三碳植物
也叫C3植物?
C3植物是指在光合作用的暗反应过程中,一个CO2被一个五碳化合物(1,5-二磷酸核酮糖,简称RuBP)固定后形成两个三碳化合物(3-碳酸甘油酸),即?CO2被固定后最先形成的化合物中含有三个碳原子,所以称为C3植物。C3植物叶片的结构特点是:叶绿体只存在于叶肉细胞中,维管束鞘细胞中没有叶绿体,整个光合作用过程都是在叶肉细胞里进行,光合产物变只积累在叶肉细胞中。
农作物主要包括C3作物和C4作物。C3作物生长在温度较低环境,主要分布在温带和寒带;C4作物生长在温度较高地区,主要分布在热带、亚热带。C3作物有大豆、小麦和水稻等,C4作物有高梁、玉米、甘蔗等,这两种作物类型的生理生态过程及光合作用速率差异明显。C4途径中固定CO2的酶(PEP羧化酶)有很强的亲和能力,可以将大气中的低浓度CO2固定下来,因此?C4途径固定CO2的能力要比C3途径强,起到CO2泵的作用,提高了C4植物利用CO2的能力。干旱条件下,叶片气孔关闭,C4植物能利用叶肉细胞间隙的低浓度CO2光合,C3植物则不能。?
我们知道,C3植物较原始,C4植物较进化,实际上较原始的蕨类植物和裸子植物就没有C4植物,只有较进化的被子植物中才有C4植物。我们已经知道木本植物较原始,草本植物较进化。至今木本植物还未发现C4植物,只有草本植物中有C4植物。
C3类植物
二战之后,美国加州大学贝克利分校的马尔文·卡尔文与他的同事们研究一种名叫Chlorella的藻,以确定植物在光合作用中如何固定CO2。此时C14示踪技术和双向纸层析法技术都已经成熟,卡尔文正好在实验中用上此两种技术。
他们将培养出来的藻放置在含有未标记CO2的密闭容器中,然后将C14标记的CO2注入容器,培养相当短的时间之后,将藻浸入热的乙醇中杀死细胞,使细胞中的酶变性而失效。接着他们提取到溶液里的分子。然后将提取物应用双向纸层析法分离各种化合物,再通过放射自显影分析放射性上面的斑点,并与已知化学成份进行比较。
卡尔文在实验中发现,标记有C14的CO2很快就能转变成有机物。在几秒钟之内,层析纸上就出现放射性的斑点,经与已知化学物质比较,斑点中的化学成份是三磷酸甘油酸(3-phosphoglycerate,PGA),是糖酵解的中间体。这第一个被提取到的产物是一个三碳分子,?所以将这种CO2固定途径称为C3途径,将通过这种途径固定CO2的植物称为C3植物。后来研究还发现,?CO2固定的C3途径是一个循环过程,人们称之为C3循环。这一循环又称卡尔文循环。
C3类植物,如小麦、水稻,二氧化碳经气孔即如叶片后,直接进入叶肉细胞进行卡尔文循环。而C3植物的维管束鞘细胞很小,不含或含很少叶绿体,卡尔文循环不在其中发生。
碳四植物c4植物横切CO2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。又称C4植物。如玉米、甘蔗、高粱、苋菜等。而最初产物是3-磷酸甘油酸的植物则称为三碳植物(C3植物)。许多四碳植物在解剖上有一种特殊结构,即在维管束周围有两种不同类型的细胞:靠近维管束的内层细胞称为鞘细胞,围绕着鞘细胞的外层细胞是叶肉细胞。2种不同类型的细胞各具不同的叶绿体。围绕着维管束鞘细胞周围的排列整齐致密的叶肉细胞中的叶绿体,具有发达的基粒构造,而维管束鞘细胞的叶绿体中却只有很少的基粒,而有很多大的卵形淀粉粒。叶肉细胞里的磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)经PEP羧化酶的作用,与CO2结合,形成苹果酸或天门冬氨酸。这些四碳双羧酸转移到鞘细胞里,通过脱羧酶的作用释放CO2,后者在鞘细胞叶绿体内经核酮糖二磷酸(RuBP)羧化酶作用,进入光合碳循环。这种由PEP形成四碳双羧酸,然后又脱羧释放CO2的代谢途径称为四碳途径。已经发现的四碳植物约有800种?,广泛分布在开花植物的18个不同的科中。它们大都起源于热带。?因为四碳植物能利用强日光下产生的ATP推动PEP与CO2的结合,提高强光、高温下的光合速率,在干旱时可以部分地收缩气孔孔径,减少蒸腾失水,而光合速率降低的程度就相对较小,从而提高了水分在四碳植物中的利用率。这些特性在干热地区有明显的选择上的优势。?
C4植物与C3植物的一个重要区别是C4植物的CO2补偿点很低,而C3植物的补偿点很高,所以C4植物在CO2含量低的情况下存活率更高。
C4类植物
在20世纪60年代,澳大利亚科学家哈奇和斯莱克发现玉米、甘蔗等热带绿色植物,除了和其他绿色植物一样具有卡尔文循环外,CO2首先通过一条特别的途径被固定。这条途径也被称为哈奇-斯莱克途径。
C4植物主要是那些生活在干旱热带地区的植物。在这种环境中,植物若长时间开放气孔吸收二氧化碳,会导致水分通过蒸腾作用过快的流失。所以,植物只能短时间开放气孔,二氧化碳的摄入量必然少。植物必须利用这少量的二氧化碳进行光合作用,合成自身生长所需的物质。
在C4植物叶片维管束的周围,有维管束鞘围绕,这些维管束鞘细胞里有叶绿体,但里面并无基粒或基粒发育不良。在这里,主要进行卡尔文循环。
其叶肉细胞中,含有独特的酶,即磷酸烯醇式丙酮酸碳氧化酶,使得二氧化碳先被一种三碳化合物--磷酸烯醇式丙酮酸同化,形成四碳化合物草酰乙酸盐,这也是该暗反应类型名称的由来。这草酰乙酸盐在转变为苹果酸盐后,进入维管束鞘,就会分解释放二氧化碳和一分子甘油。二氧化碳进入卡尔文循环,后同C3进程。而甘油则会被再次合成磷酸烯醇式丙酮酸,此过程消耗ATP。
该类型的优点是,二氧化碳固定效率比C3高很多,有利于植物在干旱环境生长。C3植物行光合作用所得的淀粉会贮存在叶肉细胞中,因为这是卡尔文循环的场所,而维管束鞘细胞则不含叶绿体。而C4植物的淀粉将会贮存于维管束鞘细胞内,因为C4植物的卡尔文循环是在此发生的。
C4型植物有:单子叶植物禾本科、莎草科,双子叶植物菊科、大戟科、藜科和苋科。
C3植物和C4植物 谁能给我解释清楚点 本人高三学生 不要说得太深奥。。。谢谢
c3植物只具有c3途径,即二氧化碳固定的最初产物是三碳物质——磷酸甘油酸,c3植物如大豆。
c4植物具有c3途径和c4途径,c4途径指二氧化碳固定的最初产物为4c的草酰乙酸。c4植物多为起源于热带、亚热带的玉米、甘蔗和高粱等植物中。c4途径本身不能使co2合成糖,只是相当于一个以atp为动力的co2浓缩器,使维菅束鞘细胞中保持高的[co2]。除此c4植物叶片结构具有其特点,从植物叶片横切面看,叶脉维菅束周围有一层发达的维菅束鞘细胞,内含大型叶绿体,维菅束鞘细胞外的一层或数层叶肉细胞排列整齐。结构及生化过程的特殊使c4植物的同化能力比c3植物强,二氧化碳补偿点低,在二氧化碳浓度低时极有优势。
恩,C3植物和C4植物,是依据光合作用的途径不同来区分的,其实按照这个来区分植物还有一种是景天酸代谢。就说说C3和C4。光合作用的时候植物吸收CO2释放O2.C3植物CO2被固定的最初产物是三碳化合物。对应的C4植物CO2固定的最初产物为四碳化合物。导致他们不同有很多原因,像本身的没不一样呀,还有就是叶绿体的分布,光合作用的时候作用的位置不一样,上大学要是学生物的话会知道的多一点。C3植物像小麦,水稻,棉花,大多数的数木。C4大都源于亚热带或热带,最先发现在玉米甘蔗等。。
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