什么植物气孔不关闭?碳4植物是什么
没有不关闭气孔植物,光照强度太大,植物的光和作用暂时停止,其孔关闭.
对于小麦、水稻等大多数绿色植物来说,在暗反应阶段中,一个CO2被一个C5固定以后,形成的是两个C3。但是,科学家在研究玉米、甘蔗等原产在热带地区绿色植物的光合作用时发现,当向这些绿色植物提供14CO2时,光合作用开始后的1s内,竟有90%以上的14C出现在含有四个碳原子的有机酸(用C4表示)中。随着光合作用的进行,C4中的14C逐渐减少,而C3中的14C逐渐增多。这说明在这类绿色植物的光合作用中,CO2中的C首先转移到C4中,然后才转移到C3中。科学家们将这种固定CO2的途径叫做C4途径,将这类具有C4途径的植物叫做C4植物;将CO2固定后直接形成C3的途径叫做C3途径,将具有C3途径的植物叫做C3植物。C3植物和C4植物不仅固定CO2的途径不同,而且叶片结构也具有各自的特点。
反应式
Acetyl-CoA
+
3
NAD
+
FAD
+
GDP
+
Pi
+
2
H2O
→CoA-SH
+
3
NADH
+
2
H
+
FADH2
+
GTP
+
2
CO2
原理
两个碳原子以CO2的形式离开循环。循环最后草酰乙酸会再次生成,再次从乙酰辅酶A中得到两个碳原子。就是说,一分子六碳化合物(柠檬酸)经过多部反应分解成一分子四碳化合物(草酰乙酸)。草酰乙酸会在接下来的反应中遵循同样的途径获得两个碳原子,再次成为柠檬酸。
能量会在接下来的其中一步反应里以GTP的形式释放(和ATP一样,是细胞的能量货币)。但是循环中生成的氢载体(NADH
+
H
and
FADH2)将会在细胞呼吸链里释放更多的能量
,这也正是细胞呼吸的主要目的。柠檬酸循环的前提是,早先进行的糖酵解等过程能提供足够的活化乙酸,以乙酰辅酶A的形式出现在循环。NADH
+
H
和
FADH2是辅酶,它们能携带质子和电子,并在需要的时候释放它们。
循环中产生的总能量为一分子ATP(准确来说是:GTP),而细胞呼吸的全部四步反应(包括呼吸链中的内呼吸),一个葡萄糖分子则产生38分子的ATP。(38的数目是理想化化学计算的结果,实测此数字约为32,如进行苹果酸穿梭则再-2.(32或30))
以上计算结果(32或30个ATP)是按照最新的研究成果:一个FADH2可以产生1.5个ATP,一个NADH2可以产生2.5个ATP。
碳四植物是指既具有碳四途径又具有碳三途径的植物,例如玉米、甘蔗、高粱、苋菜等。
碳四途径是指进入碳四植物叶肉细胞的二氧化碳先与叶肉细胞叶绿体中的磷酸烯醇式丙酮酸(即PEP)结合生成一分子四碳化合物(草酰乙酸),然后草酰乙酸被运输到维管束鞘细胞中,重新将二氧化碳释放出来,自身成为丙酮酸,然后返回叶肉细胞,继续循环;而释放出来的二氧化碳则与五碳化合物结合生成两分子三碳化合物,消耗NADPH和ATP后合成有机物,后来的一段和碳三植物相同。
碳四植物的维管束鞘细胞内有叶绿体,但其中没有完整的基粒或者无基粒,不能进行光反应,光反应在叶肉细胞中进行。 c3植物光合作用时光反应和暗反应都在叶肉细胞中
c4植物光合作用时光反应在叶肉细胞中暗反应在维管束鞘细胞中进行,此外c3植物直接将 c5固定成c3, 而c4植物是将c5先转化为c4然后在转化为c3,这也是c3,c4的根本区别和命名原由 C3植物是指CO2先被一种三碳化合物(磷酸稀醇式丙酮酸)固定的一类植物.他的[ 鞘]无基里 不产生淀粉/
C4植物是指CO2先被一种四碳化合物(PEP酶)固定的一类植物.他的[鞘] 含有无基里 的叶绿体 产生淀粉 /
另外 C4植物能比C3植物 利用 更低 龙度的 CO2. 也有很多内容 就不多说了啊!
因为在这个循环中几个主要的中间代谢物是含有三个羧基的有机酸,例如柠檬酸(C6),所以叫做三羧酸循环,又称为柠檬酸循环(citric acid cycle)或者是TCA循环;或者以发现者Hans Adolf Krebs(英1953年获得诺贝尔生理学或医学奖)的姓名命名为Krebs循环。
糖类物质如葡萄糖或糖原在有氧条件下彻底氧化,产生二氧化碳和水,并释放出能量的过程称为糖的有氧氧化。
化学反应
乙酰辅酶A在循环中出现:柠檬酸(I)是循环中第一个产物,它是通过草酰乙酸(X)和乙酰辅酶A(XI)的乙酰基间的缩合反应生成的。如上所述,乙酰辅酶A是早先进行的糖酵解,氨基酸降解或脂肪酸氧化的一个产物。
两个碳原子以CO2的形式离开循环。循环最后草酰乙酸会再次生成,再次从乙酰辅酶A中得到两个碳原子。就是说,一分子六碳化合物(柠檬酸)经过多部反应分解成一分子四碳化合物(草酰乙酸)。草酰乙酸会在接下来的反应中遵循同样的途径获得两个碳原子,再次成为柠檬酸。
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,形成苹果酸或天门冬氨酸。这些四碳双羧酸转移到鞘细胞里,通过脱羧酶的作用释放CO2,后者在鞘细胞叶绿体内经核酮糖二磷酸(RuBP)羧化酶作用,进入光合碳循环。这种由PEP形成四碳双羧酸,然后又脱羧释放CO2的代谢途径称为四碳途径。其叶肉细胞中,含有独特的酶,即磷酸烯醇式丙酮酸碳羧化酶,使得二氧化碳先被一种三碳化合物--磷酸烯醇式丙酮酸同化,形成四碳化合物草酰乙酸盐,这也是该暗反应类型名称的由来。这草酰乙酸盐在转变为苹果酸盐后,进入维管束鞘,就会分解释放二氧化碳和一分子甘油。二氧化碳进入卡尔文循环,后同C3进程。而甘油则会被再次合成磷酸烯醇式丙酮酸,此过程消耗ATP。
在20世纪60年代,澳大利亚科学家哈奇和斯莱克发现玉米、甘蔗等热带绿色植物,除了和其他绿色植物一样具有卡尔文循环外,CO2首先通过一条特别的途径被固定。这条途径也被称为哈奇-斯莱克途径。
在叶肉细胞
C3H5O6P【磷酸烯醇式丙酮酸】【简称PEP】+CO2→C4H4O5【四碳化合物】【又叫草酰乙酸】+?
在维管束鞘细胞
C4H4O5【四碳化合物】→C3H4O3[【丙酮酸】+CO2
C3H4O3[【丙酮酸】又返回叶肉细胞重新形成C3H5O6P【磷酸烯醇式丙酮酸】,并消耗ATP.