柔柔~~About Biology: 光合作用之暗反應固碳方式探討:C3.C4.CAM植物

由於利用C3(CO2被轉化成碳3的化合物,故稱之)此種方式固定CO2的植物,若生活在乾燥的環境中,則會受到光呼吸作用的影響,而使得光合作用效率減低,但植物學家發現在乾燥環境中生存的植物發展出另外的固碳方式,分別為C4植物和CAM植物

什麼是C3.C4.植物???

暗反應的第一個步驟是固碳作用(將氣態CO2轉換成其他含碳有機物),若此植物是將CO2轉換成3C的PGA,則稱為C3植物,若此植物將CO2轉換為4C的OAA,則稱為C4植物

* C3植物:CO2+ RuBP → 2PGA

* C4植物: HCO₃^-+ PEP → OAA

[C3 cycle]:Calvin循環.三碳循環

1.C3型植物:稻、麥、豌豆等絕大多數植物，

2.生態分布:生活環境水分充足，這類植物主要分布在溫帶地區。

3.植物特性:為完全不耐旱

4. 卡爾文循環主要在葉肉細胞中進行

卡爾文循環

[C4 cycle] : Hatch-Slack 途徑.四碳循環

1. C4型植物:甘蔗、玉米等多數禾本科植物
2. 生態分布:生活環境稍乾旱，這類植物主要分布在熱帶地區。
3. 植物特性為耐短期（一至兩天左右）乾旱
4. C4型植物的固碳作用是以「構造」來與卡氏循環隔離:
a.C4植物葉內部構造比C3植物多一層維管束鞘細胞→減少維管束的水分輸送到葉肉細胞
b.C4植物葉肉細胞排列比C3緊密→細胞間隙小,減少葉肉細胞的水分蒸散
c. C4植物僅葉肉細胞具有固定CO2的酵素,可將CO2轉變成4C的OAA

C4植物利用葉肉細胞進行固碳(形成4C的OAA),至維管束鞘細胞進行卡爾文循環

*圖片說明:
PEP Carboxylase
葉肉細胞中:1.CO2 + PEP →→→→→→→→ Oxaloacetate
2.Oxaloacetate →Malate (進入維管束鞘細胞)
維管束鞘細胞:
1.Malate→CO2 (進入卡爾文循環)+ Pyruvate(運送回葉肉細胞中)

C3植物和C4植物的比較

[CAM植物]:景天酸代謝

1.CAM型植物:仙人掌、龍舌蘭、景天科等多肉植物
2.生態分布:荒漠或其他乾燥的地區
3.植物特性
A.白天的氣溫相當高而且相對濕度很低→白天將氣孔關閉可減少水分的逸失。
B.夜間因為溫度低且較常有露水的產生，相對濕度變高→氣孔開啟
4. CAM植物的固碳作用是以「時間」來與卡氏循環隔離