Güneş ışığından karbondioksitin asimilasyonu, fotosentez işlemi ve daha sonra farklı ürünü sentezleyen glikoz (enerji) haline dönüştürmek için üçü arasındaki en önemli farktır. CO2 tespiti sırasında, fotosentetik bitkiler ilk ürün olarak 3-fosfogliserit asit (PGA) veya 3- karbon asit ürettiğinde C3 yolu olarak adlandırılır.
Ancak fotosentetik bitki, C3 yoluna gitmeden önce, ilk kararlı ürünleri C4 veya Hatch ve Slack yolu olarak adlandırıldığı için oksaloasetik asit (OAA) veya 4-karbon bileşiği ürettiğinde. Ancak bitkiler gündüz güneş ışığının enerjisini emdiğinde ve bu enerjiyi gece saatlerinde asimilasyon veya karbondioksiti sabitlemek için kullandığında, crassulacean asit metabolizması veya CAM olarak adlandırılır.
Bu prosedürleri, yaşam alanlarından bağımsız olarak enerji üretimi için bitkiler, belirli bakteri türleri ve algler takip eder. Enerjinin sentezine, havadan ve sudan besin kazanmak için birincil kaynak olarak karbondioksit ve su kullanılarak fotosentez denir. Bu, kendi başına yiyecek üreten canlılar için en önemli süreçtir.
Bu içerikte, bitkilerin izlediği üç yol türü ve az sayıda mikroorganizma arasındaki temel farkı ve bunlar hakkında küçük bir tanımı dikkate alacağız.
Karşılaştırma Tablosu
| Karşılaştırma Esası | C3 yolu | C4 yolu | KAM |
|---|---|---|---|
| Tanım | Güneş ışığından karbon asimilasyonundan sonra ilk ürünü, 3-karbon molekülü veya 3-fosfogliserik asit olan enerji üretimi C3 bitkileri olarak adlandırılır ve yol C3 yolu olarak adlandırılır. En yaygın olarak bitkiler tarafından kullanılır. | Tropik bölgedeki bitkiler, güneş ışığını C3 döngüsünden önce gerçekleşen C4 karbon molekülüne veya oksaloacetice aside dönüştürür ve daha sonra enerjiye dönüşür, C4 bitkileri olarak adlandırılır ve yol C4 yolu olarak adlandırılır. Bu C3 yolundan daha verimlidir. | Güneşten gelen enerjiyi depolayan ve daha sonra gece boyunca enerjiye dönüştüren bitkiler CAM veya yeşim bitkisi asidini takip eder metabolizma. |
| İlgili hücreler | Mezofil hücreler. | Mezofil hücre, demet kılıf hücreleri. | Aynı mezofil hücrelerde hem C3 hem de C4. |
| Misal | Ayçiçeği, Ispanak, Fasulye, Pirinç, Pamuk. | Şeker kamışı, sorgum ve mısır. | Kaktüsler, orkide. |
| Görülebilir | Tüm fotosentetik bitkiler. | Tropik bitkilerde | Yarı kurak durum. |
| Bu çevrimi kullanan bitki türleri | Mezofitik, hidrofitik, kserofitik. | Mezofitik. | Kserofitik. |
| Fotorespirasyon | Yüksek oranda mevcut. | Kolayca algılanamaz. | Öğleden sonra tespit edilebilir. |
| Glikoz üretimi için | 12 NADPH ve 18 ATP gereklidir. | 12 NADPH ve 30 ATP gereklidir. | 12 NADPH ve 39 ATP gereklidir. |
| İlk kararlı ürün | 3-fosfogliserat (3-PGA). | Oksaloasetat (OAA). | Geceleri oksaloasetat (OAA), gündüz 3 PGA. |
| Calvin Döngüsü Etkin | Tek başına. | Hatch ve Slack döngüsü ile birlikte. | C3 ve Hatch ve Slack döngüsü. |
| Fotosentez için optimum sıcaklık | 15-25 ° C | 30-40 ° C | > 40 derece ° C |
| Karboksilleyici Enzim | RuBP karboksilaz. | Mezofilde: PEP karboksilaz. Demet kılıfta: RuBP karboksilaz. | Karanlıkta: PEP karboksilaz. Işıkta: RUBP karboksilaz. |
| CO2: ATP: NADPH2 oranı | 1: 3: 2 | 1: 5: 2 | 1: 6.5: 2 |
| İlk CO2 alıcısı | Ribuloz-1, 5-biphophate (-ünite RuBP). | Fosfoenolpiruvat (PEP). | Fosfoenolpiruvat (PEP). |
| Kranz Anatomisi | Yok. | Mevcut. | Yok. |
| CO2 telafi noktası (ppm) | 30-70. | 6-10. | Karanlıkta 0-5. |
C3 yolunun veya Calvin döngüsünün tanımı.
C3 bitkileri serin mevsim veya ılıman bitkiler olarak bilinir. En iyi şekilde 40-45 ° F'ye uygun toprak sıcaklığı ile 65 ila 75 ° F arasındaki optimum sıcaklıkta büyürler. Bu tür bitkiler yüksek sıcaklıkta yüksek verim gösterir .
C3 bitkilerinin birincil ürünü 3-karbon asit veya 3-fosfogliserik asittir (PGA) . Bu, karbondioksit fiksasyonu sırasında ilk ürün olarak kabul edilir. C3 yolu üç adımda tamamlanır: karboksilasyon, indirgeme ve rejenerasyon.
C3 bitkileri doğrudan kloroplast içindeki CO2'ye düşer. Ribuloz bifosfat karboksilaz (RuBPcase) yardımıyla, 3-karbon asit veya 3-fosfogliserik asidin iki molekülü üretilir. Bu 3-fosfogliserit yolun adını C3 olarak haklı çıkarır.
Başka bir aşamada, NADPH ve ATP fosforile, 3-PGA ve glikoz verir. Ve sonra döngü tekrar RuBP'yi yeniden oluşturarak başlar.
C3 yolu tek aşamalı süreçtir, kloroplastta gerçekleşir. Bu organel, güneş ışığı enerjisinin depolanması görevi görür. Yeryüzünde bulunan toplam bitkinin yüzde 85'i bu yolu enerji üretimi için kullanıyor.
C3 bitkileri çok yıllık veya yıllık olabilir. C4 bitkilerinden daha yüksek proteinlidirler. Yıllık C3 bitkilerinin örnekleri buğday, yulaf ve çavdardır ve çok yıllık bitkiler arasında fescues, çavdar ve meyve bahçesi bulunur. C3 bitkileri, C4 bitkilerinden daha yüksek miktarda protein sağlar.
C4 yolu veya Hatch ve Gevşek yolun tanımı.
Özellikle tropik bölgedeki bitkiler bu yolu takip eder. Calvin veya C3 döngüsünden önce, bazı bitkiler C4 veya Hatch ve Slack yolunu takip eder. 4-karbonlu bir bileşik olan Oksaloasetik asidin (OAA) üretildiği iki aşamalı bir işlemdir. Bir kloroplastta mevcut olan mezofil ve demet kılıf hücresinde ortaya çıkar.
4-karbon bileşiği üretildiğinde, demet kılıf hücresine gönderilir, burada 4-karbon molekülü ayrıca bir karbon dioksit ve 3-kabin bileşiğine ayrılır. Sonunda C3 yolu, 3-karbon bileşiğinin öncü görevi yaptığı enerji üretmeye başlar.
C4 bitkileri sıcak mevsim veya tropikal bitkiler olarak da bilinir. Bunlar çok yıllık veya yıllık olabilir.Bu bitkiler için büyümek için mükemmel sıcaklık 90-95 ° F'dir . C4 bitkileri topraktan ve atmosferden azot kullanma ve karbondioksit toplamada çok daha verimlidir . Protein içeriği, C3 bitkilerine kıyasla düşüktür.
Bu bitkiler, adlarını 4 karbon asit olan oksaloasetat adı verilen üründen almıştır. Çok yıllık C4 bitkilerinin örnekleri Hint otu, Bermudagrass, şalter, büyük bluestem ve yıllık C4 bitkilerinin örnekleri sudangrasses, mısır, inci darıdır.
CAM bitkilerinin tanımı
Bu işlemi yukarıdaki ikisinden ayıran dikkate değer nokta, bu tür fotosentezde organizmanın enerjiyi gündüz güneş ışığından emmesi ve bu enerjiyi gece boyunca karbondioksitin asimilasyonu için kullanmasıdır.
Periyodik kuraklık zamanında bir tür uyarlamadır . Bu işlem, hava sıcaklığının daha soğuk olduğu gece su değişimine izin verir ve su buharı kaybı olur.
Vasküler bitkilerin yaklaşık % 10'u CAM fotosentezini uyarlamıştır, ancak esas olarak kurak bölgede yetişen bitkilerde bulunur. Kaktüs ve sütleğen gibi bitkiler buna örnektir. Orkide ve bromeliadlar bile, düzensiz bir su kaynağı nedeniyle bu yolu uyarladılar.
Gün içerisinde malat, Benson-Calvin döngüsünün kapalı stomalarda sabitlenmesi için CO2 sağlamak üzere dekarboksilatlanır. CAM bitkilerinin ana özelliği, vakuolde depolanan gece CO2'nin malik aside asimilasyonudur. PEP karboksilaz, malat üretiminde ana rolü oynar.
C3, C4 ve CAM bitkilerinin temel farklılıkları.
Yukarıda, bu farklı türlerin enerjisini elde etme prosedürünü tartışacağız, aşağıda üç arasındaki temel farkları tartışacağız:
- C3 yolu veya C3 bitkileri, güneş ışığından karbon asimilasyonundan sonraki ilk ürünü, enerji üretimi için 3-karbon molekülü veya 3-fosfogliserik asit olan bu tür bitkiler olarak tanımlanabilir. En yaygın olarak bitkiler tarafından kullanılır; Tropikal bölgedeki bitkiler güneş ışığı enerjisini C4 karbon molekülüne veya oksaloasetik aside dönüştürürken, bu döngü C3 döngüsünden önce gerçekleşir ve daha sonra enzimlerin yardımıyla daha fazla besin alma işlemini taşır, C4 bitkileri olarak adlandırılır ve yol denir C4 yolu olarak. Bu yol C3 yolundan daha verimlidir. Öte yandan, enerjiyi gündüz güneşten depolayan ve daha sonra geceleri enerjiye dönüştüren bitkiler CAM veya krasulasean asit metabolizmasını takip eder .
- Bir C3 yolunda yer alan hücreler mezofil hücrelerdir ve C4 yolunun hücresi mezofil hücredir, demet kılıf hücreleridir, ancak CAM aynı mezofil hücrelerinde hem C3 hem de C4'ü takip eder.
- C3'ün bir örneği Ayçiçeği, Ispanak, Fasulye, Pirinç, Pamuk'tur, C4 bitkilerinin örneği Şeker Kamışı, Sorgum ve Mısır ve Kaktüslerdir, orkide CAM bitkilerinin örneğidir.
- C3 tüm fotosentetik bitkilerde görülebilirken, C4'ü tropik bitkiler ve CAM'ı Yarı kurak koşullu bitkiler takip eder.
- C3 döngüsünü kullanan bitki türleri mezofitik, hidrofitik, kserofitidir, ancak mezofitik bitkilerde C4 ve Kserofit CAM'ı takip eder.
- Fotorespirasyon daha yüksek oranda bulunurken C4 ve CAM'da kolayca saptanamaz.
- C3 döngüsünde 12 NADPH ve 18 ATP; Glikoz üretimi için C4'te 12 NADPH ve 30 ATP ve 12 NADPH ve 39 ATP gereklidir .
- 3-fosfogliserat (3-PGA), C3 yolunun ilk kararlı ürünüdür ; C4 yolu ve Oksaloasetat (OAA) için oksaloasetat (OAA), gece gündüz 3 PGA.
- C3'te fotosentez için optimum sıcaklık 15-25 ° C'dir; C4 tesislerinde 30-40 ° C ve CAM'de> 40 ° C
- Karboksilleme Enzimi C3 bitkilerinde RuBP karboksilazdır, ancak C4 bitkilerinde PEP karboksilaz (mezofilde) ve RuBP karboksilaz (demet kılıfta) iken CAM'de PEP karboksilaz (karanlıkta) ve RuBP karboksilazdır (ışıkta).
- CO2: ATP: NADPH2 oranı C3'te 1: 3: 2, C4'te 1: 5: 2 ve CAM'de 1: 6.5: 2.
- İlk CO2 alıcısı, C3 yolunda Ribuloz-1, 5-bifosfat (RuBP) ve C4 ve CAM'da Fosfoenolpiruvattır (PEP).
- Kranz Anatomisi sadece C4 yolunda bulunur ve C3 ve CAM bitkilerinde yoktur.
- C3 tesisinde CO2 dengeleme noktası (ppm) 30-70'tir; C4 bitkilerde 6-10 ve CAM'de karanlıkta 0-5.
Sonuç
Hepimiz, bitkilerin fotosentez süreci ile yiyeceklerini hazırladıklarının farkındayız. Atmosferik karbondioksiti bitki besinlerine veya enerjiye (glikoz) dönüştürürler. Ancak bitkiler farklı yaşam alanlarında büyüdükçe, farklı atmosferik ve iklim koşullarına sahiptirler; enerji kazanma sürecinde farklılık gösterirler.
C4 ve CAM yollarının, yüksek sıcaklık ve kurak bölge bitkilerinin hayatta kalması için doğal seçilim ile ortaya çıkan iki uyarlama olduğu gibi. Bu yüzden bunların enerji elde etmek için bitkilerin üç farklı biyokimyasal yöntemi olduğunu söyleyebiliriz ve C3 bunlar arasında en yaygın olanıdır.
