Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

9.7: Пути C4 и CAM
СОДЕРЖАНИЕ

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content.

Education
C4 Pathway and CAM
 
ТРАНСКРИПТ

9.7: Пути C4 и CAM

Обзор

Некоторые растения, такие как сахарный тростник и кукуруза, которые растут в жарких условиях, используют альтернативный процесс, называемый C 4 путем связывания углерода. Цикл начинается с CO 2 из атмосферы, попадающего в клетки мезофилла, где он используется для образования оксалоацетата - четырехуглеродной молекулы - из фосфоенолпирувата (PEP). Затем оксалоацетат превращается в малат и транспортируется в клетки оболочки пучка, где концентрация кислорода низкая. Здесь CO 2 высвобождается из малата и вступает в цикл Кэльвина, где он превращается в сахара. Путь CAM осуществляется у растений, таких как кактусы, которые также нуждаются в экономии воды в течение дня. CAM-растения пропускают CO 2 в листья ночью и производят малат, который хранится в вакуолях до следующего дня. Затем малат высвобождается из вакуолей и обрабатывается в цикле Кальвина. Путь C 4 разделяет различные процессы локально, а путь CAM разделяет их в хронологическом порядке.

Путь C4

Некоторые растения, такие как кукуруза и сахарный тростник, разработали альтернативные способы фиксации углерода, которые помогают избежать потери воды в жарких, сухих условиях. Одним из таких методов является путь C4. На первом этапе, CO2 входит в мезофилл клетки, и фермент фосфоэнлпируват (PEP) карбоксилазы добавляет его в 3-углеродного соединения PEP для формирования 4-углеродного соединения оксалоацетата. Оксалоацетат затем преобразуется в органическую кислоту, называемую малатом.

Впоследствии малат транспортируется в пучок оболочки клеток глубоко в листе, где концентрация кислорода низкая. Малат разбит, высвобождая молекулу CO2, которая затем попадает в цикл Кэльвина, где фермент рубиско преобразует его в сахар. Путь C4 предлагает преимущество в жарких, засушливых условиях, так как растения закрывают свою стомату для сохранения воды. В результате, они могут держать концентрацию кислорода низкой и, следовательно,связаться скорее с СО 2 рубиско, а не O2. Когда концентрация кислорода выше, рубиско связывает O2 вместо CO2– процесс, называемый фотореспирацией, который бы остановил фотосинтез и потреблял энергию.

Путь CAM

Другие растения, такие, как кактусы и ананас, используют грубый метаболизм кислоты (CAM) путь для фиксации углерода. CAM растения в первую очередь открывают их стомату ночью, чтобы предотвратить потерю воды в жаркий день. Ночью CO2 попадает в мезофилл клетки, где он сочетается с PEP для формирования оксалоацетата и в конечном итоге малат. Малат затем хранится в вакуолях до следующего дня, когда он высвобождается из вакуолей и входит в цикл Кэльвина. Первые этапы фотосинтеза продолжаются в течение дня, поскольку они зависят от света, в то время как светозависимые реакции цикла Кэльвина происходят в ночное время. Таким образом, CAM растения разделяют процессы CO2 фиксации и синтеза сахара, производя их в разное время дня.


Литература для дополнительного чтения

Tags

C4 Pathway CAM Pathway Carbon Fixation Hot And Dry Environments Mesophyll Cells PEP Carboxylase Oxaloacetate Malate Bundle Sheath Cells Calvin Cycle RuBisCO Sugars Stomata Water Loss Crassulacean Acid Metabolism CAM Plants Night-time Stomata Opening Mesophyll Cell Vacuoles Photosynthesis C3 Pathway Photorespiration

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter