Tài liệu Tự nhiên,sinh học,thực vật cam,sa mạc,khô hạn,quang hợp pdf

Thực vật CAM


Dứa là một loài thực vật CAM.
Thực vật CAM hay quang hợp CAM với CAM là
từ viết tắt của Crassulacean acid metabolism (trao
đổi chất axít Crassulacea), là một kiểu cố định
cacbon phức tạp trong một số thực vật quang hợp.
CAM là cơ chế thông thường tìm thấy trong các thực
vật sinh sống trong các điều kiện khô hạn, bao gồm
các loài tìm thấy trong sa mạc (ví dụ, 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 v.v).
Tổng quan:
Các thực vật có cơ chế thích nghi để có thể phát
triển tốt trong điều kiện khí hậu khô cằn được gọi là
thực vật chịu hạn hay thực vật ưa khô. Một số thực
vật chịu hạn có các lá nhỏ và dày với tỷ số diện tích
bề mặt so với thể tích là nhỏ. Chúng cũng có thể có
lớp cutin dày để bảo vệ chúng không bị khô héo.
Các khí khổng có thể bị chìm xuống thành các hốc
lõm. Một vài thực vật chịu hạn rụng lá vào mùa khô.
Một số khác, như xương rồng, lan và dứa có thể lưu
giữ nước trong các không bào. Một số thực vật chịu
hạn thực hiện cơ chế quang hợp theo kiểu CAM.
Thực vật CAM đóng kín các khí khổng trong thời
gian ban ngày nhằm giữ gìn nước bằng cách ngăn
cản quá trình thoát-bốc hơi nước. Các khí khổng sẽ
được mở ra vào thời gian ban đêm lạnh và ẩm hơn,

cho phép chúng hấp thụ điôxít cacbon để sử dụng
trong quá trình cố định cacbon. Quá trình này được
bắt đầu khi hợp chất 3-cacbon là
photphoenolpyruvat được cacboxylat hóa thành
oxaloaxetat và nó sau đó bị khử để tạo ra malat.
Thực vật CAM lưu trữ các trung gian 4-cacbon này
cùng các hợp chất hữu cơ đơn giản khác trong các
không bào của chúng. Muối malat dễ dàng bị phá vỡ
thành pyruvat và CO
2
, sau đó pyruvat được
photphorylat hóa để tái sinh photphoenolpyruvat
(PEP). Trong thời gian ban ngày, axít malic bị
chuyển ra khỏi các không bào và bị phân tách ra để
tạo thành CO
2
sao cho nó có thể được enzym
RuBisCO sử dụng trong chu trình Calvin-Benson
trong chất nền đệm của lạp lục. Bằng cách này nó
làm giảm tốc độ thoát-bốc hơi nước trong quá trình
trao đổi khí, CAM cho 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.


CAM là tên gọi lấy theo họ Crassulaceae, trong đó
có chứa loài Crassula argentea
Ở một vài phương diện, CAM tương tự như kiểu

quang hợp C4, ngoại trừ một điều là thực vật CAM
không chứa các tế bào bó màng bọc. Thực vật C
4
bắt
CO
2
trong một kiểu mô tế bào (thịt lá) và sau đó di
chuyển nó tới kiểu mô khác (các tế bào bó màng
bao) sao cho quá trình cố định cacbon có thể diễn ra
thông qua chu trình Calvin-Benson. Ngoài ra, trao
đổi chất C
4
diễn ra liên tục khi còn có ánh nắng,
trong khi CAM chỉ diễn ra ban đêm. Vì thế, trao đổi
chất C
4
về mặt tự nhiên là tách rời cố định CO
2
ra
khỏi chu trình Calvin-Benson, trong khi trao đổi chất
CAM tạm thời tách rời cố định CO
2
ra khỏi chu trình
này.
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 CO
2
, 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 CO
2
với ôxy. Kết quả
là thực vật sử dụng năng lượng để phá vỡ các hợp
chất cacbon. Quá trình tốn kém này diễn ra khi nồng
độ ôxy bên trong lá là quá cao, cụ thể là trong các
thực vật C
3