Kluczowa różnica między roślinami C4 i CAM polega na tym, że w roślinach C4 wiązanie węgla ma miejsce zarówno w komórkach mezofilu, jak i osłonce pęczka Hisa, podczas gdy w roślinach CAM wiązanie węgla ma miejsce tylko w komórkach mezofilu.
Większość roślin podąża za cyklem Calvina, który jest ścieżką fotosyntezy C3. Rośliny te rosną w regionach o odpowiedniej dostępności wody. Ponadto ponad 90% roślin prowadzi szlak syntezy węglowodanów C3. Istnieją jednak również dwie inne kategorie roślin. Są to rośliny C4 i rośliny CAM. Ale rośliny C4 i CAM są obecne w suchych regionach o ograniczonej ilości wody. Wykorzystują specjalne ścieżki wiązania węgla do wiązania węgla, a także do zachowania zawartości wody w ich roślinach.
Czym są rośliny C4?
C4 rośliny to rodzaj roślin, które produkują 4-węglowy związek; szczawiooctan jako pierwszy stabilny produkt procesu wiązania węgla. Rośliny C4 są mezofityczne. Dlatego rośliny C4 wykorzystują szlak fotosyntezy C4. Jest to alternatywna ścieżka minimalizująca otwieranie się aparatów szparkowych w ciągu dnia i zwiększająca wydajność Rubisco, który jest enzymem początkowo zaangażowanym podczas wiązania węgla. W związku z tym ma miejsce zarówno w komórkach mezofilu, jak i komórkach osłonek wiązek. Ta wyspecjalizowana struktura, w której zachodzi fotosynteza C4, to anatomia Kranza.
Rysunek 01: Rośliny C4
Podobnie podczas fotosyntezy C4 rośliny C4 używają fosfoenolopirogronianu (PEP) (alternatywny enzym obecny w komórkach mezofilu) podczas początkowego etapu wiązania węgla. PEP ma wyższe powinowactwo do dwutlenku węgla niż rubisco. Stąd dwutlenek węgla jest wiązany przez PEP do szczawiooctanu (C4), a następnie do jabłczanu (C4) i transportowany do komórek otoczki wiązki. Tutaj jabłczan ulega dekarboksylacji do pirogronianu i dwutlenku węgla. Ten dwutlenek węgla jest następnie utrwalany przez Rubisco, obecny w komórkach osłonek wiązek. W ścieżce C4 dwutlenek węgla wiąże się w dwóch obszarach liścia.
Co to są rośliny CAM?
Rośliny CAM to rodzaj roślin, które wykorzystują fotosyntezę CAM. CAM to metabolizm kwasu Crassulacean. Jest to specjalna ścieżka wiązania węgla obecna w roślinach rosnących w suchych warunkach. Również ten mechanizm został po raz pierwszy znaleziony w rodzinie roślin Crassulaceae. Co więcej, mechanizm ten występuje w ciągu dnia, kiedy aparaty szparkowe obecne w liściach są utrzymywane w stanie zamkniętym.
Rysunek 02: Rośliny CAM
Dlatego fotosynteza CAM zapobiega utracie wody przez roślinę w wyniku parowania i transpiracji. Ale w nocy otwierają się aparaty szparkowe i zbierają dwutlenek węgla. Następnie zaabsorbowany dwutlenek węgla magazynuje się jako jabłczan; czterowęglowy związek w wakuolach. Jabłczan pochodzi ze szczawiooctanu, który jest pierwszym stabilnym związkiem wytwarzanym przez rośliny CAM w nocy. Następnie jest transportowany do chloroplastów i ponownie przekształcany w dwutlenek węgla w ciągu dnia, aby ułatwić fotosyntezę. Tutaj pierwszym stabilnym zsyntetyzowanym produktem jest kwas 3-fosfoglicerynowy. Cały proces odbywa się tylko w komórkach mezofilu.
Jakie są podobieństwa między roślinami C4 i CAM?
- Instalacje C4 i CAM są obecne w środowiskach o niskiej dostępności wody.
- Ponadto komórki mezofilu są zaangażowane w szlaki wiązania węgla C4 i CAM.
Jaka jest różnica między roślinami C4 i CAM?
Rośliny C4 i CAM to dwa rodzaje roślin, które przeprowadzają dwa różne szlaki fotosyntezy, różniące się od fotosyntezy C3. Rośliny C4 przeprowadzają fotosyntezę C4, podczas gdy rośliny CAM przeprowadzają fotosyntezę CAM. Jest to więc kluczowa różnica między roślinami C4 i CAM. Rośliny C4 są głównie mezofityczne, podczas gdy rośliny CAM są kserofityczne. Dlatego jest to kolejna różnica między roślinami C4 i CAM.
Ponadto, pierwszym produktem węglowym roślin C4 jest szczawiooctan, podczas gdy pierwszymi produktami węglowymi roślin CAM są szczawiooctany w nocy i PGA w ciągu dnia. Dlatego możemy uznać to również za różnicę między roślinami C4 i CAM. Instalacje CAM mogą przechowywać CO2 w nocy, w przeciwieństwie do instalacji C4. Co więcej, rośliny CAM mogą również magazynować wodę, w przeciwieństwie do roślin C4.
Poza tym rośliny C4 wykazują anatomię Kranza, podczas gdy rośliny CAM nie wykazują anatomii Kranza. Również w roślinach C4 wiązanie węgla występuje zarówno w komórkach mezofilu, jak i komórkach osłonek wiązek, podczas gdy w roślinach CAM wiązanie węgla występuje tylko w komórkach mezofilu. Jest to więc jeszcze jedna różnica między roślinami C4 i CAM.
Poniżej znajduje się infografika na temat różnicy między roślinami C4 i CAM.
Podsumowanie – C4 kontra rośliny CAM
Rośliny C4 i CAM są obecne w suchych środowiskach. Dlatego wykorzystują specjalne ścieżki wiązania węgla do wiązania węgla, a także do zachowania zawartości wody w ciele rośliny. Rośliny CAM to rodzaj roślin, które wykorzystują fotosyntezę CAM. Rośliny C4 to rodzaj roślin, które produkują związek 4-węglowy; szczawiooctan jako pierwszy stabilny produkt procesu wiązania węgla. Kluczowa różnica między roślinami C4 i CAM polega na tym, że w roślinach C4 wiązanie węgla zachodzi zarówno w mezofilach (przez PEP), jak i komórkach osłonek wiązek (przez rubisco), podczas gdy w roślinach CAM wiązanie węgla ma miejsce tylko w komórkach mezofilowych.
