
C4植物与C3植物的比较.docx
4页q植物与G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C3途径,如水稻、小麦、棉花、大豆等大多数植物 3(2) C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C途径,4 4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:4 3一、叶片的显微结构一一重点比较维管束鞘细胞结构C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4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”结构这种结构是C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4粒C3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二)C3植物和C4植物叶片结构的特点栅栏组织维管束维管束鞘细胞 海绵组织维管束鞘细胞维管束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 束鞘细胞外含有一部分叶 肉细胞c4植物的叶片结构植物类型叶片的解剖结构无“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,主要位于叶肉细胞中有两种类型的叶绿体,叶肉細胞的叶绿体: 止常,维管束鞘细胞的叶绿体没有基粒二、淀粉粒形成的场所C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4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C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。
4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、C°2c4植物光合作用特点示意图叶肉细胞中的叶绿体C4C ( PEP )C3(丙酮酸)维管束鞘细胞 中的叶绿体 COADP+Pi ATPk 2C3*NADPH多种酶参加NADP +催化“ ATP~' ADP+Pi5种类项目 4^——―CO 2的受体CO2固定 后产物CO2固定 的场所C3还原 的场所暗反应1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PEP(C )3C4绿■体叶肉细胞叶■绿体绿■体维管束鞘细 胞叶绿优C3途径 c途径C(CH2)2、C三、在生理上,c4植物一般比C3植物具有较强的光合作用,这是与仑植物的磷酸烯醇4 3 4式丙酮酸羧化酶活性较强,光呼吸很弱有关卡尔文循环的CO2固定是通过核酮糖二磷酸竣化酶的作用来实现的,q途径的CO2固定 是由磷酸烯醇式丙酮酸竣化酶催化来完成的两种酶都可使co2固定但它们对co2的亲和 力却差异很大试验证明,C植物的磷酸烯醇式丙酮酸竣化酶的活性比C植物的强60倍,4 3因此,C植物的光合速率比C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3殊。
由于磷酸烯醇式丙酮酸竣化酶对CO的亲和力大,所以,C植物能够利用低浓度的二氧2 4化碳,而C3植物不能由于C3植物能利用低浓度的CO,当外界干旱气孔关闭时,C植物就能利用细胞间隙里4 2 3的含量低的CO,继续生长,C植物就没有这种本领所以,在干旱环境中C植物生长比C3 4 3植物好C植物的磷酸烯醇式丙酮酸竣化酶活性较强,对CO的亲和力很大,这种酶就起一个“二4氧化碳泵”的作用,把外界CO2“压”进维管束鞘薄壁细胞中去,增加维管束鞘薄壁细胞的CO2所以,D斗植物在较低匸2浓度时光合速率高于C了植物与Cg植物相比,^4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^4 植物的标准之一^4植物是通过匚4途径同化碳的植物,它同时具备匚2和°4两条途径,匕4 途径本身不能将还原成糖,只能改善的供应,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,植物光合作用吸收莎2量与呼吸作用释放的°丁量达 到动态平衡时外界环境中的浓度)高,它是 植物植物B是 植物全日照植物A植物B100 ZOO 4(H) SGD CO2"(10"5020浓度综合上述各点,可知C植物的光呼吸低于C植物C植物的光呼吸很明显,故亦称为433光呼吸植物或高光呼吸植物;C植物的光呼吸很低,几乎测量不出,故亦称为非光呼吸植物4或低光呼吸植物。
水稻、小麦等C3植物的光呼吸显著,通过光呼吸耗损光合新形成有机物 的二分之一,而高粱、玉米、甘蔗等C植物的光呼吸消耗很少,只占光合新形成有机物的4百分之二至五,甚至更少。
