尖子生突破03 C3、C4、景天科植物在光合作用上的区别-【尖子生突破】备战2024年高考生物重难点突破精讲

尖子生突破03 C3、C4、景天科植物在光合作用上的区别 应用一：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、菜豆、水稻、马铃薯等。 应用二：C4途径 研究玉米的叶片结构发现，玉米的维管束鞘细胞和叶肉细胞紧密排列(如图1)。叶肉细胞中的叶绿体有类囊体能进行光反应，同时，CO2被整合到C4化合物中，随后C4化合物进入维管束鞘细胞，维管束鞘细胞中没有完整的叶绿体，在维管束鞘细胞中，C4化合物释放出的CO2参与卡尔文循环，进而生成有机物(如图2)。PEP羧化酶被形象地称为“CO2泵”，它提高了C4植物固定CO2的能力，使C4植物比C3植物具有较强光合作用(特别是在高温、光照强烈、干旱条件下)能力，并且无光合午休现象。常见C4植物有玉米、甘蔗、高粱、苋菜等。 应用三：CAM途径 CAM植物夜间吸进CO2，淀粉经糖酵解形成磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)，在磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶催化下，CO2与PEP结合，生成草酰乙酸，进一步还原为苹果酸储存在液泡中。从而表现出夜间淀粉减少，苹果酸增加，细胞液pH下降。而白天气孔关闭，苹果酸转移到细胞质中脱羧，放出CO2，进入C3途径合成淀粉；形成的丙酮酸可以形成PEP再还原成三碳糖，最后合成淀粉或者转移到线粒体，进一步氧化释放CO2，又可进入C3途径。从而表现出白天淀粉增加，苹果酸减少，细胞液pH上升。常见的CAM植物有菠萝、芦荟、兰花、百合、仙人掌等。 一、单选题 1．光合作用的碳反应（暗反应）是卡尔文应用14C示踪的方法发现的，也叫卡尔文循环，主要包括三个阶段：羧化（CO2固定），还原和RuBP（五碳化合物）再生。下列相关叙述错误的是（    ） A．羧化阶段参与固定CO2的是RuBP，产物是1分子3-磷酸甘油酸 B．还原阶段需要消耗光反应阶段产生的ATP和NADPH，并储存能量 C．再生阶段产生RuBP，能够保证卡尔文循环的持续进行 D．在还原阶段产生的一部分储能物质经过一系列反应生成（CH2O） 2．叶绿体是卡尔文循环的场所，CO2经过固定可产生三碳糖，三碳糖一部分在叶绿体基质经过一系列变化转变成淀粉，另一部分通过转运器转运到细胞质基质，在细胞质基质中转变成蔗糖，同时释放出Pi，转运器每运出一个三碳糖需运进一个Pi作为交换。下列相关叙述错误的是（    ） A．卡尔文循环需光反应提供ATP和NADPH B．若光照突然停止，则短时间内三碳糖含量增加 C．叶绿体中淀粉的积累会导致卡尔文循环速率变慢 D．若合成三碳糖的速率超过Pi运进叶绿体的速率，则淀粉合成量减少 3．淀粉和蔗糖均为小麦光合作用的产物，两者合成过程中均需利用磷酸丙糖作为原料，磷酸转运器（TPT）能将卡尔文循环中产生的磷酸丙糖不断运出叶绿体，同时将等分子数的磷酸（Pi）反向运回叶绿体基质，具体过程如下图所示。下列说法正确的是（　　） A．CO2的供应量不变，突然降低光照强度，磷酸丙糖含量减少，C3含量增加 B．NADPH和ATP分别为C3还原提供还原剂和能量 C．若使用TPT专一抑制剂处理小麦叶片，则叶绿体中淀粉合成量持续增加 D．若将离体叶绿体悬浮于Pi浓度较低的培养液中，则细胞质基质中蔗糖合成量增加 4．如图为某种植物相关细胞代谢途径示意图，下列叙述正确的是（    ） A．CO2与叶绿体基质中的C5结合形成C3，属于卡尔文循环的C3还原过程 B．图示中三羧酸循环过程可能与有氧呼吸第二阶段的物质和能量转变有关 C．图示中所有C3接受ATP释放的能量，在酶作用下结合NADPH转变成为糖类 D．光合色素捕获光能后，将水分解为氧气和氢气，并转变为ATP和NADPH 5．光合作用的卡尔文循环可分为羧化、还原和再生3个阶段，如下图所示。下列有关说法错误的是（    ） A．RuBP是一种五碳化合物 B．图中羧化表示CO2的固定过程 C．CO2浓度突然降低，PGA/RuBP的值减小 D．卡尔文循环的3个阶段均直接受光反应影响 6．根据光合作用中CO2的固定方式不同，可将植物分为C3植物和C4植物等类型。在适宜温度、水分和一定的光照强度下，测得两类植物CO2的吸收速率随大气CO2浓度变化的情况，绘制成如图所示的曲线（CO2补偿点时的光合速率与呼吸速率相等）。下列有关叙述正确的是（    ） A．在大气CO2浓度达到补偿点后，C3植物和C4植物开始进行光合作用 B．在大气CO2浓度达到饱和点后，限制C4植物光合速率的主要环境因素是光照强度 C．图中两条曲线的交叉点代表此时C3植物和C4植物光合作用制造的有机物一样多 D．干旱会导致气孔开度减小，在同等程度干旱条件下，C3植物比C4植物生长得会更好 7．玉米叶肉细胞中的叶绿体较小