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Diferencia entre la vía C3, C4 y CAM

La asimilación del dióxido de carbono de la luz solar, para el proceso de fotosíntesis y luego convertirlo en glucosa (energía) sintetizando un producto diferente es la diferencia clave entre los tres. Entonces, durante la fijación de CO2, cuando las plantas fotosintéticas producen ácido 3-fosfoglicérico (PGA) o ácido de 3 carbonos, ya que el primer producto se llama vía C3 .

Pero cuando la planta fotosintética, antes de ir a la vía C3, produce ácido oxaloacético (OAA) o compuesto de 4 carbonos, ya que su primer producto estable se llama C4 o vía Hatch y Slack . Pero cuando las plantas absorben la energía de la luz solar durante el día y usan esta energía para la asimilación o fijación del dióxido de carbono durante la noche, se denomina metabolismo del ácido crasuláceo o CAM .

Estos procedimientos son seguidos por plantas, ciertas especies de bacterias y algas para la producción de energía, independientemente de su hábitat. La síntesis de energía, utilizando dióxido de carbono y agua como fuente primaria para obtener nutrientes del aire y el agua, se denomina fotosíntesis. Este es el proceso principal para el ser vivo que produce alimentos por su cuenta.

En este contenido, consideraremos la diferencia esencial entre los tres tipos de vías seguidas por las plantas y pocos microorganismos y una pequeña descripción sobre ellos.

Cuadro comparativo

Bases para la comparaciónVía C3Vía C4LEVA
DefiniciónTales plantas cuyo primer producto después de la asimilación de carbono de la luz solar es una molécula de 3 carbonos o ácido 3-fosfoglicérico para el
La producción de energía se llama plantas C3, y la vía se denomina vía C3. Es más comúnmente utilizado por las plantas.
Las plantas en el área tropical, convierten la energía de la luz solar en una molécula de carbono C4 o ácido oxaloaceticio, que tiene lugar antes del ciclo C3
y luego se convierte en energía, se llama plantas C4 y la ruta se llama ruta C4. Esto es más eficiente que la vía C3.
Las plantas que almacenan la energía del sol y luego la convierten en energía durante la noche siguen la CAM o el ácido crasuláceo
metabolismo.
Células involucradasCélulas mesofílicas.Célula mesofílica, células de la envoltura del haz.Tanto C3 como C4 en las mismas células mesófilas.
EjemploGirasol, Espinacas, Frijoles, Arroz, Algodón.Caña de azúcar, sorgo y maíz.Cactus, orquídeas.
Se puede ver enTodas las plantas fotosintéticas.En plantas tropicalesCondición semiárida.
Tipos de plantas que usan este cicloMesofítico, hidrofítico, xerofítico.MesofíticoXerofítico
FotorespiraciónPresente en alta tasa.No es fácilmente detectable.Detectable por la tarde.
Para la producción de glucosa.Se requieren 12 NADPH y 18 ATP.Se requieren 12 NADPH y 30 ATP.Se requieren 12 NADPH y 39 ATP.
Primer producto estable3-fosfoglicerato (3-PGA).Oxaloacetato (OAA).Oxaloacetato (OAA) en la noche, 3 PGA durante el día.
Ciclo de Calvin operativoSolo.Junto con el ciclo Hatch y Slack.C3 y Hatch y ciclo de holgura.
Temperatura óptima para la fotosíntesis.15-25 ° C30-40 ° C> 40 grados ° C
Enzima carboxilanteRuBP carboxilasa.En mesofila: PEP carboxilasa.
En la envoltura del paquete: RuBP carboxilasa.
En la oscuridad: PEP carboxilasa.
A la luz: RUBP carboxilasa.
Relación CO2: ATP: NADPH21: 3: 21: 5: 21: 6.5: 2
Aceptador inicial de CO2Ribulose-1, 5-biphophate (RuBP).Fosfoenolpiruvato (PEP).Fosfoenolpiruvato (PEP).
Anatomía de KranzAusente.Presente.Ausente.
Punto de compensación de CO2 (ppm)30-70.6-10.0-5 en la oscuridad.

Definición de una vía C3 o ciclo de Calvin.

Las plantas C3 se conocen como plantas de estación fría o templadas . Crecen mejor a una temperatura óptima entre 65 a 75 ° F con la temperatura del suelo adecuada a 40-45 ° F. Estos tipos de plantas muestran una eficiencia menor a altas temperaturas .

El producto principal de las plantas C3 es el ácido 3-carbono o el ácido 3-fosfoglicérico (PGA) . Esto se considera como el primer producto durante la fijación de dióxido de carbono. La vía C3 se completa en tres pasos: carboxilación, reducción y regeneración.

Las plantas C3 se reducen al CO2 directamente en el cloroplasto. Con la ayuda de la ribulosa bifosfato carboxilasa (RuBPcase), se producen las dos moléculas de ácido 3-carbono o ácido 3-fosfoglicérico . Este 3-fosfoglicérico justifica el nombre de la vía como C3.

En otro paso, NADPH y ATP fosforilan para dar 3-PGA y glucosa. Y luego el ciclo comienza nuevamente regenerando el RuBP.

La vía C3 es el proceso de un solo paso, tiene lugar en el cloroplasto. Este orgánulo actúa como el almacenamiento de energía solar. Del total de plantas presentes en la tierra, el 85 por ciento usa esta vía para la producción de energía.

Las plantas C3 pueden ser perennes o anuales. Son altamente proteínicos que las plantas C4. Los ejemplos de plantas anuales C3 son trigo, avena y centeno, y las plantas perennes incluyen fescues, ryegrass y orchardgrass. Las plantas C3 proporcionan una mayor cantidad de proteínas que las plantas C4.

Definición de vía C4 o vía Hatch y Slack.

Las plantas, especialmente en la región tropical, siguen este camino. Antes del ciclo de Calvin o C3, algunas plantas siguen el camino C4 o Hatch and Slack. Es un proceso de dos pasos donde se produce el ácido oxaloacético (OAA), que es un compuesto de 4 carbonos . Ocurre en la célula de la envoltura mesofílica y del haz presente en un cloroplasto.

Cuando se produce el compuesto de 4 carbonos, se envía a la célula de la envoltura del haz, aquí la molécula de 4 carbonos se divide aún más en un dióxido de carbono y el compuesto de 3-cabon. Finalmente, la vía C3 comienza a producir energía, donde el compuesto de 3 carbonos actúa como precursor.

Las plantas C4 también se conocen como plantas de estación cálida o tropicales . Estos pueden ser perennes o anuales. La temperatura perfecta para crecer para estas plantas es 90-95 ° F. Las plantas C4 son mucho más eficientes en la utilización de nitrógeno y en la recolección de dióxido de carbono del suelo y la atmósfera. El contenido de proteína es bajo en comparación con las plantas C3.

Estas plantas obtuvieron su nombre del producto llamado oxaloacetato, que es ácido de 4 carbonos. Los ejemplos de plantas perennes de C4 son el pasto indio, Bermudagrass, switchgrass, gran tallo azul y el de las plantas anuales de C4 son pastos sudan, maíz, mijo perla.

Definición de plantas CAM

La observación notable que distingue este proceso de los dos anteriores es que en este tipo de fotosíntesis el organismo absorbe la energía de la luz solar durante el día y usa esta energía durante la noche para la asimilación de dióxido de carbono.

Es un tipo de adaptación en el momento de la sequía periódica. Este proceso permite un intercambio de gases en la noche cuando la temperatura del aire es más fría y hay una pérdida de vapor de agua.

Alrededor del 10% de las plantas vasculares han adaptado la fotosíntesis CAM, pero se encuentran principalmente en plantas cultivadas en la región árida. Las plantas como los cactus y las euforbias son los ejemplos. Incluso las orquídeas y las bromelias adaptaron esta vía debido a un suministro de agua irregular.

Durante el día, el malato se descarboxila para proporcionar CO2 para la fijación del ciclo Benson-Calvin en estomas cerrados. La característica principal de las plantas CAM es la asimilación de CO2 por la noche en ácido málico, almacenado en la vacuola. La PEP carboxilasa juega el papel principal en la producción de malato.

Diferencias clave de las plantas C3, C4 y CAM.

Arriba discutimos el procedimiento para obtener la energía de estos diferentes tipos, abajo discutiremos las diferencias clave entre tres:

  1. La vía C3 o las plantas C3 se pueden definir como aquellas plantas amables cuyo primer producto después de la asimilación de carbono de la luz solar es la molécula de 3 carbonos o el ácido 3-fosfoglicérico para la producción de energía. Es más comúnmente usado por las plantas; Mientras que las plantas en el área tropical, convierten la energía de la luz solar en una molécula de carbono C4 o ácido oxaloacético, este ciclo se lleva a cabo antes del ciclo C3 y luego, con la ayuda de las enzimas, lleva el proceso posterior de obtención de nutrientes, se llama plantas C4 y la ruta se llama como vía C4. Esta ruta es más eficiente que la ruta C3. Por otro lado, las plantas que almacenan la energía del sol durante el día y luego la convierten en energía por la noche siguen el metabolismo de la CAM o del ácido crasuláceo .
  2. Las células involucradas en una ruta C3 son células mesofílicas y las de la ruta C4 son células mesofílicas, células de envoltura, pero CAM sigue a C3 y C4 en las mismas células mesófilas.
  3. Un ejemplo de C3 son girasol, espinacas, frijoles, arroz, algodón, mientras que el ejemplo de las plantas C4 es la caña de azúcar, el sorgo y el maíz, y los cactus, las orquídeas son el ejemplo de las plantas CAM.
  4. C3 se puede ver en todas las plantas fotosintéticas, mientras que C4 es seguido por plantas tropicales y CAM por plantas con condiciones semiáridas.
  5. Los tipos de plantas que usan el ciclo C3 son mesofíticos, hidrofíticos, xerofíticos, pero C4 se sigue en las plantas mesofíticas y Xerofítico sigue a la CAM.
  6. La fotorrespiración está presente en la tasa más alta, mientras que no es fácilmente detectable en C4 y CAM.
  7. 12 NADPH y 18 ATP en el ciclo C3; Se requieren 12 NADPH y 30 ATP en C4 y 12 NADPH y 39 ATP para la producción de glucosa.
  8. El 3-fosfoglicerato (3-PGA) es el primer producto estable de la ruta C3; Oxaloacetato (OAA) para la vía C4 y Oxaloacetato (OAA) por la noche, 3 PGA durante el día en CAM.
  9. La temperatura óptima para la fotosíntesis en C3 es de 15-25 ° C; 30-40 ° C en plantas C4 y> 40 ° C en CAM
  10. La enzima carboxilante es RuBP carboxilasa en plantas C3, pero en plantas C4 es PEP carboxilasa (en mesofila) y RuBP carboxilasa (en vaina de haz) mientras que en CAM es PEP carboxilasa (en la oscuridad) y RuBP carboxilasa (en luz).
  11. Relación CO2: ATP: NADPH2 1: 3: 2 en C3, 1: 5: 2 en C4 y 1: 6.5: 2 en CAM.
  12. El aceptor inicial de CO2 es ribulosa-1, 5-biftafato (RuBP) en una vía C3 y fosfoenolpiruvato (PEP) en C4 y CAM.
  13. Kranz Anatomy está presente solo en la vía C4, y está ausente en las plantas C3 y CAM.
  14. El punto de compensación de CO2 (ppm) es 30-70 en la planta C3; 6-10 en plantas C4 y 0-5 en la oscuridad en CAM.

Conclusión

Todos somos conscientes del hecho de que las plantas preparan sus alimentos, mediante el proceso de fotosíntesis. Convierten el dióxido de carbono atmosférico en alimento vegetal o energía (glucosa). Pero a medida que las plantas crecen en diferentes hábitats, tienen diferentes condiciones atmosféricas y climáticas; difieren en el proceso de ganar energía.

Como en el caso de las vías C4 y CAM, las dos adaptaciones surgieron por selección natural, para la supervivencia de las plantas de alta temperatura y región árida. Entonces, podemos decir que estos son los tres métodos bioquímicos distintos, de las plantas para obtener energía y C3 es el más común entre ellos.

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