-40 ° C | > 40 darjah ° C |
| Enzim Carboxylating | Karboksilase RuBP. | Dalam mesophyll: PEP carboxylase. Dalam sarung bungkus: RuBP carboxylase. | Dalam gelap: karboksilase PEP. Dalam cahaya: karboksilase RUBP. |
| CO2: ATP: nisbah NADPH2 | 1: 3: 2 | 1: 5: 2 | 1: 6.5: 2 |
| Penerimaan CO2 awal | Ribulose-1, 5-biphophate (RuBP). | Phosphoenolpyruvate (PEP). | Phosphoenolpyruvate (PEP). |
| Anatomi Kranz | Absent. | Hadir. | Absent. |
| Titik pampasan CO2 (ppm) | 30-70. | 6-10. | 0-5 dalam gelap. |
Takrif jalur C3 atau kitaran Calvin.
Tumbuhan C3 dikenali sebagai musim sejuk atau tumbuhan sederhana . Mereka tumbuh dengan baik pada suhu optimum antara 65 hingga 75 ° F dengan suhu tanah yang sesuai pada suhu 40-45 ° F. Jenis tumbuhan ini menunjukkan kecekapan utama pada suhu tinggi .
Produk utama tumbuhan C3 adalah asid 3-karbon atau 3-phosphoglyceric acid (PGA) . Ini dianggap sebagai produk pertama semasa penetapan karbon dioksida. Laluan C3 melengkapkan dalam tiga langkah: karboksilasi, pengurangan, dan regenerasi.
Tumbuhan C3 mengurangkan ke dalam CO2 secara langsung di dalam kloroplas. Dengan bantuan ribulosa biphosphate carboxylase (RuBPcase), dua molekul asid 3-karbon atau 3-phosphoglyceric dihasilkan. Ini 3- phosphoglyceric membenarkan nama jalur sebagai C3.
Dalam satu lagi langkah, NADPH dan ATP phosphorylate untuk memberikan 3-PGA dan glukosa. Dan kemudian kitaran itu bermula dengan regenerasi RuBP.
Laluan C3 adalah proses langkah tunggal, berlaku di kloroplas. Organelle ini berfungsi sebagai penyimpanan tenaga cahaya matahari. Daripada jumlah tumbuhan yang terdapat di bumi, 85 peratus menggunakan laluan ini untuk menghasilkan tenaga.
Tumbuhan C3 boleh menjadi saka atau tahunan. Mereka sangat protein daripada tumbuhan C4. Contoh tumbuhan C3 tahunan adalah gandum, gandum, dan rai dan tumbuhan perennia termasuk fescues, ryegrass, dan orchardgrass. Tumbuhan C3 memberikan protein lebih tinggi daripada tumbuhan C4.
Takrif jalur C4 atau laluan Hatch dan Slack.
Tumbuhan, terutamanya di rantau tropika, mengikuti laluan ini. Sebelum kitaran Calvin atau C3, sesetengah tumbuhan mengikuti laluan C4 atau Hatch dan Slack. Ini adalah proses dua langkah di mana asid Oxaloacetic (OAA) yang merupakan sebatian 4-karbon dihasilkan. Ia berlaku dalam mesophyll dan membungkus sel sarung yang terdapat dalam kloroplas.
Apabila sebatian 4-karbon dihasilkan, ia dihantar ke sel sarung bungkusan, di sini molekul 4-karbon terus terbelah menjadi karbon dioksida dan sebatian 3-cabon. Akhirnya, laluan C3 mula menghasilkan tenaga, di mana kompaun 3-karbon bertindak sebagai pendahulu.
Tumbuhan C4 juga dikenali sebagai musim panas atau tumbuh-tumbuhan tropika . Ini boleh menjadi abadi atau tahunan. Suhu sempurna untuk tumbuhan ini adalah 90-95 ° F. Tumbuhan C4 jauh lebih cekap dalam penggunaan nitrogen dan mengumpul karbon dioksida dari tanah dan atmosfera. Kandungan protein adalah rendah berbanding dengan tumbuhan C3.
Tumbuhan ini mendapat nama mereka dari produk yang dipanggil sebagai oxaloacetate iaitu 4 asid karbon. Contoh-contoh tumbuhan C4 saka rumput India, Bermudagrass, switchgrass, bluestem besar dan tanaman tahunan C4 adalah sudangrasses, jagung, mutiara mutiara.
Definisi tumbuhan CAM
Kenyataan yang penting yang membezakan proses ini dari dua di atas adalah bahawa dalam jenis fotosintesis organisme menyerap tenaga dari cahaya matahari pada waktu siang dan menggunakan tenaga ini pada waktu malam untuk asimilasi karbon dioksida.
Ia adalah sejenis penyesuaian pada masa kemarau berkala. Proses ini membenarkan pertukaran gas pada waktu malam apabila suhu udara lebih sejuk, dan terdapat kehilangan wap air.
Sekitar 10% daripada tumbuhan vaskular telah menyesuaikan fotosintesis CAM tetapi kebanyakannya ditemui di tumbuh-tumbuhan yang tumbuh di kawasan gersang. Tanaman seperti kaktus dan euphorbias adalah contoh. Malah orkid dan bromeliad, menyesuaikan laluan ini disebabkan oleh bekalan air yang tidak teratur.
Pada siang hari, malate akan disahboksilasi untuk menyediakan CO2 untuk penekanan kitaran Benson-Calvin dalam stomata tertutup. Ciri utama tumbuhan CAM adalah asimilasi CO2 pada malam ke dalam asid malik, yang disimpan di dalam vakum. PEP carboxylase memainkan peranan utama dalam pengeluaran malate.
Perbezaan utama tanaman C3, C4 dan CAM.
Di atas kita membincangkan prosedur untuk mendapatkan tenaga pelbagai jenis ini, di bawah ini kita akan membincangkan perbezaan utama antara tiga:
- Laluan C3 atau tumbuhan C3 boleh ditakrifkan sebagai sejenis tumbuhan yang produk pertamanya selepas asimilasi karbon dari cahaya matahari adalah molekul 3-karbon atau 3-phosphoglyceric acid untuk pengeluaran tenaga. Ia biasanya digunakan oleh tumbuhan; Walaupun tumbuh-tumbuhan di kawasan tropika, menukar tenaga cahaya matahari ke dalam molekul karbon C4 atau asid oksaloacetik, kitaran ini berlaku sebelum kitaran C3 dan kemudian dengan bantuan enzim ia membawa proses selanjutnya mendapatkan nutrien, dipanggil tumbuhan C4 dan laluan dipanggil sebagai laluan C4. Laluan ini lebih berkesan daripada laluan C3. Sebaliknya, tumbuh-tumbuhan yang menyimpan tenaga dari matahari pada waktu siang dan kemudian mengubahnya menjadi tenaga pada waktu malam mengikuti metabolisme asid atau crassulacean .
- Sel-sel yang terlibat dalam laluan C3 adalah sel mesophyll dan laluan C4 adalah sel mesophyll, sel-sel sel sarung, tetapi CAM mengikuti kedua-dua C3 dan C4 dalam sel mesophyll yang sama.
- Satu contoh C3 ialah Sunflower, Bayam, Kacang, Beras, Kapas, manakala contoh tumbuhan C4 ialah Tebu, Sorghum, dan Jagung, dan Cacti, orkid adalah contoh tanaman CAM.
- C3 boleh dilihat di semua tumbuhan fotosintetik, manakala C4 diikuti oleh tumbuh-tumbuhan tropika dan CAM oleh tumbuhan keadaan Semi-gersang.
- Jenis tumbuhan yang menggunakan kitaran C3 adalah mesophytic, hydrophytic, xerophytic tetapi C4 diikuti dalam tumbuhan mesophitik dan Xerophytic mengikuti CAM.
- Photorespiration hadir pada kadar yang lebih tinggi sementara ia tidak mudah dikesan dalam C4 dan CAM.
- 12 NADPH dan 18 ATP dalam kitaran C3; 12 NADPH dan 30 ATP dalam C4 dan 12 NADPH dan 39 ATP diperlukan untuk pengeluaran glukosa.
- 3-phosphoglycerate (3-PGA) adalah produk pertama stabil dari laluan C3; Oxaloacetate (OAA) untuk laluan C4 dan Oxaloacetate (OAA) pada waktu malam, 3 PGA pada siang hari dalam CAM.
- Suhu optimum untuk fotosintesis dalam C3 ialah 15-25 ° C; 30-40 ° C dalam tumbuhan C4 dan> 40 ° C dalam CAM
- Enzim Carboxylating adalah carboxylase RuBP dalam tumbuhan C3, tetapi dalam tumbuhan C4 ia adalah PEP carboxylase (dalam mesophyll) dan RuBP carboxylase (dalam sarung bundle) manakala dalam CAM ia adalah PEP carboxylase (dalam gelap) dan RuBP carboxylase (dalam cahaya).
- CO2: ATP: nisbah NADPH2 1: 3: 2 dalam C3, 1: 5: 2 dalam C4 dan 1: 6.5: 2 dalam CAM.
- Penerimaan CO2 awal ialah Ribulose-1, 5-biphofate (RuBP) dalam laluan C3 dan Phosphoenolpyruvate (PEP) dalam C4 dan CAM.
- Anatomi Kranz hadir di laluan C4 sahaja, dan ia tidak hadir di kilang C3 dan CAM.
- Titik ganti rugi CO2 (ppm) ialah 30-70 dalam loji C3; 6-10 dalam tumbuhan C4 dan 0-5 dalam kegelapan dalam CAM.
Kesimpulannya
Kita semua menyedari hakikat bahawa tumbuhan menyediakan makanan mereka, dengan proses fotosintesis. Mereka menukar karbon dioksida atmosfera ke dalam makanan atau tenaga tumbuhan (glukosa). Tetapi apabila tumbuhan tumbuh di habitat yang berbeza, mereka mempunyai keadaan atmosfera dan iklim yang berbeza; mereka berbeza dalam proses mendapatkan tenaga.
Sama seperti kes laluan C4 dan CAM adalah dua penyesuaian yang timbul melalui pemilihan semula jadi, untuk survival tumbuhan suhu tinggi dan kawasan gersang. Jadi kita boleh mengatakan bahawa ini adalah tiga kaedah biokimia yang berbeza, tumbuhan untuk mendapatkan tenaga dan C3 adalah yang paling biasa di kalangan mereka.
