C3和C4光合途径课件.ppt

1、C3和C4光合途径n n一、光合作用n二、C3、C4植物叶片结构比较n三、C3途径和C4途径n四、C4较C3的优势 1、光合反应项目光反应暗反应区别条件需要叶绿素、光、酶需要叶绿素、光、酶不需要叶绿素和光，需多种酶不需要叶绿素和光，需多种酶场所叶绿体类囊体膜上叶绿体类囊体膜上叶绿体的基质中叶绿体的基质中物质变化1）水的光解）水的光解2H2O 4H+O22)ATP的形成的形成ADP+Pi+能量能量 ATP1）CO2固定固定 CO2C5 2C32)C3的还原的还原2C3（CH2O）+C5能量变化叶绿素把光能转化为叶绿素把光能转化为ATP中活跃的化学能中活跃的化学能ATP中活跃的化学能转化成中活跃的

2、化学能转化成（CH2O）中稳定的化学能）中稳定的化学能实质把二氧化碳和水转变成有机物，同时把光能转变为化学能储存在有机物中 联系光反应为暗反应提供H、ATP，暗反应为光反应提供ADP+Pi，没有光反应，暗反应无法进行，没有暗反应，有机物无法合成。2、C3、C4植物叶片结构比较 C3植物叶片中维管束鞘细胞较小，其内不含叶绿体，其叶肉细胞内含有典型的叶绿体，即可进行光反应又可进行暗反应。C4植物叶片有“花环形结构”的两圈细胞，内层为维管束鞘细胞，含有叶绿体，只能进行暗反应。叶肉细胞中含典型叶绿体，能进行光反应，通过C4途径固定CO2。3、C3、C4途径nC3植物与植物与C4植物在光反应阶段完全相同

3、植物在光反应阶段完全相同。nC4植物植物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。nC3植物植物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。nC4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

4、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。nC4植物这种独特的作用，被形象的比喻成“二氧化碳泵”。C3途径C4途径C4植物具有较高光合速率的因素nC4植物的叶肉细胞中的PEPC对底物HCO3的亲和力极高，细胞中的HCO3-浓度一般不成为PEPC固定CO2的限制因素；nC4植物由于有“CO2泵”浓缩CO2的机制，使得BSC中有高浓度的CO2，从而促进Rubisco的羧化反应，降低了光呼吸，且光呼吸释放的CO2又易被再固定；n高光强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；n鞘细胞中的光合产物可就近运入维管束，从而避免了光合产物累积对光合作用可能产生的抑制作用。这些都使C4植物可以具有较高的光合速率。C4与与C3植物比较优势植物比较优势n1、叶绿体对CO2的亲和力强于C3（C4植物与C3植物相比，CO2补偿点低得多，在较低的浓度达到较高的光合同化能力）n2、光照较强的环境中，产量较高，可充分利用光能。n3、C4植物比C3植物更能适应高温、光照强烈和干旱的环境。高温、光照强烈和干旱的条件下，绿色植物的气孔关闭。此时，C4植物能够利用叶片内细胞间隙中含量很低的CO2进行光合作用、光呼吸较弱，而C3植物不仅不能利用细胞间隙中的CO2进行光合作用、光呼吸也较强。