L'assimilation du dioxyde de carbone de la lumière du soleil, pour le processus de photosynthèse, puis sa conversion en glucose (énergie) synthétisant un produit différent est la principale différence entre les trois. Ainsi, lors de la fixation du CO2, lorsque les plantes photosynthétiques produisent de l'acide 3-phosphoglycérique (PGA) ou de l'acide 3-carbone, le premier produit est appelé voie C3 .
Mais lorsque la plante photosynthétique, avant de passer à la voie C3, produit de l'acide oxaloacétique (OAA) ou du composé 4-carbone, leur premier produit stable est appelé voie C4 ou Hatch and Slack . Mais lorsque les plantes absorbent l'énergie de la lumière du soleil pendant la journée et utilisent cette énergie pour l'assimilation ou la fixation du dioxyde de carbone pendant la nuit, on parle de métabolisme de l'acide des crassulacées ou CAM .
Ces procédures sont suivies par les plantes, certaines espèces de bactéries et d'algues pour la production d'énergie, indépendamment de leur habitat. La synthèse d'énergie, utilisant le dioxyde de carbone et l'eau comme source principale pour obtenir des nutriments de l'air et de l'eau, est appelée photosynthèse. C'est le processus principal pour l'être vivant qui produit de la nourriture par lui-même
Dans ce contenu, nous examinerons la différence essentielle entre les trois types de voies suivies par les plantes et quelques micro-organismes et une petite description à leur sujet.
Tableau de comparaison
| Base de comparaison | Voie C3 | Voie C4 | CAME |
|---|---|---|---|
| Définition | Ces plantes dont le premier produit après l'assimilation du carbone par la lumière du soleil est une molécule à 3 carbones ou de l'acide 3-phosphoglycérique pour la la production d'énergie est appelée plantes C3 et la voie est appelée voie C3. Il est le plus souvent utilisé par les plantes. | Les plantes de la zone tropicale convertissent l'énergie solaire en molécule de carbone C4 ou acide oxaloacétice, qui a lieu avant le cycle C3 puis il se convertit en énergie, est appelé plantes C4 et la voie est appelée voie C4. C'est plus efficace que la voie C3. | Les plantes qui emmagasinent l'énergie du soleil et la convertissent ensuite en énergie pendant la nuit suivent la CAM ou l'acide crassulacé métabolisme. |
| Cellules impliquées | Cellules de mésophylle. | Cellule de mésophylle, cellules de gaine en faisceau. | C3 et C4 dans les mêmes cellules de mésophylle. |
| Exemple | Tournesol, épinards, haricots, riz, coton. | Canne à sucre, sorgho et maïs. | Cactus, orchidées. |
| Peut être vu dans | Toutes les plantes photosynthétiques. | Chez les plantes tropicales | État semi-aride. |
| Types de plantes utilisant ce cycle | Mésophytique, hydrophytique, xérophytique. | Mésophyte. | Xérophyte. |
| Photorespiration | Présent en grande quantité. | Pas facilement détectable. | Détectable dans l'après-midi. |
| Pour la production de glucose | 12 NADPH et 18 ATP sont requis. | 12 NADPH et 30 ATP sont requis. | 12 NADPH et 39 ATP sont requis. |
| Premier produit stable | 3-phosphoglycérate (3-PGA). | Oxaloacétate (OAA). | Oxaloacétate (OAA) la nuit, 3 PGA pendant la journée. |
| Cycle de Calvin opérationnel | Seul. | Avec le cycle Hatch and Slack. | Cycle C3 et Hatch and Slack. |
| Température optimale pour la photosynthèse | 15-25 ° C | 30-40 ° C | > 40 degrés ° C |
| Enzyme carboxylante | RuBP carboxylase. | Dans la mésophylle: PEP carboxylase. En gaine de faisceau: RuBP carboxylase. | Dans l'obscurité: PEP carboxylase. À la lumière: RUBP carboxylase. |
| Ratio CO2: ATP: NADPH2 | 1: 3: 2 | 1: 5: 2 | 1: 6, 5: 2 |
| Accepteur initial de CO2 | Ribulose-1, 5-biphophate (RuBP). | Phosphénolpyruvate (PEP). | Phosphénolpyruvate (PEP). |
| Anatomie de Kranz | Absent. | Présent. | Absent. |
| Point de compensation CO2 (ppm) | 30-70. | 6-10. | 0-5 dans l'obscurité. |
Définition d'une voie C3 ou cycle de Calvin.
Les plantes C3 sont appelées plantes de saison froide ou tempérées . Ils poussent mieux à une température optimale entre 65 à 75 ° F avec la température du sol adaptée à 40- 45 ° F. Ces types de plantes présentent une efficacité réduite à haute température .
Le produit principal des plantes C3 est l' acide 3-carbone ou l'acide 3-phosphoglycérique (PGA) . Ceci est considéré comme le premier produit lors de la fixation du dioxyde de carbone. La voie C3 se déroule en trois étapes: carboxylation, réduction et régénération.
Les plantes C3 réduisent le CO2 directement dans le chloroplaste. À l'aide de la ribulose biphosphate carboxylase (RuBPcase), les deux molécules d'acide 3-carbone ou d'acide 3-phosphoglycérique sont produites. Ce 3-phosphoglycérique justifie le nom de la voie comme C3.
Dans une autre étape, le NADPH et l'ATP phosphorylent pour donner du 3-PGA et du glucose. Et puis le cycle recommence en régénérant le RuBP.
La voie C3 est le processus en une seule étape qui se déroule dans le chloroplaste. Cette organite agit comme le stockage de l'énergie solaire. Sur la totalité des plantes présentes sur terre, 85% utilisent cette voie pour la production d'énergie.
Les plantes C3 peuvent être pérennes ou annuelles. Ils sont hautement protéiques que les plantes C4. Les exemples de plantes annuelles C3 sont le blé, l'avoine et le seigle et les plantes vivaces comprennent les fétuques, le ray-grass et le verger. Les plantes C3 fournissent une quantité de protéines plus élevée que les plantes C4.
Définition de la voie C4 ou voie Hachure et mou.
Les plantes, en particulier dans la région tropicale, suivent cette voie. Avant le cycle Calvin ou C3, certaines plantes suivent la voie C4 ou Hatch and Slack. Il s'agit d'un processus en deux étapes où de l'acide oxaloacétique (OAA) qui est un composé à 4 carbones est produit. Il se produit dans la mésophylle et les cellules de la gaine en faisceaux présentes dans un chloroplaste.
Lorsque le composé à 4 atomes de carbone est produit, il est envoyé à la cellule de la gaine du faisceau, ici la molécule à 4 atomes de carbone se divise davantage en dioxyde de carbone et en composé à 3 composants. Finalement, la voie C3 commence à produire de l'énergie, où le composé à 3 carbones agit comme précurseur.
Les plantes C4 sont également appelées plantes de saison chaude ou tropicales . Celles-ci peuvent être vivaces ou annuelles.La température idéale pour croître pour ces plantes est de 90 à 95 ° F. Les plantes C4 sont beaucoup plus efficaces pour utiliser l'azote et recueillir le dioxyde de carbone du sol et de l'atmosphère. La teneur en protéines est faible par rapport aux plantes C3.
Ces plantes tirent leur nom du produit appelé oxaloacétate qui est de l'acide carbonique 4. Les exemples de plantes C4 vivaces sont l'herbe indienne, le Bermudagrass, le panic raide, le gros bleuet et celui des plantes C4 annuelles sont les sudangrasses, le maïs, le millet perlé.
Définition des plantes CAM
La remarque notable qui distingue ce processus des deux précédents est que dans ce type de photosynthèse, l'organisme absorbe l'énergie du soleil le jour et utilise cette énergie la nuit pour l'assimilation du dioxyde de carbone.
C'est une sorte d'adaptation lors de sécheresses périodiques. Ce processus permet un échange de gaz la nuit lorsque la température de l'air est plus froide et qu'il y a perte de vapeur d'eau.
Environ 10% des plantes vasculaires ont adapté la photosynthèse CAM mais se trouvent principalement dans les plantes cultivées dans la région aride. Les plantes comme le cactus et les euphorbes en sont des exemples. Même les orchidées et les broméliacées ont adapté cette voie en raison d'un approvisionnement en eau irrégulier.
Dans la journée, le malate est décarboxylé pour fournir du CO2 pour la fixation du cycle de Benson-Calvin dans les stomates fermés. La caractéristique principale des plantes CAM est l'assimilation du CO2 la nuit dans l'acide malique, stocké dans la vacuole. La PEP carboxylase joue le rôle principal dans la production de malate.
Différences clés des usines C3, C4 et CAM.
Ci-dessus, nous discutons de la procédure pour obtenir l'énergie de ces différents types, ci-dessous, nous discuterons des principales différences entre trois:
- La voie C3 ou les plantes C3 peuvent être définies comme les plantes aimables dont le premier produit après l'assimilation du carbone par la lumière du soleil est une molécule à 3 carbones ou de l'acide 3-phosphoglycérique pour la production d'énergie. Il est le plus souvent utilisé par les plantes; Alors que les plantes des régions tropicales convertissent l'énergie solaire en molécule de carbone C4 ou en acide oxaloacétique, ce cycle a lieu avant le cycle C3 puis, à l'aide d'enzymes, il porte le processus supplémentaire d'obtention de nutriments, est appelé plantes C4 et la voie est appelée comme voie C4. Cette voie est plus efficace que la voie C3. D'un autre côté, les plantes qui stockent l'énergie du soleil pendant la journée et la convertissent ensuite en énergie la nuit suivent le métabolisme de la CAM ou de l'acide des crassulacées .
- Les cellules impliquées dans une voie C3 sont des cellules de mésophylle et à celle de la voie C4 sont des cellules de mésophylle, des cellules de gaine de faisceau, mais la CAM suit à la fois C3 et C4 dans les mêmes cellules de mésophylle.
- Un exemple de C3 est le tournesol, les épinards, les haricots, le riz, le coton, tandis que l'exemple des plantes C4 est la canne à sucre, le sorgho et le maïs, et les cactus, les orchidées sont l'exemple des plantes CAM.
- C3 peut être vu dans toutes les plantes photosynthétiques, tandis que C4 est suivi par les plantes tropicales et CAM par les plantes semi-arides.
- Les types de plantes utilisant le cycle C3 sont mésophytes, hydrophytes, xérophytes, mais C4 est suivi dans les plantes mésophytes et Xérophytique suit CAM.
- La photorespiration est présente dans le taux plus élevé alors qu'elle n'est pas facilement détectable en C4 et CAM.
- 12 NADPH et 18 ATP dans le cycle C3; 12 NADPH et 30 ATP en C4 et 12 NADPH et 39 ATP sont nécessaires pour la production de glucose.
- Le 3-phosphoglycérate (3-PGA) est le premier produit stable de la voie C3; Oxaloacétate (OAA) pour la voie C4 et Oxaloacétate (OAA) la nuit, 3 PGA le jour en CAM.
- La température optimale pour la photosynthèse en C3 est de 15-25 ° C; 30-40 ° C dans les usines C4 et> 40 ° C dans la CAM
- L'enzyme carboxylante est la RuBP carboxylase dans les plantes C3, mais dans les plantes C4, c'est la PEP carboxylase (dans la mésophylle) et la RuBP carboxylase (dans la gaine du faisceau) tandis que dans la CAM, c'est la PEP carboxylase (dans l'obscurité) et la RuBP carboxylase (dans la lumière).
- Rapport CO2: ATP: NADPH2 1: 3: 2 en C3, 1: 5: 2 en C4 et 1: 6, 5: 2 en CAM.
- L' accepteur de CO2 initial est le ribulose-1, 5-biphophate (RuBP) dans une voie C3 et le phosphoénolpyruvate (PEP) en C4 et CAM.
- L'anatomie de Kranz est présente uniquement dans la voie C4 et elle est absente dans les plantes C3 et CAM.
- Le point de compensation de CO2 (ppm) est de 30 à 70 dans l'usine C3; 6-10 dans les plantes C4 et 0-5 dans l'obscurité en CAM.
Conclusion
Nous sommes tous conscients du fait que les plantes préparent leur nourriture, par le processus de photosynthèse. Ils convertissent le dioxyde de carbone atmosphérique en nourriture végétale ou en énergie (glucose). Mais à mesure que les plantes poussent dans différents habitats, elles ont des conditions atmosphériques et climatiques différentes; ils diffèrent dans le processus de gain d'énergie.
Comme dans le cas des voies C4 et CAM, les deux adaptations sont nées de la sélection naturelle, pour la survie des plantes de haute température et de la région aride. On peut donc dire que ce sont les trois méthodes biochimiques distinctes, des plantes pour obtenir de l'énergie et C3 est la plus courante d'entre elles.
