CAM Plants Определение

CAM – сокращение от «метаболизма Crassulacean Acid» – это метод фиксации углерода, развивающийся некоторыми растениями в засушливых условиях.

У большинства растений устьицы – которые похожи на крошечные рты, которые поглощают кислород по всей поверхности своих листьев – открываются в течение дня для поглощения CO2 и выделения O2.

Растения должны поглощать СО2, потому что они используют его в качестве источника атомов углерода для создания сахаров, белков, нуклеотидов и других строительных блоков жизни. Они также должны выпускать отходы O2, которые являются побочным продуктом, который остается после того, как атом углерода из CO2 был включен в сахар.

Большинство растений открывают свои устьицы в течение дня, потому что именно тогда энергия поступает от Солнца. Энергия Солнца собирается хлоропластами и используется для производства АТФ и NADPH, Эти краткосрочные молекулы накопления энергии затем используются для питания фиксации углерода в сахаре.

Однако на растениях, живущих в очень сухих условиях, опасное количество воды может быть потеряно, если устьица открыта в жаркие, сухие дни. Ночью, которая, как правило, намного прохладнее в сухих условиях, гораздо меньше воды теряется при открытии устьиц.

Чтобы удовлетворить свои потребности сочетать энергию Солнца с CO2 из воздуха, заводы CAM ночью принимают CO2 и хранят его в форме четырехуглеродной кислоты, называемой «малат». Затем малат высвобождается в течение дня, где его можно сочетать с АТФ и НАДФН, созданными солнечной энергией.

Это позволяет растениям сберегать воду, закрывая устьицы в жаркие дни.

Название «Crassulacean Acid Metabolism» происходит от крассулы растение Это было первое место, где CAM метаболизм был открыт и изучен.

Этапы фотосинтеза САМ

1. CAM фотосинтез начинается ночью, когда устья растения открыты и газ CO2 может диффундировать в цитоплазма клеток мезофилла САМ.

В цитоплазме этих клеток молекулы СО2 сталкиваются с гидроксильными ионами ОН-, которые вместе с ними превращаются в НСО3 – фермент фосфоенолпируваткарбоксилазу (ПКП-карбоксилазу).

CO2 + OH- → HCO3

2. PEP фермент карбоксилаза катализирует следующую реакцию, чтобы добавить CO2 к молекула называется фосфоенолпируватом (ПКП).

PEP + HCO3- → оксалоацетат

3. Оксалоацетат затем получает электрон от НАДН и становится молекулой малата. Эта реакция катализируется ферментом малатдегидрогеназы (MDH). Эта реакция выглядит так:

Оксалоацетат + НАДФН + МДГ → малат + НАДФ +

Интересно, что малатдегидрогеназа катализирует обратимую реакцию, что означает, что она может либо добавлять электроны в оксалоацетат, либо отнимать электроны от молекул малата.

4. Малат теперь хранится в вакуолях внутри растительных клеток, пока не взойдет солнце и не начнется фотосинтез. Когда это происходит, малат входит в Calvin Cycle точно так же, как 3-фосфоглицерат в растении, использующем путь 3-углерода или «С3» для фиксации углерода.

Кактусы

Стереотипное «пустынное растение» – это кактусы. Эти растения, которые выглядят очень не так, как обычные зеленые листья, идеально подходят для выживания в пустыне.

Типичные кактусы имеют округлую форму, что сводит к минимуму площадь поверхности, через которую они могут терять воду в течение дня. У многих также есть шипы, чтобы нанести удар любым животным, которые могут хотеть съесть их и потреблять их восхитительную воду.

Таким образом, имеет смысл, что кактусы также используют цикл CAM, чтобы предотвратить открытие устьиц и потерю воды в течение дня!

агава

Агава – растение, которое стало популярным, потому что оно используется для производства текилы и сладкого нектара агавы – также использует CAM для выживания в пустынной среде.

Он больше похож на зеленое листовое растение, чем на кактус, но, как и кактусы, у него развита плотная мякоть, чтобы уменьшить площадь поверхности и сохранить воду, и колючки по краям его листьев, чтобы не дать животным съесть их.

Clusia Pratensis

Clusia pratensis – это цветущее дерево, которое обитает на сухих равнинах Панамы в Центральной Америке.

Это одно из многих растений, которые являются «факультативными CAM-растениями» – те, которые могут использовать CAM-дыхание в жарких и сухих условиях, но также могут выполнять нормальную фиксацию углерода «C3».

Другие факультативные растения САМ, которые могут переключаться между двумя способами фиксации углерода, включают Calandrinia polyandra, Mesembryanthemum crystalinum, Portulaca oleracea и Talinum triangulare.

  • Цикл углерода – Цикл, в котором атомы углерода движутся по живым экосистемам, от «закрепления» в сахарах растениями и другими фотоавтотрофами до выдыхания животными в качестве ненужного продукта расщепления сахара.
  • Углеродная фиксация – Процесс, посредством которого атомы углерода из CO2 из атмосферы включаются в простые сахара, которые могут использоваться живыми существами в качестве долговременного топлива и строительных материалов.
  • фотосинтез – Процесс, с помощью которого растения используют энергию Солнца для выполнения жизненных функций.

викторина

1. Почему CAM иногда называют углеродной фиксацией «C4»?A. Потому что 4 лучше, чем 3.B. Потому что для производства молекулы глюкозы требуется 4 цикла CAM.C. Потому что для фиксации углерода в CAM используется малат, который представляет собой сахар, содержащий 4 атома углерода.D. Ни один из вышеперечисленных.

Ответ на вопрос № 1

С верно. CAM-фотосинтез использует четырехуглеродный сахар малат для фиксации углерода, тогда как большинство растений используют трехуглеродный сахар для фиксации CO2.

2. Какое из следующих растений наиболее вероятно использует фотосинтез CAM?A. Растение, живущее в умеренном лесу.B. Растение, живущее в тропическом лесу.C. Растение, живущее в арктической тундре.D. Растение, живущее в пустыне.

Ответ на вопрос № 2

D верно. Растение, живущее в пустыне, подвергнется наибольшему риску открытия устьиц в течение дня и получит наибольшую выгоду от использования CAM-дыхания.

3. Что такое факультативный САМ завод?A. Растение, которое может использовать только CAM для фиксации углерода.B. Растение, которое не может использовать CAM для фиксации углерода.C. Завод, который может использовать CAM при необходимости, но может также использовать другие методы для фиксации углерода.D. Ни один из вышеперечисленных.

Ответ на вопрос № 3

С верно. В биологии «факультативный» обычно означает, что форма жизни может что-то делать, когда это полезно, но не делает это постоянно.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *