热点微专题08 光呼吸、C4植物与景天科植物-【热点微专题】备战2023年高考生物微专题解读与训练

光呼吸、C4植物与景天科植物 1、学习以下材料，回答问题。 科学家将直接利用空气中的CO2进行光合作用的植物称为C3植物，因为CO2固定的最初产物是一种三碳化合物——3－磷酸甘油酸。许多重要的作物，例如水稻、小麦、大豆以及许多种果树和蔬菜，都是C3植物。C3植物有一个共同的问题，就是在干旱、炎热的条件下，气孔会关闭，CO2不能到达叶绿体。对于植物而言，关闭气孔是一种适应现象，这样可减少水分的损失。但关闭气孔也会阻止CO2进入叶片和O2逸出叶片。其结果是叶内CO2很少，而光合作用的光反应所释放的O2又在叶内积累。光合作用暗反应中的第一个用于固定CO2的酶rubisco有一个特点，能够固定O2，所以称为加氧酶。在CO2很少而O2很多的情况下，这种固定O2的作用非常显著，其结果是将糖转化为一种二碳化合物，然后植物细胞又将这种二碳化合物分解为CO2和水，这种作用名为光呼吸(photorespiration)。光呼吸的结果不产生糖，而是使细胞中已有的糖转变成CO2，但是光呼吸不产生ATP。 有一类植物与C3植物不同，它们有特殊的适应特性，这类植物称为C4植物。当气温高而干燥时，C4植物将气孔关闭，减少水分的蒸发，同时却能继续利用日光进行光合作用。原因是C4植物中第一个固定CO2的酶不是rubisco，不能固定O2，在CO2很少的情况下也能固定CO2。这种酶存在于一种不发生暗反应的细胞中，它将CO2固定在一种C4化合物中，这种C4化合物能够转移到相邻的细胞中去并释放CO2参与暗反应。所以C4植物在气孔关闭的情况下仍能进行光合作用。玉米、高粱、甘蔗都是C4植物。 还有一类被统称为CAM的植物，CAM途径首先在景天属植物中被发现，CAM一词来源于景天酸代谢(crassulacean acid metabolism)。CAM植物的特点是气孔夜间张开，白天关闭。夜间CO2进入叶中，与C4植物一样被固定在C4化合物中。白天有光时则C4化合物释放出的CO2参与暗反应，但CAM光合作用的效率不高。 (1)在C3植物的叶肉细胞中，光合作用暗反应发生的场所为 ，其过程是首先在相关酶的催化下CO2与C5结合，生成C3分子，然后在光反应提供的 作用下，将C3还原成糖类等有机物。 (2)根据文中信息阐述光呼吸与有氧呼吸的区别与联系 。 (3)夏季正午，水稻植株会出现因光合速率降低而产生的“午休”现象，而玉米植株则不会出现该现象，据文中信息推测玉米植株不会出现“午休”现象的原因是 。 (4)C4植物捕获和还原CO2在 （填“时间”或“空间”）上分离，CAM植物捕获和还原CO2在 （填“时间”或“空间”）上分离，这两种途径都有利于植物适应 环境。 (5)结合文中信息分析下列说法正确的有 。 A、能进行光合作用的生物捕获光能的结构都是叶绿体 B、陆生植物进化出固定低浓度CO2机制，可避免光呼吸 C、C4植物和CAM植物都利用酶Rubisco来固定CO2 D、CAM植物光合效率较低，所以生长缓慢 2、(2022江苏高考题)图1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。请都图回各下列问题： (1)图1中，类囊体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___________。 (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。 (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（没有光照，只进行呼吸作用）段释放的CO2源于细胞呼吸；t1～t2时段，CO2的释放速度有所增加，此阶段的CO2源于________________________。 ②曲线b，当时间到达t2点后，室内CO2浓度不再改变，其原因是___________________。 (4)光呼吸可使光合效率下降20%-50%，科学家在烟草叶绿体中组装表达了衣藻的乙醇酸脱氢酶和南瓜的苹果酸合酶，形成了图Ⅲ代谢途径，通过降低了光呼吸，提高了植株生物量。上述工作体现了遗传多样性的_______价值。 3、(2021辽宁高考真题)早期地球大气中的O2浓度很低，到了大约3．5亿年前，大气中O2浓度显著增加，CO2