Điểm Khác Nhau Trong Pha Tối Của Thực Vật C4 Và Thực Vật CAM Là

Phân biệt quá trình quang hợp của thực vật C3, C4 và thực vật CAM

Nội dung chính Show

• CÂU HỎI HOT CÙNG CHỦ ĐỀ
• Khái niệm
• Thực vật C3 là gì?
• Thực vật C4 là gì?
• Thực vật CAM là gì?
• Sự giống nhau giữa thực vật C3, C4 và CAM
• Sự khác nhau giữa thực vật C3, C4 và CAM
• I. Thực vậtC3
• II. Thực vật C4
• III. Thực vật CAM

CÂU HỎI HOT CÙNG CHỦ ĐỀ

Khái niệm thực vật C3, C4 và CAM là gì? So sánh sự giống và khác nhau giữa thực vật C3, C4 và CAM như thế nào? Cùng GiaiNgo giải đáp nhé!

Quang hợp ở nhóm thực vật C3, C4 và CAM là kiến thức của chương trình Sinh học 11. Bài viết sau đây của GiaiNgo sẽ giúp bạn so sánh sự giống và khác nhau giữa thực vật C3, C4 và CAM nhé!

Khái niệm

Phần đầu của bài viết so sánh sự giống và khác nhau giữa thực vật C3, C4 và CAM, hãy cùng GiaiNgo tìm hiểu khái niệm của từng loại thực vật trên nhé!

Thực vật C3 là gì?

Thực vật C3 là nhóm thực vật cố định CO2 theo con đường C3 (chu trình canvin). Đó là những thực vật mà sản phẩm ban đầu là 3-photphoglycerat với 3 nguyên tử cacbon.

Thực vật C3 còn được gọi là cây ôn đới. Những cây này khử thành khí cacbonic trực tiếp trong lục lạp.

Thực vật C3, có nguồn gốc từ đại Trung Sinh và đại Cổ Sinh, là xuất hiện trước thực vật C4. Hiện nay, thực vật C3 vẫn chiếm khoảng 95% sinh khối thực vật của Trái Đất. Chúng gồm các loài rêu đến các cây gỗ lớn phân bố rộng khắp mọi nơi.

Chúng có xu hướng phát triển tốt trong các khu vực với các điều kiện sau: cường độ ánh sáng mặt trời và nhiệt độ là vừa phải, hàm lượng dioxide cacbon là khoảng 200 ppm hoặc cao hơn, nước ngầm đầy đủ.

Thực vật C4 là gì?

Thực vật C4 là nhóm thực vật cố định dioxide cacbon thành các hợp chất đường 4 cacbon để đi vào chu trình C3 hoặc chu trình calvin. Thực vật C4 bao gồm một số loại sống ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới như mía, ngô, cao lương (miến lúa).

Thực vật C4 sống trong điều kiện nóng ẩm kéo dài, ánh sáng và nhiệt độ cao quanh năm. Vì vậy, các loài cây C4 có khả năng thích ứng nhiệt độ cao, cường độ quang hợp cao (cần nhiều ánh sáng), nhu cầu nước thấp (chịu hạn tốt).

Đặc điểm bên ngoài của dòng thực vật C4 là lá nhỏ và mảnh, chứa ít nước. Do vậy, C4 ít bị mất nước và héo úa khi gặp nhiệt độ cao như các loại C3 (ngay cả khi bị cắt đứt ra khỏi thân thì là vẫn xanh trong nhiều giờ thậm chí nhiều ngày).

Thực vật CAM là gì?

Thực vật CAM hay quang hợp CAM với CAM là từ viết tắt của Crassulacean acid metabolism (trao đổi chất axít Crassulacea). Đây là nhóm thực vật cố định cacbon dioxide bằng con đường CAM hoặc chuyển hóa axit Crassulacean.

CAM là cơ chế thông thường tìm thấy trong các thực vật sinh sống trong các điều kiện khô hạn. Chúng bao gồm các loài tìm thấy trong sa mạc (xương rồng hay dứa).

Nó được đặt tên theo họ thực vật mà cơ chế này lần đầu tiên được phát hiện ra, là họ Cảnh thiên (Crassulaceae) bao gồm các loài thực vật mọng nước như cảnh thiên, thuốc bỏng,…

Sự giống nhau giữa thực vật C3, C4 và CAM

Đều có chu trình Canvin tạo ra AlPG. Từ đó hình thành nên cacbohiđrat, axit amin, prôtêin, lipit,…

Sự khác nhau giữa thực vật C3, C4 và CAM

Chất nhận CO2 đầu tiên

• Thực vật C3: Ribulôzơ -1,5-điP
• Thực vật C4: PEP
• Thực vật CAM: PEP

Sản phẩm đầu tiên của pha tối

• Thực vật C3: APG (hợp chất 3 cacbon).
• Thực vật C4: Hợp chất 4 cacbon.
• Thực vật CAM: Hợp chất 4 cacbon.

Tiến trình

Chỉ có 1 giai đoạn là chu trình C3 xảy ra trong các tế bào nhu mô thịt lá.

Gồm 2 giai đoạn:

Giai đoạn 1: Chu trình C4 xảy ra trong tế bào nhu mô thịt lá

Giai đoạn 2: chu trình C3 xảy ra trong lục lạp của các tế bào bao bó mạch.

Gồm 2 giai đoạn:

Giai đoạn 1: Chu trình C4

Giai đoạn 2: chu trình C3

Thời gian

• Thực vật C3: Ban ngày.
• Thực vật C4: Ban ngày.
• Thực vật CAM: Cả hai giai đoạn cùng diễn ra trong 1 tế bào.

Xem thêm:

Bài viết trên của GiaiNgo đã so sánh sự giống và khác nhau giữa thực vật C3, C4 và CAM cũng như giúp bạn giải đáp các câu hỏi liên quan đến chủ đề này. Hy vọng bài viết hữu ích với bạn. Hẹn gặp lại ở bài viết sau!

Câu hỏi: So sánh thực vật C3, C4 và CAM.

Trả lời:

*Giống nhau ở pha sáng gồm:

+ Quang lí: Diệp lục hấp thụ năng lượng ánh sáng mặt trời => dạng kích thích

+ Quang phân li nước: Sử dụng năng lượng mà diệp lục nhận được để phân li nước theo phương trình

2H2O→ 4H+ + 4e- + O2

+ Quang hoá: hình thành ATP, NADPH

*Khác nhau

Đặc điểm	Thực vật C3	Thực vật C4	Thực vật CAM
Môi trường sống	Khí hậu ôn hòa, cường độ ánh sáng bình thường	1 số TV nhiệt đới, cận nhiệt đới, cường độ AS mạnh	TV thân mọng nước vùng khô hạn hoang mạc
Đại diện	Lúa, đậu..	Ngô, mía	Xương rồng, dứa
Giải phẫu Kranz (có 2 loại lục lạp)	Không - Có 1 loại lục lạp ở tế bào mô giậu - Lá bình thường	Có - Có 2 loại lục lạp ở tế bào mô giậu, tế bào bao bó mạch - Lá bình thường	Không - Có 1 loại lục lạp ở tế bào mô giậu - Lá mọng nước
Chất nhận CO2đầu tiên	RDP	PEP	PEP
Sản phẩm đầu tiên	APG (C3)	AOA (C4)	AOA (C4)
Enzym cacboxyl hoá	RDP-cacboxylase	PEP - cacboxylaseRDP-cacboxylase	PEP-cacboxylaseRDP-cacboxylase
Thời gian cố địnhCO2	Ngoài sáng	Ngoài sáng	Trong tối
Quang hô hấp	Cao	Rất thấp	Rất thấp
Nhiệt độ thích hợp	20 - 30oC	25 - 35oC	30 - 40oC
Ức chế quang hợp bởi O2	Có	Không	Có
Hiệu ứng nhiệt độ caolên quang hợp (30-40oC)	Kìm hãm	Kích thích	Kích thích
Điểm bù CO2	Cao(25 -100 ppm)	Thấp (0-10 ppm)	Thấp (0-5 ppm)
Điểm bão hoà ánh sáng	Thấp: 1/3 ánh sáng mặt trời toàn phần	Cao, khó xác định	Cao, khó xác định
Năng suất sinh vật học	Trung bình đến cao	Cao	Thấp
Sự thoát hơi nước (Nhu cầu nước)	Cao	Thấp	Rất thấp

Cùng Top lời giải tìm hiểu kĩ hơn về từng loại thực vật để hiểu rõ hơn về câu hỏi trên nhé.

I. Thực vậtC3

- Thực vậtC3phân bố mọi nơi trên trái đất, gồm các loài rêu cho đến các loài cây gỗ trong rừng.

1. Pha sáng

- Là pha chuyển hóa năng lượng ánh sáng đã được diệp lục hấp thụ thành năng lượng của các liên kết hóa học trong ATP và NADPH.

- Pha sáng diễn ra ở tilacôit khi có chiếu sáng.

- Trong pha sáng, năng lượng ánh sáng được sử dụng để thực hiện quá trình quang phân li nước,O2được giải phóng làO2của nước.

2H2O→ 4H+ + 4e- + O2

- ATP và NADPH của pha sáng được sử dụng trong pha tối để tổng hợp các hợp chất hữu cơ.

2. Pha tối

- Pha tối ở thực vậtC3diễn ra trong chất nền (strôma) của lục lạp.

- Pha tối ở thực vậtC3chỉ có một chu trình Canvin, được chia thành 3 giai đoạn:

+ Giai đoạn cố địnhCO2.

+ Giai đoạn khử APG (axit phôtphoglixêric)→AllPG (aldehit phosphoglixeric)→tổng hợp nênC6H12O6→tinh bột, axit amin…

+ Giai đoạn tái sinh chất nhận ban đầu là Rib – 1,5 điP (ribulôzơ – 1,5 điphôtphat).

II. Thực vật C4

1. Đại diện

Gồm một số loài thực vật sống ở vùng nhiệt đới như : mía, rau dền, ngô, cao lương, kê…

2. Chu trình quang hợp ở thực vật C4

Pha tối gồm chu trình quang hợp ở thực vật C4bao gồm: cố định CO2tạm thời (chu trình C4) và tái cố định CO2theo chu trình Canvin. Cả hai chu trình đều diễn ra vào ban ngày, nhưng ở 2 loại tế bào khác nhau trên lá.

- Giai đoạn cố định CO2tạm thời diễn ra ở tế bào mô giậu

+ Chất nhận CO2đầu tiên là 1 hợp chất 3C (photphoenol pyruvic – PEP)

+ Sản phẩm ổn định đầu tiên là hợp chất 4C (axit oxaloaxetic – AOA), sau đó chuyển hóa thành một hợp chất 4C khác là axit malic (AM) trước khi chuyển vào tế bào bao bó mạch

- Giai đoạn tái cố định CO2diễn ra ở tế bào bao bó mạch

+ AM bị phân hủy để giải phóng CO2cung cấp cho chu trình Canvin và hình thành nên hợp chất 3C là axit pyruvic

+ Axit pyruvic quay lại tế bào mô giậu để tái tạo chất nhận CO2đầu tiên là PEP

+ Chu trình C3diễn ra như ở thực vật C3

- Thực vật C4ưu việt hơn thực vật C3: cường độ quang hợp cao hơn, điểm bù CO2thấp hơn, điểm bão hòa ánh sáng cao hơn, thoát hơi nước thấp hơn. Nhờ vậy, thực vật C4có năng suất cao hơn thực vật C3.

III. Thực vật CAM

1. Một số đặc điểm nhận biết thực vật CAM

+ Loài thực vật chịu hạn có các lá dày với tỷ số diện tích bề mặt nhỏ hơn so với thể tích.

Chúng thường có lớp cutin dày để bảo vệ không bị khô héo trước ánh nắng mặt trời gay gắt.

Các khí khổng (lỗ thở) có thể đóng và ban ngày hoặc bị chìm xuống thành các hốc lõm ngăn thoát hơi nước.

Mộtsố loại sẽrụng lá vào mùa khô (không phải mùa lạnh).

Thích hợp sống tại vùng có nhiệt độ cao (trên 30 độ) và ít CO2 (sa mạc, núi đá)

Cây rất dễ bị thối rễ hoặc úng lá nếu tưới nhiều và đất không kịp thoát nước.

Một số loại khác có thể lưu giữ nước trong các không bào (xương rồng, lan và dứa, sen đá).

2. Cơ chế quang hợp CAM

Thực vật CAM đóng kín các khí khổng trong thời gian ban ngàynhằm giữ gìn nước bằng cách ngăn cản quá trình thoát-bốc hơi nước. Các khí khổng sẽ đượcmở ra vào thời gian ban đêmlạnh và ẩm hơn, cho phép chúng hấp thụCO2 để sử dụng trong quá trình cố định cacbon (chuyển hóa chất dinh dưỡng).Cơ chế CAMcho phép các loài thực vật này có thể phát triển bình thường trong các điều kiện môi trường mà nếu khác đi thì là quá khô hạn đối với sự phát triển của chúng, hay ít nhất ra là làm cho chúng có thể chịu đựng được các điều kiện cực kỳ khô hạn.

-Pha tối ở thực vật CAMgần giống với pha tối ở thực vật C4, điểm khác biệt là về thời gian:

+ Ở thực vật C4, cả 2 chu trình của pha tối đều diễn ra vào ban ngày.

+ Ở thực vật CAM thì chu trình đầu cố định CO2 tạm thời được thực hiện vào ban đêm khi khí khổng mở và chu trình Canvin tái cố định CO2 thực hiện vào ban ngày khi khí khổng đóng.

Quá trình tổng hợp chất hữu cơ của thực vật CAM được bắt đầu khihợp chất 3 - cacbon là Photphoenolpyruvat được Cacboxylathóa thànhOxaloaxetatvà nó sau đó bị khử để tạo ra Malat.Thực vật CAM lưu trữ các trung gian 4- cacbonnày cùng các hợp chất hữu cơ đơn giản khác trong các không bào của chúng. Muối malat dễ dàng bị phá vỡ thànhPyruvatvàCO2, sau đó pyruvat đượcPhotphorylat hóađể tái sinhPhotphoenolpyruvat(PEP). Trong thời gian ban ngày, axít malic bị chuyển ra khỏi các không bào và bị phân tách ra để tạo thành CO2 sao cho nó có thể đượcenzym RuBisCOsử dụng trong chu trìnhCalvin-Bensontrong chất nền đệm của lục lạp. Bằng cách này nó làm giảm tốc độ thoát - bốc hơi nước trong quá trình trao đổi khí.

Thực vật CAM có khả năng giữ nước rất tốt, cũng như rất hiệu quả trong việc sử dụng nitơ. Tuy nhiên, chúng là không hiệu quả trong việc hấp thụ CO2, do vậy chúng là các loại cây phát triển chậm khi so sánh với các loài thực vật khác. Ngoài ra, thực vật CAM cũng tránh quang hô hấp. Enzym chịu trách nhiệm cố định cacbon trong chu trình Calvin, Rubisco, không thể phân biệt CO2 với ôxy. Kết quả là thực vật sử dụng năng lượng để phá vỡ các hợp chất cacbon.