C3, C4, CAM 식물은 각각 어떠한 특징이 있나요?

Question

안녕하세요. 광합성을 하는 양상에 따라서 식물의 종류가 다르다고 하던데 C3, C4, CAM 식물은 각각 어떠한 특징이 있나요?

김지호 박사 · Accepted Answer

안녕하세요. C3 식물이란 광합성 과정에서 이산화탄소(CO2)를 처음 고정할 때 만들어지는 탄소화합물이 탄소 3개인 식물인데요, 지구상의 식물 중 85%가 C3 식물에 속하며, 벼, 보리, 밀, 콩 등의 대부분의 작물 및 대부분의 나무들이 C3 식물입니다. 이산화탄소(CO2)가 캘빈회로의 루비스코에 의해 카르복실화되어 3탄당 인산(3-포스포글리세르산)이 생성되는 C3 식물과 달리, 포스포에놀피루브산 카르복실라제(phosphoenol pyruvate carboxylase, PEPcase)에 의해 옥살로아세트산(oxaloacetate, OAA)이 첫 번째로 생성되는 식물을 C4 식물이라고 합니다. 가뭄이나 고온과 같은 환경스트레스 조건에서 C4 식물이 C3 식물에 비해서 경쟁적인 우위를 갖고 있으며, 옥수수나 사탕수수와 같은 작물이 대표적인 C4 식물이라고 할 수 있습니다. 마지막으로 CAM 식물이란 이산화탄소를 이용한 탄소 고정과 캘빈회로를 통한 에너지 생성이 시간에 따라 구분되어 일어나는 식물을 말하는데요, CAM 식물에 의한 이산화탄소 고정은 밤중에 일어납니다. CAM 식물은 건조한 환경에서 흔히 자라는 식물로, 이러한 환경에서 식물로부터 수분이 증발되지 않도록 스토마타가 닫혀 있게 되며 대표적인 예시로는 알로에, 스투키, 파인애플, 선인장 등이 있습니다.

김경태 전문가 · Answer

1. C3 식물: 일반적인 광합성 경로로, CO2를 3탄소 화합물로 고정합니다. 쌀, 밀, 보리 등.온대 지역에서 잘 자라며, 낮에만 광합성을 수행합니다. 고온 또는 건조한 환경에서는 효율이 떨어질 수 있습니다.2. C4 식물:CO2를 4탄소 화합물로 고정하며, 두 가지 세포에서 광합성을 진행합니다. 옥수수, 사탕수수, 꼬투리콩 등. 고온과 건조한 환경에서 효율적으로 광합성을 수행할 수 있습니다. 에너지 소모가 더 큽니다.3. CAM 식물:  밤에 CO2를 고정하고 낮에는 광합성을 진행하는 방식입니다 선인장, 다육식물, 바나나 등.물 손실을 최소화하여 건조한 환경에서 생존할 수 있습니다.

류경범 전문가 · Answer

C3, C4, CAM 식물은 광합성 과정에서 이산화탄소를 고정하는 방식이 다르기 때문에 각기 다른 환경에 적응하여 살아갑니다.C3 식물의 경우 대부분의 식물이 여기에 속하며, 이산화탄소를 직접 캘빈 회로에 고정합니다.장점은 광합성 효율이 높고, 다양한 환경에서 잘 자란다는 점이지만, 단점이라면 고온 건조한 환경에서는 광호흡이 발생하여 광합성 효율이 떨어집니다.대표적인 식물로는 콩, 밀, 벼 등 앞서 말씀드린대로 대부분의 식물입니다.,C4 식물은 이산화탄소를 먼저 4탄당 화합물로 고정한 후 캘빈 회로에 전달합니다.장점은 고온 건조한 환경에서 광호흡을 줄여 광합성 효율을 높일 수 있으며 단점은 C3 식물에 비해 생장 속도가 느리고, 낮은 온도에서는 C3 식물보다 광합성 효율이 낮습니다.대표적인 식물로 옥수수, 사탕수수 등이 있습니다.CAM 식물은  밤에 기공을 열어 이산화탄소를 흡수하고, 낮에는 기공을 닫아 수분 손실을 줄입니다.장점은 매우 건조한 환경에서도 생존할 수 있으며 단점은 생장 속도가 매우 느리고, 생산량이 적습니다.대표적인 식물로 선인장, 다육식물 등이죠.간단히 요약해 드리면 C3 식물은 일반적인 식물, 광합성 효율이 높지만 고온 건조에 약하며, C4 식물은 고온 건조에 강하지만 생장 속도가 느립니다. CAM 식물은 매우 건조한 환경에 적응했지만 생장이 매우 느립니다.

이은수 전문가 · Answer

C3, C4, CAM 식물은 광합성 과정에서 탄소를 고정하는 방식에 따라 구분됩니다. C3 식물은 가장 일반적인 광합성 방식으로, 3탄소 화합물을 처음 생성하며 온대 기후에서 주로 자랍니다. C4 식물은 4탄소 화합물을 통해 탄소를 고정하며, 뜨겁고 건조한 환경에서 효율적으로 광합성을 진행합니다. CAM 식물은 밤에 이산화탄소를 흡수해 저장하고, 낮에 광합성을 하며, 주로 사막과 같은 극한 환경에 적응한 식물들입니다.

홍성택 전문가 · Answer

안녕하세요. 홍성택 전문가입니다.1. C3 식물:   - 특징: 가장 일반적인 형태로, CO2를 직접적으로 고정하여 3탄소 화합물(3-PGA)을 형성합니다.   - 예: 밀, 보리, 대두 등.2. C4 식물:   - 특징: CO2를 먼저 4탄소 화합물로 고정한 후, 이를 다시 C3 경로로 전환합니다. 이 과정은 더 높은 효율로 CO2를 고정할 수 있게 해줍니다.   - 예: 옥수수, 사탕수수, 수수 등.3. CAM 식물:   - 특징: 밤에 CO2를 고정하고, 낮에는 이를 사용하여 광합성을 진행합니다. 이로 인해 수분 손실을 최소화할 수 있습니다.   - 예: 선인장, 다육식물 등.

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C3, C4, CAM 식물은 각각 어떠한 특징이 있나요?