C3和C4植物的主要区别在于C3植物形成一种三碳化合物作为暗反应的第一稳定产物，而C4植物形成一种四碳化合物作为暗反应的第一稳定产物。
光合作用是一种光驱动的过程，它将二氧化碳和水转化为植物、藻类和蓝藻中富含能量的糖类。在光合作用的光反应中，水分子发生光解作用。由于水的光解作用，氧作为副产品释放出来。在光反应之后，暗反应开始，它通过固定二氧化碳来合成碳水化合物。然而，光反应产生的氧可以与暗反应的主要酶RuBP加氧酶羧化酶（Rubisco）结合，进行光呼吸。光呼吸是一个浪费能量和减少碳水化合物合成的过程。因此，为了防止光呼吸，植物中有三种不同的暗反应方式来阻止氧与Rubisco的相遇。因此，根据暗反应发生的方式，有3种植物，即C3植物、C4植物和CAM植物。
目录
1. 概述和主要区别
2. 什么是C3植物
3. 什么是C4植物
4. C3和C4植物的相似性
5. 并列比较——表格形式的C3和C4工厂
6. 摘要
什么是c3植物(c3 plants)？
地球上大约95%的植物是C3植物。进行光合作用的机制，正如它们的名字所表明的那样。C3光合作用被认为是在35亿年前出现的。这些植物大多是木本和圆叶植物。在这些植物中，碳固定发生在表皮下的叶肉细胞中。
二氧化碳通过气孔从大气进入叶肉细胞。然后黑暗反应开始了。三磷酸甘油酯与二氧化碳的第一反应是磷酸二酯。事实上，它是C3植物的第一个稳定的产物。核酮糖二磷酸羧化酶（Rubisco）是催化植物这种羧化反应的酶。同样，卡尔文循环是在产生碳水化合物的同时循环发生的。
图01:C3植物
与C4植物相比，C3植物的光合机制效率低下。这是因为C3植物发生光呼吸。由于Rubisco酶的加氧酶活性而发生光呼吸。Rubisco的氧化作用与羧化作用的方向相反，通过浪费大量最初由Calvin循环固定的碳而有效地破坏了光合作用，并导致固定二氧化碳的细胞中二氧化碳的损失。同样，与氧和二氧化碳的相互作用发生在Rubisco的同一个位置。这些竞争反应通常以3:1（碳：氧）的比例进行。因此，很明显，光呼吸是一个光**的过程，消耗氧气并产生二氧化碳。
什么是c4工厂(c4 plants)？
C4植物存在于干旱和高温地区。大约1%的植物具有C4生物化学。C4植物的一些例子是玉米和甘蔗。顾名思义，这些植物执行C4光合作用机制。C4光合作用被认为是大约1200万年前出现的；在C3机制进化之后很久。C4植物现在可能适应得更好，因为目前的二氧化碳水平比1亿年前低得多。
C4植物在捕获二氧化碳方面效率更高。此外，C4光合作用在单子叶植物和双子叶植物中都存在。与C3植物不同，光合作用过程中形成的第一个稳定产物是草酰乙酸，它是一种四碳化合物。最重要的是，这些植物的叶子显示出一种特殊的解剖结构，叫做“Kranz解剖学”。在维管束周围有一圈叶绿体的维管束鞘细胞，可用来鉴定C4植物。
图02:C4工厂
在这个途径中，二氧化碳固定发生两次。在叶肉细胞胞浆中，CO2首先与磷酸烯醇丙酮酸（PEP）固定，PEP作为主要受体。反应由PEP羧化酶催化。然后PEP转化为苹果酸，然后转化为丙酮酸释放二氧化碳。并且，这一二氧化碳与核酮糖二磷酸二次固定，形成2磷酸甘油酯进行卡尔文循环。
c3(c3)和c4工厂(c4 plants)的共同点
- C3和C4植物都能固定二氧化碳并产生碳水化合物。
- 他们进行了一个黑暗的反应。
- 而且，这两种植物进行同样的光反应。
- 此外，它们还有叶绿体来进行光合作用。
- 它们的光合方程相似。
- 此外，RuBP参与了两种植物的暗反应。
- 两种植物都产生磷酸甘油酸酯。
c3(c3)和c4工厂(c4 plants)的区别
C3植物产生磷酸甘油酸作为暗反应的第一个稳定产物。它是一种三碳化合物。另一方面，C4植物产生的草酸是暗反应的第一稳定产物。它是一种四碳化合物。因此，这是C3和C4植物的关键区别。
此外，C3植物的光合效率低于C4植物的光合效率。这是由于在C3植物中可见的光呼吸作用，而在C4植物中可忽略不计。因此，这是C3和C4植物的另一个区别。当考虑到结构差异时，C3植物在叶片中没有两种类型的叶绿体和Kranz解剖结构。另一方面，C4植物有两种类型的叶绿体，它们在叶片中表现出Kranz的解剖结构。因此，这也是C3和C4植物的区别。
此外，C3和C4植物之间的另一个区别是C3植物只固定一次二氧化碳，而C4植物固定二氧化碳两次。因此，碳同化在C3植物中较低，而C在C4植物中较高。不仅如此，C4植物可以在气孔关闭的情况下，在很高的光照浓度和较低的二氧化碳浓度下进行光合作用。然而，C3植物在气孔关闭、高光照和低CO2浓度下不能进行光合作用。因此，这也是C3和C4植物的显著区别。此外，C3植物和C4植物不同于第一个二氧化碳受体。RuBP是C3植物的CO2受体，PEP是C4植物的第一个CO2受体。
总结 - c3(c3) vs. c4工厂(c4 plants)
C3和C4是两种植物。C3植物非常常见，而C4植物非常罕见。C3和C4植物之间的关键区别取决于它们在黑暗反应中产生的第一个碳产物。C3植物进行卡尔文循环，产生三种碳化合物作为第一稳定产物；C4植物执行C4机制，产生四种碳化合物作为第一稳定产物。此外，C3植物的光合效率较低，C4植物的光合效率较高。此外，C3植物的叶片没有Kranz结构，也没有两种类型的叶绿体。另一方面，C4植物的叶片具有Kranz结构，而且它们有两种类型的叶绿体。因此，这是对C3和C4植物的总结。
引用
1Szczepanik等人。“禾本科植物叶肉和维管束鞘细胞间c4光合作用中间交换机制的研究”，牛津大学出版社，2008年3月28日。这里有2个。学习网, 学习网. 此处提供
2学习网, 学习网.
