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：结缕草属、狗牙根属、钝叶草属、雀稗属、蜈蚣草属、地毯草属、野牛草属等）,C3草坪和C4草坪,高羊茅,翦股颖,冷草,早熟禾,热草,地毯草,狗牙根,结缕草,雀稗,Thank You!,