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三碳植物,也叫C3植物。C3植物是指在光合作用的暗反應過程中,一個CO2被一個五碳化合物(1,5-二磷酸核酮糖,簡稱RuBP)固定后形成兩個三碳化合物(3-碳酸甘油酸),即 CO2被固定后最先形成的化合物中含有三個碳原子,所以稱為C3植物。C3植物葉片的結構特點是:葉綠體只存在於葉肉細胞中,維管束鞘細胞中沒有葉綠體,整個光合作用過程都是在葉肉細胞里進行,光合產物變只積累在葉肉細胞中。

1 三碳植物 -三碳植物概括

  農作物主要包括C3作物和C4作物。C3作物生長在溫度較低環境,主要分佈在溫帶和寒帶;C4作物生長在溫度較高地區,主要分佈在熱帶、亞熱帶。C3作物有大豆、小麥和水稻等,C4作物有高粱、玉米、甘蔗等,這兩種作物類型的生理生態過程及光合作用速率差異明顯。C4途徑中固定CO2的酶(PEP羧化酶)有很強的親和能力,可以將大氣中的低濃度CO2固定下來,因此 C4途徑固定CO2的能力要比C3途徑強,起到CO2泵的作用,提高了C4植物利用CO2的能力。乾旱條件下,葉片氣孔關閉,C4植物能利用葉肉細胞間隙的低濃度CO2光合,C3植物則不能。
  我們知道,C3植物較原始,C4植物較進化,實際上較原始的蕨類植物和裸子植物就沒有C4植物,只有較進化的被子植物中才有C4植物。我們已經知道木本植物較原始,草本植物較進化。至今木本植物還未發現C4植物,只有草本植物中有C4植物。

2 三碳植物 -C3類植物發現經歷

  二戰之後,美國加州大學貝克利分校的馬爾文·卡爾文與他的同事們研究一種名叫Chlorella的藻,以確定植物在光合作用中如何固定CO2。此時C14示蹤技術和雙向紙層析法技術都已經成熟,卡爾文正好在實驗中用上此兩種技術。
  他們將培養出來的藻放置在含有未標記CO2的密閉容器中,然後將C14標記的CO2注入容器,培養相當短的時間之後,將藻浸入熱的乙醇中殺死細胞,使細胞中的酶變性而失效。接著他們提取到溶液里的分子。然後將提取物應用雙向紙層析法分離各種化合物,再通過放射自顯影分析放射性上面的斑點,並與已知化學成份進行比較。
  卡爾文在實驗中發現,標記有C14的CO2很快就能轉變成有機物。在幾秒鐘之內,層析紙上就出現放射性的斑點,經與已知化學物質比較,斑點中的化學成份是三磷酸甘油酸(3-phosphoglycerate,PGA),是糖酵解的中間體。這第一個被提取到的產物是一個三碳分子, 所以將這種CO2固定途徑稱為C3途徑,將通過這種途徑固定CO2的植物稱為C3植物。後來研究還發現, CO2固定的C3途徑是一個循環過程,人們稱之為C3循環。這一循環又稱卡爾文循環。

3 三碳植物 -C3類植物例子

  如小麥、水稻,二氧化碳經氣孔進入葉片后,直接進入葉肉細胞進行卡爾文循環。而C3植物的維管束鞘細胞很小,不含或含很少葉綠體,卡爾文循環不在其中發生。

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