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1、單擊此處編輯母版標(biāo)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
2、物蘋果酸或天門冬氨酸的植物。如玉米、甘蔗、高粱、莧菜等。,,,C3,植物光合作用的機理,一、,C3,途徑,,1946,年，美國加州大學(xué)的卡爾文和本森等人采用了兩項新技術(shù)：,,(1),14C,同位素標(biāo)記與測定技術(shù),,(2),雙向紙層析技術(shù),,經(jīng)過,10,多年的研究，卡爾文等人終于推導(dǎo)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
3、環(huán),),,,過程,分為,3,個階段,(1),羧化階段,,,指進(jìn)入葉綠體的,CO2,與受體,RuBP,結(jié)合，并水解產(chǎn)生,PGA,的反應(yīng)過程,(,圖,4-17,中的反應(yīng),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(yīng)過程,(,圖,4-17,中的反應(yīng),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(yīng),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
4、原,:,即,還原階段,,ATP,NADPH,,3-PGA------------→ 3—GAP.(,磷酸甘油醛,),還原,,1.5,二磷酸核酮糖,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(xué)家,科思謝克,等人報道，甘蔗葉中,14C,標(biāo)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
5、),重復(fù)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,。,,,,,,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(yīng)參與的酶類，又可把,C4,途徑分為三種亞類型：,,①,依賴,NADP,的蘋果酸酶型。,,②,依賴,NAD,的蘋果酸酶的天冬氨酸型,),。,,③,具有,PEP,羧激酶的天冬氨酸型。,,,,,二,,C4,途徑的反應(yīng)過程,,1,.,羧化,: CO2,固定階段
6、,.,,CO2+PEP(,磷酸稀醇式丙酮酸,),,2.,脫羧階段,:,,,蘋果酸→進(jìn)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,(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(xì)胞,和,葉綠體內(nèi),進(jìn)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(xué)能→穩(wěn)定的化學(xué)能,,,貯存在有機物
7、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(yīng)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(xué)能,3,、維持大氣,O2,和,CO2,的相對平衡,,,,,C4,植物的光合速率要遠(yuǎn)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(yīng)方式。,,,,,,,,,,謝謝,,
C3植物與C4植物光合作用機理的差別與意義
