Thực vật C3, C4, CAM là gì? gồm những loại nào?

Thực vật CAM là một khái niệm đã quen thuộc với chúng ta trong chương trình Sinh học ở trường phổ thông. Tuy nhiên, không phải học sinh nào cũng nắm chắc định nghĩa thực vật C3, C4, CAM là gì? Bài viết ngay dưới đây của muahangdambao.com sẽ giúp bạn giải đáp tất cả những câu hỏi trên.

Thực vật CAM là gì?

Khái niệm nhà máy CAM

Trong tự nhiên, có những loài thực vật sở hữu cơ chế thích nghi rất đặc biệt để có thể sinh trưởng tốt và ổn định ở những vùng khí hậu khô hạn như sa mạc, núi đá, xavan (thực vật hay cây gỗ ưa khô). cây chịu hạn). Một trong những cơ chế này được gọi là quá trình chuyển hóa axit “Crassulacean” và được viết tắt là CAM (Crassulacean acid transition) hay gọi tắt là thực vật CAM.

Cơ chế hoạt động của loại cây này cũng rất đơn giản. Cụ thể, thực vật CAM sẽ đóng khí khổng (hoặc lỗ thở) vào ban ngày để giữ cho nước bên trong không thoát ra ngoài. Vào ban đêm, các khí khổng này sẽ mở ra khi có nguồn không khí lạnh và ẩm nhiều hơn để chúng hấp thụ khí CO.₂ để sử dụng trong việc chuyển đổi carbon thành chất hữu cơ (thường diễn ra trong quá trình quang hợp ở thực vật).

Quang hợp diễn ra trong CAM. thực vật

Để giúp cây tránh mất nước, khí khổng của các loài này sẽ đóng vào ban ngày và mở ra vào ban đêm để cố định CO.₂ dựa trên lộ trình CAM.

– Ban đêm nhiệt độ ở môi trường bên ngoài sẽ thấp, lúc này các tế bào khí khổng mở ra để CO₂ sẽ khuếch tán qua lá ra môi trường.

• + CO . người chấp nhận₂ đầu tiên sẽ là PEP và sản phẩm ổn định đầu tiên được sản xuất là AOA
• + AOA sẽ được chuyển thành AM để vận chuyển vào các ngăn chứa

Ban ngày khi các tế bào khí khổng đóng lại sẽ xảy ra hiện tượng sau:

• + AM phân hủy giải phóng CO₂ cung cấp cho chu trình Calvin, axit pyruvic được tái sinh thành chất nhận ban đầu, PEP.

– Chu trình CAM sẽ gần giống với chu trình C4, chỉ khác về thời gian: Cả hai giai đoạn chính của chu trình C4 đều diễn ra vào ban ngày, trong khi chu trình CAM phải chia nhỏ thực hiện vào giữa ngày. đêm và ngày.

Thực vật C3 là gì?

Khái niệm về C3 . thực vật

Thực vật C3 là nhóm thực vật có khả năng cố định CO2 theo con đường C3 (hay chu trình Calvin). Đây là những cây có sản phẩm chính là 3-phosphoglycerate với 3 nguyên tử carbon. Thực vật C3 còn được gọi là thực vật ôn đới vì những thực vật này có thể khử khí cacbonic trực tiếp bên trong lục lạp.

Thực vật C3 có nguồn gốc từ Đại Trung sinh và Đại Cổ sinh, tức là nó xuất hiện trước cả thực vật C4. Hiện nay, thực vật C3 vẫn chiếm 95% sinh khối thực vật trên Trái đất, chúng từ rêu đến cây gỗ lớn phân bố rộng rãi khắp nơi.

Loại cây này có xu hướng phát triển tốt nhất và ổn định nhất ở những nơi có điều kiện như: Ánh sáng mặt trời và nhiệt độ môi trường vừa phải, hàm lượng carbon dioxide khoảng 200 ppm. hoặc có thể cao hơn một chút, nước ngầm đầy đủ.

Chu kỳ pha của quang hợp ở C3 . thực vật

pha sáng

• – Khái niệm: Pha sáng là pha có vai trò chuyển hóa năng lượng ánh sáng được diệp lục hấp thụ thành năng lượng của các liên kết hóa học trong ATP với NADPH. Pha sáng diễn ra trong lục lạp ở tilacôit.
• – Ở pha sáng, năng lượng ánh sáng mặt trời sẽ được sử dụng để thực hiện quá trình quang phân nước. Cụ thể, giúp giải phóng oxy, để bù lại lượng electron bị mất cho diệp lục a, proton H+ được sử dụng để khử NADP+ thành NADPH. Công thức như sau: 2H₂O -> 4H+ + 4e- + O2
• – ATP và NADPH ở pha sáng sẽ được sử dụng ở pha tối để tổng hợp các hợp chất hữu cơ.

pha tối

• – Pha tối ở thực vật C3 sẽ chỉ bao gồm chu trình Calvin và diễn ra trong chất nền lục lạp. Chu trình Calvin bao gồm 3 giai đoạn như sau:

*Giai đoạn cố định CO₂:

• + CO . người chấp nhận₂ hợp chất đầu tiên và duy nhất sẽ là hợp chất 5C (Ribulozo- 1,5-diphotphat (RiDP))
• + Sản phẩm đầu tiên được tạo ra trong giai đoạn này là hợp chất 3C (hay Phosphoglyceric Acid – APG).

* Giai đoạn giảm

• + APG (axit phosphoglyceric) được chuyển thành AlPG (aldehyd phosphoglyceric), ATP và NADPH
• + Một phần AlPG sẽ tách ra khỏi chu trình và kết hợp với một phân tử triozo khác tạo thành C₆h_{thứ mười hai}Ô₆từ đó hình thành tinh bột, axit amin…

* Giai đoạn tái sinh:

• Chất nhận ban đầu sẽ là Rib – 1,5 diP (ribulozo – 1,5 diphotphat).
• + Phần lớn AlPG phải trải qua nhiều phản ứng cần ATP để tái tạo RiDP khép lại chu trình.

Xem thêm: Ổ sinh thái – Giới hạn sinh thái là gì? Cho ví dụ và bài tập

Thực vật C4 là gì?

Ý tưởng

Giống như thực vật C3, thực vật C4 cũng là thực vật cố định nhưng thuộc dạng khí cacbonic, tạo thành hợp chất đường 4 cacbon để đi vào chu trình C3 hay chu trình calvin.

Thực vật C4 sẽ bao gồm một số cây trồng nhiệt đới và cận nhiệt đới như mía, ngô, sắn, cao lương (sorghum). Thực vật C4 có thể sống lâu dài trong điều kiện nóng ẩm với ánh sáng và nhiệt độ cao quanh năm mà không ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng. Do đó, các loài C4 có khả năng thích nghi tốt với nhiệt độ và cường độ quang hợp cao (cần nhiều ánh sáng), nhu cầu nước thấp (chịu hạn tốt).

Hình dáng bên ngoài của dòng cây C4 là có lá nhỏ và mảnh, chứa rất ít nước. Vì vậy, C4 ít bị mất nước và héo khi gặp nhiệt độ cao như C3. Ngay cả khi bị cắt khỏi thân, lá vẫn có thể giữ được màu xanh trong nhiều giờ hoặc nhiều ngày tùy thuộc vào giống cây trồng.

Chu trình quang hợp của C4 . thực vật

– Chu trình quang hợp này sẽ diễn ra ở 2 loại tế bào là tế bào mô đệm và tế bào vỏ mạch.

* Trong các tế bào mô đệm, đây là nơi CO . giai đoạn cố định diễn ra₂ Trước hết

• + CO . người chấp nhận₂ Đầu tiên là một loại hợp chất 3C (tức là phosphoenolpyruvate – PEP).
• + Sản phẩm ổn định đầu tiên được tạo ra là hợp chất 4C (axit oxaloacetic – AOA). AOA sau đó được chuyển đổi thành một hợp chất 4C khác gọi là axit malic (AM) trước khi được chuyển đến các tế bào vỏ mạch máu.

* Tại các tế bào vỏ mạch máu, nơi CO . cố định diễn ra₂ lần 2

• + AM sẽ bị phân hủy giúp giải phóng CO₂ cung cấp chu trình Calvin với axit pyruvic hợp chất 3C
• + Axit piruvic sẽ quay trở lại tế bào mô đệm để có thể tái tạo CO . người chấp nhận₂ đầu tiên là PEP
• + Chu trình Calvin của giai đoạn này sẽ diễn ra như ở C3. thực vật

Ưu điểm của thực vật C4 so với C3

Theo các nhà khoa học, thực vật C4 hơn hẳn thực vật C3 ở những điểm sau:

• – Cường độ quang hợp của thực vật C4 cao hơn, điểm bù CO2 thấp hơn, điểm bão hòa ánh sáng cũng cao hơn, nhu cầu nước thấp hơn. Vì vậy, cây C4 sẽ cho năng suất cao hơn cây C3.
• Chu trình C4 gồm hai pha: pha thứ nhất theo chu trình C4 diễn ra trong lục lạp của tế bào nhu mô lá và pha thứ hai theo chu trình Calvin diễn ra trong lục lạp của tế bào vỏ mạch.

So sánh 3 nhóm thực vật C3, C4 & CAM

		C3	C4	QUẢ CAM
Như nhau	– Ở quang hợp ở pha sáng: Cũng có cơ chế như vậy – Trong pha tối: Đều thực hiện chu trình C3 (tức chu trình Calvin) tạo AlPG rồi hình thành C6hthứ mười haiÔ6 -> sucrose và tinh bột; axit amin, lipit, prôtêin,… – Nguyên liệu để diễn ra pha tối là: CO2ATP và NADPH
Khác biệt	Môi trường sống	Nơi có khí hậu ôn hòa và cường độ ánh sáng bình thường	Một số cây tồn tại ở vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới, cường độ ánh sáng mạnh	Là loài cây mọng nước sống ở sa mạc khô cằn.
	Loài cây đặc trưng	Rêu, rong biển, cây lớn,…	Cây lúa, cây mía, rau dền, ngô đồng,…	Thanh long, dứa, xương rồng,…
	CO . người chấp nhận2:	Nhận ribulozo – 1,5 – điphotphat	Nhận PEP (tức là phosphoenolpyruvate)	Nhận PEP (tức là phosphoenolpyruvate)
	Môi trường sống	Là APG	Là AOA (axit oxaloacetic) hoặc có thể là axit malic	Là AOA (axit oxaloacetic) hoặc có thể là axit malic
	Tiến độ và thời gian	Có một giai đoạn, chu kỳ Calvin, diễn ra trong ngày	Có 2 giai đoạn và cả hai đều diễn ra trong ngày. Giai đoạn 1 là CO . cố định2 dựa trên chu trình C4 và giai đoạn thứ hai là cố định lại CO2 theo chu trình Calvin.	Có một giai đoạn 1 của CO . cố định2 theo chu trình C4 ban đêm và pha 2 tái cố định CO2 theo chu kỳ Calvin trong ngày.
	Về nơi diễn ra:	Diễn ra trong các tế bào của mô giậu	Giai đoạn 1 sẽ diễn ra trong các tế bào mô đệm và giai đoạn 2 trong các tế bào vỏ mạch	Cả 2 giai đoạn đều ở tế bào đệm* Giống nhau:

Xem thêm: Mưa axit là gì? Độ pH của mưa axit là gì?

Hi vọng bài viết này của muahangdambao.com đã cung cấp đầy đủ thông tin về cây C3 C4 CAM là gì để bạn đọc có thể áp dụng vào việc học tập và làm bài thi trên lớp!