C3植物与C4植物光合作用机理的差别与意义

1、C3植物与C4植物光合作用机理的差别与意义磁冯亚丽I C3植物和C4植物1 概念2 光合作用机理差别与意义® 什么是C3植物和C4植物? C3植物也叫三碳植物。光合作用中同化二 氧化碳的最初产物是三碳化合物3磷酸甘 油酸的植物。碳三植物的光呼吸高，二氧 化碳补偿点高，而光合效率低。如小麦、 水稻大豆、棉花等大多数作物。C4植物，C02同化的最初产物不是光合碳 循环中的三碳化合物3-磷酸甘油酸，而是四 碳化合物苹果酸或天门冬氨酸的植物。如 玉米、甘蔗、高粱、觅菜等。-花坏里悴 一比较维管束蹋细腿不含含，但 无基粒.I11*JT 1£pR 叫14q叶肉细胞樹栏组织.海绵组织&q

2、uot;花坏状环绕在叶绿体数 埶个制叶纯体C3植物光合作用的机理一 C3途径、1946色 美国加州大学的卡尔文和 本森等人米用了两项新技术： (1) 14C同位素标记与测定技术(2)双向纸层析技术 经过10多年的研 究，卡尔文等人终于推导出一个光合萦途各申&32面是捲形咸白篠初产沏 PG A为三碳化合勃，所以也叫做鱼途 彳至或$北盒按还牍循环缶把貝負有C3 连径的値畅森cO植物：尺尔文循环图HQO,ATP ADP+PNADPH NADP光反应r11k.igh1 tiCalvin-Bensoncycle光音作用分解水 释敢出氧气并将 二氧化破转化威Calvin-Benson循环（光合碳还

3、原循 环）过程分为3个阶段竣化阶段指进入叶绿体的C02与受 体RuBP结合，并水解产生PGA的反 应过程（图417中的反应1）。（2）还原阶段指利用同化力将3磷酸甘 油酸还原为甘油醛3 磷酸的反应过程 （图417中的反应2、3）：（3）再生阶段指由甘油醛3磷酸重新形 成核酮糖二磷酸的过程（图7中 的反应414）。 CO 2的固定即:竣化阶段.CO2+RUBP.（15二磷酸核酮糖）2个 三磷酸甘油质（3C）磷酸甘油质被还原：即还原阶段ATP,NADPH3-PGA> 3GAP.（磷酸甘油醛）还原 1.5 -磷矗核酮糖再生阶段淀粉蔗糖酶?磷酸甘油醛> 果糖一磷酸一葡萄糖一6磷酸 醛缩酶J

4、 1 5二磷酸核酮糖:、C4途径(一)C4途径的发现直到1965年，美国科学家科思谢 克等人菽道，甘庶叶中14C标葩畅蓍 先出现壬04二竣酸,以后才出现在 PGA和苴祂C掘轻中间产物上,而且 玉米、甘蔗有很高旳光合速率，澳大 利亚的毋奇衲奏疥(1966-1970)重复 上述实验,手元牟7弋初提出了 C4 双 竣酸途径，简称C4途径，也称C4光合 被同化循环，或叫Hatch-Slack途径。 按C4途径固定CO2的植物被称为C4 植物。C4植物光合作用C4植物光合作用（低浓度）CO?PEP ADP+Pi胡萝卜素 吸J叶黄素 < 叶绿素a （绝人部分）I叶绿素b 传!递 少数特殊状态 下的叶

5、绿素a 车专换 g eH20 电能 > NADP+ <乙、> IH+<4（高浓度）2ADP+Pi>(CH2O)NADPH丙酮酸ATP多种酶光反应、C4途径一叶肉细胞屮 暗反应（C3途径）一维管束鞘细胞屮二C4途径的反应过程C4途径基本上可分为竣化、还 翟或转氨、脱竣和底物再生四个阶 根据植物所形成的C4二竣酸的 种类攻及脱麼皮应参号曲酉每类，又 可把C僞径分为三种亚奏型 依赖NADP的苹果酸酶型。 依赖NAD的苹果酸酶的天冬氨 酸型）。 具石PEP竣激酶的天冬氨酸型。1.竣化：C02固定阶段.C02+PEP(磷酸稀醇式丙酮酸)2脱竣阶段：苹果酸-进入维管束鞘PEP

6、3. C02再次被固定RUBPC02+RUBP磷酸甘油酸 竣化酶4. CO 2还原：淀粉 ATP.NADPH 醛缩酶 T磷酸甘油酸(PGA)磷酸甘油醛 (GAP)己糖叶肉细胞中的叶绿体CU2 Cq錐管束甜細Cs ( PEP)C4植物光合作用特点示意图C3、C4植物的特性比较1. C3途径在叶肉细胞和叶绿体内进行.2. C3途径利用两个同化力把C02还原 为有机物,同时把活跃的化学能稳定 的化学能,贮存在有机物中去.3. 所有绿色植物，对C02还原都有这条 途径,并非只有这一条途径把只有这一 条途径的植物叫C 3植物.例：木本植物蔬菜作物都是C3植物.C4植物反应部位：叶肉维管束鞘 C4植物同化

7、C02途径包括C4+C3途径,C4途径只起C02固定作用，而C 3途径起固定和还原C02的作用 把利用两条途径同化C02的植物叫c 3植物和C 4植物的光合待征C3植物企义扱初光合产物是3-磷酸甘油酸C4植物最初光合产物是住酰乙酸结构甘熱玉米、高粱例子 水稻、小麦、棉花、大豆pep m叶肉魏的叶绿休内C03+C5-42C3ATRNADPH<H2O)+C5瀝徑縫荊的叶绿体内A转性C3樟制CAM «物1-叶结构BSC不发达.内无叶壕BSC发达.内有叶塚BSC不St达.叶肉坯胞的沽 泡大.夭°花环“培构怵.无“林环*堵构体有厘牠环”甜构2-COj lAIHRubiswPEF

8、C" RubisooPEPC、Rubiscxj '3”最初CCh矍陣RuBPPEP光T RixBF,班中 PEP4-光合初产物PGAOAA3t下 PGAr RT 即 OAA5.冋化力髓壊理论值1 ：3：21*6.52(COj : ATP: NAOPH)6.堰大光合連率ter吸吹量)低(1025)A (255<J>(1-3) b 1)九g捋偿点Sl")高 <4070低(510(5),卅下(0-200)8 Wiiirburg 效 J&不明捉9.光呼理离.易務出條.难期出低难10-叶塚索a/b2.8 ±0.434±062-5-

9、3.0IK光悯和点晟大日耶.的1V4-1/2鼻大BffilUI k平定in光合jr适輕度n)低(I3-M)A (30-47邀(-35)13.生氏嚴适阻度低3t14翻旱性13.光合产丽运輕速宰4>大応.堰大干荷生区率低(19.5*3,9)* (30.3113.8) (g m A d 1 17.悬大纯生产量少(22.013.3)澎(38.«-16.9>变动大Wkm'f )18.然奥塞敢大 <450 950)小 <250350极小(50150)19.増施CO对干樹JR的促进大物fta;g植物!bD C6浓度| C4植物ibr aQ植物EG光照强度IXLrLC

10、3植物和C4植物 光合作用线图 比较硒目C植萄1卫十片的慕咅耳结谁普浪彳卜孟"花打35 “的结蜩.维詹礙糯细睢中无口卡舜体液借末歼百“在MF型* E貉郴:：卑閒的一离悬谑皆束帚细融.歼面的一囲是口片肉如砲.遼皆東碌细葩护E十舜体I:十辱砖的貝宝只百一炖煲室的叶肆体旦仪于匚卜肉缶熄中.旳左T两*牛契喪U 科整粧戏口十综体位芳匸十肉如躺中.壬憨竝 *； r -缚萍位于睢怡乗科细36中coy的回si：逸脅6途後ug逐 毎毒立u*连饪+它 m 在ee冋号口空 冋上媳分幵殆U6的雄药燮体_冲五瞅化合诗CCs 3磅矽隊醉欢丙翻矽<JPEy>QO卫：s建 SJ境：苟严 科56<3

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