Thực vật C3, C4, CAM là kiến thức quan trọng có trong chương trình Sinh học 11. Việc nắm chắc kiến thức và cách phân biệt nhóm thực vật C3, C4, CAM sẽ giúp bạn đạt điểm tuyệt đối trong các bài kiểm tra. Để hiểu rõ hơn, quý bạn đọc đừng bỏ qua các thông tin chi tiết dưới đây của ruaxetudong.org
Nội dung bài viết
Thực vật C3 là gì? Tìm hiểu nhóm thực vật C3
Thực vật C3 là gì?
C3 là nhóm thực vật có thể cố định CO2 dựa theo con đường C3 (hay còn gọi là chu trình canvin). Đó là nhóm thực vật mà sản phẩm ban đầu chúng sinh ra là 3-phosphoglycerate cùng với 3 nguyên tử cacbon. Các loại thực vật C3 còn được gọi là cây ôn đới vì những cây này có khả năng khử thành khí cacbonic trực tiếp ở bên trong lục lạp.
Nhóm thực vật C3 có nguồn gốc từ thời kỳ đại Trung Sinh và đại Cổ Sinh nghĩa là nó xuất hiện trước thực vật C4. Tính tới thời điểm hiệu tại, thực vật C3 chiếm đến 95% sinh khối thực vật trên Trái Đất. Thực vật C3 bao gồm các loài rong rêu đến các loại cây gỗ lớn phân bố ở khắp nơi.
Thực vật C3 sống ở đâu? Nhóm thực vật C3 phân bố như thế nào?
Nhóm thực vật C3 có xu hướng phát triển tốt ở khu vực có ánh sáng mặt trời vừa phải, làm lượng dioxit cacbon khoảng 200 ppm hoặc cao hơn, có mạch nước ngầm. Chu trình đồng hóa carbon được thực hiện theo hình thức quang hợp, khử khí thành khí cacbonic trực tiếp ở trong lục lạp.
Thực vật C3 phải sinh sống ở khu vực có nồng độ dioxide cacbon cao là do RuBisCO thông thường sẽ kết hợp với các phân tử oxy vào RuBP thay vì phân tử dioxide cacbon. Điều này gây phá vỡ RuBP thành phân tử đường 3 – cacbon cùng 2 phân tử glycolat. Hai phân tử bị oxy hóa thành dioxide cacbon làm lãng phí lượng tế bào. Nồng độ dioxide cacbon cao giúp hạn chế phản ứng RuBisCO kết hợp với phân tử oxy.
Chu trình thực vật C3
Cố định cacbon C3 là kiểu trao đổi chất để cố định cacbon trong quá trình quang hợp thực vật. Quá trình này chuyển hóa dioxit cacbon và ribuloza bisphotphat ((RuBP, một đường chứa 5-cacbon) thành 3-photphoglyxerat), thông qua phản ứng: 6 CO2 + 6 RuBP → 12 3-photphoglyxerat
Phản ứng này diễn ra ở mọi thực vật giống như bước đầu tiên trong chu trình Calvin. Ở thực vật C4, dioxit cacbon được tạo ra từ malat và tham gia vào phản ứng chứ không phải trực tiếp từ không khí.
Thực vật C4 là gì? Tìm hiểu về nhóm thực vật C4
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 gồm có một số loài sống ở vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới như mía, ngô, cao lương.
Thực vật C4 có thể sống trong điều kiện nóng ẩm kéo dài, ánh sáng và nhiệt độ cao quanh năm mà không ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng. Vậy nên, thực vật C4 có khả năng thích ứng tốt với nhiệt độ, cường độ quang hợp cao, chịu hạn tốt.
Nhóm thực vật C4 có lá nhỏ và mảnh, chứa rất ít nước nên ít bị mất nước và héo úa khi gặp thời tiết có nhiệt độ cao như C3. Thậm chí, khi cây bị cắt đứt ra khỏi thân thì vẫn có thể xanh tươi trong nhiều giờ, nhiều ngày (tùy loại).
Chu trình quang hợp của thực vật C4
Chu trình quang hợp của thực vật nhóm C4 diễn ra ở 2 loại tế bào đó là
- Tế bào mô giậu – nơi diễn ra giai đoạn cố định CO2 đầu tiên
Chất nhận CO2 đầu tiên là một loại hợp chất 3C (tức phosphoenolpyruvate – PEP). Sản phẩm ổn định đầu tiên được sản sinh là hợp chất 4C (axit oxaloaxetic – AOA). Ngay sau đó, AOA sẽ được chuyển hóa thành hợp chất 4C khác có tên là axit malic (AM) trước khi chuyển vào tế bào bao bó mạch.
- Tế bào bó mạch – nơi diễn ra giai đoạn cố định CO2 lần 2
AM sẽ bị phân hủy để giải phóng CO2 cung cấp cho chu trình canvin cùng hợp chất C3 là axit piruvic. Axit piruvic sẽ quay lại tế bào mô giậu để tái tạo lại chất nhận CO2 đầu tiên là PEP. Còn chu trình Canvin của giai đoạn này sẽ diễn ra như ở nhóm thực vật C3.
Thực vật CAM là gì?
CAM là từ viết tắt của Crassulacean acid metabolism (trao đổi chất axit Crassulacea). Đây là nhóm thực vật cố định carbon dioxide bằng con đường CAM hoặc chuyển hóa axit axit Crassulacean. Đây là cơ chế phổ biến được tìm thấy ở những loài thực vật sống trong điều kiện khí hậu nóng, khô cằn như xương rồng, dứa,…
Tên gọi Crassulaceae được lấy từ họ thực vật mà cơ chế này được phát hiện đầu tiên bao gồm các cây mọng nước như câu thuốc, cây cảnh.
Chu trình quang hợp ở thực vật CAM như sau:
- Để tránh mất nước, khí khổng của các loại thực vật nhóm C4 sẽ đóng vào ban ngày và mở vào ban đêm, cố định CO2 theo con đường CAM
- Vào ban đêm, nhiệt độ môi trường xuống thấp, tế bào khí khổng mở ra, CO2 khuếch tán qua lá. Chất nhận CO2 đầu tiên là PEP và sản phẩm ổn định đầu tiên là AOA.
- Ban ngày, khi tế bào khí khổng đóng lại, AM bị phân hủy và giải phóng CO2 cung cấp cho chu trình canvin và axit piruvic tái sinh chấp nhận ban đầu PEP.
Chu trình CAM gần giống với chu trình C4, điểm khác nhau là về thời gian. Cả 2 giai đoạn của chu trình C4 đều diễn ra vào ban ngày còn chu trình CAM diễn ra vào ban ngày và ban đêm.
Phân biệt thực vật C3 C4 và CAM
Có rất nhiều người nhầm lẫn thực vật C3 C4 CAM nên nội dung tiếp theo, ruaxetudong.org sẽ giúp bạn phân biệt thực vật C3 C4 CAM dễ nhớ nhất.
| Đặc điểm | Thực vật C3 | Thực vật C4 | Thực vật CAM |
| Môi trường sống | Khí hậu ôn hòa, cường độ ánh sáng trung bình | Một số khu vực nhiệt đới, cường độ ánh sáng mạch | Thực vật mọng nước sống ở khu vực khô hạn, hoang mạc. |
| Đại diện | Lúa, đậu,… | Ngô, mía,… | Xương rồng |
| Hình thái | Lá bình thường, có 1 loại lục lạp | Lá bình thường, có 2 loại lục lạp ở tế bào mô giậu và tế bào bao bó mạch | Lá mọng nước, có 1 lục lạp |
| Chất nhận CO2 đầu tiên | RDP | PEP | PEP |
| Sản phẩm đầu tiên | APG(C3) | AOA(C4) | AOA(C4) |
| Enzym cacboxyl hóa | RDP-cacboxylase | PEP-cacboxylase
RDP-cacboxylase |
PEP-cacboxylase
RDP-cacboxylase |
| Không gian | Ban ngày | Ban ngày | Giai đoạn 1: Ban ngày
Giai đoạn 2: Ban đêm |
| Năng suất sinh học | Trung bình đến cao | Cao | Thấp |
Với các thông tin trên đây về thực vật C3, C4, CAM hy vọng sẽ giúp ích với bạn. Nếu có bất kỳ đóng góp nào cho bài viết, quý bạn đọc hãy comment phía dưới chúng tôi sẽ phản hồi nhanh chóng, miễn phí 100%
