碳三植物

碳三植物

CO2同化的最初產物是光合碳循環中的三碳化合物3-磷酸甘油酸的植物,稱為碳三植物(C3植物),有如小麥、大豆、菸草、棉花等。C3植物比C4植物CO2補償點高,所以C3植物在CO2含量低的情況下存活率比C4植物來的低。 相比之下,C3植物細胞分工較C4植物不明確,CO2利用效率更低,在一定程度上可認為C3植物是植物中的“原核生物”,C4植物則更像”真核生物”。

培養過程

碳三植物 碳三植物

也叫 三碳植物。光合作用中同化二氧化碳的最初產物是三碳化合物3-磷酸甘油酸的植物;碳三植物的光呼吸高,二氧化碳補償點高,而光合效率低;如小麥、水稻、大豆、棉花等大多數作物。二戰後,美國加州大學伯克利分校的馬爾文·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CO。此時C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CO的密閉容器中,然後將C14標記的CO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。然後將提取物套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,並與已知化學成分進行比較。

發現過程

標記有C的CO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CO的植物稱為C3植物。後來研究還發現,CO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。

C3類植物,如稻和麥,二氧化碳經氣孔進入葉片後,直接進入葉肉進行卡爾文循環。而C3植物的維管束鞘細胞很小,不含或含很少葉綠體,卡爾文循環不在這裡發生。

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