Sự khác nhau giữa C3, C4 và CAM

Khái niệm

Phần đầu của bài viết so sánh sự giống và khác nhau giữa thực vật C3, C4 và CAM, hãy cùng Đâytìm hiểu khái niệm của từng loại thực vật trên nhé!

Thực vật C3 là gì?

Thực vật C3 là nhóm thực vật cố định CO2 theo con đường C3 (chu trình canvin). Đó là những thực vật mà sản phẩm ban đầu là 3-photphoglycerat với 3 nguyên tử cacbon.

Thực vật C3 còn được gọi là cây ôn đới. Những cây này khử thành khí cacbonic trực tiếp trong lục lạp.

Thực vật C3, có nguồn gốc từ đại Trung Sinh và đại Cổ Sinh, là xuất hiện trước thực vật C4. Hiện nay, thực vật C3 vẫn chiếm khoảng 95% sinh khối thực vật của Trái Đất. Chúng gồm các loài rêu đến các cây gỗ lớn phân bố rộng khắp mọi nơi.

Chúng có xu hướng phát triển tốt trong các khu vực với các điều kiện sau: cường độ ánh sáng mặt trời và nhiệt độ là vừa phải, hàm lượng dioxide cacbon là khoảng 200 ppm hoặc cao hơn, nước ngầm đầy đủ.

Thực vật C4 là gì?

Thực vật C4 là nhóm thực vật cố định dioxide cacbon thành các hợp chất đường 4 cacbon để đi vào chu trình C3 hoặc chu trình calvin. Thực vật C4 bao gồm một số loại sống ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới như mía, ngô, cao lương (miến lúa).

Thực vật C4 sống trong điều kiện nóng ẩm kéo dài, ánh sáng và nhiệt độ cao quanh năm. Vì vậy, các loài cây C4 có khả năng thích ứng nhiệt độ cao, cường độ quang hợp cao (cần nhiều ánh sáng), nhu cầu nước thấp (chịu hạn tốt).

Đặc điểm bên ngoài của dòng thực vật C4 là lá nhỏ và mảnh, chứa ít nước. Do vậy, C4 ít bị mất nước và héo úa khi gặp nhiệt độ cao như các loại C3 (ngay cả khi bị cắt đứt ra khỏi thân thì là vẫn xanh trong nhiều giờ thậm chí nhiều ngày).

Thực vật CAM là gì?

Thực vật CAM hay quang hợp CAM với CAM là từ viết tắt của Crassulacean acid metabolism (trao đổi chất axít Crassulacea). Đây là nhóm thực vật cố định cacbon dioxide bằng con đường CAM hoặc chuyển hóa axit Crassulacean.

CAM là cơ chế thông thường tìm thấy trong các thực vật sinh sống trong các điều kiện khô hạn. Chúng bao gồm các loài tìm thấy trong sa mạc (xương rồng hay dứa).

Nó được đặt tên theo họ thực vật mà cơ chế này lần đầu tiên được phát hiện ra, là họ Cảnh thiên (Crassulaceae) bao gồm các loài thực vật mọng nước như cảnh thiên, thuốc bỏng,…

Sự khác biệt giữa con đường C3, C4 và CAM

• 2020

Sự đồng hóa carbon dioxide từ ánh sáng mặt trời, cho quá trình quang hợp và sau đó chuyển đổi nó thành glucose (năng lượng) tổng hợp sản phẩm khác nhau là sự khác biệt chính giữa ba. Vì vậy, trong quá trình cố định CO2, khi các nhà máy quang hợp tạo ra axit 3-phosphoglyceric (PGA) hoặc 3- carbon làm sản phẩm đầu tiên được gọi là con đường C3 .

Nhưng khi nhà máy quang hợp, trước khi đi vào con đường C3, sẽ tạo ra axit oxaloacetic (OAA) hoặc hợp chất 4-carbon như sản phẩm ổn định đầu tiên của chúng được gọi là con đường C4 hoặc nở và Slack . Nhưng khi thực vật hấp thụ năng lượng của ánh sáng mặt trời vào ban ngày và sử dụng năng lượng này để đồng hóa hoặc cố định carbon dioxide vào ban đêm được gọi là chuyển hóa axit crassulacean hoặc CAM .

Các thủ tục này được theo sau bởi thực vật, một số loài vi khuẩn và tảo để sản xuất năng lượng, không phụ thuộc vào môi trường sống của chúng. Sự tổng hợp năng lượng, sử dụng carbon dioxide và nước làm nguồn chính để thu được chất dinh dưỡng từ không khí và nước được gọi là quang hợp. Đây là quá trình chính cho sinh vật tự sản xuất thức ăn

Trong nội dung này, chúng tôi sẽ xem xét sự khác biệt thiết yếu giữa ba loại con đường theo sau là thực vật và một số vi sinh vật và một mô tả nhỏ về chúng.

Biểu đồ so sánh

Cơ sở để so sánhCon đường C3Con đường C4CAM

Định nghĩa	Những nhà máy có sản phẩm đầu tiên sau quá trình đồng hóa carbon từ ánh sáng mặt trời là phân tử 3 carbon hoặc axit 3-phosphoglyceric cho sản xuất năng lượng được gọi là thực vật C3, và con đường được gọi là con đường C3. Nó được sử dụng phổ biến nhất bởi thực vật.	Thực vật ở khu vực nhiệt đới, chuyển đổi năng lượng ánh sáng mặt trời thành phân tử carbon C4 hoặc axit oxaloacetice, diễn ra trước chu kỳ C3 và sau đó nó tiếp tục chuyển đổi thành năng lượng, được gọi là thực vật C4 và con đường được gọi là con đường C4. Điều này là hiệu quả hơn so với con đường C3.	Các nhà máy lưu trữ năng lượng từ mặt trời và sau đó chuyển đổi thành năng lượng vào ban đêm theo CAM hoặc axit crassulacean sự trao đổi chất.
Các tế bào liên quan	Tế bào trung mô.	Tế bào Mesophyll, tế bào vỏ bọc.	Cả C3 và C4 trong cùng một tế bào trung mô.
Thí dụ	Hướng dương, Rau bina, Đậu, Gạo, Bông.	Mía, Cao lương và Ngô.	Xương rồng, hoa lan.
Có thể nhìn thấy trong	Tất cả các nhà máy quang hợp.	Trong cây nhiệt đới	Điều kiện bán khô cằn.
Các loại cây sử dụng chu trình này	Mesophytic, kỵ nước, xerophytic.	Mesophytic.	Phẫu thuật.
Quang dẫn	Có mặt với tỷ lệ cao.	Không dễ dàng phát hiện.	Có thể phát hiện vào buổi chiều.
Để sản xuất glucose	Cần 12 NADPH và 18 ATP.	Cần 12 NADPH và 30 ATP.	Cần 12 NADPH và 39 ATP.
Sản phẩm ổn định đầu tiên	3-phosphoglycerate (3-PGA).	Oxaloacetate (OAA).	Oxaloacetate (OAA) vào ban đêm, 3 PGA vào ban ngày.
Calvin chu kỳ phẫu thuật	Một mình.	Cùng với chu kỳ nở và Slack.	Chu kỳ C3 và nở và Slack.
Nhiệt độ tối ưu cho quang hợp	15-25 ° C	30-40 ° C	> 40 độ C
Enzyme carboxyl hóa	RuBP carboxylase.	Trong mesophil: PEP carboxylase. Trong vỏ bọc: RuBP carboxylase.	Trong bóng tối: PEP carboxylase. Trong ánh sáng: RUBP carboxylase.
Tỷ lệ CO2: ATP: NADPH2	1: 3: 2	1: 5: 2	1: 6, 5: 2
Chấp nhận CO2 ban đầu	Ribulose-1, 5-biphophate (RuBP).	Phosphoenolpyruvate (PEP).	Phosphoenolpyruvate (PEP).
Giải phẫu Kranz	Vắng mặt.	Hiện tại.	Vắng mặt.
Điểm bù CO2 (ppm)	30-70.	6-10.	0-5 trong bóng tối.

Định nghĩa một con đường C3 hoặc chu trình Calvin.

Cây C3 được gọi là cây mùa lạnh hoặc ôn đới . Chúng phát triển tốt nhất ở nhiệt độ tối ưu trong khoảng từ 65 đến 75 ° F với nhiệt độ đất phù hợp ở 40- 45 ° F. Những loại cây cho thấy hiệu quả l ess ở nhiệt độ cao .

Sản phẩm chính của thực vật C3 là axit 3-carbon hoặc axit 3-phosphoglyceric (PGA) . Đây được coi là sản phẩm đầu tiên trong quá trình cố định carbon dioxide. Con đường C3 hoàn thành trong ba bước: carboxyl hóa, khử và tái sinh.

Thực vật C3 giảm thành CO2 trực tiếp trong lục lạp. Với sự trợ giúp của ribulose biphosphate carboxylase (RuBPcase), hai phân tử axit 3-carbon hoặc axit 3-phosphoglyceric được sản xuất. 3- phosphoglyceric này biện minh cho tên của con đường là C3.

Trong một bước khác, NADPH và ATP phosphorylate để cung cấp 3-PGA và glucose. Và sau đó chu kỳ lại bắt đầu bằng cách tạo lại RuBP.

Con đường C3 là quá trình đơn bước, diễn ra trong lục lạp. Organelle này hoạt động như sự lưu trữ năng lượng ánh sáng mặt trời. Trong tổng số nhà máy có mặt trên trái đất, 85 phần trăm sử dụng con đường này để sản xuất năng lượng.

Các cây C3 có thể là lâu năm hoặc hàng năm. Chúng có hàm lượng protein cao hơn thực vật C4. Các ví dụ về cây C3 hàng năm là lúa mì, yến mạch, lúa mạch đen và cây lâu năm l bao gồm fescues, ryegrass và vườn cây ăn quả. Cây C3 cung cấp lượng protein cao hơn cây C4.

Định nghĩa con đường C4 hoặc con đường nở và Slack.

Thực vật, đặc biệt là ở khu vực nhiệt đới, đi theo con đường này. Trước chu kỳ Calvin hoặc C3, một số nhà máy đi theo con đường C4 hoặc nở và Slack. Đây là một quá trình gồm hai bước trong đó axit Oxaloacetic (OAA) là hợp chất 4 carbon được sản xuất. Nó xảy ra trong tế bào trung mô và vỏ bọc có trong lục lạp.

Khi hợp chất 4 carbon được tạo ra, nó được gửi đến tế bào vỏ bó, ở đây, phân tử 4 carbon tiếp tục được phân tách thành carbon dioxide và hợp chất 3-cabon. Cuối cùng, con đường C3 bắt đầu tạo ra năng lượng, trong đó hợp chất 3 carbon đóng vai trò là tiền chất.

Cây C4 còn được gọi là cây ấm áp hoặc cây nhiệt đới . Chúng có thể là cây lâu năm hoặc hàng năm. Nhiệt độ hoàn hảo để phát triển cho những cây này là 90-95 ° F. Các nhà máy C4 hiệu quả hơn nhiều trong việc sử dụng nitơ và thu thập carbon dioxide từ đất và khí quyển. Hàm lượng protein thấp so với thực vật C3.

Những cây này có tên từ sản phẩm được gọi là oxaloacetate là 4 axit carbon. Các ví dụ về cây C4 lâu năm là cỏ Ấn Độ, cỏ hồng, cỏ khô, cỏ xanh lớn và cây C4 hàng năm là sudangrasses, ngô, ngọc trai kê.

Định nghĩa thực vật CAM

Một lưu ý đáng chú ý phân biệt quá trình này với hai quá trình trên là trong loại quang hợp này, sinh vật hấp thụ năng lượng từ ánh sáng mặt trời vào ban ngày và sử dụng năng lượng này vào ban đêm để đồng hóa carbon dioxide.

Nó là một loại thích nghi tại thời điểm hạn hán định kỳ. Quá trình này cho phép trao đổi khí vào ban đêm khi nhiệt độ không khí mát hơn và mất hơi nước.

Khoảng 10% thực vật có mạch đã thích nghi với quá trình quang hợp CAM nhưng chủ yếu được tìm thấy ở những cây được trồng ở vùng khô cằn. Những cây như xương rồng và euphorbias là ví dụ. Ngay cả hoa lan và bromeliads, đã thích nghi con đường này do nguồn cung cấp nước không thường xuyên.

Vào ban ngày, con đực bị khử carboxyl để cung cấp CO2 cho việc cố định chu trình Benson-Calvin trong khí khổng khép kín. Đặc điểm chính của thực vật CAM là sự đồng hóa CO2 vào ban đêm thành axit malic, được lưu trữ trong không bào. PEP carboxylase đóng vai trò chính trong việc sản xuất malate.

Bài 9. Quang hợp ở các nhóm thực vật C3, C4 và CAM

Bài 5 (trang 43 SGK Sinh 11)

Quan sát các hình 9.2, 9.3 và 9.4, nêu sự giống nhau và khác nhau giữa các con đường C3, C4và con đường CAM.

Lời giải:

* Giống nhau: pha sáng chuyển hóa năng lượng của ánh áng thành năng lượng liên kết hóa học và pha tối đều có chu trình cavin.

* Khác nhau:

Đặc điểm	Con đường C3	Con đường C4	Con đường CAM
Chất nhận CO2đầu tiên	Ribulozo – 1,5 – diP (5 cacbon)	PEP (3 cacbon)
Sản phẩm cố định CO2đầu tiên	APG (Hợp chất 3 cacbon)	AOA (Hợp chất 4 cacbon)
Tiến trình	Tại pha tối 1 giai đoạn là chu trình Canvin (C3) xảy ra trong các tế bào mô giậu	Tại pha tối gồm 2 chu trình: chu trình C4và C3: + Giai đoạn 1: Chu trình C4xảy ra trong tế bào mô giậu. + Giai đoạn 2: Chu trình C3xảy ra trong lục lạp của các tế bào bao bó mạch.	Các giai đoạn gần giống với C4 tuy nhiên giai đoạn cố định CO2 diễn ra vào ban đêm, còn chu trình canvin diễn ra vào ban ngày
Thời gian cố định CO2	Ngày và đêm	Ngày	Đêm
Điểm bù CO2	Trung bình	Thấp	Thấp
Nơi cố định CO2	Tế bào mô giậu	Tế bào mô giậu và tế bào bao bó mạch	Tế bào mô giậu
Khả năng tiêu tốn năng lượng tạo ra 1 glucozo	12 NADPH, 18 ATP	12 NADPH, 30 ATP	12 NADPH, 39 ATP

Xem toàn bộ Soạn sinh 11: Bài 9. Quang hợp ở các nhóm thực vật C3, C4 và CAM

Ý tưởng

Phần đầu của bài viết so sánh sự giống và khác nhau giữa thực vật C3, C4 và thực vật CAM, hãy cùng GiaiNgo tìm hiểu khái niệm của từng loại thực vật trên nhé!

Thực vật C3 là gì?

Thực vật C3 là nhóm thực vật cố định CO2 bằng con đường C3 (chu trình canvin). Đây là những thực vật có sản phẩm ban đầu là 3-phosphoglycerate với 3 nguyên tử cacbon.

Thực vật C3 còn được gọi là thực vật ôn đới. Những thực vật này giảm thành khí cacbonic trực tiếp trong lục lạp.

Thực vật C3, có nguồn gốc từ đại Trung sinh và Đại cổ sinh, có trước thực vật C4 và vẫn chiếm khoảng 95% sinh khối thực vật của Trái đất ngày nay. Chúng bao gồm từ rêu đến những cây lớn phân bố rộng rãi.

Chúng có xu hướng phát triển tốt ở những nơi có các điều kiện sau: ánh sáng mặt trời và nhiệt độ vừa phải, hàm lượng carbon dioxide khoảng 200 ppm hoặc cao hơn, đủ nước ngầm.

Thực vật C4 là gì?

Thực vật C4 là nhóm thực vật cố định cacbon đioxit thành các hợp chất đường 4 cacbon để đi vào chu trình C3 hay còn gọi là chu trình calvin. Thực vật C4 bao gồm một số loài nhiệt đới và cận nhiệt đới như mía, ngô, lúa miến (lúa miến).

Thực vật C4 sống trong điều kiện nóng ẩm kéo dài, ánh sáng và nhiệt độ cao quanh năm. Vì vậy, thực vật C4 có khả năng thích nghi với nhiệt độ cao, cường độ quang hợp cao (cần nhiều ánh sáng), nhu cầu nước thấp (chịu hạn tốt).

Đặc điểm bên ngoài của dòng thực vật C4 là lá mảnh và nhỏ, chứa ít nước. Vì vậy, loài C4 ít bị mất nước và khô héo khi gặp nhiệt độ cao như các loài C3 (kể cả khi cắt khỏi thân, thì là vẫn xanh trong nhiều giờ, thậm chí nhiều ngày).

Thực vật CAM là gì?

Thực vật CAM hay quang hợp CAM với CAM là từ viết tắt của quá trình chuyển hóa axit Crassulacean. Đây là nhóm thực vật cố định carbon dioxide bằng con đường CAM hay còn gọi là chuyển hóa axit Crassulacean.

CAM là một cơ chế phổ biến được tìm thấy ở thực vật sống trong điều kiện khô cằn. Chúng bao gồm các loài được tìm thấy trong sa mạc (xương rồng hoặc dứa).

Nó được đặt tên theo họ thực vật mà cơ chế này được phát hiện lần đầu tiên, họ Crassulaceae, bao gồm các loài cây mọng nước như cây cảnh, cây thuốc, v.v.

Qua bảng 8, hãy nêu sự khác biệt giữa thực vật C3, C4, CAM.

Đề bài

Qua bảng 8, hãy nêu sự khác biệt giữa thực vật C3, C4, CAM.

Lời giải chi tiết

- Nhóm C3: Thích hợp với điều kiện khí hậu bình thường như vùng ôn đới. Quá trình cố định CO2 xảy ra ở tế bào mô giậu.

- Nhóm C4: Thích hợp với điệu kiện môi trường nóng, ẩm. Quá trình cố định CO2 xảy ra ở cả tế bào mô giậu và tế bào bao bó mạch.

- Nhóm CAM: thích hợp với điều kiện môi trường khô, hạn vùng sa mạc. Quá trình cố định CO2 xảy ra vào ban đêm ở lục lạp tế bào mô giậu.

Loigiaihay.com

• Câu 1 trang 39 SGK Sinh học 11 Nâng cao

  Giải bài tập Câu 1 trang 39 SGK Sinh học 11 Nâng cao

• Câu 2 trang 39 SGK Sinh học 11 Nâng cao

  Giải bài tập Câu 2 trang 39 SGK Sinh học 11 Nâng cao

• Câu 3 trang 39 SGK Sinh học 11 Nâng cao

  giải câu 3 trang 39 SGK Sinh học 11 Nâng cao: Giải thích sự xuất hiện các con đường cố định C02 ở thực vật C4 và CAM.

• Câu 4 trang 39 SGK Sinh học 11 Nâng cao

  Giải bài tập Câu 4 trang 39 SGK Sinh học 11 Nâng cao

• Câu 5 trang 39 SGK Sinh học 11 Nâng cao

  Giải bài tập Câu 5 trang 39 SGK Sinh học 11 Nâng cao