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为什么玉米是碳4植物(为什么玉米是碳水)

来源: 东南文学网 时间:2023-10-21
玉米是C3还是C4植物?

C4植物!!

C3途径是光合碳代谢中很基本的循环,是所有放氧光合生物所共有的同化CO2的途径。

C3途径的总反应式可写成:

3CO2+5H2O+9ATP+6NADPH→GAP+9ADP+8Pi+6NADP+ +3H+(4-36)

� 可见,每同化一个CO2需要消耗3个ATP和2个NADPH,还原3个CO2可输出1个磷酸丙糖(GAP或DHAP),固定6个CO2可形成1个磷酸己糖(G6P或F6P)。形成的磷酸丙糖可运出叶绿体,在细胞质中合成蔗糖或参与其它反应;形成的磷酸己糖则留在叶绿体中转化成淀粉而被临时贮藏。�

2、能量转化效率 以同化3个CO2形成1个磷酸丙糖为例。在标准状态下每形成1mol GAP贮能1460 kJ,每水解1mol ATP放能32 kJ,每氧化1mol NADPH放能220 kJ,则C3途径的能量转化效率为91% 〔1460/(32×9+220×6)〕,这是一个很高的值。然而在生理状态下 ,各种化合物的活度低于1.0,与上述的标准状态有差异,另外,要维持C3光合还原循环的正常运转,其本身也要消耗能量,因而一般认为,C3途径中能量的转化效率在80%左右。�

C4植物

自20世纪50年代卡尔文等人阐明C3途径以来,曾认为光合碳代谢途径已经搞清楚了,不管是藻类还是高等植物,其CO2固定与还原都是按C3途径进行的。即使在1954年,哈奇(M.D.Hatch)等人用甘蔗叶实验,发现甘蔗叶片中有与C3途径不同的光合很初产物,亦未受到应有的重视。直到1965年,美国夏威夷甘蔗栽培研究所的科思谢克(H.P.Kortschak)等人报道,甘蔗叶中14C标记物首先出现于C4二羧酸,以后才出现在PGA和其他C3途径中间产物上,以及玉米、甘蔗有很高的光合速率时,才引起人们广泛的注意。澳大利亚的哈奇和斯莱克(C.R.Slack)(1966~1970)重复上述实验,进一步地追踪14C去向,探明了14C固定产物的分配以及参与反应的各种酶类,于70年代初提出了C4-双羧酸途径(C4-dicarboxylic acid pathway),简称C4途径,也称C4光合碳同化循环(C4 photosynthetic carbon assimilation cycle,PCA循环),或叫Hatch-Slack途径。至今已知道,被子植物中有20多个科约近2000种植物按C4途径固定CO2,这些植物被称为C4植物(C4 plant)。�

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作物有高梁、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。

袁隆平介绍,水稻和小麦属于碳3植物,玉米、甘蔗属于碳4植物

碳三植物 , 也叫三碳植物。光合作用中同化二氧化碳的很初产物是三碳化合物3-磷酸甘油酸的植物。碳三植物的光呼吸高,二氧化碳补偿点高,而光合效率低。如小麦、水稻大豆、棉花等大多数作物。

碳4植物(C4plant), 亦称C4-植物。在光合作用过程中,既具有C3途径,又具有C4途径的植物。如玉米、甘蔗、高粱、马齿苋等。其叶解剖学上的一个重要特点是在维管束周围,有一圈含叶绿体的维管束鞘细胞,典型者在这圈细胞外,又环列有几层叶肉细胞形成花环结构。与C3植物相比,光呼吸弱,二氧化碳补偿点(1~10ppm)低,光饱和点几乎达到全日照;光合作用很适温度(30~45℃)高;在强光及其他适合条件下光合速率(40~80CO2毫克·分米-2·小时-1)高。这主要是由于通过C4途径,将外界二氧化碳收集到维管束鞘细胞内,使核酮糖-1,5-双磷酸羧化酶加氧酶周围二氧化碳含量增高所致。

为什么玉米是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。由于单子叶植物较双子叶植物进化,因之单子叶植物中C4类型很多,约占C4植物总数的80%左右,而双子叶植物中C4类型植物较少,只占双子叶植物总数的0.2%,尽管双子叶植物种类比单子叶植物种类多得多。

从分类学上来区分 C4植物多集中在单子叶植物的禾本科中,约占C4植物总数的75%,其次为莎草科。双子叶植物中C4植物较少,它多分布于藜科、大戟科、苋科和菊科等十几个科中。能固氮的豆科植物中至今未发现一个C4植物,还有十字花科、蔷薇科、茄科和葫芦科也未发现C4植物,那末只要是这五科的植物,就可以说它们是C3植物了。

碳4植物有哪些

碳4植物油玉米、甘蔗、高粱、马齿苋等。

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。

碳4植物(C4 plant) 亦称C4-植物。在光合作用过程中,既具有C3途径,又具有C4途径的植物。如玉米、甘蔗、高粱、马齿苋等。其叶解剖学上的一个重要特点是在维管束周围,有一圈含叶绿体的维管束鞘细胞,典型者在这圈细胞外,又环列有几层叶肉细胞形成花环结构。

C4植物主要是那些生活在干旱热带地区的植物。在这种环境中,植物若长时间开放气孔吸收二氧化碳,会导致水分通过蒸腾作用过快的流失。所以,植物只能短时间开放气孔,二氧化碳的摄入量必然少。植物必须利用这少量的二氧化碳进行光合作用,合成自身生长所需的物质。

什么是三碳植物与四碳植物?

植物光合作用的暗反应过程中,二氧化碳的固定有不同的方式。根据二氧化碳固定方式的不同,植物有三碳植物与四碳植物之分。四碳植物光合作用的效率大于三碳植物,在二氧化碳浓度较低的情况下,这种差别尤其明显。玉米和甘蔗是典型的四碳植物。

玉米为什么固定二氧化碳能力强

因为玉米是C4植物,C4植物叶肉细胞里的磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)经PEP羧化酶的作用,与CO2结合的能力强,故玉米固定二氧化碳能力强。

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