C4植物與C3植物的比較.doc

1、植物與植物的比較人們根據(jù)光合作用碳素同化的最初光合產(chǎn)物的不同，把高等植物分成兩類：(1)C植物。這類植物的最初產(chǎn)物是3- 磷酸甘油酸 ( 三碳化合物 ) ，這種反應(yīng)途徑稱 C33途徑，如水稻、小麥、棉花、大豆等大多數(shù)植物。(2) C 4 植物。這類植物以草酰乙酸 ( 四碳化合物 ) 為最初產(chǎn)物，所以稱這種途徑為 C4 途徑，如甘蔗、玉米、高粱等。一般來說， C4 植物比 C3 植物具有較強的光合作用，原因有：一、葉片的顯微結(jié)構(gòu)重點比較維管束鞘細胞結(jié)構(gòu)C4 植物葉片的維管束薄壁細胞較大，其中含有許多較大的葉綠體，葉綠體沒有基?；蚧０l(fā)育不良； 維管束鞘的外側(cè)密接一層成環(huán)狀或近于環(huán)狀排列的葉肉細胞

2、，組成了“花環(huán)型”結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)是 C4 植物葉片所特有的特征。葉肉細胞內(nèi)的葉綠體數(shù)目少，個體小，有基粒。C3 植物的維管束鞘薄壁細胞較小，不含或很少葉綠體，沒有“花環(huán)型”結(jié)構(gòu)，維管束鞘周圍的葉肉細胞排列松散。柵欄組織維維管維管束管束維管束束鞘細胞鞘細胞一部分葉海綿組織肉細胞C4 植物的葉片結(jié)構(gòu)比較維管束鞘細胞葉肉細胞類型細胞大小葉綠體排列葉綠體C3植物小不含排列疏松含有C4植物大含有“花環(huán)狀”環(huán)繞在維管含有束鞘細胞外植物類型植物植物葉片的解剖結(jié)構(gòu)無“花環(huán)型”結(jié)構(gòu)維管束鞘細胞及周圍的一部分葉肉細胞構(gòu)成“花環(huán)型”結(jié)構(gòu)葉綠體的類型有一種類型的葉綠體，主要有兩種類型的葉綠體，葉肉細胞的葉綠體位于葉肉

3、細胞中正常，維管束鞘細胞的葉綠體沒有基粒二、淀粉粒形成的場所C 植物通過磷酸烯醇式丙酮酸固定二氧化碳的反應(yīng)是在葉肉細胞中進行的，生成的四碳4雙羧酸轉(zhuǎn)移到維管束鞘薄壁細胞中，放出二氧化碳， 參與卡爾文循環(huán)， 形成糖類， 所以甘蔗、玉米等 C4 植物進行光合作用時，只有維管束鞘薄壁細胞形成淀粉，在葉肉細胞中沒有淀粉。而水稻等 C3 植物由于僅有葉肉細胞含有葉綠體，整個光合過程都是在葉肉細胞里進行，淀粉亦只是積累在葉肉細胞中，維管束鞘薄壁細胞不積存淀粉。C3途徑和C4 途徑1 、C4 植物光合作用特點示意圖葉肉細胞中維管束鞘細胞的葉綠體中的葉綠體2C 3CO 2C 4C 4CO 2NADPHC（PE

4、P）多種酶參加NADP +3C 5C3催化ATPADP+PiATP（丙酮酸）ADP+Pi2、 C3植物和C4 植物光合作用途徑比較（ CH2O ）項目CO2的受體CO2 固定CO2固定C3 還原暗反應(yīng)種類后產(chǎn)物的場所的場所途徑C3 植物C 52C 3葉肉細胞葉葉肉細胞葉C 3途徑綠體綠體C 3途徑C4植物PEPC 4葉肉細胞葉維管束鞘細（ C3）綠體胞葉綠體C 4途徑三、在生理上，C4 植物一般比C3 植物具有較強的光合作用，這是與C4 植物的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶活性較強，光呼吸很弱有關(guān)?？栁难h(huán)的CO2固定是通過核酮糖二磷酸羧化酶的作用來實現(xiàn)的，C4 途徑的 CO2固定是由磷酸烯醇式丙酮

5、酸羧化酶催化來完成的。兩種酶都可使CO2 固定。但它們對CO2 的親和力卻差異很大。試驗證明，C4 植物的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的活性比C3 植物的強60 倍，因此， C4 植物的光合速率比C3 植物快許多， 尤其是在二氧化碳濃度低的環(huán)境下，相差更是懸殊。由于磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶對CO2 的親和力大，所以，C4 植物能夠利用低濃度的二氧化碳，而C3 植物不能。由于 C4 植物能利用低濃度的CO2，當外界干旱氣孔關(guān)閉時，C4 植物就能利用細胞間隙里的含量低的CO2，繼續(xù)生長，C3 植物就沒有這種本領(lǐng)。所以，在干旱環(huán)境中C4 植物生長比C3植物好。C4 植物的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶活性較強，對

6、CO2 的親和力很大， 這種酶就起一個 “二氧化碳泵”的作用，把外界CO2“壓”進維管束鞘薄壁細胞中去，增加維管束鞘薄壁細胞的CO2。所以，植物在較低濃度時光合速率高于植物。與植物相比，植物二氧化碳飽和點低，而光飽和點高， 光合效率高， 這是判斷植物的標準之一。植物是通過途徑同化碳的植物，它同時具備和兩條途徑，途徑本身不能將還原成糖，只能改善的供應(yīng)，是一種輔助系統(tǒng)。從下圖中可知，植物 A 的光補償點（即在光照下，植物光合作用吸收的量與呼吸作用釋放的量達到動態(tài)平衡時外界環(huán)境中的濃度）高，它是植物。植物B 是植物。綜合上述各點，可知 C4 植物的光呼吸低于 C3 植物。 C3 植物的光呼吸很明顯，故亦稱為光呼吸植物或高光呼吸植物； C4 植物的光呼吸很低， 幾乎測量不出， 故亦稱為非光呼吸