景天酸代谢途径(CAM途径)是指某些生长在 热带 及 亚热带 干旱及半干旱地区的肉质植物所具有的光合 固定二氧化碳 的特殊途径 。这些植物的叶片气孔在白天关闭,夜间开放 ,以此维持水分平衡并同化 二氧化碳 。具有这种途径的植物被称为CAM植物。
特征
CAM植物的特征在于其叶片气孔在白天关闭,夜晚张开。这一特点使得它们能够在保持水分的同时,利用夜间开放的气孔吸收二氧化碳。在夜间,细胞内的 磷酸烯醇丙酮酸 (PEP)作为二氧化碳接受体,在PEP羧化酶的作用下,形成 草酰乙酸 ,随后还原成 DL-苹果酸 并储存在液泡中。到了白天,苹果酸从液泡转移到 叶绿体 中进行脱羧作用,释放出二氧化碳,然后通过 卡尔文循环 转化为 糖类 。因此,CAM植物的绿色部分的 有机酸 ,尤其是苹果酸,呈现出明显的昼夜变化,夜间积累,白天减少。此外,淀粉在夜间减少,因为被转化为了 二氧化碳 接受体PEP,而在白天增加,这是光合作用的结果。目前已知有许多科的植物,如 龙舌兰亚科 、 仙人掌科 、 大戟科 、 百合科 、 葫芦科 、 萝藦科 等,都具有CAM途径。值得注意的是,虽然大多数CAM植物是多汁的,但也有一些非多汁的植物具有此途径,而并非所有多汁植物都是CAM植物。这些植物通过改变其代谢类型来适应环境,尽管CAM途径导致光合速率较低(约3至10毫克CO2/分米²/小时),但它们能够在这种其他植物难以生存的环境中存活和生长。
CAM途径与其他途径的区别
CAM途径与C3途径和C4途径相比,具有独特的特点。C3途径是光合途径同化的基础途径,而C4和CAM植物在形成 糖类 时,除了各自特有的途径外,都需要C3途径参与。在碳同化特性方面,CAM与C4植物类似,都含有PEP羧化酶,需要进行两次羧化反应来 固定二氧化碳 。然而,这两种植物在时间和空间上的固定二氧化碳与生成光合作用产物的过程有所不同。C4植物在叶肉 细胞 内固定 二氧化碳 ,在维管束鞘细胞中同化二氧化碳,而CAM植物则是在晚上固定二氧化碳,在白天同化二氧化碳。