2024届高三生物一轮复习专项练习：光合作用的另外两种途径和光呼吸

月光高中生物 光合作用的另外两种途径和光呼吸 拓展一：光合作用途径——C4途径 1、含义：C4途径是有一些植物对CO2的固定反应是在叶肉细胞的胞质溶胶中进行的，在磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的催化下将CO2连接到磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)上·形成四碳酸：草酰乙酸(oxaloacetate)，这种固定CO2的方式称为C4途径。C4植物每同化1分子CO2,需要消耗5分子ATP和2分子NADPH。 2、 过程 ①羧化 叶肉细胞的细胞质中的磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）羧化，把CO2固定为草酰乙酸（OAA），后转变为C4酸（苹果酸或天冬氨酸）； ②转移 C4酸转移到维管束鞘细胞； ③脱羧与还原 维管束鞘细胞中的C4酸脱羧产生CO2，CO2再通过卡尔文循环被还原为糖类； ④再生 C4酸脱羧形成的C3酸（丙酮酸或丙氨酸）再运回叶肉细胞再生成PEP 3、作用：由于PEP羧化酶的活性很高,所以转运到叶肉细胞中的CO2的浓度就高,大约是空气中的十倍。这样,即使在恶劣的环境中,也可保证高CO2浓度, 降低光呼吸作用对光合作用的影响。 4、常见C4植物有玉米、甘蔗、高粱、苋菜等。 5、PEP羧化酶被称为“CO2泵”，它提高了C4植物固定CO2的能力 (特别是在高温、光照强烈、干旱条件下)，并且无光合午休现象。 练习： 例1、玉米等C4植物对空气中二氧化碳的浓度要求比较低，这主要与玉米的光合作用方式有关。其光合作用特点如图所示，其过程是：在PEP羧化酶的催化下，一个CO2被磷酸烯醇式丙酮酸C3所固定，生成草酰乙酸被NADPH还原成苹果酸，苹果酸通过胞间连丝，从叶肉细胞转移到维管束鞘细胞，在酶的催化作用下，生成丙酮酸和CO2，CO2在Rubisco酶作用下被C5所固定。下列与C4植物有关叙述错误的是（    ） A．与Rubisco酶相比，PEP羧化酶与CO2亲和力更强 B．叶肉细胞中苹果酸浓度变化与维管束鞘细胞中的暗反应过程无关 C．在干旱条件下，气孔开度减小，C4植物生长效果要优于 C3 植物 D．高等植物细胞之间通过胞间连丝连接，有信息交流的作用，还有物质运输的作用 例2、植物在夏季中午光合作用减弱的现象称光合“午休”。有学者认为植物光合“午休”是气孔因素导致的，即植物的气孔导度（气孔张开程度）减小，引起 CO2吸收量减少。为了解光合“午休”的原因，研究小组测定了晴天条件下油葵的光合特性，图1 表示油葵的净光合速率及胞间CO2浓度的日变化规律，图2 表示油葵的蒸腾速率及气孔导度的日变化规律。回答下列问题：    (1)CO2转化为糖类的过程需要消耗光反应产生的 。 (2)图1中的曲线a表示的是 。14：00~16：00 光合速率下降的主要环境因素是 。 (3)结合图1和图2的数据可知，气孔因素 （填“是”或“不是”）油葵光合“午休”的主要原因，请说明理由： 。 (4)研究发现，部分植物没有光合“午休”现象。该类植物光合作用的过程如图 3 所示，据图分析，该类植物在高温、干旱时还能正常合成有机物的原因可能是 PEP 羧化酶对CO2的亲和力较高，因此植物能够 。 例3、起源于热带的玉米，除了和其他C3植物（如花生）一样具有卡尔文循环（固定CO2的初产物是三碳化合物（C3），简称C3途径）外，还存在另一条固定CO2的途径，固定CO2的初产物是四碳化合物（C4），简称C4途径，玉米也被称为C4植物。下图甲表示花生和玉米的光合作用部分途径示意图，研究发现C4植物中PEPC酶对CO2的亲和力约是Rubisco酶的60倍；图乙表示夏季晴朗的白天，玉米和花生净光合速率（单位时间、单位叶面积吸收CO2的量）的变化曲线。请回答下列问题： (1)图甲花生光合作用途径表示的是花生光合作用的 （填“光反应”或“暗反应”），发生的场所是叶肉细胞叶绿体的 ，除图中标注的条件外，还需要 等条件。 (2)推测玉米维管束细胞中CO2浓度比叶肉细胞 （填“高”或“低”），写出玉米光合作用中CO2中碳转化成有机物（CH2O）中碳的转移途径 （用箭头和符号表示）。 (3)图乙中花生净光合速率在11：00左右明显减弱的主要原因是 ，而此时玉米净光合速率仍然很高的原因是 。 (4)玉米具有此特殊光合作用途径的意义是 。 例4、小麦和玉米是两种主要的粮食作物，但其产量一直存在明显差异。玉米固定CO2的能力强，光合速率约为小麦的1.5倍。科学家对小麦和玉米的光合作用过程进行研究，给小麦提供14CO2，发现最早出现14C标记的是C3酸，然后是C5、丙