C3植物和C4植物比较.ppt

比较C3植物和C4植物 2013 10 17 光合C同化途径 C3途径RuBP 1 5 二磷酸核酮糖羧化酶 C4途径CO2浓度降低驱使C4植物扩张 CAM 景天酸代谢 途径 C4植物 光合作用时CO2中的C首先转移到C4 草酰乙酸 里 然后再转移到C3中的植物 叫做C4植物 例如 玉米 甘蔗 高粱等热带植物 C3植物 光合作用时CO2中的C直接转移到C3 3 磷酸甘油酸 里的植物 叫做C3植物 例如 小麦 水稻 大麦 大豆 马铃薯 菜豆和菠菜等温带植物 C3植物 C4植物 高梁 甘蔗 粟 谷子 去皮后称 小米 苋菜 玉米 C3植物和C4植物叶片结构特点 Calven型 Kranz型 小 栅栏组织海绵组织 花环状 地围绕在维管束鞘细胞的外面 不含 大 含没有基粒的叶绿体 叶绿体数多 个体大 含有 含有 C3植物和C4植物叶片结构特点 C3植物和C4植物 C3途径 CO2被固定的最初产物是三碳化合物的途径 C3植物C3植物只利用卡尔文循环中1 5 二磷酸核酮糖直接固定CO2 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 磷酸甘油酸 即CO2被固定后最先形成的化合物中含有三个碳原子 C4途径 CO2被固定的最初产物是四碳化合物的途径 在光合的暗反应中利用磷酸烯醇式丙酮酸 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 进入卡尔文循环 C3途径 C4植物光合作用特点示意图 C4植物光合作用示意图 NADPH NADP ATP ADP Pi CH2O C5 2C3 CO2 C4 C3 PEP 丙酮酸 C4 酶 C3途径和C4途径 C4途径产生的原因 因为C4植物中含有能固定CO2为C4的相关酶 即磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶 简称为PEP羧化酶 与CO2有很强的亲和力 可促使PEP把大气中含量很低的CO2以C4的形式固定下来 C4植物这种独特的作用 被形象的比喻成 二氧化碳泵 大气中的二氧化碳 低浓度的二氧化碳 高浓度的二氧化碳 产物 能量 能量 C4植物中的 二氧化碳泵 二氧化碳泵 C4途径中PEP羧化酶与CO2的亲和力比C3的高60倍 C3途径和C4途径 CO2固定的途径 C4植物有两条 C4途径和C3途径C3植物有一条 C3途径 上述途径分别发生的场所 C4植物的C4途径发生在 叶肉细胞的叶绿体内C4植物的C3途径发生在 维管束鞘细胞的叶绿体内C3植物的C3途径发生在 叶肉细胞的叶绿体内 C3 PEPC5 C3 C3途径 C3 C4途径C3途径 C4C3 C5 叶肉细胞的叶绿体 叶肉细胞的叶绿体维管束鞘细胞的叶绿体 叶肉细胞的叶绿体 维管束鞘细胞的叶绿体 C3植物和C4植物光合作用比较 3 C4植物比C3植物光合作用强的原因 结构原因 C4 C3 维管束鞘细胞 发育良好 花环型 叶绿体较大 发育不好 无花环型 叶绿体无或少 光合在维管束鞘细胞中进行 有利于光合产物的就近运输 防止淀粉积累影响光合 a PEPC 磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶 对CO2的Km 米氏常数 远小于Rubisco 1 5 二磷酸核酮糖羧化酶 所以C4对CO2的亲合力大 低CO2浓度 干旱 下 光合速率更高 b C4植物将CO2泵入维管束鞘细胞 改变了CO2 O2比率 改变了Rubisico的作用方向 降低了光呼吸 c 高光强又可推动电子传递与光合磷酸化 产生更多的同化力 以满足C4植物PCA循环对ATP的额外需求 光合在叶肉细胞中进行 淀粉积累影响光合 生理原因 C3 C4中间植物 有机碳同位素测定 C3草坪 冷季型草坪草 最适26 35度 主要分布于长江以南地区 例如 早熟禾属 羊毛属 翦股颖属 黑麦草属等 C4草坪 暖季型草坪草 最适15 25度 主要分布于长江以北地区 华北 东北 西北 例如 结