C3植物和C4植物比较.ppt

《C3植物和C4植物比较.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《C3植物和C4植物比较.ppt（21页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、比较比较C3植物和植物和C4植物植物2013.10.17 光合光合C C同化途径同化途径C C3 3途径途径RuBP(1RuBP(1,5-,5-二磷酸核酮糖羧化二磷酸核酮糖羧化 酶）酶）C C4 4途径途径CO2 CO2 浓度降低驱使浓度降低驱使 C4 C4 植物扩张。植物扩张。CAMCAM（景天酸代谢（景天酸代谢)途径途径C C4 4植物植物 光合作用时光合作用时COCO2 2中的中的C C首先转移到首先转移到C C4 4（草酰乙酸）里，然后再转移到（草酰乙酸）里，然后再转移到C3C3中的植中的植物，叫做物，叫做C4C4植物。植物。例如：玉米、甘蔗、高粱等热带植物。例如：玉米、甘蔗、高粱等热

2、带植物。C C3 3植物植物 光合作用时光合作用时COCO2 2中的中的C C直接转移到直接转移到C C3 3(3-(3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸)里的植物，叫做里的植物，叫做C3C3植物。植物。例如：小麦、水稻、大麦、大豆、马铃例如：小麦、水稻、大麦、大豆、马铃薯、菜豆和菠菜等温带植物。薯、菜豆和菠菜等温带植物。C3植物C C4 4植物植物高梁高梁高梁高梁甘蔗甘蔗甘蔗甘蔗 粟粟粟粟“谷子谷子谷子谷子”，去皮后称，去皮后称，去皮后称，去皮后称“小米小米小米小米”苋菜苋菜苋菜苋菜玉玉玉玉米米米米C C3 3植物和植物和C C4 4植物叶片结构特点植物叶片结构特点Calven Calven 型型Kra

3、nz Kranz 型型维管束鞘细胞维管束鞘细胞维管束鞘细胞维管束鞘细胞叶肉细胞叶肉细胞叶肉细胞叶肉细胞细胞细胞细胞细胞大小大小大小大小是否是否是否是否含叶绿体含叶绿体含叶绿体含叶绿体排列排列排列排列是否是否是否是否含叶绿体含叶绿体含叶绿体含叶绿体C3植植物物C4植植物物小小栅栏组织栅栏组织栅栏组织栅栏组织海绵组织海绵组织海绵组织海绵组织“花环状花环状花环状花环状”地地地地围绕在维管束围绕在维管束围绕在维管束围绕在维管束鞘细胞的外面鞘细胞的外面鞘细胞的外面鞘细胞的外面不含不含大大含没有基粒的叶含没有基粒的叶含没有基粒的叶含没有基粒的叶绿体，叶绿体数绿体，叶绿体数绿体，叶绿体数绿体，叶绿体数多、个

4、体大多、个体大多、个体大多、个体大含有含有含有含有C C3 3植物和植物和C C4 4植物叶片结构特点植物叶片结构特点C C3 3植物和植物和C C4 4植物植物C C3 3途径途径 COCO2 2被固定的最初产物是三碳化合物的途径。被固定的最初产物是三碳化合物的途径。被固定的最初产物是三碳化合物的途径。被固定的最初产物是三碳化合物的途径。C C3 3植物植物植物植物C C3 3植物只利用卡尔文循环中植物只利用卡尔文循环中植物只利用卡尔文循环中植物只利用卡尔文循环中1 1，5-5-二磷酸核酮糖直接固定二磷酸核酮糖直接固定二磷酸核酮糖直接固定二磷酸核酮糖直接固定COCO2 2 。一个。一个。一个

5、。一个COCO2 2被一个五碳化合物被一个五碳化合物被一个五碳化合物被一个五碳化合物(1(1，5-5-二磷酸核酮糖，简二磷酸核酮糖，简二磷酸核酮糖，简二磷酸核酮糖，简称称称称RuBP)RuBP)固定后形成两个三碳化合物固定后形成两个三碳化合物固定后形成两个三碳化合物固定后形成两个三碳化合物(3-(3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸甘油酸)，即，即，即，即 COCO2 2被固定后最先形成的化合物中含有三个碳原子。被固定后最先形成的化合物中含有三个碳原子。被固定后最先形成的化合物中含有三个碳原子。被固定后最先形成的化合物中含有三个碳原子。C C4 4途径途径CO2被固定的最初产物是四碳化合物的

6、途径。在光合的暗反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应中利用磷酸烯醇式丙酮酸(PEP),经经PEP羧化酶的作用，与羧化酶的作用，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鞘细胞里，通过脱羧酶的作用释放CO2，后者在鞘细胞叶，后者在鞘细胞叶绿体内经核酮糖二磷酸绿体内经核酮糖二磷酸(RuBP)羧化酶作用，进入卡尔文循羧化酶作用，进入卡尔文循环。环。C3途径途径叶肉细胞叶肉细胞叶肉细胞叶肉细胞中的叶绿体中的叶绿体中的叶绿体中的叶绿体维管束鞘细胞维管束鞘细胞维管束鞘细胞维管

7、束鞘细胞中的叶绿体中的叶绿体中的叶绿体中的叶绿体C C4 4植物光合作用特点示意图植物光合作用特点示意图植物光合作用特点示意图植物光合作用特点示意图C C4 4植物光合作用示意图植物光合作用示意图COCO2 2NADPHNADPHNADPNADP+ATPATPADP+PiADP+Pi（CHCH2 2OO）多种酶多种酶多种酶多种酶参加催化参加催化参加催化参加催化C C5 52 2C C3 3COCO2 2C C C C4 4 4 4C C C C3 3 3 3(PEP)(PEP)(PEP)(PEP)（丙酮酸）（丙酮酸）（丙酮酸）（丙酮酸）C C C C4 4 4 4ADP+PiADP+PiADP

8、+PiADP+PiATPATPATPATPC C C C3 3 3 3酶酶酶酶C C3 3途径和途径和C C4 4途径途径C4途径产生的原因途径产生的原因 因为因为C4植物中含有能固定植物中含有能固定CO2为为C4的的相关酶，即磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶，简相关酶，即磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶，简称为称为PEP羧化酶羧化酶(与与CO2有很强的亲和力有很强的亲和力)。可促使可促使PEP把大气中把大气中含量很低的含量很低的CO2以以C4的的形式固定下来形式固定下来 C4植物这种独特的作用，被形象的比植物这种独特的作用，被形象的比喻成喻成“二氧化碳泵二氧化碳泵”。C C3 3途径和途径和C C4 4途径途径

9、CO2固定的途径固定的途径C4植物有两条：植物有两条：C4途径和途径和C3途径途径C3植物有一条：植物有一条：C3途径途径上述途径分别发生的场所上述途径分别发生的场所C4植物的植物的C4途径发生在：途径发生在：叶肉细胞的叶绿体内叶肉细胞的叶绿体内C4植物的植物的C3途径发生在：途径发生在：维管束鞘细胞的叶绿体内维管束鞘细胞的叶绿体内C3植物的植物的C3途径发生在：途径发生在：叶肉细胞叶肉细胞的叶绿体内的叶绿体内COCO2 2的的的的受体受体受体受体COCO2 2固定固定固定固定后的产物后的产物后的产物后的产物COCO2 2固定固定固定固定的场所的场所的场所的场所C C3 3还原还原还原还原的场

10、所的场所的场所的场所ATPATP和和和和NADPHNADPH的的的的作用对象作用对象作用对象作用对象暗反应暗反应暗反应暗反应途径途径途径途径C C3 3植物植物植物植物C C4 4植物植物植物植物C C C C3 3 3 3PEPPEPPEPPEPC C C C5 5 5 5C C C C3 3 3 3C C C C3 3 3 3途径途径C C C C3 3 3 3C C C C4 4 4 4途径途径C C C C3 3 3 3途径途径C C C C4 4 4 4C C C C3 3 3 3C C C C5 5 5 5叶肉细胞叶肉细胞叶肉细胞叶肉细胞的叶绿体的叶绿体的叶绿体的叶绿体叶肉细胞叶肉

11、细胞叶肉细胞叶肉细胞的叶绿体的叶绿体的叶绿体的叶绿体维管束鞘维管束鞘维管束鞘维管束鞘细胞的叶细胞的叶细胞的叶细胞的叶绿体绿体绿体绿体叶肉细胞叶肉细胞叶肉细胞叶肉细胞的叶绿体的叶绿体的叶绿体的叶绿体维管束鞘维管束鞘维管束鞘维管束鞘细胞的叶细胞的叶细胞的叶细胞的叶绿体绿体绿体绿体C C3 3植物和植物和C C4 4植物光合作用比较植物光合作用比较3.C4植物比植物比C3植物光合作用强的原因？植物光合作用强的原因？结构原因结构原因结构原因结构原因：C4C4C3C3维管束鞘细胞维管束鞘细胞维管束鞘细胞维管束鞘细胞发育良好，花环发育良好，花环发育良好，花环发育良好，花环型，叶绿体较大型，叶绿体较大型，叶

12、绿体较大型，叶绿体较大发育不好，无花环发育不好，无花环发育不好，无花环发育不好，无花环型，叶绿体无或少型，叶绿体无或少型，叶绿体无或少型，叶绿体无或少光合在维管束鞘细胞光合在维管束鞘细胞光合在维管束鞘细胞光合在维管束鞘细胞中进行。有利于光合中进行。有利于光合中进行。有利于光合中进行。有利于光合产物的就近运输，防产物的就近运输，防产物的就近运输，防产物的就近运输，防止淀粉积累影响光合。止淀粉积累影响光合。止淀粉积累影响光合。止淀粉积累影响光合。a.a.PEPCPEPC(磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶)对对对对COCO2 2的的的的Km(K

13、m(米氏常数米氏常数米氏常数米氏常数)远小于远小于远小于远小于RubiscoRubisco（1 1，5-5-二磷酸核酮糖羧化酶），所以二磷酸核酮糖羧化酶），所以二磷酸核酮糖羧化酶），所以二磷酸核酮糖羧化酶），所以C C4 4对对对对COCO2 2的亲合力大的亲合力大的亲合力大的亲合力大，低，低，低，低COCO2 2浓度（干旱）浓度（干旱）浓度（干旱）浓度（干旱）下，光合速率更高。下，光合速率更高。下，光合速率更高。下，光合速率更高。b.b.C C4 4植物将植物将植物将植物将COCO2 2泵入维管束鞘细胞，改变了泵入维管束鞘细胞，改变了泵入维管束鞘细胞，改变了泵入维管束鞘细胞，改变了COCO2

14、 2/O/O2 2比率，改变了比率，改变了比率，改变了比率，改变了RubisicoRubisico的的的的作用方向，降低了光呼吸。作用方向，降低了光呼吸。作用方向，降低了光呼吸。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植物植物PCA循环对循环对ATP的额外需求。的额外需求。光合在叶肉细胞光合在叶肉细胞光合在叶肉细胞光合在叶肉细胞中进行，淀粉积中进行，淀粉积中进行，淀粉积中进行，淀粉积累影响光合。累影响光合。累影响光合。累影响光合。生理原因生理原因生理原因生理原因：C3-C4中间植物有

15、机碳同位素测定C3草坪：冷季型草坪草（草坪：冷季型草坪草（最适最适最适最适26-3526-35度，主要分布度，主要分布度，主要分布度，主要分布于长江以南地区）（例如：于长江以南地区）（例如：于长江以南地区）（例如：于长江以南地区）（例如：早熟禾属、羊毛属、翦股颖属、早熟禾属、羊毛属、翦股颖属、早熟禾属、羊毛属、翦股颖属、早熟禾属、羊毛属、翦股颖属、黑麦草属等）黑麦草属等）黑麦草属等）黑麦草属等）C4草坪：暖季型草坪草（草坪：暖季型草坪草（最适最适最适最适15-2515-25度，主要分布度，主要分布度，主要分布度，主要分布于长江以北地区，华北、东北、西北于长江以北地区，华北、东北、西北于长江以北地区，华北、东北、西北于长江以北地区，华北、东北、西北）（例如：结缕草属、）（例如：结缕草属、）（例如：结缕草属、）（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、野狗牙根属、钝叶草属、雀稗属、蜈蚣草属、地毯草属、野狗牙根属、钝叶草属、雀稗属、蜈蚣草属、地毯草属、野狗牙根属、钝叶草属、雀稗属、蜈蚣草属、地毯草属、野牛草属等）牛草属等）牛草属等）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