Kluczowe różnice między fotosyntezą C3, C4 i CAM

Większość ludzi wie, że rośliny wykorzystują fotosyntezę do wytwarzania energii za pomocą światła słonecznego. Jednak proces fotosyntezy różni się między roślinami, w zależności od ich warunków życia. Trzy ważne typy fotosyntezy to fotosynteza C3, C4 i CAM.

TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)

Kluczową różnicą między fotosyntezą C3, C4 i CAM jest sposób, w jaki rośliny pozyskują dwutlenek węgla ze światła słonecznego, co w dużej mierze zależy od siedliska rośliny. Fotosynteza C3 wytwarza związek trójwęglowy w cyklu Calvina, podczas gdy fotosynteza C4 tworzy pośredni związek czterowęglowy, który dzieli się na związek trzywęglowy dla Calvin cykl. Rośliny wykorzystujące fotosyntezę CAM gromadzą światło słoneczne w ciągu dnia i wiążą cząsteczki dwutlenku węgla w nocy.

W fotosyntezie rośliny i inne związki organiczne wykorzystują energię światła słonecznego do ekstrakcji składników odżywczych z powietrza i wody. Organizmy fotosyntetyczne zawierają zielony związek znany jako chlorofil, który zawiera enzymy ATP i NADPH. Dzięki energii absorbowanej ze światła słonecznego związki fotosyntetyczne przekształcają te enzymy w ADP i NADP+. Roślina wykorzystuje energię z przetworzonych enzymów do ekstrakcji dwutlenku węgla z powietrza i wody oraz do produkcji cząsteczek cukru, takich jak glukoza. Poprzez fotosyntezę rośliny wydalają cząsteczki odpadów, w tym tlen, dzięki czemu powietrze nadaje się do oddychania dla zwierząt.

Organizmy fotosyntetyczne, które poddają się fotosyntezie C3, rozpoczynają proces konwersji energii, znany jako cykl Calvina, poprzez produkcję trzywęglowego związku zwanego kwasem 3-fosfoglicerynowym. To jest powód tytułu „C3”. Fotosynteza C3 to jednoetapowy proces zachodzący wewnątrz organelli chloroplastowych, które działają jako centra magazynowania energii słonecznej. Roślina wykorzystuje tę energię do łączenia ATP i NADPH w uporządkowane cząsteczki cukru. Około 85 procent roślin na ziemi wykorzystuje fotosyntezę C3.

Fotosynteza C4 to dwuetapowy proces, w którym powstaje czterowęglowy związek pośredni. Proces fotosyntezy zachodzi w chloroplastach cienkościennej komórki mezofilu. Po utworzeniu roślina pompuje związek pośredni do grubościennej komórki osłonowej wiązki, gdzie dzieli związek na dwutlenek węgla i związek trzywęglowy. Dwutlenek węgla następnie przechodzi cykl Calvina, jak w fotosyntezie C3. Zaletą fotosyntezy C4 jest to, że wytwarza ona wyższe stężenie węgla, dzięki czemu organizmy C4 lepiej przetrwają w siedliskach o słabym oświetleniu i wodzie.

CAM to skrót od metabolizmu kwasu grubodzioba. W tego typu fotosyntezie organizmy pochłaniają energię słoneczną w ciągu dnia, a następnie wykorzystują ją do wiązania cząsteczek dwutlenku węgla w nocy. W ciągu dnia aparaty szparkowe organizmu zamykają się, aby oprzeć się odwodnieniu, podczas gdy dwutlenek węgla z poprzedniej nocy przechodzi cykl Calvina. Fotosynteza CAM pozwala roślinom przetrwać w suchym klimacie i dlatego jest rodzajem fotosyntezy stosowanym przez kaktusy i inne rośliny pustynne. Jednak rośliny niepustynne, takie jak ananasy i rośliny epifitowe, takie jak storczyki, również wykorzystują fotosyntezę CAM.