C3与C4的区别

1．形态结构的区别

两类植物在叶绿体的结构及分布上不同（见表1），因C3植物的维管束不含叶绿体，叶脉颜色较浅；C4植物的维管束含叶绿体，叶脉绿色较深有呈“花环型”的两圈细胞。

表1 C3和C4植物的叶绿体分布、结构与功能比较

植物 分 布 C3 C4 叶肉细胞 叶肉细胞 维管束鞘细胞 结 构 为典型叶绿体 为典型叶绿体 较多、较大，叶绿体不含类囊体 功 能 既可进行光反应，也能进行暗反应 能进行光反应，通过C4途径固定CO2 不进行光反应，能够进行暗反应 2．光合作用途径的区别

C3植物与C4植物在光反应阶段完全相同，都通过光反应产生O2、[H]（实质是NADPH）和ATP，为暗反应阶段提供同化力[H]和ATP。但其暗反应途径不一样，见表2。

表2 C3植物与C4植物光合作用暗反应阶段的场所与过程比较

植物 分类 C3 C4 场 所 叶肉细胞叶绿体 叶肉细胞叶绿体 暗 反 应 途径 C3 C4 反 应 过 程 C5+CO2→2C3+ATP+[H]→C5+（CH2O）+H2O C3（PEP）+CO2→C4 C4→ CO2(脱羧) C5+CO2→2C3+ATP+[H]→C5+（CH2O）+H2O 维管束鞘细胞叶绿体 C3 3．光合作用产物积累部位的区别

C3植物整个光合作用过程都是在叶肉细胞里进行的，光合作用的产物只积累在叶肉细胞中。C4植物中C4途径固定的CO2转移到C3途径是在维管束鞘细胞中进行的，光合作用的暗反应过程也是在维管束鞘细胞中进行的，光合作用的产物也主要积累在维管束鞘细胞中。

4．适应能力的区别

一是因C4植物叶肉细胞的叶绿体固定CO2的酶——磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（简称PEP羧化酶）与CO2的亲和力强于C3植物叶绿体内固定CO2的酶。

二是C4植物与C3植物相比，光照较强时，其光呼吸明显弱于C3植物，因而在光照较强的环境中，前者的产量较高。

基于以上原因，在高温、光照强烈和干旱的条件下，绿色植物的气孔关闭。此时，C4植物能够利用叶片内细胞间隙中含量很低的CO2进行光合作用、光呼吸较弱，而C3植物不仅不能利用细胞间隙中的CO2进行光合作用、光呼吸也较强，因而，C4植物比C3植物更能适应高温、光照强烈和干旱的环境。

C3植物与C4植物的鉴别

(1)用同位素标记的CO2转移途径来鉴别 C3植物：14CO2→14C3→(14CH2O)

C4植物：14CO2→14C4→14C3→(14CH2O)

(2)从植物形态方面鉴别

制作植物叶片横切面临时装片，用显微镜观察围绕着维管束的是否是呈“花环型”的几圈细胞，据此可以判断该种绿色植物是C3植物还是C4植物。 (3)从生理学方面利用碳同化能力差异鉴别

饥饿处理生长健壮的C3植物、C4植物→分别置于相同的低CO2浓度环境中(如玻璃罩下)培养→观察植株生长状况或鉴定淀粉的生成量(生长好、淀粉合成量大的即为C4植物，反之则为C3植物)。

从进行光合作用途径的不同，植物分为Ｃ4（碳４）、Ｃ3（碳３）等类型。水稻是Ｃ3植物，在高温、强光下容易产生光抑制，光合作用减弱。与Ｃ3植物相比，玉米等Ｃ4植物具有更高的光合效率，而且在强光、高温、低温等逆境条件下有较好的防御反应，能保持较高的光合作用。

一般来说，光补偿点高的植物其光饱和点也高：草本>木本植物；C3>C4植物；阳生>阴生植物。但是C3和C4光合速率大小的比较视情况而定：阳生C3的光合速率比C4强，阴生C3的光合速率比C4弱。