A assimilação do dióxido de carbono da luz solar, para o processo de fotossíntese e depois convertê-lo em glicose (energia), sintetizando diferentes produtos, é a principal diferença entre os três. Assim, durante a fixação do CO2, quando as plantas fotossintéticas produzem ácido 3-fosfoglicerílico (PGA) ou ácido 3-carbono como o primeiro produto é chamado via C3 .
Mas quando a planta fotossintética, antes de ir para a via C3, produz ácido oxaloacético (OAA) ou composto de 4 carbonos como seu primeiro produto estável, é chamada de via C4 ou Hatch and Slack . Mas quando as plantas absorvem a energia da luz solar durante o dia e usam essa energia para assimilar ou fixar o dióxido de carbono durante a noite, isso é chamado de metabolismo do ácido crassulaceano ou CAM .
Esses procedimentos são seguidos por plantas, certas espécies de bactérias e algas para a produção de energia, independentemente de seu habitat. A síntese de energia, usando dióxido de carbono e água como fonte primária para obter nutrientes do ar e da água, é denominada fotossíntese. Este é o processo principal para o ser vivo, que produz alimentos por conta própria
Neste conteúdo, consideraremos a diferença essencial entre os três tipos de caminhos seguidos por plantas e poucos microrganismos e uma pequena descrição sobre eles.
Gráfico de comparação
| Base para Comparação | Via C3 | Via C4 | CAM |
|---|---|---|---|
| Definição | As plantas cujo primeiro produto após a assimilação do carbono da luz solar seja a molécula de 3 carbonos ou o ácido 3-fosfoglicerílico para a a produção de energia é chamada de usinas C3, e a via é chamada de via C3. É mais comumente usado por plantas. | As plantas na área tropical convertem a energia da luz solar na molécula de carbono C4 ou no ácido oxaloacetice, que ocorre antes do ciclo C3 e depois se converte ainda mais em energia, é chamado de plantas C4 e o caminho é chamado de caminho C4. Isso é mais eficiente que o caminho C3. | As plantas que armazenam a energia do sol e depois a convertem em energia durante a noite seguem o CAM ou o ácido crassulaceano metabolismo. |
| Células envolvidas | Células mesófilas. | Célula mesofila, agrupar células da bainha. | C3 e C4 nas mesmas células mesofilas. |
| Exemplo | Girassol, espinafre, feijão, arroz, algodão. | Cana-de-açúcar, sorgo e milho. | Cactos, orquídeas. |
| Pode ser visto em | Todas as plantas fotossintéticas. | Em plantas tropicais | Condição semi-árida. |
| Tipos de plantas que usam este ciclo | Mesofítico, hidrofítico, xerófito. | Mesofítico. | Xerofítico. |
| Fotorrespiração | Presente em alta taxa. | Não é facilmente detectável. | Detectável à tarde. |
| Para a produção de glicose | São necessários 12 NADPH e 18 ATPs. | São necessários 12 NADPH e 30 ATPs. | São necessários 12 NADPH e 39 ATPs. |
| Primeiro produto estável | 3-fosfoglicerato (3-PGA). | Oxaloacetato (OAA). | Oxaloacetato (OAA) à noite, 3 PGA durante o dia. |
| Ciclo de Calvin operativo | Sozinho. | Junto com o ciclo Hatch e Slack. | C3 e ciclo de hachura e folga. |
| Temperatura ideal para fotossíntese | 15-25 ° C | 30-40 ° C | > 40 graus ° C |
| Enzima Carboxilante | RuBP carboxilase. | No mesofilo: PEP carboxilase. Na bainha: RuBP carboxilase. | No escuro: PEP carboxilase. À luz: RUBP carboxilase. |
| Relação CO2: ATP: NADPH2 | 1: 3: 2 | 1: 5: 2 | 1: 6.5: 2 |
| Aceitador inicial de CO2 | 1, 5-biphopato de ribulose (RuBP). | Fosfoenolpiruvato (PEP). | Fosfoenolpiruvato (PEP). |
| Kranz Anatomy | Ausente. | Presente. | Ausente. |
| 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 . Eles crescem melhor a uma temperatura ideal entre 65 a 75 ° F com a temperatura do solo adequada entre 40 e 45 ° F. Esses tipos de plantas mostram sua eficiência em alta temperatura .
O produto primário das plantas C3 é o ácido 3-carbono ou o ácido 3-fosfoglicerílico (PGA) . Este é considerado o primeiro produto durante a fixação do dióxido de carbono. A via C3 é concluída em três etapas: carboxilação, redução e regeneração.
As plantas C3 reduzem o CO2 diretamente no cloroplasto. Com a ajuda da ribulose-bifosfato carboxilase (RuBPcase), são produzidas as duas moléculas de ácido 3-carbono ou ácido 3-fosfoglicerico . Este 3-fosfoglicerico justifica o nome da via como C3.
Em outra etapa, o NADPH e o ATP fosforilam para dar 3-PGA e glicose. E então o ciclo começa novamente regenerando o RuBP.
A via C3 é o processo de etapa única, ocorre no cloroplasto. Essa organela atua como o armazenamento da energia da luz solar. Do total de plantas presentes na Terra, 85% usa esse caminho para a produção de energia.
As plantas C3 podem ser perenes ou anuais. Eles são altamente proteicos que as plantas C4. Os exemplos de plantas C3 anuais são trigo, aveia e centeio e as plantas perenes incluem festuca, azevém e capim-limão. As plantas C3 fornecem uma quantidade maior de proteína que as plantas C4.
Definição da via C4 ou via Hatch e Slack.
As plantas, especialmente na região tropical, seguem esse caminho. Antes do ciclo Calvin ou C3, algumas plantas seguem o caminho C4 ou Hatch e Slack. É um processo de duas etapas em que o ácido oxaloacético (OAA), que é um composto de 4 carbonos, é produzido. Ocorre na célula do mesófilo e da bainha presente em um cloroplasto.
Quando o composto de 4 carbonos é produzido, ele é enviado para a célula da bainha, aqui a molécula de 4 carbonos se divide em um dióxido de carbono e o composto de 3 cabon. Eventualmente, a via C3 começa a produzir energia, onde o composto de 3 carbonos atua como precursor.
As plantas C4 também são conhecidas como plantas tropicais ou estação quente . Estes podem ser perenes ou anuais. A temperatura perfeita para crescer para essas plantas é de 90 a 95 ° F. As plantas C4 são muito mais eficientes na utilização de nitrogênio e na coleta de dióxido de carbono do solo e da atmosfera. O teor de proteínas é baixo quando comparado às plantas C3.
Essas plantas receberam o nome do produto chamado oxaloacetato, que é o ácido 4-carbono. Os exemplos de plantas C4 perenes são capim indiano, capim-bermuda, capim-bravo, grande bluestem e o das plantas anuais de C4 são capim-sudão, milho, milheto.
Definição de plantas CAM
A observação digna de nota que distingue esse processo dos dois acima é que, nesse tipo de fotossíntese, o organismo absorve a energia da luz solar durante o dia e usa essa energia durante a noite para assimilar o dióxido de carbono.
É um tipo de adaptação no momento da seca periódica. Esse processo permite uma troca de gases no período noturno, quando a temperatura do ar é mais baixa, e ocorre a perda de vapor de água.
Cerca de 10% das plantas vasculares adaptaram a fotossíntese CAM, mas são encontradas principalmente em plantas cultivadas na região árida. As plantas como cactos e euforbias são os exemplos. Até as orquídeas e bromélias adaptaram esse caminho devido a um abastecimento irregular de água.
Durante o dia, o malato é descarboxilado para fornecer CO2 para a fixação do ciclo de Benson-Calvin em estômatos fechados. A principal característica das plantas CAM é uma assimilação de CO2 durante a noite no ácido málico, armazenado no vacúolo. A PEP carboxilase desempenha o papel principal na produção de malato.
Principais diferenças das plantas C3, C4 e CAM.
Acima, discutiremos o procedimento para obter a energia desses diferentes tipos; abaixo, discutiremos as principais diferenças entre três:
- A via C3 ou as plantas C3 podem ser definidas como aquelas plantas tipo cujo primeiro produto após a assimilação de carbono da luz solar é a molécula de 3 carbonos ou o ácido 3-fosfoglicerílico para a produção de energia. É mais comumente usado por plantas; Enquanto as plantas na área tropical convertem a energia da luz solar em molécula de carbono C4 ou ácido oxaloacético, esse ciclo ocorre antes do ciclo C3 e, com a ajuda de enzimas, leva o processo adicional de obtenção de nutrientes, é chamado de plantas C4 e o caminho é chamado como via C4. Este caminho é mais eficiente que o caminho C3. Por outro lado, as plantas que armazenam a energia do sol durante o dia e depois a convertem em energia à noite seguem o metabolismo da CAM ou do ácido crassulaceano .
- As células envolvidas na via C3 são células mesofilas e, na via C4, são células mesofilas, agrupam células da bainha, mas a CAM segue as células C3 e C4 nas mesmas células mesofilas.
- Um exemplo de C3 são girassol, espinafre, feijão, arroz, algodão, enquanto 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.
- Os tipos de plantas que utilizam o ciclo C3 são mesofíticas, hidrofíticas, xerofíticas, mas a C4 é seguida em plantas mesofíticas e a Xerofítica segue a CAM.
- A fotorrespiração está presente em uma taxa mais alta, enquanto não é facilmente detectável em C4 e CAM.
- 12 NADPH e 18 ATPs no ciclo C3; São necessários 12 NADPH e 30 ATPs em C4 e 12 NADPH e 39 ATPs para a produção de glicose.
- O 3-fosfoglicerato (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 no CAM.
- A temperatura ideal para a fotossíntese em C3 é de 15 a 25 ° C; 30-40 ° C em plantas C4 e> 40 ° C em CAM
- A enzima carboxilante é a RuBP carboxilase nas plantas C3, mas nas plantas C4 é a PEP carboxilase (no mesofilo) e a RuBP carboxilase (na bainha do pacote), enquanto no CAM é a PEP carboxilase (no escuro) e a RuBP carboxilase (na luz).
- Razão CO2: ATP: NADPH2 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) na via C3 e o fosfoenolpiruvato (PEP) em C4 e CAM.
- A Kranz Anatomy está presente apenas na via C4 e está ausente nas plantas C3 e CAM.
- O ponto de compensação de CO2 (ppm) é de 30 a 70 na planta C3; 6-10 em plantas C4 e 0-5 no escuro no CAM.
Conclusão
Todos nós estamos cientes do fato de que as plantas preparam seus alimentos, pelo processo de fotossíntese. Eles convertem dióxido de carbono atmosférico em alimento vegetal ou energia (glicose). Mas, à medida que as plantas crescem em diferentes habitats, elas têm diferentes condições atmosféricas e climáticas; eles diferem no processo de ganhar energia.
Como no caso das vias C4 e CAM, as duas adaptações surgiram pela seleção natural, para a sobrevivência das plantas de alta temperatura e região árida. Portanto, podemos dizer que esses são os três métodos bioquímicos distintos, das plantas para obter energia e o C3 é o mais comum entre eles.
