2012年2月28日 星期二

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.MalateCO2 (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
CAM植物夜晚進行固碳作用,白天進行卡爾文循環
*圖片說明:

 夜晚:氣孔打開
 進行固碳作用(HCO3+ PEP → OAA),此時利用  PEP Carboxylase酵素
  將OAA轉換為malate進入到液胞儲存細胞質中儲存
白天:氣孔關閉
  液胞中的malate釋放到細胞質中,再利用酵素將malate分解為CO2和Pyruvate
  CO2開始進行卡爾文循環(CO2+ RuBP  2PGA),使用Rubisco酵素


參考資料:
1.阿哈~仙人掌:景天酸代謝作用與多肉植物栽植之間的關係


 


1 則留言:

  1. 不好意思,是否可以藉引用圖片,會標明出處的

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