解惑练 1 C3植物、C4植物和 CAM 植物
自然界中的绿色植物根据光合作用暗反应过程中 CO2的固定途径不同可以分为 C3、C4
和CAM 三种类型。
1．C3途径：也称卡尔文循环，整个循环由 RuBP(C5)与CO2的羧化开始到 RuBP(C5)再生结束，
在叶绿体基质中进行，可合成蔗糖、淀粉等多种有机物。常见 C3植物有大麦、小麦、大豆、
菜豆、水稻、马铃薯等。
2．C4途径：研究玉米的叶片结构发现，玉米的维管束鞘细胞和叶肉细胞紧密排列(如图 1)。
叶肉细胞中的叶绿体有类囊体能进行光反应，同时， CO2被整合到 C4化合物中，随后 C4化
合物进入维管束鞘细胞，维管束鞘细胞中没有完整的叶绿体，在维管束鞘细胞中，C4化合
物释放出的 CO2参与卡尔文循环，进而生成有机物(如图 2)。PEP 羧化酶被形象地称为“CO2
泵”，它提高了 C4植物固定 CO2的能力，使 C4植物比 C3植物具有较强光合作用(特别是在
高温、光照强烈、干旱条件下)能力，并且无光合午休现象。常见 C4植物有玉米、甘蔗、高
粱、苋菜等。
3．CAM 途径：CAM 植物夜间吸进 CO2，淀粉经糖酵解形成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)，在磷
酸烯醇式丙酮酸羧化酶催化下，CO2与PEP 结合，生成草酰乙酸，进一步还原为苹果酸储存
在液泡中。从而表现出夜间淀粉减少，苹果酸增加，细胞液 pH 下降。而白天气孔关闭，苹
果酸转移到细胞质中脱羧，放出 CO2，进入 C3途径合成淀粉；形成的丙酮酸可以形成 PEP
再还原成三碳糖，最后合成淀粉或者转移到线粒体，进一步氧化释放 CO2，又可进入 C3途
径。从而表现出白天淀粉增加，苹果酸减少，细胞液 pH 上升。常见的 CAM 植物有菠萝、
芦荟、兰花、百合、仙人掌等。
