الاختلافات الرئيسية بين التمثيل الضوئي C3 و C4 و CAM

يعرف معظم الناس أن النباتات تستخدم التمثيل الضوئي لتوليد الطاقة باستخدام ضوء الشمس. ومع ذلك ، تختلف عملية التمثيل الضوئي بين النباتات ، اعتمادًا على ظروف معيشتهم. ثلاثة أنواع مهمة من التمثيل الضوئي هي التمثيل الضوئي C3 و C4 و CAM.

TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)

يتمثل الاختلاف الرئيسي بين التمثيل الضوئي لـ C3 و C4 و CAM في الطريقة التي تستخلص بها النباتات ثاني أكسيد الكربون من ضوء الشمس ، والذي يعتمد إلى حد كبير على موطن النبات. ينتج التمثيل الضوئي لـ C3 مركبًا ثلاثي الكربون عبر دورة كالفين أثناء عملية التمثيل الضوئي لـ C4 يصنع مركبًا وسيطًا رباعي الكربون ينقسم إلى مركب ثلاثي الكربون لكالفين دورة. تجمع النباتات التي تستخدم التمثيل الضوئي لـ CAM ضوء الشمس أثناء النهار وتثبت جزيئات ثاني أكسيد الكربون في الليل.

في عملية التمثيل الضوئي ، تستخدم النباتات والمركبات العضوية الأخرى الطاقة من ضوء الشمس لاستخراج العناصر الغذائية من الهواء والماء. تتميز كائنات التمثيل الضوئي بمركب أخضر يعرف باسم الكلوروفيل يحتوي على إنزيمات ATP و NADPH. مع الطاقة الممتصة من أشعة الشمس ، تقوم مركبات التمثيل الضوئي بتحويل هذه الإنزيمات إلى ADP و NADP +. يستغل النبات الطاقة من الإنزيمات المحولة لاستخراج ثاني أكسيد الكربون من الهواء والماء وإنتاج جزيئات السكر مثل الجلوكوز. من خلال التمثيل الضوئي ، تفرز النباتات جزيئات النفايات بما في ذلك الأكسجين ، مما يجعل الهواء قابلاً للتنفس للحيوانات.

تبدأ كائنات التمثيل الضوئي التي تخضع لعملية التمثيل الضوئي لـ C3 عملية تحويل الطاقة ، والمعروفة باسم دورة كالفين ، من خلال إنتاج مركب ثلاثي الكربون يسمى حمض الفوسفوجليسيريك 3. هذا هو سبب العنوان "C3". التمثيل الضوئي لـ C3 هو عملية من مرحلة واحدة تحدث داخل عضيات البلاستيدات الخضراء ، والتي تعمل كمراكز تخزين لطاقة ضوء الشمس. يستخدم النبات هذه الطاقة لدمج ATP و NADPH في جزيئات سكر مرتبة. ما يقرب من 85 في المائة من النباتات على الأرض تستخدم التمثيل الضوئي C3.

التمثيل الضوئي لـ C4 هو عملية من مرحلتين ينتج عنها مركب وسيط رباعي الكربون. تحدث عملية التمثيل الضوئي في البلاستيدات الخضراء لخلية ميسوفيل رقيقة الجدران. بمجرد إنشائه ، يضخ النبات المركب الوسيط إلى خلية غمد حزمة سميكة الجدران ، حيث يقسم المركب إلى ثاني أكسيد الكربون ومركب ثلاثي الكربون. يخضع ثاني أكسيد الكربون بعد ذلك لدورة كالفين ، كما هو الحال في عملية التمثيل الضوئي C3. تتمثل فائدة التمثيل الضوئي لـ C4 في أنه ينتج تركيزًا أعلى من الكربون ، مما يجعل الكائنات الحية C4 أكثر مهارة في البقاء في الموائل ذات الإضاءة المنخفضة والمياه.

CAM هو اختصار لعملية التمثيل الغذائي لحمض الكراسولاسين. في هذا النوع من التمثيل الضوئي ، تمتص الكائنات الحية طاقة ضوء الشمس أثناء النهار ثم تستخدم الطاقة لإصلاح جزيئات ثاني أكسيد الكربون أثناء الليل. خلال النهار ، تنغلق ثغور الكائن الحي لمقاومة الجفاف بينما يخضع ثاني أكسيد الكربون من الليلة السابقة لدورة كالفين. يسمح التمثيل الضوئي CAM للنباتات بالبقاء في المناخات القاحلة ، وبالتالي فهو نوع من التمثيل الضوئي الذي يستخدمه الصبار والنباتات الصحراوية الأخرى. ومع ذلك ، فإن النباتات غير الصحراوية مثل الأناناس والنباتات العشوائية مثل بساتين الفاكهة تستخدم أيضًا عملية التمثيل الضوئي CAM.