c4植物 c4植物与c3植物的区别

什么是C4植物

在光合作用的过程中，最初形成的基本化合物的最小单位是一由三个碳原子组成的，叫做C3植物。后来，又发现了基本单位是四个碳的植物，叫做C4植物，以区别于C3植物。应该说，C3、C4植物是光合作用的最基本的产物。有关这些基本产物的知识，是在利用二氧化碳-14（14CO2）作为示踪剂之后才被人们所了解的。二氧化碳-14中的碳-14是碳的一个放射性同位素。此外，有些植物具有非常巧妙的机能–在夜间，不断地吸收二氧化碳，到了白昼，就在叶子中进行光合作用。这一现象也是利用二氧化碳-14进行研究后才发现的。

从生理学角度论述“C4植物比C3植物产量高”

C3植物的光合作用是普遍的那种,C4植物的光合作用只是在暗反应中多了C4途径,被吸收来的CO2不会直接与C3化合物（这里的C3是指C3植物的光合作用中的C3）结合固定,而是与另一种C3化合物结合（PEP）变为C4,经过维管束鞘细胞的处理,C4又分解为CO2和另一种三碳化合物（丙酮酸）

放出的CO2再进行C3植物的光合作用,之后就与C3植物的暗反应相同了

用式子再表达一下吧

C3植物：CO2+C5→2C3

C4植物：CO2+C3→C4→CO2+C5→2C3

C4植物比C3植物具有较强的光合作用,其原因可从结构和生理两方面来看.

从结构上来看：

C4植物叶片的维管束薄壁细胞较大,其中含有许多较大的叶绿体,叶绿体没有基粒或基粒发育不良；维管束鞘的外侧密接一层成环状或近于环状排列的叶肉细胞,组成了“花环型”(Kranz type)结构.这种结构是C4植物的特征.叶肉细胞内的叶绿体数目少,个体小,有基粒.维管束鞘薄壁细胞与其邻近的叶肉细胞之间有大量的胞间连丝相连.C3植物的维管束鞘薄壁细胞较小,不含或很少叶绿体,没有“花环型”结构,维管束鞘周围的叶肉细胞排列松散.C4植物通过磷酸烯醇式丙酮酸固定二氧化碳的反应是在叶肉细胞的细胞质中进行的,生成的四碳双羧酸转移到维管束鞘薄壁细胞中,放出二氧化碳,参与卡尔文循环,形成糖类,所以甘蔗、玉米等C4植物进行光合作用时,只有维管束鞘薄壁细胞形成淀粉,在叶肉细胞中没有淀粉.而水稻等C3植物由于仅有叶肉细胞含有叶绿体,整个光合过程都是在叶肉细胞里进行,淀粉亦只是积累在叶肉细胞中,维管束鞘薄壁细胞不积存淀粉.

从生理上来看：

与C4植物的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶活性较强,光呼吸很弱有关.卡尔文循环的CO2固定是通过核酮糖二磷酸羧化酶的作用来实现的,C4途径的CO2固定是由磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶催化来完成的.两种酶都可使CO2固定.但它们对CO2的亲和力却差异很大.磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶对CO2的Km值(米氏常数)是7μmol,核酮糖二磷酸羧化酶的Km值是450μmol.前者比后者对CO2的亲和力大得很多.试验证明,C4植物的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的活性比C3植物的强60倍,因此,C4植物的光合速率比C3植物快许多,尤其是在二氧化碳浓度低的环境下,相差更是悬殊.

由于磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶对CO2的亲和力大,所以,C4植物能够利用低浓度的二氧化碳,而C3植物不能.由于这个原因,C4植物的CO2补偿点比较低(0～10mg／LCO2),而C3植物的CO2补偿点比较高(50～150mg／LCO2).所以,C4植物亦称为低补偿植物,C3植物亦称为高补偿植物. 由于C4植物能利用低浓度的CO2,当外界干旱气孔关闭时,C4植物就能利用细胞间隙里的含量低的CO2,继续生长,C3植物就没有这种本领.所以,在干旱环境中,C4植物生长比C3植物好. C4植物的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶活性较强,对CO2的亲和力很大,加之C4二羧酸是由叶肉进入维管束鞘,这种酶就起一个“二氧化碳泵”的作用(图3-30),把外界CO2“压”进维管束鞘薄壁细胞中去,增加维管束鞘薄壁细胞的CO2／O2比率,改变Rubisco的作用方向.因为该酶在不同的CO2或O2浓度中,产生不同的反应,具双重性.在CO2浓度高的环境中,这种酶主要使核酮糖二磷酸进行羧化反应,起羧化酶作用,形成磷酸甘油酸,所以乙醇酸积累就少；在O2浓度高的环境中,这种酶主要使核酮糖二磷酸进行氧化反应,起加氧酶作用,形成磷酸乙醇酸和磷酸甘油酸,产生较多的乙醇酸.由于C4植物具有“二氧化碳泵”的特点,因此,C4植物在光照下只产生少量的乙醇酸,光呼吸速率非常之低. 此外,C4植物的光呼吸酶系主要集中在维管束鞘薄壁细胞中,光呼吸就局限在维管束鞘内进行.在它外面的叶肉细胞,具有对CO2亲和力很大的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶,所以,即使光呼吸在维管束鞘放出CO2,也很快被叶肉细胞再次吸收利用,不易“漏出”.

综合上述各点,可知C4植物的光呼吸低于C3植物.C3植物的光呼吸很明显,故亦称为光呼吸植物或高光呼吸植物；C4植物的光呼吸很低,几乎测量不出,故亦称为非光呼吸植物或低光呼吸植物.水稻、小麦等C3植物的光呼吸显著,通过光呼吸耗损光合新形成有机物的二分之一,而高粱、玉米、甘蔗等C4植物的光呼吸消耗很少,只占光合新形成有机物的百分之二至五,甚至更少.

答案补充

一是维管束鞘,C3植物的维管束鞘细胞无叶绿体、C4植物的维管束鞘细胞内含无基粒的叶绿体且细胞比较大；

二是光合作用中CO2的固定途径,C3植物CO2的固定是被C5与CO2结合形成C3,不需能量仅需酶,与暗反应中CO2的还原发生在同一细胞的同一叶绿体内；C4植物的CO2的第一次固定需要消耗能量,第一次固定与还原不在同一细胞内完成. c4植物能在co2浓度较小的情况下 固定而生成有机物C3植物与C4植物的鉴别

(1)用同位素标记的CO2转移途径来鉴别 C3植物：14CO2→14C3→(14CH2O) C4植物：14CO2→14C4→14C3→(14CH2O)

(2)从植物形态方面鉴别 制作植物叶片横切面临时装片,用显微镜观察围绕着维管束的是否是呈“花环型”的几圈细胞,据此可以判断该种绿色植物是C3植物还是C4植物.

(3)从生理学方面利用碳同化能力差异鉴别

什么是C3植物什么是C4植物它们的特点分别

c4植物

c4植物

c4植物是指在光合作用的暗反应过程中，一个c2被—个含有三个碳原子的化合物(磷酸烯醇式丙酮酸)固定后首先形成含四个碳原子的有机酸（草酰乙酸），所以称为c4植物。c4植物叶片的结构特点是：围绕着维管束的是呈“花环型”的两圈细胞，里面一圈是维管束鞘细胞，细胞较大，里面的叶绿体不含基粒。外圈的叶肉细胞相对小一些，细胞中含有具有基粒的叶绿体。通过c4途径固定co2的过程是在叶肉细胞中进行的。c4中的c转移到c3途径是在维管束鞘细胞中进行的，光合作用的暗反应过程也是在维管束鞘细胞中进行。光合作用的产生也主要积累在维管束鞘细胞中。c4植物具有两条固定co2的途径，即c3途径和c4途径。

c4植物通常分布在热带地区，光合作用效率较c3植物高，对co2的利用率也较c3植物高，所以具有c4途径的农作物的产量比具有c3途径的农作物产量要高，如玉米就属于c4植物。

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。

c3植物和c4植物的区别是什么？

c3植物和c4植物的区别有：

1、c3植物组织多为海绵、栅栏结构，c4多为花环转。

2、c3植物不含有叶绿体，而c4植物含有大量的叶绿。

3、c4植物更加能够适应比较恶劣的环境。

具体说明：

c3植物和c4植物植物最大的不同就是它们的组织结构不同，C3植物通常来说是海绵组织和栅栏组织，而c4植物的组织结构分布在体外的，多以花环转的围绕在束鞘细胞的外面，所以这也决定了c3植物组织结构不容易被破坏。

其次，一般来说植物都是含有叶绿体的，不过c3植物体内是不含有叶绿体的，无法进行光合作用，而c4植物含有大量的叶绿体，并且数目很多，体格也是比较大的。

最后，因为c4植物具有独特的叶绿体使得它更能在高温、寒冷、干旱的环境下生长，适应不同的环境，可以充分利用光合作用为自己提供营养成分，不过c3却是做不到。

c4植物有哪些 c4植物的举例

1、C4型植物有：单子叶植物禾本科、莎草科，双子叶植物菊科、大戟科、藜科和苋科。如玉米、甘蔗、高粱、苋菜等。

2、已经发现的四碳植物约有800种 ，广泛分布在开花植物的18个不同的科中。它们大都起源于热带。 因为四碳植物能利用强日光下产生的ATP推动PEP与CO2的结合，提高强光、高温下的光合速率，在干旱时可以部分地收缩气孔孔径，减少蒸腾失水，而光合速率降低的程度就相对较小，从而提高了水分在四碳植物中的利用率。这些特性在干热地区有明显的选择上的优势。

3、在C4植物叶片维管束的周围，有维管束鞘围绕，这些维管束鞘细胞里有叶绿体，但里面并无基粒或基粒发育不良。在这里，主要进行卡尔文循环。

4、该类型的优点是，二氧化碳固定效率比C3高很多,有利于植物在干旱环境生长。C3植物行光合作用所得的淀粉会贮存在叶肉细胞中，因为这是卡尔文循环的场所，而维管束鞘细胞则不含叶绿体。而C4植物的淀粉将会贮存于维管束鞘细胞内，因为C4植物的卡尔文循环是在此发生的。

c4植物名词解释

c4植物名词解释：碳四植物常写作C4植物，是CO2同化的最初产物。

CO2同化的最初产物不是光合碳循环中的三碳化合物3-磷酸甘油酸，而是四碳化合物苹果酸或天门冬氨酸的植物。又称C4植物。如玉米、甘蔗、高粱、苋菜等。而最初产物是3-磷酸甘油酸的植物则称为碳三植物（C3植物）。