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Julian Vey

Cam-Pflanzen und der Cam Stoffwechsel

Die Besonderheit dieser Pflanzen ist, dass die CO2-Aufnahme und die CO2-Abgabe zeitlich voneinander getrennt stattfinden. Das benötigte Kohlenstoffdioxid wird bei diesen Pflanzen in der Nacht aufgenommen und in der Form von Äpfelsäure in den Vakuolen gespeichert.

Bei Tag wird die Äpfelsäure umgewandelt und das darin enthaltene COfreigegeben und kann ganz normal im Calvin-Zyklus zur Synthese von Glucose verwendet werden. Der Grund dieser zeitlichen Trennung von Aufnahme und Abgabe ist durch den Standort dieser Pflanzen gegeben. Sie kommen in sehr warmen und trockenen Gebieten vor. Würde das CO2 tagsüber aufgenommen werden, so würde dies mit einem enormen Wasserverlust einhergehen. So können aber die Stomata geschlossen bleiben und der Wasserverlust ist auf ein Minimum reduziert, da es nachts kälter ist.
Des Weiteren kommen Cam-Pflanzen in Gebieten mit niedriger Kohlenstoffdioxid-Konzentration vor. Durch die Aufnahme in der Nacht ist genug CO2 gespeichert und die PS-Rate sinkt nicht ab, wenn die Konzentration von CO2 in der Luft sehr gering ist. 

Bekannte Cam-Pflanzen gehören zu der Familie der Kakteengewächse, der Dickblattgewächse und der Wolfsmilchgewächse.


CO2-Aufnahme in der Nacht

Kohlenstoffdioxid wird ,wie bei C4-Pflanzen in Form von HCO3-, durch PEP-Carboxylase an PEP gebunden, zu Oxalacetat umgewandelt und als letztes als Malat (Äpfelsäure) in den Vakuolen gespeichert. (Die einzelnen Schritte und die genauen Vorgänge sind im Bild sehr gut zu erkennen). Zur Herstellung von PEP (Phosphoenolpyruvat) wird Stärke verwendet, welche tagsüber synthetisiert wird. In Cam-Pflanzen muss eine hohe Konzentration von PEP vorhanden sein, damit über Nacht auch genug CO2 aufgenommen werden kann. Eine weitere Besonderheit dieser Pflanzenart ist die überdurchschnittlich große Vakuole, die eine sehr hohe Konzentration an Malat aufnehmen kann. Um Malat gegen das Konzentrationsgefälle in eine Vakuole transportieren zu können, wird ATP benötigt.
Ph-Wert bei Nacht = 3

 

Co2-Abgabe am Tag

Am Tag wird die Äpfelsäure wieder freigesetzt und das darin enthaltene CO2 abgespalten. Dieses kann nur ganz normal im Calvin-Zyklus verwendet werden. Ein sehr großer Teil der daraus entstandenen Stärke wird nachts nun wieder verwendet um PEP herzustellen, daher ist der Gewinn der PS sehr gering. Daraus und aus dem limitierenden Faktor -Größe der Vakuole- ist ersichtlich, dass kaum ein Wachstum möglich ist und wenig Biomasse produziert wird. Dies ist ein Grund, warum Cam-Pflanzen in der Landwirtschaft kaum zum Einsatz kommen.
Ph-Wert am Tag = 7

 CAM-Stoffwechsel

Quelle Grafik: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:CAM_cycle.svg, Wikcommonsuser Yikrazuul, Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

 

Der Unterschied zu C4-Pflanzen liegt darin, dass bei Cam-Pflanzen eine zeitliche Trennung der Aufnahme stattfindet, während bei C4-Pflanzen fast nur der räumliche Aspekt mit zwei verschiedenen Chloroplastenarten zu tragen kommt.

 

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