C4植物与C3植物的比较

1、-I植物与2植物的比较人们根据光合作用碳素同化的最初光合产物的不同，把高等植物分成两类：（1）C3植物。这类植物的最初产物是3-磷酸甘油酸（三碳化合物），这种反应途径称 G途径，如水稻、小麦、棉花、大豆等大多数植物。（2）C 4植物。这类植物以草酰乙酸（四碳化合物）为最初产物，所以称这种途径为 C4途径, 如甘蔗、玉米、高粱等。一般来说，C4植物比C3植物具有较强的光合作用，原因有：一、叶片的显微结构一一重点比较维管束鞘细胞结构G植物叶片的维管束薄壁细胞较大，其中含有许多较大的叶绿体，叶绿体没有基粒或基粒发育不良；维管束鞘的外侧密接一层成环状或近于环状排列的叶肉细胞，组成了 “花环型”结构。这

2、种结构是 G植物叶片所特有的特征。叶肉细胞内的叶绿体数目少，个体小，有基 粒。G植物的维管束鞘薄壁细胞较小，不含或很少叶绿体，没有“花环型”结构，维管束鞘 周围的叶肉细胞排列松散。维（二）Ca植物和C4植物叶片结构的特点栅栏组织维管束鞘细胞海绵组织维管束鞘细胞一部分叶c3植物的叶片鱸构肉细胞匕较类型维管束鞘细胞叶肉细胞细胞大小叶绿体排列叶绿体C3植物小不含排列疏松含有C4植物大含有花环状”环绕在维管 束鞘细胞外含有C4植物的叶片结构植物类型G植物X比植物 坤瞎丄龙叶片的解剖结构无“花环型”结构维管束鞘细胞及周围的一部分叶肉细胞构成“花环型”结构叶绿体的类型有一种类型的叶绿体，主要 位于叶肉细胞

3、中有两种类型的叶绿体，叶肉细胞的叶绿体 正常，维管束鞘细胞的叶绿体没有基粒二、淀粉粒形成的场所C4植物通过磷酸烯醇式丙酮酸固定二氧化碳的反应是在叶肉细胞中进行的，生成的四碳双羧酸转移到维管束鞘薄壁细胞中，放出二氧化碳，参与卡尔文循环，形成糖类，所以甘蔗、玉米等C4植物进行光合作用时，只有维管束鞘薄壁细胞形成淀粉，在叶肉细胞中没有淀粉。 而水稻等C3植物由于仅有叶肉细胞含有叶绿体，整个光合过程都是在叶肉细胞里进行，淀 粉亦只是积累在叶肉细胞中，维管束鞘薄壁细胞不积存淀粉。C3途径和C4途径1、 C4植物光合作用特点示意图CO 2ADP+Pi叶肉细胞中的叶绿体1-C 4 -C3（ PEP）（丙酮酸

4、）维管束鞘细胞目CO2的受体co,固定CQ固定C3还原暗反应种类后产物的场所的场所途径C3植物C52C3叶肉细胞叶 绿体叶肉细胞叶 绿体C3途径C4植物PEPC4叶肉细胞叶维管束鞘细C3途径（C3）绿体胞叶绿体C4途径2、G植物和C4植物光合作用途径比较三、在生理上，C4植物一般比C3植物具有较强的光合作用，这是与G植物的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶活性较强，光呼吸很弱有关。卡尔文循环的CO固定是通过核酮糖二磷酸羧化酶的作用来实现的，C4途径的CO固定是由磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶催化来完成的。两种酶都可使CQ固定。但它们对 CO的亲和力却差异很大。试验证明，C4植物的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的活性比C3

5、植物的强60倍，因此，C4植物的光合速率比 C3植物快许多，尤其是在二氧化碳浓度低的环境下，相差更是悬殊。由于磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶对CQ的亲和力大，所以，G植物能够利用低浓度的二氧化碳，而C3植物不能。由于C4植物能利用低浓度的 CO,当外界干旱气孔关闭时，C4植物就能利用细胞间隙里的含量低的CO,继续生长，C3植物就没有这种本领。所以，在干旱环境中C4植物生长比C3植物好。C4植物的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶活性较强，对CQ的亲和力很大，这种酶就起一个“二氧化碳泵”的作用，把外界 CQ “压”进维管束鞘薄壁细胞中去，增加维管束鞘薄壁细胞的CO。所以，1植物在较低浓度时光合速率高于：植物。与植物

6、相比，1植物二氧化碳饱和点低，而光饱和点高，光合效率高，这是判断 植物的标准之一。 q植物是通过C*途径同化碳的植物， 它同时具备和C*两条途径，C* 途径本身不能将-二还原成糖，只能改善-二的供应，是一种辅助系统。从下图中可知， 植物a的光补偿点（即在光照下，植物光合作用吸收的j量与呼吸作用释放的j量达到动态平衡时外界环境中的 L匸2浓度）高，它是：植物。植物B是1植物。L全日躁植物BK1 100 20U MX) 400 500 C(?2(10-6) cq浓度综合上述各点，可知 C4植物的光呼吸低于 C3植物。C3植物的光呼吸很明显，故亦称为 光呼吸植物或高光呼吸植物； C4植物的光呼吸很低， 几乎测量不出，故亦称为非光呼吸