Põhierinevus C4- ja CAM-taimede vahel seisneb selles, et C4-taimedes toimub süsiniku sidumine nii mesofülli- kui ka kimbuümbrise rakkudes, samas kui CAM-taimedes toimub süsiniku sidumine ainult mesofüllirakkudes.
Enamik taimi järgib Calvini tsüklit, mis on C3 fotosünteesi rada. Need taimed kasvavad piirkondades, kus on piisav alt vett. Veelgi enam, enam kui 90% taimedest teostavad süsivesikute sünteesi C3 rada. Siiski on ka kaks muud taimekategooriat. Need on C4 taimed ja CAM taimed. Kuid C4 taimed ja CAM taimed esinevad kuivades piirkondades, kus on piiratud kogus vett. Nad kasutavad süsiniku sidumiseks ja ka veesisalduse säilitamiseks oma taimekehades spetsiaalseid süsiniku sidumise teid.
Mis on C4 taimed?
C4 taimed on seda tüüpi taimed, mis toodavad 4 süsinikuühendit; oksaloatsetaat kui süsiniku fikseerimise protsessi esimene stabiilne toode. C4 taimed on mesofüütsed. Seetõttu kasutavad C4 taimed C4 fotosünteesi rada. See on alternatiivne viis stoomide avanemise minimeerimiseks päevasel ajal ja Rubisco efektiivsuse suurendamiseks, mis on algselt süsiniku sidumisel osalev ensüüm. Vastav alt sellele toimub see nii mesofüllirakkudes kui ka kimbu ümbrisrakkudes. See spetsiaalne struktuur, kus C4 fotosüntees toimub, on Kranzi anatoomia.
Joonis 01: C4 taimed
Samamoodi kasutavad C4 taimed C4 fotosünteesi ajal süsiniku sidumise algetapis fosfoenoolpüruvaati (PEP) (mesofüllirakkudes esinev alternatiivne ensüüm). PEP-il on suurem afiinsus süsinikdioksiidi suhtes kui rubiskol. Seega fikseeritakse süsinikdioksiid PEP-ga oksaloatsetaadiks (C4), seejärel malaadiks (C4) ja transporditakse ümbrisrakkudesse. Siin dekarboksüleeritakse malaat püruvaadiks ja süsinikdioksiidiks. Seejärel fikseerib selle süsinikdioksiidi kimbu ümbrisrakkudes sisalduv Rubisco. C4 rajal kinnitub süsinikdioksiid lehe kahes piirkonnas.
Mis on CAM-taimed?
CAM-taimed on teatud tüüpi taimed, mis kasutavad CAM-fotosünteesi. CAM on Crassulacean happe metabolism. See on spetsiaalne süsiniku sidumise rada, mis esineb kuivades tingimustes kasvavates taimedes. Samuti leiti see mehhanism esmakordselt taimede perekonnast Crassulaceae. Lisaks ilmneb see mehhanism päevasel ajal, kui lehtedes olevad stoomid hoitakse suletuna.
Joonis 02: CAM-taimed
Seetõttu takistab CAM-i fotosüntees taime veekadu aurustumisest ja transpiratsioonist. Kuid öösel avanevad stomatid ja koguvad süsinikdioksiidi. Seejärel ladestub see neeldunud süsinikdioksiid malaadina; neljast süsinikust koosnev ühend vakuoolides. Malaat saadakse oksaloatsetaadist, mis on esimene stabiilne ühend, mida CAM taimed öösel toodavad. Seejärel transporditakse see kloroplastidesse ja muudetakse päeva jooksul fotosünteesi hõlbustamiseks tagasi süsinikdioksiidiks. Siin on esimene sünteesitud stabiilne toode 3-fosfoglütseriinhape. Kogu protsess toimub ainult mesofülli rakkudes.
Millised on C4 ja CAM-seadmete sarnasused?
- C4 tehased ja CAM-tehased asuvad keskkondades, kus vett on vähe.
- Samuti osalevad mesofülli rakud nii C4 kui ka CAM-i süsiniku sidumise radades.
Mis vahe on C4- ja CAM-seadmete vahel?
C4 ja CAM taimed on kahte tüüpi taimed, mis viivad läbi kahte erinevat fotosünteesi rada, mis erinevad C3 fotosünteesist. C4 taimed viivad läbi C4 fotosünteesi, CAM taimed aga CAM fotosünteesi. Seega on see peamine erinevus C4- ja CAM-seadmete vahel. C4 taimed on peamiselt mesofüütsed, samas kui CAM-taimed on kserofüütsed. Seetõttu on see veel üks erinevus C4- ja CAM-seadmete vahel.
Lisaks on C4 taimede esimene süsinikuprodukt oksaloatsetaat, samas kui CAM-i taimede esimesed süsinikuproduktid on öösel oksaloatsetaadid ja päeval PGA. Seetõttu võime seda pidada ka erinevuseks C4- ja CAM-seadmete vahel. Erinev alt C4 taimedest suudavad CAM-i taimed CO2 öösel salvestada. Lisaks suudavad CAM-taimed erinev alt C4-taimedest ka vett säilitada.
Pealegi näitavad C4 taimed Kranzi anatoomiat, samas kui CAM taimed ei näita Kranzi anatoomiat. Samuti toimub C4 taimedes süsiniku sidumine nii mesofülli rakkudes kui ka kimbu ümbrise rakkudes, samas kui CAM taimedes toimub süsiniku sidumine ainult mesofülli rakkudes. See on veel üks erinevus C4 ja CAM-seadmete vahel.
Allpool on infograafik C4 ja CAM-seadmete erinevuste kohta.
Kokkuvõte – C4 vs. CAM Plants
C4- ja CAM-taimed asuvad kuivades keskkondades. Seetõttu kasutavad nad süsiniku sidumiseks ja ka veesisalduse säilitamiseks taimekehas spetsiaalseid süsiniku sidumise teid. CAM-taimed on teatud tüüpi taimed, mis kasutavad CAM-fotosünteesi. C4 taimed on seda tüüpi taimed, mis toodavad 4 süsinikuühendit; oksaloatsetaat kui süsiniku fikseerimise protsessi esimene stabiilne toode. Peamine erinevus C4- ja CAM-taimede vahel on see, et C4-taimedes toimub süsiniku sidumine nii mesofüllides (PEP) kui ka kimbu ümbrisrakkudes (rubisco abil), samas kui CAM-taimedes toimub süsiniku sidumine ainult mesofüllirakkudes.
