§4补充3-CAM途径、光反应与暗反应

1、§4补充3-CAM途径、光反应与暗反应知识点1、高等植物的碳同化途径有三条，即C3途径、C4途径和CAM（景天酸代谢）途径. C3途径如水稻，黄瓜等（课本） C4途径如玉米，高粱等。（C4植物） .CAM途径其特点是气孔夜间张开，白天关闭。夜间CO2能够进入叶中，也被固定在C4化合物中，与C4植物一样。白天有光时C4化合物释放出的CO2，参与卡尔文循环。由于CAM植物夜间吸进CO2，以苹果酸形式储存在液泡中，夜间细胞液pH下降。2、光反应阶段与暗反应阶段既有区别又有联系，是缺一不可的整体。联系：光反应为暗反应提供；暗反应为光反应提供。区别：光反应需要光，暗反应有关无光都可以进行；光反

2、应速度较快，而暗反应速度较慢。光反应和暗反应都需要多种酶，但暗反应需要的酶更多。等等巩固练习1.景天科植物A有一个很特殊的CO2同化方式：夜间气孔开放，吸收的CO2先形成苹果酸储存在液泡中（图中甲），当白天气孔关闭时，液泡中的苹果酸经脱羧作用，释放出CO2用于光合作用（图中乙），十字花科植物B的CO2同化过程如图中丙。下列关于植物A和B的代谢过程的叙述，不合理的是（）甲乙丙A. 白天，影响植物A光合作用强度的外界因素有光照强度、温度、CO2浓度等。B. 植物A光合作用所需的CO2全部来源于苹果酸的脱羧释放和呼吸作用产生。C. 若突然降低环境中CO2浓度，短时间内，植物A细胞内的C3含量基本不变

3、。D. 若突然降低环境中CO2浓度，短时间内，植物B细胞内的C3含量降低。2仙人掌等多肉植物生长于热带干旱地区，这些植物经长期适应和进化，发展出特殊的固定二氧化碳的方式景天酸代谢途径（如图）。下列相关说法不正确的是（）橄泡A. 晚上气孔开放，CO2被PEP固定为OAA再被还原成苹果酸贮存到液泡中B. 白天这些多肉植物通过光反应可生成H和ATPC. 白天气孔关闭，暗反应固定的CO2均来自细胞质基质中的苹果酸直接脱羧D. 采用景天酸代谢途径可防止仙人掌等多肉植物在白天大量散失水分3落地生根（一种植物）叶片上的气孔白天关闭、夜晚开放。为研究其光合作用特点将落地生根的叶片进行离体培养，在光、暗交替条件

4、下分别测定叶片内的淀粉、pH和苹果酸的含量变化。结果如下图。据此作出的推测，不合理的是A.黑暗中叶片从外界吸收CO2生成苹果酸B.光照下叶片储存的苹果酸分解释放CO2C.黑暗中pH降低与叶片储存苹果酸有关D.光照下苹果酸被运至茎、芽等其他器官4.景天酸代谢（CAM）途径属于某些植物特有的CO2固定方式：夜晚气孔开放，通过一系列反应将CO2固定于苹果酸，并储存在液泡中（甲）；白天气孔关闭，苹果酸运出液泡后放出CO2，供叶绿体的暗反应（乙）。下列关于这类植物的叙述不正确的是（）绿屮乙co32孔开放PEPOAAT孔关闭8A. 在夜晚，叶肉细胞能产生ATP的细胞器只有线粒体B. 景天酸代谢途径的出现，

5、可能与植物适应干旱条件有关C. 给植物提供14C标记的14CO2,14C可以出现在OAA、苹果酸、C3和有机物中D. 在夜晚，液泡中的pH会升高5. 用一定强度的光束照射一株正常生长的绿色植物，测定光束照射前后该植物光合作用过程中吸收CO2的速率和释放02的速率变化情况如图所示。对该图的分析中不正确的是（）时间（0t60开始照射结朿瞬対tt費A. 开始照射前，光反应和暗反应均正在进行B. 开始照射后，光反应和暗反应迅速同步增加C. 开始照射后，暗反应限制了光反应的速率D. CO2曲线AB段的变化说明暗反应的进行与光照有关6. 为研究高温对不同植物光合速率的影响，研究者将甲、乙、丙三种植物从25

6、°C环境移入40C环境中培养，测得相关数据如图所示。下列结论正确的是（）A. 40°C环境下三种植物的光合速率均下降B. 与处理前相比，甲植物光反应速率加快，C02吸收速率几乎不变C. 处理后，丙植物光合作用时吸收C02的速率最慢D. 与乙植物相比，丙植物光合速率降低的原因主要是光反应受到了限制7. 图表示将某植物叶片置于适宜条件下，不同的细胞间隙CO2浓度下叶肉细胞中C5的含量变化。以下推测不合理的是（）JOOr1(H)-A.a-b,暗反应消耗ATP的速率增加B.a-b,CO2固定速率比C3的还原速率快C. b-c，光合作用速率等于呼吸作用速率D.b-c，可能是光反应限制

7、了光合速率8. 科研人员为研究某植物的光合特性，测定了该植物在光、暗条件下的CO2吸收速率,结果如图。下列选项错.误.的是（）一5住氓毋临浬君A. 暗期CO2吸收速率大于0B. 从暗期变到光期的瞬间，叶绿体中C3含量升高C. 光期CO2吸收速率下降可能是CO2浓度降低所致D. 暗期植物不能将CO2转化为糖类等光合产物的原因是没有光反应提供的ATP和H9将一盆金盏菊先后置于不同环境因素的密闭容器中，测得其氧气释放量变化如图，则对该图的解释，正确的是X数值大于0AB段光合速率影响因素是CO2浓度与温度C点暗反应速率高于B点暗反应速率金盏菊光合速率最适光照强度是3kLxA. B.C.D.10.下图为

8、在正常和干旱条件下观赏植物蝴蝶兰CO2吸收速率的日变化的曲线图。长期干旱条件下，蝴蝶兰在夜间吸收CO2并贮存在细胞中。下列关于蝴蝶兰在长期干旱条件A.有ATP和H的合成，不进行暗反应B.无ATP和H的合成，不进行暗反应C.有ATP和H的合成，可进行暗反应D.无ATP和H的合成，可进行暗反应11.图1是仙人掌类植物特殊的CO2同化方式，吸收的CO2生成苹果酸储存在液泡中,液泡中的苹果酸经脱羧作用释放CO2用于光合作用；图2表示不同地区A、B、C三类植物在晴朗夏季的光合作用日变化曲线，请据图分析并回答：（1）图1所示植物对应图2中的类植物（填字母）。（2）图2中的A类植物在1016时（能/不能）进

9、行光合作用的暗反应,原因有、。（3）与上午10时相比，中午12时B类植物细胞中C5含量变化是。12.某实验小组以番茄植株为材料，在温度和CO2等条件适宜时，探究了在不同光照强度条件下，不同光照和黑暗交替频率对番茄植株平均光合速率的影响（平均光合速率用单位时间内有机物的积累量表示），实验结果如下图所示。请回答下列问题：平均光合速率/Cjmwi-i-'510【5加光照强度/（kfc）连续光04Hz（光照和黑暗交替频率快）如H工吐超和黒皓交替频率慢）（1）分析图示，提高A点番茄植株平均光合速率的途径有（2）选择生理状况一致的甲、乙两株番茄，甲给予光照强度为10klx的连续光处理30min。乙

10、给予相同强度的光照、0.4Hz的光照与黑暗交替频率处理60min（先光照后黑暗，每次光照和黑暗的时间相等，以使甲、乙植株实际光照时间相等）。据图分析，比较甲、乙植株在实验时间内积累的有机物量可知，乙是甲的倍；由此推测，乙植株在黑暗后短时间内（填“能”或“不能”）发生暗反应。（3）据图可知，光照和黑暗交替的频率过慢，反面不利于叶肉细胞积累有机物，其原因是若黑暗时间过长，光反应积累的会被暗反应完全消耗，导致暗反应停止，而仍在进行，消耗有机物。净光呑柞用速率二-SS-3-13在夏季某一晴朗白天的8:0018.30期间，某科研人员测量玉米和花生植株的净光合速率（单位略）的变化情况，如图所示。回答下列问

11、题：请据图回答下列问题：戸尋自天丿吒孔誤田ZT20C2E（1）在9:3011:00期间，花生植株的净光合速率下降是（填“光反应”或“暗反应”）减弱引起的;在12:3018:30期间,花生植株的净光合速率下降是，（填“光反应”或“暗反应”）减弱引起的。（3）在18:30时，玉米叶肉细胞的光合速率（填“大于”“等于”或“小于”）呼吸速率，理由是。（4）根据实验结果分析,采取何种措施可以提高花生试验田的产量?。14芦荟具有一种特殊的CO2同化方式：夜间气孔开放，吸收CO2转化成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中的苹果酸分解释放CO2参与光合作用，如图一、图二。芥蓝的CO2利用过程如图三，芦暮换

12、曬CO3/气孔并於阪泡圈二（1）芦荟叶肉细胞的细胞液pH晚上将降低的原因是。（2）在夜晚芦荟不能进行光合作用的原因是。（3）如果在白天突然降低环境中的CO2浓度，那么，芦荟和芥蓝叶肉细胞中的C5含量的变化分别为和。4）根据题干信息推测，该植物很有可能生活在（填“干热”或“湿冷”）的环填中。（5）白天，如果保持光照强度和水分供应不变，需要进一步提高芦荟的光合速率，可采取的措施是。16、某小组在其他外界条件适宜的条件下，研究光照强度和CO2对伊乐藻光合速率的影响，结果如图所示。回答下列问题：(2) t2-t3时段内，伊乐藻叶肉细胞的叶绿体吸收CO2速率相对值为。(3) 在突然停止光照后约20s内(

13、t6-t7时段内)，CO2的吸收速率并没有立即下降的原因是。本卷由系统自动生成，请仔细校对后使用，答案仅供参考。参考答案1A【解析】【详解】A、根据题意，白天时植物A的气孔是关闭的，植物利用的是夜间储存在液泡中的二氧化碳，因此白天空气中的二氧化碳浓度不是限制因素，其它因素包括光照强度、温度是影响光合作用强度的因素，A错误；B、白天气孔关闭，液泡中的苹果酸经脱羧作用释放CO2用于植物A进行光合作用，同时细胞有氧呼吸产生的CO2也能用于光合作用，B正确；C、由于A植物细胞的CO2是由液泡中的苹果酸经脱羧作用释放的，故与环境中二氧化碳浓度无关，因此细胞内的三碳化合物的含量没有变化，C正确；D、对于植

14、物B,若突然降低环境中CO2浓度则C3合成量减少而C3的还原继续，故短时间内，植物B细胞内的C3含量会降低，D正确；故选A。2C【解析】本题考查光合作用的相关知识，意在考查考生理解相关知识的要点，把握知识间内在联系，能利用所学知识解读图形，进行分析、判断并得出正确结论的能力。分析图形可知，晚上气孔开放，CO2被PEP固定为OAA再被还原成苹果酸储存到液泡中，A正确；白天这些多肉植物通过光反应可生成H和ATP,提供给暗反应，B正确；白天气孔关闭，暗反应固定的CO2来自细胞质基质中的苹果酸直接脱羧和线粒体细胞呼吸产生的CO2,C错误；采用景天酸代谢途径可防止仙人掌等多肉植物在白天大量散失水分，有利

15、于在沙漠中生存，D正确。3D【解析】黑暗中叶片从外界吸收CO2生成苹果酸，A正确；在光下，落地生根为减少蒸腾作用，把苹果酸作脱羧反应，释放二氧化碳，B正确；黑暗中有苹果酸生成，故pH降低，C正确；由于该实验是在落地生根的叶片进行离体培养下进行，故不能推出苹果酸被运至茎、芽等其他器官，D错误。4D【解析】【分析】根据题干信息和图形分析，甲图表示夜晚气孔开放，通过一系列反应将CO2固定于苹果酸，并储存在液泡中；乙图表示白天气孔关闭，不能从外界环境吸收二氧化碳进行光合作用，而储存在液泡中的苹果酸运出液泡后放出CO2，供叶绿体的暗反应。【详解】A、夜晚植物的叶肉细胞不能进行光合作用，因此其能产生ATP

16、的细胞器只有线粒体，A正确；B、具有景天酸代谢途径的植物，气孔白天关闭，可以减少蒸腾作用，夜晚气孔张开吸收二氧化碳，因此可以适应干旱的环境条件，B正确；C、据图分析，晚上气孔开放，14CO2进入细胞后在细胞质基质中与PEP结合生成OAA，然后再转化为苹果酸而被固定。白天苹果酸运出液泡后放出14CO2，14CO2首先与五碳化合物结合生成三碳化合物，随后三碳化合物被还原生成有机物，即14CO2fi4C3f有机物，C正确；D、在夜晚，二氧化碳与PEP结合生成OAA，进而生成苹果酸并储存于液泡中，因此液泡中的pH会降低，D错误。故选D。5B【解析】【分析】根据光合作用过程分析，光反应产生氧气、还原性氢

17、和ATP,暗反应需要消耗二氧化碳、还原性氢和ATP,因此根据图中氧气和二氧化碳的变化可推知光反应与暗反应的强弱变化。【详解】据图分析，开始照射前，有02的释放和CO2的吸收，说明植物细胞在进行着光反应和暗反应，A正确；开始照射后02释放速率急剧增大，CO2吸收速率相对较慢，说明光反应和暗反应不是同步增加的；随后02释放速率明显下降，渐渐与co2吸收速率相当，说明暗反应对光反应有限制作用，B错误、C正确；结束照射后，光反应迅速减弱，不能给暗反应提供足量的H和ATP,限制了暗反应的速率，暗反应随之减弱，可见CO2曲线中AB段的变化说明暗反应的进行与光照有关，D正确。【点睛】解答本题的关键是掌握光合

18、作用的详细过程，先分析题图曲线，弄清曲线的走势及原因，然后结合选项描述梳理相关的知识点，综合分析进行判断。6D【解析】据图可知，甲植物40°C环境下的光合速率上升，A项错误；与处理前相比，甲植物光合速率上升，甲植物C02吸收速率应增大，B项错误；处理后，乙植物气孔导度最小，光合作用时吸收C02的速率最慢，C项错误；丙植物40C环境下光能捕获效率明显低于乙植物，说明其光反应受到了限制，D项正确。【点睛】本题易错选B项，错因在于理解错误。气孔导度减小说明二氧化碳吸收减少，但气孔导度不变不能说明C02吸收速率几乎不变。7C解析】分析】光合作用的暗反应过程中，二氧化碳首先与五碳化合物结合形成

19、三碳化合物，三碳化合物经过还原后形成碳水化合物或五碳化合物。据图分析：在一定的范围内随叶肉细胞间的二氧化碳浓度的升高，五碳化合物的含量逐渐减小，超过一定的范围（二氧化碳饱和点）五碳化合物含量会维持在一定的水平上。【详解】ab，随叶肉细胞间的CO2浓度的升高，CO2的固定加快，C3生成增多，还原加快，消耗ATP的速率增加，A正确；ab，C5含量降低，说明CO2固定速率比C3的还原速率快，B正确；bc，叶肉细胞间隙的CO2的相对浓度较高，C5含量基本维持不变，表示达到CO2饱和点，此时光合速率应大于呼吸速率，叶片的净光合速率大于零，C错误；bc，可能是光反应产生的H和ATP的数量限制了光合速率，D

20、正确。故选Co【点睛】本题主要考查光合作用的过程及限制光合作用的因素，意在强化学生对相关知识的理解与掌8B解析】分析】图示表示光暗条件交替进行对植物光合作用的影响,需要结合题意，分析曲线含义进行答题。【详解】A. 从图示曲线可知，暗期CO2吸收速率大于0，A正确；B. 从暗期变到光期的瞬间，光反应增强，C3的还原增强，C3消耗增加，而C3合成速率不变，故C3含量减少，B错误；C. 光期CO2吸收速率有下降趋势，可能是随着光合作用的进行，CO2不断被吸收，导致环境中CO2浓度降低所致，C正确；D. 没有光反应提供ATP和H,暗反应无法进行，故暗期植物不能将CO2转化为糖类等光合产物是因为没有光反

21、应提供的ATP和H,D正确。9B【解析】【详解】 X表示光补偿点，此时光合作用速率等于呼吸作用速率，X的数值一定大于0，正确； AB段二氧化碳浓度一定，温度一定，其光合速率影响因素是自变量光照强度，错误； C点与B点相比，温度升高，酶的活性升高，暗反应速率增强，光合作用速率增大，正确； 图示表明不同的温度和二氧化碳浓度的最适光照强度不同，错误。所以，正确。故选：B。10A【解析】【分析】【详解】分析图示可知，干旱条件下04时，蝴蝶兰不能进行光合作用，因此不能进行暗反应，但能进行细胞呼吸，在有氧呼吸的第一、第二阶段都有H产生，在有氧呼吸的三个阶段中都能产生ATP。综上所述，A项正确，B、C、D三

22、项均错误。故选A。11. 细胞质基质和线粒体没有光照，光反应不能进行，无法为暗反应提供H和ATPA自然选择能液泡中的苹果酸能经脱羧作用释放CO2用于暗反应呼吸作用产生的co2用于暗反应增加【解析】【详解】试题分析：（1）夜间，由于没有光照，故不能进行光合作用，也就没有糖类等有机物的合成,但能进行呼吸作用，产生ATP的场所有细胞质基质和线粒体。从进化的角度分析，所有的生命活动的方式都是自然选择的结果。1016时，有光照强度，说明植物就能进行光合作用，但是没有二氧化碳的吸收量，说明细胞中有生理活动为光合作用提供二氧化碳，一部分是细胞呼吸释放的二氧化碳，另一部分是液泡中的苹果酸经过脱羧作用释放的二氧

23、化碳。12时，气孔关闭，导致二氧化碳的固定不能进行，但是C3的还原正常进行，因此C5的含量增加。考点：本题主要考查光合作用和呼吸作用的原理和应用，意在考查考生理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系，形成知识的网络结构的能力。12. 增大光照强度和提高光照与黑暗交替频率4/3（或1.33）能ATP和H细胞呼吸【解析】【分析】光合作用包括光反应和暗反应两个阶段，二者相对独立，又相互联系。光反应为暗反应提供了H和人丁氏据图可知，连续光照、光暗交替频率快、光暗交替频率慢时平均光合速率依次降低。【详解】(1) 据图可知，在A点所示条件下，增大光照强度或提高光照与黑暗的交替频率都可以提高植物的平均光合速

24、率。(2) 据图可知，甲植株和乙植株都处于10klx的光照强度下，由于甲植株的平均光合速率为30卩mol-m-2-s-i，乙植株的平均光合速率为20卩mol-m-2-s-1，且乙实际光照时间和甲的实际光照时间相同，但乙处理时间是甲处理时间的2倍，有机物的积累量=平均光合速率x处理时间，甲植株积累的有机物量为30x30x60二54000卩mol-m-2,乙植株积累的有机物量为20x60x60二72000卩mol-m-2，乙植株积累的有机物量是甲植株的4/3倍；据此推测在无光条件下能进行暗反应。(3) 乙能够在黑暗条件下发生暗反应的原因是光照停止后短时间内，光反应积累的ATP和H可以供暗反应利用，

25、根据图示可知，若黑暗处理的时间过长，交替的频率过慢，则光反应阶段产生的ATP和H会被完全消耗，导致光合作用停止，但细胞呼吸仍然在进行，会消耗有机物，从而不利于有机物的积累。【点睛】本题考查光合作用和细胞呼吸的有关知识，旨在考查考生的理解能力，获取信息的能力和综合运用能力。13细胞质基质和线粒体暗反应光反应大于该时刻玉米植株的净光合速率为零且部分细胞不能进行光合作用11:00点左右(或9:30-12:30)进行适当遮阴处理【解析】【分析】据图分析，题图的条件是夏季晴朗的白天，因此中午光照强度比较强，从图中可以看出，由于中午光照过强，温度高，会导致花生的气孔关闭，导致CO2供应减少，从而抑制了花生

26、的光合作用；而玉米属没有出现午休现象，且在8：0017：00之间，玉米的净光合速率始终大于花生的，在18：30之前，花生和玉米的净光合速率都大于0。【详解】(1) 花生的叶肉细胞可以进行光合作用和呼吸作用，而根尖细胞只能进行呼吸作用，因此两者均能合成ATP的场所是细胞质基质和线粒体。(2) 在9:3011:00期间，花生植株的气孔关闭，二氧化碳吸收减少，暗反应过程减弱，使得净光合速率降低；在12:3018:30期间，光照强度降低，影响了光反应，进而使得净光合速率降低。(3) 据图分析，在18:30时，玉米植株的净光合速率为零，又因为其部分细胞是不能进行光合作用的，因此其叶肉细胞的光合速率大于呼

27、吸速率。(4) 由于花生9:30-12:30之间会出现午休现象，因此可以通过对该时间段进行适当遮阴处理来提高花生试验田的产量。【点睛】解答本题的关键是掌握光合作用的过程及其影响因素，明确植物中午因光照太强会发生气孔关闭的现象，影响二氧化碳的吸收，进而影响光合作用。14. 降低因为芦荟叶肉细胞晚上吸收CO2，并转化成苹果酸储存在液泡中ATP和H细胞呼吸基本不变增加适当提高温度【解析】试题分析：据图1图2图3可知：芦荟夜间气孔开放，吸收CO2转化成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中的苹果酸分解释放co2参与光合作用。而芥兰进行光合作用利用的二氧化碳是白天从空气中吸收的。(1) 在夜晚，芦荟叶

28、肉细胞不能进行光合作用，晚上会吸收co2,并转化成苹果酸储存在液泡中，因此液泡种的pH,在晚上将会降低。(2) 芦荟在夜晚不能进行完整的光合作用，因为虽然能吸收二氧化碳，但没有光反应提供的ATP和H；白天芦荟进行光合作用的CO2来源是苹果酸分解释放CO2和自身进行呼吸作用释放的二氧化碳。(3) 根据芦荟的特点白天气孔关闭，空气中二氧化碳的浓度变化对其没有影响，芦荟叶肉细胞中的c5含量基本不变。而芥兰受空气中二氧化碳浓度变化影响较大，如果在白天突然降低环境中的CO2浓度，c5利用会大幅度减少，所以c5含量会增加。(3)影响芦荟的光合速率的因素除了光照强度和水分外，还有温度，适当提高温度可以提高酶

29、的活性，从而提高芦荟的光合速率。15. 叶绿体基质苹果酸分解有氧呼吸/细胞呼吸C3夜晚没有光照，不能进行光反应，不能为暗反应提供H和ATP颗粒中的脂质参与构成叶绿体中的膜结构干热【解析】试题分析：本题以图文信息为情境，综合考查学生对光合作用过程及其影响因素等相关知识的熟记和理解能力。解答此题需从题图示中提取信息，准确定位箭头及其两端的文字信息所蕴含的生物学信息。在此基础上结合题意对各问题情境进行分析解答(1) 依题意和图示分析可知：卡尔文循环是指CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，即光合作用的暗反应阶段，其场所是叶绿体基质。参与卡尔文循环的CO2直接来源于苹果酸分解和有氧呼吸(或细胞呼吸)。CO2的固定是指CO2与c5结合生成c3的过程，因此被固定后生成的化合物是c3。(2) 夜晚没有光照，不能进行光反应，不能为暗反应提供H和ATP,所以该植物夜晚虽然能吸收C02，却不能合成(CH20)。(3) 叶绿体内部有一些被看作是叶绿体的“脂质仓库”的颗粒，其体积随叶绿体的生长而逐渐变小，说明其缩小与叶绿体的长大有关，可能的原因是颗粒中的脂质参与构成叶绿体中的膜结构。(4) 依题意可知：此类植物夜间气孔开放，通过气孔吸收的C02