Ключевое различие между растениями С4 и САМ заключается в том, что у растений С4 фиксация углерода происходит как в мезофилле, так и в клетках оболочки пучка, тогда как у растений САМ фиксация углерода происходит только в клетках мезофилла.
Большинство растений следуют циклу Кальвина, который представляет собой путь фотосинтеза C3. Эти растения растут в регионах, где есть достаточная доступность воды. Кроме того, более 90% растений осуществляют С3-путь синтеза углеводов. Однако есть и две другие категории растений. Это растения C4 и растения CAM. Но растения C4 и растения CAM присутствуют в засушливых регионах с ограниченным количеством воды. Они используют специальные пути фиксации углерода, чтобы фиксировать углерод, а также сохранять содержание воды в своих растительных телах.
Что такое растения C4?
C4-растения – это растения, производящие 4-углеродные соединения; оксалоацетат как первый стабильный продукт процесса фиксации углерода. Растения С4 относятся к мезофитам. Следовательно, растения С4 используют путь фотосинтеза С4. Это альтернативный способ свести к минимуму открытие устьиц в дневное время и повысить эффективность Rubisco, который является ферментом, изначально участвующим в фиксации углерода. Соответственно, это происходит как в клетках мезофилла, так и в клетках обкладки пучка. Эта специализированная структура, в которой происходит фотосинтез C4, представляет собой анатомию Кранца.
Рисунок 01: Растения C4
Подобным образом, во время фотосинтеза С4 растения С4 используют фосфоенолпируват (ФЕП) (альтернативный фермент, присутствующий в клетках мезофилла) на начальном этапе фиксации углерода. PEP имеет более высокое сродство к углекислому газу, чем rubisco. Следовательно, углекислый газ фиксируется ФЕП в оксалоацетат (С4), затем в малат (С4) и транспортируется в клетки обкладки пучка. Здесь малат декарбоксилируется в пируват и углекислый газ. Этот углекислый газ затем фиксируется Rubisco, присутствующим в клетках оболочки пучка. В пути С4 углекислый газ фиксируется в двух частях листа.
Что такое CAM-установки?
САМ-растения - это тип растений, использующих САМ-фотосинтез. САМ – метаболизм крассуловой кислоты. Это особый путь фиксации углерода, присутствующий у растений, произрастающих в засушливых условиях. Также этот механизм впервые был обнаружен у растений семейства Crassulaceae. Кроме того, этот механизм работает в дневное время, когда устьица, присутствующие в листьях, остаются закрытыми.
Рисунок 02: CAM-установки
Таким образом, фотосинтез САМ предотвращает потерю воды растением из-за испарения и транспирации. Но ночью устьица открываются и собирают углекислый газ. Затем этот поглощенный углекислый газ запасается в виде малата; четырехуглеродное соединение в вакуолях. Малат получают из оксалоацетата, который является первым стабильным соединением, вырабатываемым САМ-растениями в ночное время. Затем он транспортируется в хлоропласты и снова превращается в углекислый газ в дневное время для облегчения фотосинтеза. Здесь первым синтезированным стабильным продуктом является 3-фосфоглицериновая кислота. Весь процесс происходит только в клетках мезофилла.
В чем сходство между установками C4 и CAM?
- Растения C4 и растения CAM присутствуют в средах с низким водообеспечением.
- Кроме того, клетки мезофилла участвуют в путях фиксации углерода C4 и CAM.
В чем разница между установками C4 и CAM?
C4 и CAM растения представляют собой два типа растений, которые осуществляют два разных пути фотосинтеза, которые отличаются от фотосинтеза C3. Растения C4 осуществляют фотосинтез C4, а растения CAM осуществляют фотосинтез CAM. Следовательно, это ключевое различие между растениями C4 и CAM. Растения C4 в основном мезофиты, а растения CAM - ксерофиты. Следовательно, это еще одно различие между растениями C4 и CAM.
Кроме того, первым углеродным продуктом растений C4 является оксалоацетат, в то время как первыми углеродными продуктами растений CAM являются оксалоацетаты в ночное время и PGA в дневное время. Следовательно, мы можем рассматривать это также как разницу между растениями C4 и CAM. Растения CAM могут хранить CO2 ночью, в отличие от растений C4. Более того, САМ-растения также могут запасать воду, в отличие от С4-растений.
Кроме того, растения C4 показывают анатомию Кранца, в то время как растения CAM не показывают анатомию Кранца. Кроме того, у растений С4 фиксация углерода происходит как в клетках мезофилла, так и в клетках оболочки пучка, тогда как у растений САМ фиксация углерода происходит только в клетках мезофилла. Итак, это еще одно различие между установками C4 и CAM.
Ниже представлена инфографика о различиях между установками C4 и CAM.
Резюме – C4 по сравнению с установками CAM
C4 и CAM растения присутствуют в засушливых условиях. Поэтому они используют специальные пути фиксации углерода для фиксации углерода, а также для сохранения содержания воды в организме растения. САМ-растения - это тип растений, использующих САМ-фотосинтез. Растения C4 - это тип растений, которые производят 4-углеродное соединение; оксалоацетат как первый стабильный продукт процесса фиксации углерода. Ключевое различие между растениями С4 и САМ заключается в том, что у растений С4 фиксация углерода происходит как в мезофиллах (с помощью PEP), так и в клетках обкладки пучка (по rubisco), тогда как у растений САМ фиксация углерода происходит только в клетках мезофилла.
