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1、單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,C,3,植物與,C4,植物,光合作用機理的差別與意義,馮亞麗,C3,植物和,C4,植物,1.,概念,2.,光合作用機理,3.,差別與意義,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產(chǎn)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，二氧化碳補償點高，而光合效率低。如小麥、水稻大豆、棉花等大多數(shù)作物。,C4,植物,，,CO2,同化的最初產(chǎn)物不是光合碳循環(huán)中的三碳化合物,3-,磷酸甘油酸，而是四碳化合物蘋果酸或天門冬氨酸的植物。如玉米、甘蔗、高粱、莧菜等
2、。,C3,植物光合作用的機理,一、,C3,途徑,1946,年，美國加州大學的卡爾文和本森等人采用了兩項新技術：,(1),14C,同位素標記與測定技術,(2),雙向紙層析技術,經(jīng)過,10,多年的研究，卡爾文等人終于推導出一個光合碳同化的循環(huán)途徑，被稱為卡爾文循環(huán)或卡爾文本森循環(huán),(,下圖,),。由于這條途徑中,CO2,固定后形成的最初產(chǎn)物,PGA,為三碳化合物，所以也叫做,C3,途徑或,C3,光合碳還原循環(huán),并把只具有,C3,途徑的植物稱為,C3,植物,.,卡爾文循環(huán)圖,Calvin-Benson,循環(huán),(,光合碳還原循環(huán),),過程,分為,3,個階段,(1),羧化階段,指進入葉綠體的,CO2,與
3、受體,RuBP,結合，并水解產(chǎn)生,PGA,的反應過程,(,圖,4-17,中的反應,1),。,(2),還原階段,指利用同化力將,3-,磷酸甘油酸還原為甘油醛,-3-,磷酸的反應過程,(,圖,4-17,中的反應,2,、,3),：,(3),再生階段,指由甘油醛,-3-,磷酸重新形成核酮糖,-1,-5-,二磷酸的過程,(,圖,4-17,中的反應,4,14),。,CO 2,的固定 即,:,羧化階段,.,CO2+RUBP.(1.5,二磷酸核酮糖,)2,個三磷酸甘油質(zhì),.(3C),磷酸甘油質(zhì)被還原,:,即,還原階段,ATP,NADPH,3-PGA- 3GAP.(,磷酸甘油醛,),還原,1.5,二磷酸核酮糖,
4、再生階段,淀粉,.,蔗糖 酶 ,磷酸甘油醛,-,果糖,磷酸葡萄糖,6,磷酸 醛縮酶 ,1. 5,二磷酸核酮糖,二、,C4,途徑,(,一,)C4,途徑的發(fā)現(xiàn),直到,1965,年，美國科學家,科思謝克,等人報道，甘蔗葉中,14C,標記物首,先出現(xiàn)于,C4,二羧酸,，以后才出現(xiàn)在,PGA,和其他,C3,途徑中間產(chǎn)物上,，而且玉米、甘蔗有很高的光合速率，澳大利亞的,哈奇和斯萊克,(1966-1970),重復上述實驗，于,70,年代初提出了,C4-,雙羧酸途徑,，簡稱,C4,途徑,，也稱,C4,光合碳同化循環(huán)，或叫,Hatch-Slack,途徑。按,C4,途徑固定,CO2,的植物被稱為,C4,植物,。,
5、C4,途徑基本上可分為,羧化,、,還原,或,轉(zhuǎn)氨,、,脫羧和底物再生,四個階段。,根據(jù)植物所形成的,C4,二羧酸的種類以及脫羧反應參與的酶類，又可把,C4,途徑分為三種亞類型：,依賴,NADP,的蘋果酸酶型。,依賴,NAD,的蘋果酸酶的天冬氨酸型,),。,具有,PEP,羧激酶的天冬氨酸型。,二,C4,途徑的反應過程,1,.,羧化,: CO2,固定階段,.,CO2+PEP(,磷酸稀醇式丙酮酸,),2.,脫羧階段,:,蘋果酸進入維管束鞘,. PEP,3.,CO2,再次被固定,RUBP,CO2+RUBP,磷酸甘油酸 羧化酶,4.,CO 2,還原,:,淀粉,ATP.NADPH,醛縮酶 ,磷酸甘油酸,(
6、PGA),磷酸甘油醛,(GAP),己糖,C4,植物光合作用特點示意圖,C3,、,C4,植物的特性比較,1,. C3,途徑在,葉肉細胞,和,葉綠體內(nèi),進行,.,2,. C3,途徑利用兩個同化力,.,把,CO2,還原為有機物,同時把活躍的化學能穩(wěn)定的化學能,貯存在有機物中去,.,3,.,所有綠色植物,對,CO2,還原都有這條途徑,并非只有這一條途徑,.,把只有這一條途徑的植物叫,C 3,植物,.,例,:,木本植物 蔬菜作物都是,C3,植物,.,C4,植物,反應部位,:,葉肉,維管束鞘,C4,植物同化,CO2,途徑包括,C4+C 3,途徑,C4,途徑只起,CO2,固定作用,而,C 3,途徑起固定和還原,CO2,的作用,.,把利用兩條途徑同化,CO2,的植物叫,C4,植物,.(,玉米,高粱,),C3,植物和,C4,植物光合作用曲線圖,C3 C4途徑的意義,1,、把無機物轉(zhuǎn)變成有機物,。,2,、將光能轉(zhuǎn)變成化學能,3,、維持大氣,O2,和,CO2,的相對平衡,C4,植物的光合速率要遠大于,C3,植物。,C4,植物同化,CO2,消耗的能量比,C3,植物多,在光強及溫度較低的情況下，其光合效率還低于,C3,植物。只是在高溫、強光、干旱和低,CO2,條件下，,C4,植物才顯示出高的光合效率來。,可見,C4,途徑是植物光合碳同化對熱帶環(huán)境的一種適應方式。,謝謝,
C3植物與C4植物光合作用機理的差別與意義
