C4植物與C3植物的比較

1、q植物與Q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）C3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G途徑，如水稻、小麥、棉花、大豆等大多數(shù)植物。（2）C4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G途徑,如甘蔗、玉米、高粱等。一般來說，C4植物比Q植物具有較強的光合作用，原因有：一、葉片的顯微結(jié)構(gòu)一一重點比較維管束鞘細(xì)胞結(jié)構(gòu)G植物葉片的維管束薄壁細(xì)胞較大，其中含有許多較大的葉綠體，葉綠體沒有基粒或基粒發(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(xì)胞，組成了“花環(huán)型”結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)是G植物葉

2、片所特有的特征。葉肉細(xì)胞內(nèi)的葉綠體數(shù)目少，個體小，有基粒。G植物的維管束鞘薄壁細(xì)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(xì)胞排列松散。（二）Q植物和植物葉片結(jié)構(gòu)的特點柵欄組織維管束 鞘細(xì)胞海綿組織維管束鞘細(xì)胞一部分葉 肉細(xì)胞匕較類型、維管束鞘細(xì)胞葉肉細(xì)胞細(xì)胞大小葉綠體排列葉綠體工3植物小不含排列疏松含有C4植物大含有花環(huán)狀”環(huán)繞在維管束鞘細(xì)胞外含有植物類型G植物爾風(fēng)植物坤三義,2工葉片的解剖結(jié)構(gòu)無“花環(huán)型”結(jié)構(gòu)維管束鞘細(xì)胞及周圍的一部分葉肉細(xì)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，主要位于葉肉細(xì)胞中有兩種類型的葉綠體，葉肉細(xì)胞的葉綠體正常，維管束鞘細(xì)胞的葉綠

3、體沒用基粒二、淀粉粒形成的場所。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(xì)胞中進(jìn)行的，生成的四碳雙竣酸轉(zhuǎn)移到維管束鞘薄壁細(xì)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(jìn)行光合作用時，只有維管束鞘薄壁細(xì)胞形成淀粉，在葉肉細(xì)胞中沒有淀粉。而水稻等。植物由于僅有葉肉細(xì)胞含有葉綠體，整個光合過程都是在葉肉細(xì)胞里進(jìn)行，淀粉亦只是積累在葉肉細(xì)胞中，維管束鞘薄壁細(xì)胞不積存淀粉。C3途徑和C4途徑C4植物光合作用特點示意圖CO 2- C4ADP+Pi ATP維管束鞘細(xì)胞I葉肉細(xì)胞中的葉綠體CIC3（PEP）項目種類CQ2的受體CO2固定后產(chǎn)物CO2固定的場所C3還原的場所暗

4、反應(yīng)途徑C3植物C52c3葉肉細(xì)胞葉綠體葉肉細(xì)胞葉綠體C3途徑C4植物PEP(C3)C4葉肉細(xì)胞葉綠體維管束鞘細(xì)胞葉綠體C3途徑C4途徑2、C3植物和。4植物光合作用途徑比較C3（丙酮酸）三、在生理上，G植物一般比G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竣化酶活性較強，光呼吸很弱有關(guān)?？栁难h(huán)的CO固定是通過核酮糖二磷酸竣化酶的作用來實現(xiàn)的，Q途徑的CO固定是由磷酸烯醇式丙酮酸竣化酶催化來完成的。兩種酶都可使CO固定。但它們對CO的親和力卻差異很大。試驗證明，。植物的磷酸烯醇式丙酮酸竣化酶的活性比C3植物的強60倍，因此，Q植物的光合速率比C3植物快許多，尤其是在二氧化碳濃

5、度低的環(huán)境下，相差更是懸殊。由于磷酸烯醇式丙酮酸竣化酶對CO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。植物能利用低濃度的CO,當(dāng)外界干旱氣孔關(guān)閉時，。植物就能利用細(xì)胞間隙里的含量低的CO,繼續(xù)生長，。植物就沒有這種本領(lǐng)。所以，在干旱環(huán)境中Q植物生長比C植物好。般植物的磷酸烯醇式丙酮酸竣化酶活性較強，對CO的親和力很大，這種酶就起一個“二氧化碳泵”的作用，把外界CQ“壓”進(jìn)維管束鞘薄壁細(xì)胞中去，增加維管束鞘薄壁細(xì)胞的co。所以，q植物在較低U02濃度時光合速率高于3植物。與G植物相比，c.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c4植物的標(biāo)準(zhǔn)之一。C&植物是通過途徑同化碳的植物，它同時具備星和q兩條途徑，5途徑本身不能將口還原成糖，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e%量與呼吸作用釋放的國量達(dá)到動態(tài)平衡時外界環(huán)境中的濃度）高，它是G植物。植物b是1植物。濃度綜合上述各點，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，故亦稱為非光呼吸植物或