9.7: Пути C4 и CAM
Обзор
Некоторые растения, такие как сахарный тростник и кукуруза, которые растут в жарких условиях, используют альтернативный процесс, называемый C4 путь для фиксации углерода. Цикл начинается с CO2 из атмосферы, поступающих в мезофилл-клетки, где он используется для генерации оксалоацетата – четырехуглеродной молекулы – из фосфолпирувата (ПЭП). Оксалоацетат затем преобразуется в малат и транспортируется в пучок оболочки клеток, где концентрация кислорода низкая. Там CO2 высвобождается из малата и попадает в цикл Calvin, где преобразуется в сахар. Cam путь осуществляется в растениях, как кактусы, которые также должны экономить воду в течение дня. Cam растения пусть CO2 в листья на ночь и производить малат, который хранится в вакуолах до следующего дня. Малат затем высвобождается из вакуолов и обрабатывается в цикле Кальвина. Путь C4 отделяет различные процессы локально, в то время как путь CAM отделяет 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 Calvin, где фермент rubisco преобразует его в сахар. Путь C4 предлагает преимущество в жарких, засушливых условиях, так как растения закроют свою стомату для сохранения воды. В результате, они могут держать концентрацию кислорода низкой и, следовательно,пользу связывания СО 2 рубиско, а не O2. Когда концентрация кислорода выше, rubisco связывает O2 вместо CO2– процесс, который называют фоторепирации, который бы остановить фотосинтез и потреблять энергию.
Путь CAM
Другие растения, как кактусы и ананас, использовать грубый метаболизм кислоты (CAM) путь для фиксации углерода. CAM растения в первую очередь открыть их стомата 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 вакуолах до следующего дня, когда он высвобождается из вакуолов и входит в цикл Кальвина. Первые этапы фотосинтеза продолжаются в течение дня, поскольку они зависят от света, в то время как светозависимые реакции цикла Calvin происходят в ночное время. Таким образом, CAM растения отделить CO2 фиксации и синтеза сахара с помощью различных времен дня.
