간단 요약 C3, C4, CAM 식물의 차이

C3와 C4, CAM식물의 차이
 - 이산화 탄소의 유입에 따른 수분 손실을 최소화 하기 위해
 - 탄소고정을 가장 효율적으로 하기 위해

① C3
 잎의 구조에서 처럼 표피와 책상조직, 해면조직(사이에 엽맥이 있음)을 갖고 있다.

rubisco를 사용하여 탄소를 고정하도록 되어 있어, rubisco의 특성상 탄소고정과 광산화가 동시에 이루어질수 있다는 문제점을 안고 있다.(rubisco의 이러한 특성 때문에 과거 지구의 대기중 이산화탄소의 농도가 현재보다 현저히 높았다고 추측.)이러한 특성이 문제가 되는 것은 덥고 건조한 날, 뜨거운 태양아래
태양이 강하게 비추면 CO2의 소비는 왕성해 지지만 덥고 건조한 날씨로 인하여 식물체는 많은 양의 수분을 잃게 됩니다. 이를 막기 위해서 식물체는 기공을 닫지만, 이렇게 될 경우 식물체 내로 CO2의 유입이 차단되어 CO2의 농도가 줄고, O2의 농도가 높아지게 됨
이러한 식물체의 환경에서 rubisco는 광호흡을 일으키게 된다

② C4 식물
C4 식물은 잎의 엽맥주변에 유관속초를 갖고있고, 그 주변을 엽육세포가 감싸고 있는 구조를 한다.

엽육세포는 PEP카르복시화효소를 갖고 있어 외부에서 유입이 된 CO2를 1차적으로 먼저 C4화합물로 만들어 주고, 이 물질이 유관속초로 유입이 되면서 유관속초 속에 CO2를 공급하고, 이 CO2로 rubisco는 캘빈회로를 진행하게 된다.

PEP카르복시화효소는 rubisco와는 달리 산소와는 결합하지 않음으로 결국 낮은 CO2의 농도와 높은 O2의 농도에도 광호홉은 일어날수 없고, 유관속초세포는 밖을 둘러쌓고 있는 엽육세포로 인하여 항상 높은 농도의 CO2를 공급받아 유지할수 있기 때문에 광호흡이 일어날수 없는 것이다.
결국 C3식물의 단점(광호흡에 대한)을 구조적 변화로 극복한 것이다

③ CAM 식물

 C4 식물이 구조적으로 문제를 해결, CAM 식물은 시간적 장벽을 형성하여 해결.
CAM식물도 C4와 같이 PEP카르복시화효소가 있으나 세포에 따른 효소의 구분을 갖고 있지는 못한다.

수분의 손실이 적은 밤에는 기공을 열어 많은 양의 CO2를 받아 탄소고정의 과정만을 일으키며, 수분의 손실이 극심한 낮에는 기공을 닫고 밤새 만들어 놓은 C4화합물을 이용하여 켈빈회로를 작동시키는 기작을 일으킨다.
이러한 CAM식물은 광호흡에 대한 문제점은 물론 수분의 손실도 최소화 할 수 있다.
각기 환경에 대한 적응의 결과로서 위와 같은 구조를 형성하였다고 여겨지며, 아마도 C3 -> CAM -> C4의 과정으로 진화하였을 것이라고 추측