الاختلاف الرئيسي بين نباتات C4 و CAM هو أنه في نباتات C4 ، يتم تثبيت الكربون في كل من الخلايا المتوسطة وخلايا غلاف الحزمة بينما في نباتات CAM ، يحدث تثبيت الكربون فقط في الخلايا المتوسطة.
تتبع معظم النباتات دورة كالفين ، وهي مسار C3 لعملية التمثيل الضوئي. تنمو هذه النباتات في المناطق التي تتوفر فيها المياه الكافية. علاوة على ذلك ، فإن أكثر من 90٪ من النباتات تنفذ مسار C3 لتخليق الكربوهيدرات. ومع ذلك ، هناك فئتان نباتيتان أخريان أيضًا. هم نباتات C4 ومصانع CAM. لكن نباتات C4 ومصانع CAM موجودة في المناطق الجافة بكمية محدودة من الماء.يستخدمون مسارات خاصة لتثبيت الكربون لإصلاح الكربون وكذلك للحفاظ على محتوى الماء في أجسامهم النباتية.
ما هي نباتات C4؟
C4 نباتات هي نوع من النباتات التي تنتج مركب 4 الكربون ؛ oxaloacetate كأول منتج مستقر لعملية تثبيت الكربون. نباتات C4 هي نباتات متوسطة. لذلك ، تستخدم مصانع C4 مسار التمثيل الضوئي C4. إنه مسار بديل لتقليل فتح الثغور أثناء النهار ولزيادة كفاءة Rubisco ، وهو الإنزيم المتضمن في البداية أثناء تثبيت الكربون. وفقًا لذلك ، يحدث في كل من الخلايا المتوسطة وخلايا غمد الحزمة. هذا الهيكل المتخصص حيث يحدث التمثيل الضوئي لـ C4 هو تشريح كرانز.
الشكل 01: نباتات C4
وبالمثل ، أثناء عملية التمثيل الضوئي لـ C4 ، تستخدم نباتات C4 phosphoenolpyruvate (PEP) (إنزيم بديل موجود في خلايا mesophyll) أثناء الخطوة الأولى لتثبيت الكربون.يحتوي PEP على تقارب أعلى لثاني أكسيد الكربون من Rubisco. ومن ثم ، يتم تثبيت ثاني أكسيد الكربون بواسطة PEP في oxaloacetate (C4) ثم إلى malate (C4) ونقله إلى خلايا غلاف الحزمة. هنا ، يتم نزع الكربوكسيل من مالات إلى بيروفات وثاني أكسيد الكربون. ثم يتم إصلاح ثاني أكسيد الكربون هذا بواسطة Rubisco ، الموجود في خلايا غلاف الحزمة. في مسار C4 ، يثبت ثاني أكسيد الكربون في منطقتين من الورقة.
ما هي نباتات CAM؟
نباتات CAM هي نوع من النباتات التي تستخدم التمثيل الضوئي CAM. CAM هو استقلاب حمض Crassulacean. إنه مسار خاص لتثبيت الكربون موجود في النباتات التي تنمو في ظل ظروف قاحلة. أيضًا ، تم العثور على هذه الآلية لأول مرة في عائلة النباتات Crassulaceae. علاوة على ذلك ، تحدث هذه الآلية خلال النهار حيث يتم إغلاق الثغور الموجودة في الأوراق.
الشكل 02: نباتات CAM
لذلك ، يمنع التمثيل الضوئي CAM فقد الماء من النبات بسبب التبخر والنتح. لكن أثناء الليل ، تفتح الثغور وتجمع ثاني أكسيد الكربون. ثم يتم تخزين ثاني أكسيد الكربون الممتص على شكل مالات ؛ مركب رباعي الكربون في الفجوات. مشتق Malate من oxaloacetate وهو أول مركب مستقر تنتجه نباتات CAM أثناء الليل. ثم يتم نقلها إلى البلاستيدات الخضراء وتحويلها مرة أخرى إلى ثاني أكسيد الكربون خلال النهار لتسهيل عملية التمثيل الضوئي. هنا ، أول منتج مستقر يتم تصنيعه هو حمض 3-فوسفوجليسيريك. العملية برمتها تحدث فقط في الخلايا المتوسطة.
ما هي أوجه التشابه بين نباتات C4 و CAM؟
- نباتات C4 ومصانع CAM موجودة في البيئات التي تنخفض فيها المياه المتاحة.
- أيضًا ، تشارك خلايا الميزوفيل في كل من مسارات تثبيت الكربون C4 و CAM.
ما هو الفرق بين نباتات C4 و CAM؟
نباتاتC4 و CAM نوعان من النباتات التي تنفذ مسارين مختلفين للتمثيل الضوئي يختلفان عن عملية التمثيل الضوئي C3. تقوم نباتات C4 بعملية التمثيل الضوئي لـ C4 بينما تقوم مصانع CAM بعملية التمثيل الضوئي لـ CAM. وبالتالي ، هذا هو الفرق الرئيسي بين مصانع C4 و CAM. نباتات C4 هي نباتات متوسطة الحجم بشكل أساسي بينما نباتات CAM هي نباتات زيروفيتية. لذلك ، هناك فرق آخر بين مصانع C4 و CAM.
علاوة على ذلك ، فإن أول منتج كربوني لمصانع C4 هو oxaloacetate بينما المنتجات الكربونية الأولى لمصانع CAM هي oxaloacetates في الليل و PGA في النهار. لذلك ، يمكننا اعتبار هذا أيضًا فرقًا بين مصانع C4 و CAM. يمكن لمصانع CAM تخزين CO2في الليل ، على عكس مصانع C4. علاوة على ذلك ، يمكن لمصانع CAM تخزين المياه أيضًا ، على عكس مصانع C4.
إلى جانب ذلك ، تُظهر نباتات C4 تشريح كرانز بينما لا تُظهر نباتات CAM تشريح كرانز. أيضًا ، في نباتات C4 ، يحدث تثبيت الكربون في كل من خلايا النسيج الوسطي وخلايا غلاف الحزمة بينما في نباتات CAM ، يحدث تثبيت الكربون فقط في خلايا الميزوفيل.إذن ، هذا فرق آخر بين مصانع C4 و CAM.
أدناه مخطط معلوماتي عن الفرق بين نباتات C4 و CAM.
ملخص - C4 مقابل نباتات CAM
نباتاتC4 و CAM موجودة في البيئات القاحلة. لذلك ، يستخدمون مسارات تثبيت الكربون الخاصة لإصلاح الكربون وأيضًا للحفاظ على محتوى الماء في جسم النبات. نباتات CAM هي نوع من النباتات التي تستخدم التمثيل الضوئي لـ CAM. نباتات C4 هي نوع من النباتات التي تنتج مركبًا مكونًا من 4 كربون ؛ oxaloacetate كأول منتج مستقر لعملية تثبيت الكربون. الفرق الرئيسي بين مصانع C4 و CAM هو أنه في مصانع C4 ، يحدث تثبيت الكربون في كل من الخلايا المتوسطة (بواسطة PEP) وخلايا غلاف الحزمة (بواسطة rubisco) بينما يحدث تثبيت الكربون في نباتات CAM فقط في خلايا mesophyll.
