第五节 碳 同 化 植物利用光反应中形成的 NADPH和ATP将CO2转化成稳 定的碳水化合物的过程，称为 CO2同化或碳同化 类囊体 基质
第五节 碳 同 化 植物利用光反应中形成的 NADPH和ATP将CO2转化成稳 定的碳水化合物的过程，称为 CO2同化或碳同化 类囊体 基质
ATP的分子结构
ATP的分子结构
NADP+和NADPH的分子结构
NADP+和NADPH的分子结构
碳同化类型 根据碳同化过程中最初产物所含碳原子的数目 以及碳代谢的特点，将碳同化途径分为三类：C3 途径、C4途径和CAM(景天科酸代谢)途径。 不论是哪一种光合碳同化类型的植物，都具有C３途径，这 是光合碳代谢的基本途径。 C４途径、CAM途径以及光呼吸途径只是对C３途径的补充
碳同化类型 根据碳同化过程中最初产物所含碳原子的数目 以及碳代谢的特点，将碳同化途径分为三类：C3 途径、C4途径和CAM(景天科酸代谢)途径。 不论是哪一种光合碳同化类型的植物，都具有C３途径，这 是光合碳代谢的基本途径。 C４途径、CAM途径以及光呼吸途径只是对C３途径的补充
一.C3途径
一.C3途径
1946年，美国加州大学放射化学实验室的卡尔文 (M.Calvin)和本森(A.Benson)等人采用了两项新技术： ➢ (1) 14C同位素标记与测定技术(可排除原先存在于细 胞里的物质干扰，凡被14C标记的物质都是处理后产生 的)； ➢ (2)双向纸层析技术(能把光合产物分开)。 ➢ 选用小球藻等单细胞的藻类作材料，藻类不仅在生 化性质上与高等植物类似，且易于在均一条件下培养， 还可在试验所要求的时间内快速地杀死。 1.C3途径的发现
1946年，美国加州大学放射化学实验室的卡尔文 (M.Calvin)和本森(A.Benson)等人采用了两项新技术： ➢ (1) 14C同位素标记与测定技术(可排除原先存在于细 胞里的物质干扰，凡被14C标记的物质都是处理后产生 的)； ➢ (2)双向纸层析技术(能把光合产物分开)。 ➢ 选用小球藻等单细胞的藻类作材料，藻类不仅在生 化性质上与高等植物类似，且易于在均一条件下培养， 还可在试验所要求的时间内快速地杀死。 1.C3途径的发现
试验分以下几步进行： (1)饲喂14CO2与定时取样 向正在进行光合作用的藻 液中注入14CO2使藻类与 14CO2接触，每隔一定时间 取样，并立即杀死。 H14CO3 -+H ＋ →14CO2+H2O 图 用来研究光合藻类CO2 固定仪器的图解
试验分以下几步进行： (1)饲喂14CO2与定时取样 向正在进行光合作用的藻 液中注入14CO2使藻类与 14CO2接触，每隔一定时间 取样，并立即杀死。 H14CO3 -+H ＋ →14CO2+H2O 图 用来研究光合藻类CO2 固定仪器的图解
(2)浓缩样品与层析 用甲醇将标记化合物提 取出来，将样品浓缩后点样 于层析纸上，进行双向纸层 析，使光合产物分开 (3)鉴定分离物 采用放射自显影技术， 鉴定被14CO2标记的产物并 测定其相对数量。 (4)设计循环图 根据被14C标记的化合物 出现时间的先后，推测生化 过程。根据图D所显示的结 果，即短时间内(5秒，最终 到0.5秒钟) 14C标记物首先 出现在3-磷酸甘油酸(PGA) 上，说明PGA是光合作用 的最初产物。 用纸层析和放射自显影技术追踪被 14CO2标记的产物
(2)浓缩样品与层析 用甲醇将标记化合物提 取出来，将样品浓缩后点样 于层析纸上，进行双向纸层 析，使光合产物分开 (3)鉴定分离物 采用放射自显影技术， 鉴定被14CO2标记的产物并 测定其相对数量。 (4)设计循环图 根据被14C标记的化合物 出现时间的先后，推测生化 过程。根据图D所显示的结 果，即短时间内(5秒，最终 到0.5秒钟) 14C标记物首先 出现在3-磷酸甘油酸(PGA) 上，说明PGA是光合作用 的最初产物。 用纸层析和放射自显影技术追踪被 14CO2标记的产物
起先猜测CO2是与某一个2碳 的片断结合生成3碳的PGA，然 而情况并非如此。 当光下把CO2浓度突然降低， 作为CO2受体的化合物会积累起 来。这一化合物被发现是含有5 个 C 的核酮糖 -1,5- 二磷酸 (RuBP)，当它接受CO2后，分 解为2个PGA分子。 光合试验中RuBP与PGA相互转化 经过10多年周密的研究，卡尔文等人终于探明了光合作用中 从CO２到蔗糖的一系列反应步骤，推导出一个光合碳同化的循环 途径，这条途径被称为卡尔文循环或Calvin-Benson循环
起先猜测CO2是与某一个2碳 的片断结合生成3碳的PGA，然 而情况并非如此。 当光下把CO2浓度突然降低， 作为CO2受体的化合物会积累起 来。这一化合物被发现是含有5 个 C 的核酮糖 -1,5- 二磷酸 (RuBP)，当它接受CO2后，分 解为2个PGA分子。 光合试验中RuBP与PGA相互转化 经过10多年周密的研究，卡尔文等人终于探明了光合作用中 从CO２到蔗糖的一系列反应步骤，推导出一个光合碳同化的循环 途径，这条途径被称为卡尔文循环或Calvin-Benson循环
由于这条途径中CO2固定后形成的最 初产物PGA为三碳化合物，所以也 叫做C３途径或C３光合碳还原循环， 只具有C３途径的植物称为C３植物。 此项研究的主持人卡尔文获得了 1961年诺贝尔化学奖
由于这条途径中CO2固定后形成的最 初产物PGA为三碳化合物，所以也 叫做C３途径或C３光合碳还原循环， 只具有C３途径的植物称为C３植物。 此项研究的主持人卡尔文获得了 1961年诺贝尔化学奖