高考生物一轮复习课件第三单元专题突破光合作用拓展

目录CONTENTS考点一、

不同生物（C3植物、C4植物和CAM植物）

固定CO2的方法比较考点二、光呼吸第三单元光合作用

专题突破：光合作用拓展

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。一、C3植物、C4植物和CAM植物2.C4途径：某些植物叶肉细胞中的叶绿体有类囊体能进行光反应，同时，CO2在PEP羧化酶的作用下被整合到C4化合物中，随后C4化合物被运输进入维管束鞘细胞，维管束鞘细胞中没有完整的叶绿体，在维管束鞘细胞中，C4化合物分解释放出的CO2参与卡尔文循环，进而生成有机物。C4植物具有耐高温、光照强烈、干旱的能力，原因是：PEP羧化酶与CO2亲和力大且不与O2亲和，它提高了C4植物固定CO2的能力，并且无光合午休现象。常见C4植物有玉米、甘蔗、高粱等。一、C3植物、C4植物和CAM植物3.CAM途径

CAM植物夜间气孔开放吸进CO2，CO2经一系列反应转化为苹果酸储存在液泡中。白天气孔关闭，苹果酸经一系列反应转化为CO2，进入C3途径合成淀粉；

一、C3植物、C4植物和CAM植物

常见的CAM植物有菠萝、仙人掌等，可适应干旱炎热的环境。(1)比较C4植物、CAM植物相同点：都对CO2进行了两次固定；不同点：C4植物两次固定CO2在空间上错开；CAM植物两次固定CO2在时间上错开。归纳总结：C3植物、C4植物和CAM植物固定CO2方式的比较(2)比较C3、C4、CAM途径C3途径（卡尔文循环）是碳同化基本途径，最终都是通过C3途径合成有机物。特征C3植物C4植物CAM植物光反应的场所叶肉细胞类囊体薄膜叶肉细胞类囊体薄膜叶肉细胞类囊体薄膜卡尔文循环的场所叶肉细胞的叶绿体基质维管束鞘细胞的叶绿体基质叶肉细胞的叶绿体基质有无光合午休有无无归纳总结：C3植物、C4植物和CAM植物固定CO2方式的比较典例示范

步步高P79某研究小组在研究小麦、玉米和芦荟的光合作用时，分别测得三种植物一昼夜CO2吸收速率的变化量，结果如图1：(1)图1中小麦在10～12h光合作用__________

。

温度过高，植物蒸腾作用失水过多导致气孔导度下降，CO2吸收减少(2)据图1判断芦荟在10～16h光合作用速率_____(填“是”或“不是”)0。不是(3)若用14C标记大气中的CO2，则小麦植株中14C的转移途径为_______________________；玉米植株中14C的转移途径为_________________。→14C3→(14CH2O)14CO2→14C3→(14CH2O)14CO2→14C4→14CO2(5)C3途径的CO2固定是通过Rubisco来实现的；C4途径的CO2固定是通过PEP羧化酶催化完成的，PEP羧化酶催化CO2连接到PEP上，形成四碳酸。这两种酶对CO2的亲和力不同，PEP羧化酶对CO2的亲和力比Rubisco高出60多倍，有利于玉米等植物在叶肉细胞中把大气中含量很低的CO2以C4的形式固定下来，形成C4后进入维管束鞘细胞并释放CO2，PEP羧化酶被形象地称为“CO2泵”。请解释玉米在10～12h光合作用速率不降反升的原因：①__________________________________________________________________________________________。②强光下，可产生更多的NADPH和ATP，以满足C4植物C4途径对ATP的额外需求。③维管束鞘细胞中的光合产物可就近运入维管束，从而避免了光合产物累积对光合作用可能产生的抑制作用。PEP羧化酶对CO2有很高的亲和力，能浓缩低浓度的CO2，从而增加细胞中CO2的浓度叶肉细胞中的(6)生长在干旱地区的植物如芦荟、仙人掌等多肉植物，具有一种光合固定CO2的附加途径——CAM途径，具有CAM途径的植物被称为CAM植物。据图3判断：夜晚，植物______(填“能”或“不能”)进行卡尔文循环。白天，植物进行光合作用的CO2来源是________________________。不能苹果酸的分解和细胞呼吸1.玉米叶片具有特殊的结构，其维管束鞘细胞周围的叶肉细胞可以利用PEP羧化酶固定较低浓度的CO2，并转移到维管束鞘细胞中释放，参与光合作用的暗反应。据图分析，下列说法不正确的是对点精炼

步步高P80A.维管束鞘细胞的叶绿体能进行正常

的光反应B.维管束鞘细胞中暗反应过程仍需要

ATP和NADPHC.PEP羧化酶对环境中较低浓度的CO2

具有富集作用D.玉米特殊的结构和功能，使其更适

应高温干旱环境√2.某些植物有如图所示CO2浓缩机制。在叶肉细胞中，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)可将

转化为有机物，该有机物经过一系列的变化，最终进入相邻的维管束鞘细胞释放CO2，提高了Rubisco(固定CO2的酶)附近的CO2浓度。下列叙述错误的是A.推测PEPC对无机碳的亲和力

高于RubiscoB.具有图示CO2浓缩机制的植物

具有较低的CO2补偿点C.为卡尔文循环提供能量的是腺

苷三磷酸D.图中植物无机碳的固定场所为叶肉细胞的叶绿体和维管束鞘细胞的叶

绿体√二、光呼吸1.概念植物的叶肉细胞在光照条件下，叶肉细胞中O2与CO2

竞争性结合

RuBP(C5)，O2与

RuBP结合后经一系列反应释放CO2的过程。这种反应在光照下进行，与有氧呼吸类似，故称光呼吸。光呼吸过程中消耗了ATP和NADPH，即造成了能量的损耗，光合速率减弱。NADPH和ATPNADPH和ATP2.光呼吸产生的原因（1）内因：Rubisco是一种兼性酶，具有催化羧化反应（C5+CO2→2C3）和加氧反应（C5+O2→C3+C2）两种功能。（2）外因①CO2/O2比值：Rubisco酶催化反应的方向决定于CO2/O2比值。比值增大，羧化反应增强，进行光合作用；比值减小，加氧反应增强，进入C2途径。光呼吸：①高CO2浓度、低O2时，进行羧化：②低CO2浓度、高O2时，进行加氧：C5+CO22C3RubiscoC5+O2C2+C3Rubisco2C2+O2C3+CO2ATP、[H]酶C3进入卡尔文循环C3进入卡尔文循环②强光条件下，产生的氧气多，光呼吸增强。5.光呼吸的意义防止强光对叶绿体的破坏

强光时，由于光反应速率大于暗反应速率，因此，叶肉细胞中会积累ATP和NADPH，这些物质积累会产生自由基，尤其是超氧阴离子，这些自由基能损伤叶绿体，而强光下，光呼吸加强，会消耗光反应过程中积累的ATP和NADPH，从而减轻对叶绿体的伤害。当然植物体还有很多避免强光下损伤叶绿体的机制。光呼吸算是其中之一。二、光呼吸6.光呼吸与细胞呼吸的比较比较项目光呼吸细胞呼吸底物C2化合物糖类等有机物发生部位叶绿体、线粒体等细胞质基质、线粒体反应条件光照、高O2含量、低CO2含量光或暗都可以能量消耗能量产生能量共同点消耗O2、释放CO2二、光呼吸考向三光呼吸和光抑制步步高P735.(2022·江苏，20)图Ⅰ所示为光合作用过程中部分物质的代谢关系(①～⑦表示代谢途径)。Rubisco是光合作用的关键酶之一，CO2和O2竞争与其结合，分别催化C5的羧化与氧化。C5羧化固定CO2合成糖；C5氧化则产生乙醇酸(C2)，C2在过氧化物酶体和线粒体协同下，完成光呼吸碳氧化循环。请据图回答下列问题：(1)图Ⅰ中，类囊体薄膜直接参与的代谢途径有______(从①～⑦中选填)，在红光照射条件下，参与这些途径的主要色素是__________________。①⑥叶绿素a和叶绿素b(2)在C2循环途径中，乙醇酸进入过氧化物酶体被继续氧化，同时生成的_________在过氧化氢酶催化下迅速分解为O2和H2O。过氧化氢不再改变，其原因是______________________________________。(3)将叶片置于一个密闭小室内，分别在CO2浓度为0和0.03%的条件下测定小室内CO2浓度的变化，获得曲线a、b(图Ⅱ)。①曲线a,0～t1时段(没有光照，只进行细胞呼吸)段释放的CO2源于细胞呼吸；t1