的关键的区别C3和C4植物之间的关系C3植物形成三碳化合物作为第一个稳定的产物暗反应而C4植物形成一个四碳化合物,作为暗反应的第一个稳定产物。
光合作用是一种光驱动的过程,将二氧化碳和水转化为植物中富含能量的糖类,藻类和蓝细菌.在光合作用的光反应中,水分子发生光解。由于水的光解作用,氧气作为副产物释放出来。光反应结束后,暗反应开始,它通过固定二氧化碳合成碳水化合物。而光反应产生的氧可以与暗反应的主要酶RuBP加氧酶-羧化酶(Rubisco)结合进行光呼吸.光呼吸是一个浪费能量和减少碳水化合物合成的过程。因此,为了防止光呼吸作用,植物中发生暗反应有三种不同的方式来防止氧气与Rubisco的相遇。因此,根据暗反应发生的方式,有三种植物;即C3植物,C4植物和CAM植物。
内容
1.概述和主要区别
2.什么是C3植物
3.什么是C4植物
4.C3和C4植物的相似之处
5.并列比较- C3和C4植物的表格形式
6.总结
什么是C3植物?
地球上大约95%的植物是C3植物。顾名思义,它们进行C3光合作用机制,即卡尔文循环。C3光合作用被认为产生于近35亿年前。这些植物大多是木质和圆叶植物。在这些植物中,碳固定发生在表皮下的叶肉细胞中。
二氧化碳从大气中通过气孔进入叶肉细胞。然后黑暗反应开始了。第一个反应是二氧化碳和二磷酸核酮糖固定成三碳化合物磷酸甘油酸。事实上,它是C3植物的第一种稳定产物。二磷酸核酮糖羧化酶(Rubisco)是在植物中催化这种羧化反应的酶。同样地,卡尔文循环在产生碳水化合物时也是循环发生的。
与C4植物相比,C3植物的光合作用机制效率较低。这是因为C3植物中存在光呼吸作用。光呼吸的发生是由于Rubisco酶的加氧酶活性。Rubisco的氧化作用与羧化作用的方向相反,它通过大量消耗卡尔文循环中原本固定的碳来有效地破坏光合作用,并导致固定二氧化碳的细胞失去二氧化碳。同样,与氧气和二氧化碳的相互作用发生在Rubisco上的同一地点。这些相互竞争的反应通常以3:1的比率进行(碳:氧)。因此,很明显光呼吸是一种光刺激的过程,它消耗氧气并产生二氧化碳。
什么是C4植物?
C4植物存在于干燥和高温地区。大约1%的植物物种具有C4生物化学。C4植物的一些例子是玉米和甘蔗。顾名思义,这些植物执行C4光合作用机制。C4光合作用被认为产生于近1200万年前;远在C3机制进化之后。C4植物现在可能适应得更好,因为目前的二氧化碳水平比1亿年前低得多。
C4植物捕获二氧化碳的效率要高得多。此外,在单子叶和双子叶植物中都发现了C4光合作用。与C3植物相比,在光合作用中形成的第一个稳定产物是草酰乙酸,这是一种四碳化合物。最重要的是,这些植物的叶子显示出一种特殊的解剖学,称为“克兰兹解剖学”。在维管束周围有一圈带叶绿体的束鞘细胞,通过它可以识别C4植物。
在这一途径中,二氧化碳固定发生两次。在叶肉细胞的细胞质中,CO2首先与作为主受体的磷酸烯醇丙酮酸(PEP)固定。该反应由PEP羧化酶催化。然后PEP转化为苹果酸,再转化为丙酮酸,释放出CO2.这个公司2再次与二磷酸核酮糖固定,形成2磷酸甘油酸进行卡尔文循环。
C3和C4植物有什么相似之处?
- C3和C4植物都能固定二氧化碳并产生碳水化合物。
- 它们会产生黑暗的反应。
- 而且,这两种植物会产生相同的光反应。
- 此外,它们还有叶绿体来进行光合作用。
- 它们的光合作用方程式相似。
- RuBP参与了两种植物的暗反应。
- 这两种植物都生产磷酸甘油酸。
C3和C4植物的区别是什么?
C3植物产生磷酸甘油酸作为暗反应的第一个稳定产物。它是一个三碳化合物。另一方面,C4植物产生草酸乙酸作为暗反应的第一个稳定产物。它是一个四碳化合物。因此,这是C3和C4植物的关键区别。
此外,C3植物的光合效率低于C4植物的光合效率。这是由于在C3植物中可见的光呼吸作用,而在C4植物中可忽略不计。因此,这是C3和C4植物的另一个区别。在考虑结构差异时,C3植物的叶片中不存在两种类型的叶绿体和克兰兹解剖。另一方面,C4植物有两种类型的叶绿体,它们在叶片中表现出克兰兹的解剖结构。因此,这也是C3和C4植物之间的区别。
此外,C3和C4植物的进一步区别是C3植物只固定二氧化碳一次,而C4植物固定二氧化碳两次。正因为如此,C3植物的C同化较低,而C4植物的C同化较高。不仅如此,C4植物在气孔关闭的情况下,在非常高的光浓度和低CO的条件下,可以进行光合作用2浓度。然而,当气孔关闭、光照浓度非常高、CO含量很低时,C3植物就无法进行光合作用2浓度。因此,这也是C3和C4植物之间的显著差异。此外,C3植物和C4植物不同于第一个二氧化碳受体。RuBP是CO2而PEP是第一个CO2在C4植物中的受体。
C3 vs C4植物
C3和C4是两种植物。C3植物非常常见,而C4植物非常罕见。C3和C4植物的关键区别在于它们在暗反应中产生的第一个碳产物。C3植物进行卡尔文循环,生成三碳化合物作为第一稳定产物;C4植物进行C4机制,生成四碳化合物作为第一稳定产物。C3植物的光合效率较低,而C4植物的光合效率较高。此外,C3植物的叶片没有克兰兹的解剖结构,也没有两种类型的叶绿体。另一方面,C4植物的叶子具有克兰兹的解剖结构,而且它们也有两种类型的叶绿体。因此,这是C3和C4植物的总结。
参考:
1.Szczepanik, et al.“草类叶肉和束鞘细胞间c4光合作用中间交换机制”。OUP学术版,牛津大学出版社,2008年3月28日。可以在这里
2.Study.com, Study.com。可以在这里
图片来源:
1。”简化光呼吸图,作者:Rachel Purdon,(3.0 CC冲锋队)通过下议院维基
2。”″By Adenosine (talk) - HatchSlackpathway.svg,(2.5 CC冲锋队)通过下议院维基
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