词条 | 三碳植物 |
释义 | 也叫C3植物 C3植物是指在光合作用的暗反应过程中,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-碳酸甘油酸),即 CO2被固定后最先形成的化合物中含有三个碳原子,所以称为C3植物。C3植物叶片的结构特点是:叶绿体只存在于叶肉细胞中,维管束鞘细胞中没有叶绿体,整个光合作用过程都是在叶肉细胞里进行,光合产物变只积累在叶肉细胞中。 三碳植物概括农作物主要包括C3作物和C4作物。C3作物生长在温度较低环境,主要分布在温带和寒带;C4作物生长在温度较高地区,主要分布在热带、亚热带。C3作物有大豆、小麦和水稻等,C4作物有高粱、玉米、甘蔗等,这两种作物类型的生理生态过程及光合作用速率差异明显。C4途径中固定CO2的酶(PEP羧化酶)有很强的亲和能力,可以将大气中的低浓度CO2固定下来,因此 C4途径固定CO2的能力要比C3途径强,起到CO2泵的作用,提高了C4植物利用CO2的能力。干旱条件下,叶片气孔关闭,C4植物能利用叶肉细胞间隙的低浓度CO2光合,C3植物则不能。 我们知道,C3植物较原始,C4植物较进化,实际上较原始的蕨类植物和裸子植物就没有C4植物,只有较进化的被子植物中才有C4植物。我们已经知道木本植物较原始,草本植物较进化。至今木本植物还未发现C4植物,只有草本植物中有C4植物。 C3类植物发现经历二战之后,美国加州大学贝克利分校的马尔文·卡尔文与他的同事们研究一种名叫Chlorella的藻,以确定植物在光合作用中如何固定CO2。此时C14示踪技术和双向纸层析法技术都已经成熟,卡尔文正好在实验中用上此两种技术。 他们将培养出来的藻放置在含有未标记CO2的密闭容器中,然后将C14标记的CO2注入容器,培养相当短的时间之后,将藻浸入热的乙醇中杀死细胞,使细胞中的酶变性而失效。接着他们提取到溶液里的分子。然后将提取物应用双向纸层析法分离各种化合物,再通过放射自显影分析放射性上面的斑点,并与已知化学成份进行比较。 卡尔文在实验中发现,标记有C14的CO2很快就能转变成有机物。在几秒钟之内,层析纸上就出现放射性的斑点,经与已知化学物质比较,斑点中的化学成份是三磷酸甘油酸(3-phosphoglycerate,PGA),是糖酵解的中间体。这第一个被提取到的产物是一个三碳分子, 所以将这种CO2固定途径称为C3途径,将通过这种途径固定CO2的植物称为C3植物。后来研究还发现, CO2固定的C3途径是一个循环过程,人们称之为C3循环。这一循环又称卡尔文循环。 C3类植物例子如小麦、水稻,二氧化碳经气孔进入叶片后,直接进入叶肉细胞进行卡尔文循环。而C3植物的维管束鞘细胞很小,不含或含很少叶绿体,卡尔文循环不在其中发生。 |
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