卡尔文循环(Calvin cycle)(C3途径)

三个阶段:羧化、还原和RuBP的再生。

二磷酸核酮糖+CO2 (三碳产物)

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C4途径或 Hatch-Slack循环

磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)+ CO2 (四碳产物) (二种细胞)

C4植物中CO2的固定是在叶肉细胞中进行的,被固定的CO2在维管束鞘细胞中释放,这种细胞位于叶组织的内层,卡尔文循环系统位于维管束鞘细胞中。

The structure and function in C4 plants

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景天科酸代谢途径(CAM)

与C4途径相似,CO2 固定二次,但不需二种细胞,而是时间分隔

在C4植物中,由PEP羧化酶在-种类型的细胞中固定CO2,然后在另--种类型的细胞中将固定的CO2释放出来供卡尔文循环时再固定。某些生长在干热环境中的植物,用直接的方式提高CO2固定效率,而不需要两种不同类型的细胞参与。如肉质植物(succulent), 含有厚厚的肉叶,主要是叶肉细胞组成的。肉质植物对CO2的固定方式很特别,并最早发现于景夭酸属( Crassulaceae)植物,所以将COr的这种代谢类型称为景天酸代谢( crassulacean acid metabolism,CAM)。

同其他植物一样,CAM植物的叶中也有许多气孔,能够打开和关闭以控制叶中废气和空气的交换。当天气炎热和干燥时,CAM植物遇到在白天如何获得足够的CO2的问题,如果打开气孔吸收CO2,但又会损失过多的水分到炎热的空气中。为了解决这一问题,CAM植物主要是在夜间打开气孔,因为夜间空气凉爽湿度高。

CAM植物也是通过PEP羧化酶固定CO2,固定反应发生在胞质溶胶中,产生大量的四碳酸:苹果酸。夜间形成的苹果酸暂时储存在叶肉细胞的中央液泡中,到了白天,气孔关闭,PEP羧化酶暂时失活,苹果酸从液泡扩散到胞质溶胶中,然后被裂解释放CO2,进入卡尔文.循环。到了夜间,气孔又打开,PEP 羧化酶被激活,开始新的循环。