专题二 层级Ⅱ 重难点(五) 光呼吸与C4植物的光合作用（课件PPT）-【新高考方案】2024年高考生物二轮复习专题增分方略（新教材Ⅱ 河北专用）

光呼吸与C4植物的光合作用 精研重难点(五) 从“高度”上研究高考 [典例]　(2023·湖南高考)下图是水稻和玉米的光合作用暗反应示意图。卡尔文循环的Rubisco酶对CO2的Km为450 μmol·L－1(K越小，酶对底物的亲和力越大)，该酶既可催化RuBP与CO2反应，进行卡尔文循环，又可催化RuBP与O2反应，进行光呼吸(绿色植物在光照下消耗O2并释放CO2的反应)。该酶的酶促反应方向受CO2和O2相对浓度的影响。[信息①]与水稻相比，玉米叶肉细胞紧密围绕维管束鞘，其中叶肉细胞叶绿体是水光解的主要场所，维管束鞘细胞的叶绿体主要与糖类生成有关。玉米的暗反应先在叶肉细胞中利用PEPC酶(PEPC酶对CO2的Km为7 μmol·L－1)催化磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)与CO2反应生成C4，固定产物C4转运到维管束鞘细胞后释放CO2，再进行卡尔文循环。[信息②] 回答下列问题： (1)玉米的卡尔文循环中第一个光合还原产物是__________(填具体名称)，该产物跨叶绿体膜转运到细胞质基质合成__________(填“葡萄糖”“蔗糖”或“淀粉”)后，再通过____________长距离运输到其他组织器官。[信息③] (2)在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度__________ (填“高于”或“低于”)水稻。从光合作用机制及其调控分析，原因是_____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________(答出三点即可)。 (3)某研究将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻，水稻叶绿体中CO2浓度大幅提升，其他生理代谢不受影响，但在光饱和条件下水稻的光合作用强度无明显变化。其原因可能是_________________ ____________________________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________ ___________________________________________(答出三点即可)。 解题关键—破译新情境 情境信息 化新为熟 信息① 联系教材“相关信息”可知，RuBP即为C5。Rubisco酶既可催化C5固定CO2，又能催化C5与O2进行光呼吸。在CO2浓度高时，有利于进行CO2固定，在O2浓度相对高时，有利于进行光呼吸 信息② 联系光合作用过程可确定，玉米叶肉细胞主要进行光反应和C4的合成，维管束鞘细胞的叶绿体主要进行卡尔文循环，其过程与水稻相同。玉米叶肉细胞中PEPC酶对CO2亲合力高于Rubisco酶 信息③ [设问(1)] 联系教材“相关信息”可知，光合作用的产物有淀粉、蔗糖等，其中蔗糖可进入筛管，再通过韧皮部运输到植物各处 续表 [解析]　(1)玉米的光合作用过程与水稻相比，虽然CO2的固定过程不同，但C3的还原过程是相同的，结合水稻的卡尔文循环图解，可以看出CO2固定的直接产物是3­磷酸甘油酸，然后直接被NADPH还原成3­磷酸甘油醛。3­磷酸甘油醛在叶绿体中被转化成淀粉，在叶绿体外被转化成蔗糖，蔗糖可以进入筛管，再通过韧皮部运输到植株各处。(2)干旱、高光强时会导致植物气孔关闭，吸收的CO2减少，而玉米的PEPC酶对CO2的亲和力比水稻的Rubisco酶更高；玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束鞘内的CO2浓度高 于外界环境，抑制玉米的光呼吸；且玉米能将叶绿体内的光合产物通过维管组织及时转移出细胞。因此在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度高于水稻。(3)将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻，只是提高了叶绿体中CO2浓度，而植物的光合作用强度受到很多因素的影响，则在光饱和条件下水稻的光合作用强度无明显变化的原因可能是水稻中相关酶活性达到最大，对CO2的利用率不再提高；或是受到ATP和NADPH等物质含量的限制；也可能是因为蓝细菌是原核生物，水稻是真核生物，二者的光合作用机制有所不同。 [答案]　(1)3­-磷酸甘油醛　蔗糖　维管组织(或韧皮部的筛管)　(2)高于　高光照条件下玉米可以将光合产物及时转移；玉米的PEPC酶对C