2025版高考生物二輪復(fù)習(xí)課件 第一部分 專題二 爭分點(diǎn)突破2 光呼吸、C4植物、CAM植物

光呼吸、C4植物、CAM植物爭分點(diǎn)突破2

一

核心提煉1.C3植物、C4植物和CAM植物固定CO2方式的比較(1)比較C4植物、CAM植物固定CO2的方式相同點(diǎn)：都對CO2進(jìn)行了兩次固定。不同點(diǎn)：C4植物兩次固定CO2是空間上錯(cuò)開；CAM植物兩次固定CO2是時(shí)間上錯(cuò)開。(2)比較C3、C4、CAM途徑C3途徑是碳同化的基本途徑，C4途徑和CAM途徑都只起固定CO2的作用，最終還是通過C3途徑合成有機(jī)物。2.光呼吸(1)發(fā)生條件①干旱、炎熱條件下，氣孔關(guān)閉，阻止CO2進(jìn)入葉片和O2逸出葉片。②Rubisco具有兩面性(或雙功能)。(2)過程(3)發(fā)生場所：葉綠體、過氧化物酶體、線粒體。(4)不利影響：光呼吸消耗掉暗反應(yīng)的底物C5，導(dǎo)致光合作用減弱，農(nóng)作物產(chǎn)量降低。(5)有利影響①光呼吸是進(jìn)行光合作用的細(xì)胞為適應(yīng)高光照及高O2低CO2的條件下，提高抗逆性而形成的一條代謝途徑；②在干旱和高輻射等環(huán)境中，氣孔關(guān)閉，胞間CO2濃度降低，會導(dǎo)致光抑制。此時(shí)光呼吸釋放CO2，用于光合作用，減少碳損失；消耗高光強(qiáng)產(chǎn)生過多的NADPH和ATP，保護(hù)光合結(jié)構(gòu)。(6)二氧化碳的猝發(fā)：指在光照突然停止之后釋放出大量的二氧化碳的現(xiàn)象。是光合作用停止而光呼吸還在進(jìn)行造成的。(7)光呼吸與細(xì)胞呼吸的區(qū)別反應(yīng)條件不同：光呼吸的強(qiáng)度大致和光強(qiáng)度成正比。只有在光照下，CO2濃度降低，O2濃度增高時(shí)才進(jìn)行。產(chǎn)能情況不同：光呼吸雖然能使有機(jī)物分解為CO2，卻不產(chǎn)生ATP或NADPH。1.CAM植物的葉肉細(xì)胞，在夜晚____(填“是”或“否”)進(jìn)行暗反應(yīng)生成有機(jī)物，原因是________________________________________________________________________________________________。2.CAM植物中CO2固定的途徑和發(fā)生時(shí)間分別是____________________________________。3.CAM植物夜晚細(xì)胞中的pH會下降的原因：__________________________________________。否夜晚沒有光，不能進(jìn)行光反應(yīng)，不能為暗反應(yīng)提供ATP和NADPH，只是對CO2進(jìn)行暫時(shí)固定，不進(jìn)行暗反應(yīng)CAM途徑：夜晚；卡爾文循環(huán)：白天夜晚細(xì)胞固定CO2，生成蘋果酸儲存在液泡中4.C4植物固定CO2的途徑和發(fā)生的場所分別是_____________________________________________________________________。5.晴朗的夏季中午，水稻會出現(xiàn)“光合午休”現(xiàn)象，此時(shí)光合作用速率明顯減弱，而CO2生成量明顯增加，其原因是________________________________________________________________________________________________。C4途徑：葉肉細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)；卡爾文循環(huán)：維管束鞘細(xì)胞的葉綠體基質(zhì)氣孔關(guān)閉導(dǎo)致CO2濃度降低，而高光照下O2濃度升高，O2在與CO2競爭Rubisco酶中有優(yōu)勢，光呼吸增強(qiáng)二

真題演練1.(2021·山東，21)光照條件下，葉肉細(xì)胞中O2與CO2競爭性結(jié)合C5，O2與C5結(jié)合后經(jīng)一系列反應(yīng)釋放CO2的過程稱為光呼吸。向水稻葉面噴施不同濃度的光呼吸抑制劑SoBS溶液，相應(yīng)的光合作用強(qiáng)度和光呼吸強(qiáng)度見表。光合作用強(qiáng)度用固定的CO2量表示，SoBS溶液處理對葉片呼吸作用的影響忽略不計(jì)。SoBS濃度/(mg·L－1)0100200300400500600光合作用強(qiáng)度/(CO2μmol·m－2·s－1)18.920.920.718.717.616.515.7光呼吸強(qiáng)度/(CO2μmol·m－2·s－1)6.46.25.85.55.24.84.3(1)光呼吸中C5與O2結(jié)合的反應(yīng)發(fā)生在葉綠體的_____中。正常進(jìn)行光合作用的水稻，突然停止光照，葉片CO2釋放量先增加后降低，CO2釋放量增加的原因是_____________________________________________________________________________________。SoBS濃度/(mg·L－1)0100200300400500600光合作用強(qiáng)度/(CO2μmol·m－2·s－1)18.920.920.718.717.616.515.7光呼吸強(qiáng)度/(CO2μmol·m－2·s－1)6.46.25.85.55.24.84.3基質(zhì)

光照停止，產(chǎn)生的ATP、NADPH減少，暗反應(yīng)消耗的C5減少，C5與O2結(jié)合增加，釋放的CO2增多(2)與未噴施SoBS溶液相比，噴施100mg·L－1SoBS溶液的水稻葉片吸收和放出CO2量相等時(shí)所需的光照強(qiáng)度____(填“高”或“低”)，據(jù)表分析，原因是___________________________________________________________________________________________________________________________________________________。SoBS濃度/(mg·L－1)0100200300400500600光合作用強(qiáng)度/(CO2μmol·m－2·s－1)18.920.920.718.717.616.515.7光呼吸強(qiáng)度/(CO2μmol·m－2·s－1)6.46.25.85.55.24.84.3低

噴施100mg·L－1SoBS溶液后，光合作用固定的CO2增加，光呼吸釋放的CO2減少，即葉片的CO2吸收量增加、釋放量減少。此時(shí)，在更低的光照強(qiáng)度下，兩者即可相等(3)光呼吸會消耗光合作用過程中的有機(jī)物，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中可通過適當(dāng)抑制光呼吸以增加作物產(chǎn)量。為探究SoBS溶液利于增產(chǎn)的最適噴施濃度，據(jù)表分析，應(yīng)在___________mg·L－1之間再設(shè)置多個(gè)濃度梯度進(jìn)一步進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。SoBS濃度/(mg·L－1)0100200300400500600光合作用強(qiáng)度/(CO2μmol·m－2·s－1)18.920.920.718.717.616.515.7光呼吸強(qiáng)度/(CO2μmol·m－2·s－1)6.46.25.85.55.24.84.3100～300光呼吸會消耗有機(jī)物，因此當(dāng)光合作用強(qiáng)度與光呼吸強(qiáng)度差值最大時(shí)，最有利于農(nóng)作物增產(chǎn)。由表可知，在

SoBS溶液濃度為200mg·L－1時(shí)光合作用強(qiáng)度與光呼吸強(qiáng)度差值最大，即光合產(chǎn)量最大，為了進(jìn)一步探究最適噴施濃度，應(yīng)在100～300mg·L－1之間再設(shè)置多個(gè)濃度梯度進(jìn)一步進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。SoBS濃度/(mg·L－1)0100200300400500600光合作用強(qiáng)度/(CO2μmol·m－2·s－1)18.920.920.718.717.616.515.7光呼吸強(qiáng)度/(CO2μmol·m－2·s－1)6.46.25.85.55.24.84.32.(2023·湖南，17節(jié)選)如圖是水稻和玉米的光合作用暗反應(yīng)示意圖?？栁难h(huán)的Rubisco酶對CO2的Km為450μmol·L－1(K越小，酶對底物的親和力越大)，該酶既可催化RuBP與CO2反應(yīng)，進(jìn)行卡爾文循環(huán)，又可催化RuBP與O2反應(yīng)，進(jìn)行光呼吸(綠色植物在光照下消耗O2并釋放CO2的反應(yīng))。該酶的酶促反應(yīng)方向受CO2和O2相對濃度的影響。與水稻相比，玉米葉肉細(xì)胞緊密圍繞維管束鞘，其中葉肉細(xì)胞葉綠體是水光解的主要場所，維管束鞘細(xì)胞的葉綠體主要與ATP生成有關(guān)。玉米的暗反應(yīng)先在葉肉細(xì)胞中利用PEPC酶(PEPC對CO2的Km為7μmol·L－1)催化磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)與CO2反應(yīng)生成C4，固定產(chǎn)物C4轉(zhuǎn)運(yùn)到維管束鞘細(xì)胞后釋放CO2，再進(jìn)行卡爾文循環(huán)?；卮鹣铝袉栴}：(1)在干旱、高光照強(qiáng)度環(huán)境下，玉米的光合作用強(qiáng)度______(填“高于”或“低于”)水稻。從光合作用機(jī)制及其調(diào)控分析，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出三點(diǎn)即可)。高于下玉米可以將光合產(chǎn)物及時(shí)轉(zhuǎn)移；玉米的PEPC酶對CO2的親和力比水稻的Rubisco酶更高；玉米能通過PEPC酶生成C4，使維管束鞘細(xì)胞內(nèi)的CO2濃度高于外界環(huán)境，抑制玉米的光呼吸高光照條件(2)某研究將藍(lán)細(xì)菌的CO2濃縮機(jī)制導(dǎo)入水稻，水稻葉綠體中CO2濃度大幅提升，其他生理代謝不受影響，但在光飽和條件下水稻的光合作用強(qiáng)度無明顯變化。其原因可能是_______________________________________________________________________________________________________________________(答出三點(diǎn)即可)。對CO2的利用率不再提高；受到ATP以及NADPH等物質(zhì)含量的限制；原核生物和真核生物光合作用機(jī)制有所不同酶的活性達(dá)到最大，3.(2024·黑吉遼，21節(jié)選)在光下葉綠體中的C5能與CO2反應(yīng)形成C3；當(dāng)CO2/O2比值低時(shí)，C5也能與O2反應(yīng)形成C2等化合物。C2在葉綠體、過氧化物酶體和線粒體中經(jīng)過一系列化學(xué)反應(yīng)完成光呼吸過程。上述過程在葉綠體與線粒體中主要物質(zhì)變化如圖1。光呼吸將已經(jīng)同化的碳釋放，且整體上是消耗能量的過程。回答下列問題：(1)反應(yīng)①是____________過程。CO2的固定(2)與光呼吸不同，以葡萄糖為反應(yīng)物的有氧呼吸產(chǎn)生NADH的場所是___________和____________。細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)線粒體基質(zhì)(3)我國科學(xué)家將改變光呼吸的相關(guān)基因轉(zhuǎn)入某種農(nóng)作物野生型植株(WT)，得到轉(zhuǎn)基因株系1和2，測定凈光合速率，結(jié)果如圖2、圖3。圖2中植物光合作用CO2的來源除了有外界環(huán)境外，還可來自_______和_________(填生理過程)。7～10時(shí)株系1和2與WT凈光合速率逐漸產(chǎn)生差異，原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________。光呼吸7～10時(shí)，隨著光照強(qiáng)度的增加，株系1和2由于轉(zhuǎn)入了改變光呼吸的相關(guān)基因，導(dǎo)致光呼吸速率降低，光呼吸將已經(jīng)同化的碳釋放，且整體上是消耗能量的過程細(xì)胞呼吸據(jù)圖3中的數(shù)據(jù)________(填“能”或“不能”)計(jì)算出株系1的總光合速率，理由是_______________________________________________________________________________________________________________。不能

總光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率，呼吸速率是光照強(qiáng)度為0時(shí)的CO2釋放速率，圖3橫坐標(biāo)為CO2濃度，無法得出呼吸速率4.(2021·全國乙，29節(jié)選)生活在干旱地區(qū)的一些植物(如植物甲)具有特殊的CO2固定方式。這類植物晚上氣孔打開吸收CO2，吸收的CO2通過生成蘋果酸儲存在液泡中；白天氣孔關(guān)閉，液泡中儲存的蘋果酸脫羧釋放的CO2可用于光合作用?；卮鹣铝袉栴}：(1)光合作用所需的CO2來源于蘋果酸脫羧和__________釋放的CO2。(2)若以pH作為檢測指標(biāo)，請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證植物甲在干旱環(huán)境中存在這種特殊的CO2固定方式(簡要寫出實(shí)驗(yàn)思路和預(yù)期結(jié)果)。細(xì)胞呼吸答案實(shí)驗(yàn)思路：植物甲在干旱的環(huán)境條件下(其他條件適宜)培養(yǎng)一段時(shí)間，分別在白天和晚上測定植物甲液泡內(nèi)的pH，統(tǒng)計(jì)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。預(yù)測結(jié)果：晚上的pH明顯小于白天。5.(2021·天津，15節(jié)選)Rubisco是光合作用過程中催化CO2固定的酶。但其也能催化O2與C5結(jié)合，形成C3和C2，導(dǎo)致光合效率下降。CO2與O2競爭性結(jié)合Rubisco的同一活性位點(diǎn)，因此提高CO2濃度可以提高光合效率。藍(lán)細(xì)菌具有CO2濃縮機(jī)制，如圖所示?；卮饐栴}：注：羧化體具有蛋白質(zhì)外殼，可限制氣體擴(kuò)散。據(jù)圖分析，CO2依次以_________和_________方式通過細(xì)胞膜和光合片層膜。藍(lán)細(xì)菌的CO2濃縮機(jī)制可提高羧化體中Rubisco周圍的CO2濃度，從而通過促進(jìn)__________和抑制____________提高光合效率。自由擴(kuò)散主動運(yùn)輸CO2固定O2與C5結(jié)合6.(2021·遼寧，22節(jié)選)早期地球大氣中的O2濃度很低，到了大約3.5億年前，大氣中O2濃度顯著增加，CO2濃度明顯下降?，F(xiàn)在大氣中的CO2濃度約為390μmol·mol－1，是限制植物光合作用速率的重要因素。核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)是一種催化CO2固定的酶，在低濃度CO2條件下，催化效率低。有些植物在進(jìn)化過程中形成了CO2濃縮機(jī)制，極大地提高了Rubisco所在局部空間位置的CO2濃度，促進(jìn)了CO2的固定?；卮鹣铝袉栴}：(1)海水中的無機(jī)碳主要以CO2和

兩種形式存在，水體中CO2濃度低、擴(kuò)散速度慢，有些藻類具有圖1所示的無機(jī)碳濃縮過程，圖中

濃度最高的場所是_______(填“細(xì)胞外”“細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)”或“葉綠體”)，可為圖示過程提供ATP的生理過程有____________________。葉綠體呼吸作用和光合作用(2)某些植物還有另一種CO2濃縮機(jī)制，部分過程見圖2。在葉肉細(xì)胞中，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)可將

轉(zhuǎn)化為有機(jī)物，該有機(jī)物經(jīng)過一系列的變化，最終進(jìn)入相鄰的維管束鞘細(xì)胞釋放CO2，提高了Rubisco附近的CO2濃度。由這種CO2濃縮機(jī)制可以推測，PEPC與無機(jī)碳的親和力______(填“高于”“低于”或“等于”)Rubisco。高于(3)通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)或蛋白質(zhì)工程技術(shù)，能進(jìn)一步提高植物光合作用的效率，以下研究思路合理的有_______。A.改造植物的

轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因，增強(qiáng)

的運(yùn)輸能力B.改造植物的PEPC基因，抑制OAA的合成C.改造植物的Rubisco基因，增強(qiáng)CO2固定能力D.將CO2濃縮機(jī)制相關(guān)基因轉(zhuǎn)入不具備此機(jī)制的植物ACD三

模擬預(yù)測1.玉米是一種生活在高溫、高光強(qiáng)環(huán)境的農(nóng)作物，存在于其葉肉細(xì)胞中的PEP羧化酶(PEPC)具有高CO2親和力，可在低濃度CO2條件下高效固定CO2，PEPC把葉肉細(xì)胞中的CO2轉(zhuǎn)化成C4，C4被運(yùn)入維管束鞘細(xì)胞后會釋放CO2參與卡爾文循環(huán)，PEPC起到了“CO2泵”的作用。玉米的光合作用需要葉肉細(xì)胞和維管束鞘細(xì)胞共同完成，圖示為兩類細(xì)胞在葉片中的位置示意圖。請回答問題：圖中的維管束鞘的外側(cè)緊密連接一層環(huán)狀的葉肉細(xì)胞，組成了花環(huán)型結(jié)構(gòu)。結(jié)合“花環(huán)型”結(jié)構(gòu)和“CO2泵”，解釋C4植物光合作用效率高的原因：______________________________________________________________________________________________________________________________________?！盎ōh(huán)型”結(jié)構(gòu)中，四周的葉肉細(xì)胞中含PEPC，可以利用低濃度CO2生成C4，C4從四周被運(yùn)入維管束鞘細(xì)胞后，釋放高濃度CO2，光合作用原料增加2.多肉植物因形態(tài)可愛越來越受到人們的歡迎。這類植物一般夜晚氣孔張開，吸收CO2并固定在一種四碳化合物中；白天氣孔關(guān)閉，由四碳化合物分解產(chǎn)生的CO2進(jìn)行固定和還原?；卮鹣铝袉栴}：(1)在葉綠體中，由四碳化合物分解產(chǎn)生的CO2的固定和還原所需要的條件是______(填“有光”“黑暗”或“有光或黑暗”)，需要______反應(yīng)階段為其提供______和__________。有光光ATPNADPH(2)若晴朗白天突然降低環(huán)境中CO2濃度，多肉植物的光合作用強(qiáng)度基本不受影響，說明多肉植物白天所利用的CO2的來源是______________________________。(3)某同學(xué)將多肉植物置于密閉容器內(nèi)進(jìn)行遮光處理，測定容器內(nèi)CO2的增加量，并以單位時(shí)間內(nèi)CO2的增加量作為該植物的呼吸速率。你認(rèn)為這種做法合理嗎？________，原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________________。四碳化合物分解和細(xì)胞呼吸產(chǎn)生不合理多肉植物在遮光條件下進(jìn)行細(xì)胞呼吸產(chǎn)生CO2，但同時(shí)也吸收CO2并固定在四碳化合物中，所以容器內(nèi)單位時(shí)間CO2的增加量不能作為該植物的呼吸速率(1)藍(lán)細(xì)菌的CO2濃縮機(jī)制可提高羧化體中CO2濃度，據(jù)圖分析，CO2濃縮的具體機(jī)制有________________________________________________________________________________________________________(答出兩點(diǎn))。3.(2024·德州高三三模)藍(lán)細(xì)菌是一類光能自養(yǎng)型細(xì)菌，其光合作用的原理與高等植物相似，但具有一種特殊的CO2濃縮機(jī)制，如圖所示，其中羧化體具有蛋白質(zhì)外殼，CO2無法進(jìn)出?；卮鹣铝袉栴}：內(nèi)可轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2；光合片層膜可以通過主動運(yùn)輸?shù)姆绞轿誄O2；羧化體的蛋白質(zhì)外殼可避免CO2逃逸(2)植物的光補(bǔ)償點(diǎn)是指光合速率與呼吸速率相等時(shí)的光照強(qiáng)度。若將藍(lán)細(xì)菌的

轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因和CO2轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因轉(zhuǎn)入煙草內(nèi)并成功表達(dá)和發(fā)揮作用，理論上該轉(zhuǎn)基因植株光補(bǔ)償點(diǎn)比正常煙草要____(填“高”或“低”)，原因是____________________________________________________________________________________________________________________。低

轉(zhuǎn)基因成功后，通過CO2濃縮機(jī)制，進(jìn)入葉綠體中的CO2濃度增大，在較弱的光照條件下，光合作用強(qiáng)度即可等于細(xì)胞呼吸強(qiáng)度4.起源于熱帶的玉米，除了和其他C3植物(如花生)一樣具有卡爾文循環(huán)(簡稱C3途徑)外，還存在另一條固定CO2的途徑，固定CO2的初產(chǎn)物是四碳化合物(C4)，簡稱C4途徑，玉米也被稱為C4植物。圖甲表示花生和玉米的光合作用部分途徑示意圖，研究發(fā)現(xiàn)C4植物中PEPC酶對CO2的親和力約是Rubisco酶的60倍；圖乙表示夏季晴朗的白天，玉米和花生凈光合速率(單位時(shí)間、單位葉面積吸收CO2的量)的變化曲線。請回答下列問題：(1)寫出玉米光合作用中CO2中碳轉(zhuǎn)化成有機(jī)物(CH2O)中碳的轉(zhuǎn)移途徑___________________________(用箭頭和符號表示)。CO2→C4→CO2→C3→有機(jī)物(2)圖乙中花生凈光合速率在11：00左右明顯減弱的主要原因是_____________________________________________________________________，而此時(shí)玉米凈光合速率仍然很高的原因是________________________________________________________________________________________________________________________。植物蒸騰作用加強(qiáng)，葉片部分氣孔關(guān)閉，吸收CO2減少，導(dǎo)致光合作用降低玉米中的PEPC酶與CO2的親和力高，對CO2的利用率高，可以利用低濃度CO2進(jìn)行光合作用，葉片部分氣孔關(guān)閉對其光合作用無影響(3)玉米具有此特殊光合作用途徑的意義是_______________________________________________________________________。適應(yīng)高溫、強(qiáng)光照、干旱環(huán)境，既能保持體內(nèi)水分，又能進(jìn)行高效的光合作用5.(2024·長沙高三三模)炎熱干燥的天氣往往會導(dǎo)致植物出現(xiàn)光呼吸現(xiàn)象，圖示為植物葉肉細(xì)胞發(fā)生的光呼吸過程簡圖，光呼吸發(fā)生的原因是圖中的R酶的雙功能性，當(dāng)CO2與O2濃度之比較高時(shí)，R酶能夠催化CO2與C5反應(yīng)生成C3，反之，當(dāng)CO2與O2濃度之比較低時(shí)，光呼吸水平增加，R酶就會更多地催化C5與O2反應(yīng)生成乙醇酸(C2)，C2最后在相應(yīng)細(xì)胞器中可轉(zhuǎn)化成C3和CO2。請完成以下問題：(1)炎熱干燥的天氣導(dǎo)致植物出現(xiàn)光呼吸的原因是___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。炎熱干燥天氣，蒸騰作用強(qiáng)導(dǎo)致水分散失過快，植物為了避免水分散失，部分氣孔關(guān)閉，CO2吸收減少，光合作用產(chǎn)生的O2在葉片中堆積，使得CO2與O2濃度之比降低，光呼吸水平增加(2)比較光呼吸與植物細(xì)胞有氧呼吸的不同點(diǎn)：_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(描述三個(gè)方面)。條件：光呼吸發(fā)生在光照條件下，有氧呼吸在有光、無光條件下均能發(fā)生；場所：光呼吸的發(fā)生需要葉綠體、過氧化物酶體和線粒體的參與，有氧呼吸發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體中；能量角度：光呼吸消耗ATP，有氧呼吸生成ATP；物質(zhì)角度：光呼吸利用O2和C5生成乙醇酸和C3，有氧呼吸利用葡萄糖和O2生成CO2和水(3)研究發(fā)現(xiàn)，水稻等作物的光合產(chǎn)物有較大比例要消耗在光呼吸底物上。那么，這些作物中光呼吸存在的意義是____________________________________________________________________________________________________________。反應(yīng)過程中積累的ATP和NADPH對葉綠體的傷害，同時(shí)消除乙醇酸對細(xì)胞的毒害，回收碳元素，減少碳的流失避免光6.(2024·棗莊高三二模)小麥、水稻等大多數(shù)植物，在暗反應(yīng)階段，CO2被C5固定以后形成C3，進(jìn)而被還原成(CH2O)，這類植物稱為C3植物。玉米、甘蔗等原產(chǎn)在熱帶的植物，CO2中的碳首先轉(zhuǎn)移到草酰乙酸(C4)中，然后轉(zhuǎn)移到C3中，這類植物稱為C4植物，其固定CO2的途徑如圖1所示。蘆薈、仙人掌等植物白天氣孔關(guān)閉，夜間氣孔開放，這類植物在進(jìn)化中形成了特殊的固碳途徑，如圖2所示，這類植物稱為CAM植物(注：PEP羧化酶比RuBP羧化酶對CO2的親和力更強(qiáng))。(1)C4植物的光反應(yīng)發(fā)生在______細(xì)胞。在炎熱干旱夏季的中午，C4植物比C3植物的優(yōu)越性表現(xiàn)為___________________________________________________________________________________________________________________________________________________。葉肉C3植物氣孔大量關(guān)閉，使得空氣中的CO2不易進(jìn)入細(xì)胞，細(xì)胞內(nèi)CO2濃度較低，而C4植物的PEP羧化酶比RuBP羧化酶對CO2的親和力更強(qiáng)，可以利用低濃度的CO2結(jié)合圖1可知，C4植物葉肉細(xì)胞的葉綠體中有類囊體沒有RuBP羧化酶，因此可以進(jìn)行光反應(yīng)，不能進(jìn)行暗反應(yīng)；C4植物的PEP羧化酶活性較強(qiáng)，對CO2的親和力很大，這種酶起到“CO2泵”的作用，把外界CO2“壓”進(jìn)維管束鞘細(xì)胞中去，增加維管束鞘細(xì)胞的CO2。所以，在炎熱干旱環(huán)境中，葉片關(guān)閉氣孔以減少水分的丟失，導(dǎo)致葉片中CO2濃度大大下降，因此在這樣的環(huán)境中，C4植物在較低CO2濃度時(shí)光合速率高于C3植物。(2)CAM植物參與卡爾文循環(huán)的CO2直接來源于_____________________過程，夜晚其葉肉細(xì)胞能產(chǎn)生ATP的場所是___________________。蘋果酸分解和細(xì)胞呼吸細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體夜晚CAM植物葉肉細(xì)胞能產(chǎn)生ATP的過程是細(xì)胞呼吸，場所是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體。(3)蝴蝶蘭因花色艷麗、花姿優(yōu)美、開花期長，一直以來深受愛花者的青睞。有人想在室內(nèi)大量培養(yǎng)蝴蝶蘭，又擔(dān)心植物多，在夜晚釋放大量的CO2不利于健康。請你根據(jù)圖1、圖2的固碳途徑，利用CO2傳感器，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究蝴蝶蘭是否為CAM植物。

在密閉裝置內(nèi)種植蝴蝶蘭，利用CO2傳感器測定其白天和夜間CO2含量的變化

若密閉容器內(nèi)白天CO2含量不變，晚上CO2含量下降，則為CAM植物，若白天CO2含量下降，晚上CO2含量增多，則不是CAM植物實(shí)驗(yàn)思路：_____________________________________________________________________。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：____________________________________________________________________________________________________________________。CAM植物白天氣孔關(guān)閉，夜間氣孔開放，因此要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究蝴蝶蘭是否為CAM植物，可從密閉容器內(nèi)白天和夜間CO2的含量變化判斷，實(shí)驗(yàn)思路和結(jié)論見答案。四

專題強(qiáng)化練123456789答案對一對題號123456答案BDDCDABC題號7答案(1)基質(zhì)光照停止，產(chǎn)生的ATP、NADPH減少，暗反應(yīng)消耗的C5減少，C5與O2結(jié)合增加，釋放的CO2增多(2)低噴施100mg·L－1SoBS溶液后，光合作用固定的CO2增加，光呼吸釋放的CO2減少，即葉片的CO2吸收量增加、釋放量減少。此時(shí)，在更低的光照強(qiáng)度下，兩者即可相等(3)100～300123456789對一對題號

8答案(1)基質(zhì)C4干旱地區(qū)植物白天氣孔容易關(guān)閉，導(dǎo)致植物體內(nèi)的CO2濃度下降，C4植物比C3植物固定CO2的能力更強(qiáng)，因此更適應(yīng)此環(huán)境(2)同位素示蹤植物種類和時(shí)間帶放射性標(biāo)記的化合物種類(3)①15%和20%的干旱在96h時(shí)，胞間CO2濃度高于其他組別，因此干旱不是主要通過氣孔導(dǎo)度影響凈光合速率②15%干旱條件下24h～48h時(shí)，C3植物氣孔導(dǎo)度下降會導(dǎo)致胞間CO2降低，但C4植物可利用“CO2泵”將低濃度CO2轉(zhuǎn)為高濃度CO2，從而減小對凈光合速率的影響題號9答案(1)R酶暗反應(yīng)(或CO2的固定)

(2)“A酶”改為“G酶、M酶、A酶”；GMA途徑使得CO2/O2↑

(3)①氣孔導(dǎo)度、CO2濃度、溫度②內(nèi)源G酶表達(dá)量顯著升高(4)C→A→B答案1.生活在干旱地區(qū)的一些植物(如植物甲)具有特殊的CO2固定方式。白天的時(shí)候蘋果酸含量下降，而糖類含量增多，夜晚則相反。如圖為該植物的氣孔開閉、CO2吸收量、液泡有機(jī)酸含量在24h內(nèi)的變化。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是A.a、b曲線分別表示CO2吸收量、有機(jī)酸含量B.將植物甲的葉片分組，分別置于正常環(huán)境

和干旱環(huán)境中培養(yǎng)，測定葉肉細(xì)胞的蘋果

酸含量，可驗(yàn)證該植物固定CO2的方式C.白天和夜間每隔一段時(shí)間取干旱條件下生

長的植物甲的葉片，測定葉肉細(xì)胞的蘋果

酸含量，可驗(yàn)證該植物固定CO2的方式D.這類植物晚上氣孔打開，吸收CO2生成蘋果酸，白天氣孔關(guān)閉，蘋果酸發(fā)生反應(yīng)釋

放的CO2用于光合作用√123456789答案驗(yàn)證該植物固定CO2的方式實(shí)驗(yàn)的自變量是時(shí)間(白天和夜晚)，不是干旱環(huán)境和正常環(huán)境，B錯(cuò)誤，C正確。123456789答案2.科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，C4植物中固定CO2的酶與CO2的親和力比C3植物的更強(qiáng)，適合在高溫環(huán)境中生長?，F(xiàn)將取自甲、乙兩種植物且面積相等的葉片分別放置到相同大小的密閉小室中，在溫度均為25℃的條件下給予充足的光照，每隔一段時(shí)間測定一次小室中的CO2濃度，結(jié)果如圖所示。下列說法正確的是A.圖中甲植物、乙植物分別為C4植物和C3植物B.M點(diǎn)處兩種植物葉片的光合速率相等C.C4植物中固定CO2的酶附著在葉綠體內(nèi)膜上D.40min時(shí)乙植物葉肉細(xì)胞光合速率大于呼吸速率123456789答案√123456789答案圖中甲植物、乙植物分別為C3植物和C4植物，A錯(cuò)誤；據(jù)題中條件無法判斷兩種植物的呼吸速率，因此不能判斷M點(diǎn)處兩種植物葉片的光合速率相等，B錯(cuò)誤；C4植物中固定CO2的酶存在于葉肉細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和維管束鞘細(xì)胞的葉綠體基質(zhì)中，C錯(cuò)誤；40min時(shí)乙植物葉片光合速率等于呼吸速率，因此葉肉細(xì)胞光合速率大于呼吸速率，D正確。3.(2024·聊城高三模擬)光呼吸是植物利用光能，吸收O2并釋放CO2的過程。研究者將四種酶基因(GLO、CAT、GCL、TSR)導(dǎo)入水稻葉綠體，創(chuàng)造了一條新的光呼吸代謝支路(GCGT支路)，如圖虛線所示。據(jù)圖分析，下列推測正確的是A.光呼吸時(shí)C5與O2的結(jié)合發(fā)生

在線粒體內(nèi)膜上B.在光呼吸中有ATP和NADPH

的生成和消耗C.有GCGT支路的轉(zhuǎn)基因植物發(fā)生了基因突變D.GCGT支路可以降低碳損失從而提高光合效率√123456789答案卡爾文循環(huán)的場所為葉綠體基質(zhì)，圖中光呼吸代謝支路利用卡爾文循環(huán)中的C5，故C5和O2的結(jié)合發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中，A錯(cuò)誤；轉(zhuǎn)基因?qū)儆诨蛑亟M，而非基因突變，C錯(cuò)誤；123456789答案光呼吸代謝支路(GCGT支路)可以將部分碳重新回收進(jìn)入卡爾文循環(huán)，有利于降低光呼吸消耗從而提高光合速率，D正確。123456789答案4.生長于熱帶干旱地區(qū)的景天科植物白天氣孔開放程度小，夜間開放程度大，經(jīng)過長期適應(yīng)和進(jìn)化形成獨(dú)特的固定CO2的方式，如圖所示。下列說法不正確的是A.景天科植物白天氣孔開放程度小，防止蒸

騰作用過度B.景天科植物夜間CO2凈吸收速率可能大于0C.景天科植物白天pH小于夜間，利于暗反應(yīng)

進(jìn)行123456789答案√D.景天科植物在夜間不能將CO2轉(zhuǎn)化為糖類等光合產(chǎn)物

景天科植物采用蘋果酸代謝途徑，白天氣孔開放程度小，可減少水分的流失，防止其在白天蒸騰作用過度，A正確；景天科植物白天氣孔開放程度小，夜間氣孔開放程度大，吸收的CO2可以合成蘋果酸，故其夜間CO2凈吸收速率可能大于0，B正確；123456789答案景天科植物CO2固定后能夠在夜間轉(zhuǎn)化為酸性物質(zhì)儲存起來，而白天蘋果酸分解形成CO2用于暗反應(yīng)，故其白天pH大于夜間，C錯(cuò)誤；由于景天科植物在夜間沒有光反應(yīng)提供的ATP和NADPH，所以不能將CO2轉(zhuǎn)化為糖類等光合產(chǎn)物，D正確。123456789答案5.(2024·岳陽高三一模)光照條件下，葉肉細(xì)胞中的O2與CO2競爭性結(jié)合C5，O2與C5結(jié)合后經(jīng)一系列反應(yīng)釋放CO2的過程稱為光呼吸。向水稻葉面噴施不同濃度的光呼吸抑制劑SoBS溶液，相應(yīng)的光合作用強(qiáng)度和光呼吸強(qiáng)度見表。光合作用強(qiáng)度用固定的CO2量表示(見表)，SoBS溶液處理對葉片呼吸作用的影響忽略不計(jì)。下列敘述錯(cuò)誤的是123456789答案SoBS濃度/(mg·L－1)0100200300400500600光合作用強(qiáng)度/(CO2μmol·m－2·s－1)18.920.920.718.717.616.515.7光呼吸強(qiáng)度/(CO2μmol·m－2·s－1)6.46.25.85.55.24.84.3123456789答案SoBS濃度/(mg·L－1)0100200300400500600光合作用強(qiáng)度/(CO2μmol·m－2·s－1)18.920.920.718.717.616.515.7光呼吸強(qiáng)度/(CO2μmol·m－2·s－1)6.46.25.85.55.24.84.3A.光呼吸中C5與O2結(jié)合的反應(yīng)發(fā)生在葉綠體的基質(zhì)中B.研究發(fā)現(xiàn)水稻光呼吸缺陷型不能在正常大氣CO2濃度條件下存活，只有在高CO2

濃度條件才能存活，說明在正常大氣CO2濃度條件下，光呼吸是不可缺少的生

理活動C.為探究SoBS溶液利于增產(chǎn)的最適噴施濃度，應(yīng)在100～300mg·L－1之間再設(shè)置

有一定濃度梯度的一系列實(shí)驗(yàn)組進(jìn)一步進(jìn)行實(shí)驗(yàn)D.與未噴施SoBS溶液相比，噴施100mg·L－1SoBS溶液的水稻葉片的光補(bǔ)償點(diǎn)高√C5存在于葉綠體基質(zhì)中，則O2與C5結(jié)合的反應(yīng)發(fā)生在葉綠體基質(zhì)中，A正確；據(jù)表可知，在SoBS溶液濃度為200mg·L－1時(shí)光合作用強(qiáng)度－光呼吸強(qiáng)度的差值最大，為探究SoBS溶液利于增產(chǎn)的最適噴施濃度，應(yīng)在100～300mg·L－1之間再設(shè)置有一定濃度梯度的一系列實(shí)驗(yàn)組進(jìn)一步進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，C正確；123456789答案SoBS濃度/(mg·L－1)0100200300400500600光合作用強(qiáng)度/(CO2μmol·m－2·s－1)18.920.920.718.717.616.515.7光呼吸強(qiáng)度/(CO2μmol·m－2·s－1)6.46.25.85.55.24.84.3葉片吸收和放出CO2量相等時(shí)所需的光照強(qiáng)度即為光補(bǔ)償點(diǎn)，與對照相比，噴施100mg·L－1SoBS溶液后，光合作用固定的CO2增加，光呼吸釋放的CO2減少，即葉片的CO2吸收量增加、釋放量減少，此時(shí)，在更低的光照強(qiáng)度下，兩者即可相等，D錯(cuò)誤。123456789答案SoBS濃度/(mg·L－1)0100200300400500600光合作用強(qiáng)度/(CO2μmol·m－2·s－1)18.920.920.718.717.616.515.7光呼吸強(qiáng)度/(CO2μmol·m－2·s－1)6.46.25.85.55.24.84.3123456789答案6.(不定項(xiàng))圖示為某植物同化CO2的過程：夜晚氣孔開放，吸收CO2并轉(zhuǎn)化為蘋果酸儲存起來；白天氣孔關(guān)閉，蘋果酸分解生成CO2。下列相關(guān)敘述不正確的是123456789答案A.細(xì)胞內(nèi)的pH清晨比傍晚時(shí)高B.白天進(jìn)行光合作用利用的CO2全部來自蘋果酸的分解C.該植物白天將光能轉(zhuǎn)化為ATP、NADPH中的化學(xué)能，夜晚將ATP、

NADPH中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為糖類中的化學(xué)能D.白天氣孔關(guān)閉可有效減少水分蒸發(fā)，有利于適應(yīng)高溫干旱環(huán)境√√√白天氣孔關(guān)閉，同時(shí)進(jìn)行光合作用消耗CO2，夜晚氣孔打開，吸收CO2的同時(shí)細(xì)胞呼吸產(chǎn)生CO2，所以清晨(可以理解為天剛亮)細(xì)胞內(nèi)的pH比傍晚(剛剛經(jīng)歷完1天的光合作用)時(shí)低，A錯(cuò)誤；123456789答案白天進(jìn)行光合作用利用的CO2除了來自蘋果酸的分解，還來自細(xì)胞呼吸，B錯(cuò)誤；123456789答案該植物白天進(jìn)行光合作用，實(shí)現(xiàn)了將光能轉(zhuǎn)化為ATP、NADPH中的化學(xué)能，并將ATP、NADPH中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為糖類中的化學(xué)能，夜晚進(jìn)行細(xì)胞呼吸，將糖類中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為ATP等中的化學(xué)能，滿足生命活動的需要，C錯(cuò)誤。123456789答案7.(2021·山東，21)光照條件下，葉肉細(xì)胞中O2與CO2競爭性結(jié)合C5，O2與C5結(jié)合后經(jīng)一系列反應(yīng)釋放CO2的過程稱為光呼吸。向水稻葉面噴施不同濃度的光呼吸抑制劑SoBS溶液，相應(yīng)的光合作用強(qiáng)度和光呼吸強(qiáng)度見表。光合作用強(qiáng)度用固定的CO2量表示，SoBS溶液處理對葉片呼吸作用的影響忽略不計(jì)。

123456789答案SoBS濃度/(mg·L－1)0100200300400500600光合作用強(qiáng)度/(CO2μmol·m－2·s－1)18.920.920.718.717.616.515.7光呼吸強(qiáng)度/(CO2μmol·m－2·s－1)6.46.25.85.55.24.84.3123456789答案SoBS濃度/(mg·L－1)0100200300400500600光合作用強(qiáng)度/(CO2μmol·m－2·s－1)18.920.920.718.717.616.515.7光呼吸強(qiáng)度/(CO2μmol·m－2·s－1)6.46.25.85.55.24.84.3(1)光呼吸中C5與O2結(jié)合的反應(yīng)發(fā)生在葉綠體的_______中。正常進(jìn)行光合作用的水稻，突然停止光照，葉片CO2釋放量先增加后降低，CO2釋放量增加的原因是______________________________________________________________________________________。基質(zhì)

光照停止，產(chǎn)生的ATP、NADPH減少，暗反應(yīng)消耗的C5減少，C5與O2結(jié)合增加，釋放的CO2增多123456789答案SoBS濃度/(mg·L－1)0100200300400500600光合作用強(qiáng)度/(CO2μmol·m－2·s－1)18.920.920.718.717.616.515.7光呼吸強(qiáng)度/(CO2μmol·m－2·s－1)6.46.25.85.55.24.84.3(2)與未噴施SoBS溶液相比，噴施100mg·L－1SoBS溶液的水稻葉片吸收和放出CO2量相等時(shí)所需的光照強(qiáng)度_______(填“高”或“低”)，據(jù)表分析，原因是___________________________________________________________________________________________________________________________________________________。低噴施100mg·L－1SoBS溶液后，光合作用固定的CO2增加，光呼吸釋放的CO2減少，即葉片的CO2吸收量增加、釋放量減少。此時(shí)，在更低的光照強(qiáng)度下，兩者即可相等123456789答案SoBS濃度/(mg·L－1)0100200300400500600光合作用強(qiáng)度/(CO2μmol·m－2·s－1)18.920.920.718.717.616.515.7光呼吸強(qiáng)度/(CO2μmol·m－2·s－1)6.46.25.85.55.24.84.3(3)光呼吸會消耗光合作用過程中的有機(jī)物，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中可通過適當(dāng)抑制光呼吸以增加作物產(chǎn)量。為探究SoBS溶液利于增產(chǎn)的最適噴施濃度，據(jù)表分析，應(yīng)在___________mg·L－1之間再設(shè)置多個(gè)濃度梯度進(jìn)一步進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。100～300光呼吸會消耗有機(jī)物，因此當(dāng)光合作用強(qiáng)度與光呼吸強(qiáng)度差值最大時(shí)，最有利于農(nóng)作物增產(chǎn)。由表可知，在SoBS溶液濃度為200mg·L－1時(shí)光合作用強(qiáng)度與光呼吸強(qiáng)度差值最大，即光合產(chǎn)量最大，為了進(jìn)一步探究最適噴施濃度，應(yīng)在100～300mg·L－1之間再設(shè)置多個(gè)濃度梯度進(jìn)一步進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。123456789答案SoBS濃度/(mg·L－1)0100200300400500600光合作用強(qiáng)度/(CO2μmol·m－2·s－1)18.920.920.718.717.616.515.7光呼吸強(qiáng)度/(CO2μmol·m－2·s－1)6.46.25.85.55.24.84.3植物適合生活在干旱地區(qū)，判定理由是_____________________________________________________________________________________________________________。