06 专题二 层级Ⅲ 由“C4植物和光呼吸”等一些特例，提升迁移应用能力-【新高考方案】2024年高考生物二轮复习专题增分方略（老教材）

新高考方案·专题增分方略生物 层级Ⅲ课题迁移应用破译新情境，提升思维建模能力 由“C4植物和光呼吸”等一些特例，提升迁移应用能力（自修课） (1)本课题通过对特殊光合作用过程和光呼吸的探究学习，旨在提升学生的知识迁 移，发散思维和运用所学解答实际情境问题的能力。 课题 (2)光合作用固定CO2的途径除了卡尔文循环以外，还有C,途径和景天酸代谢 价值 (CAM)途径等：植物除了细胞呼吸（暗呼吸）外，还有光呼吸。近几年的高考试题 更多地围绕C,植物、光呼吸等特殊过程进行考查。 探究路径（一）C4植物的CO2浓缩机制 [问题探究] 情境素材玉来，甘蔗等起源于热带的植物，其1.C植物光反应和CO2固定发生在哪些场所？ 叶肉细胞的叶绿体内，在有关酶的催化作用下，CO 首先被一种三碳化合物[磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)]门 固定，形成一个四碳化合物(C,)。C,进入维管束鞘 细胞的叶绿体中，释放出一个CO2,并形成另一种三2.科学家用含“C标记的CO2来追踪玉米光合作用 碳化合物—丙酮酸。释放出来的CO2进入卡尔文 中的碳原子的转移途径，请表示这种碳原子的转移 循环：丙酮酸则再次进入叶肉细胞中的叶绿体内，在 途径。 有关酶的催化下，通过ATP提供的能量，转化成 PEP,继续固定CO2,具体过程如下图所示。这种以 四碳化合物(C4)为光合最初产物的途径称为C,途 径，而卡尔文循环这种以三碳化合物(C3)为光合最：3.与水稻、小麦等C3植物相比，C,植物的CO2的补偿 初产物的途径则称为C3途径。相应的植物被称为 点较 高温、干旱时C,植物还能保持高 C4植物和C3植物。 效光合作用的原因是什么？ 维 维管束箱细跑 一部分叶肉细隐 C,植物的叶片结构 叶肉细胞 维管束鞘如胞 中的叶绿体 中的叶绿体 C0 2C 探究路径（二）蓝藻的CO2浓缩机制 C (PEP) NADPII 多种陈 NADP 情境素材 蓝藻具有CO2浓缩机制，如下图所示。 参加催化 -ATP ADP+PI ATP (丙酮酸) ADP+PI nCo (CH,O) lIco 细胞膜 C1途径和Cg途径 HC03转运蛋自 HCO 光合片 注：雏管束主要作用是为植物体输导水分、无机 (0,转运蛋白 化 层膜 C02 盐和有机养料等。 注：羧化体具有蛋白质外壳，可限制气体扩散 热带植物为了防止水分过度蒸发，常常关闲叶 片上的气孔，这样空气中的CO2就不易进入叶肉细 [问题探究] 胞，不能满足光合作用对CO2的需求。而C,途径中：1.C)2依次以 和 方式通过细胞膜 能固定CO2的那种酶对CO2有很高的亲和力，使叶： 和光合片层膜。蓝藻的CO2浓缩机制可提高羧化 肉细胞能有效地固定和浓缩CO2,供维管束鞘细胞 体中Rubisco周围的C(O2浓度，从而通过促进 中叶绿体内的C途径利用。 |34 专题二细胞的代谢 2.向烟草内转人蓝藻Rubise©o的编码基因和羧化体：探究路径（四）光呼吸与CO2固定 外壳蛋白的编码基因。若蓝藻羧化体可在烟草中 情境素材光呼吸现象产生的分子机制是O妇 发挥作用并参与暗反应，应能利用电子显微镜在： 和C(O2竞争Rubisco酶。在暗反应中，Rubisco酶能 够以CO2为底物实现CO2的固定：在光下，当O2浓度 转基因烟草细胞的 中观： : 高，CO2求度低时，)2会竞争Rubisco酶，在光的驱动 察到羧化体。 下将碳水化合物氧化生成C()2和水。光呼吸是一个 3.研究发现，转基因烟草的光合速率并未提高。若再：高耗能的反应，正常生长条件下光呼吸就可损耗掉 转入HC)3ˉ和CO2转运蛋白基因并成功表达和：光合产物的25%~30%。过程如图所示： 发挥作用，理论上该转基因植株暗反应水平应： RuBP(C) CO- 0 ,光反应水平应 ,从而提高光合速率。 Rubiso (2C酸C酸+CG(乙醉酸) 过氧化 (填“提高”或“降低”) 物酶体 (C,# 中同产物 探究路径（三）景天科植物的CO2固定 光合产物 线粒体 2002 情境素材景天科酸代谢是许多肉质植物的一 卧货珠代费方式，在衣园，大气中C0从气孔 [问题探究] 被磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)羧化酶催化，与PEP结：1.由于光呼吸的存在，会降低植物体内有机物的积累 合形成草酰乙酸(OAA),再经苹果酸脱氢酶作用还： 速率。Rubisco酶的催化方向取决于CO2与O2的 原为苹果酸，贮存于液泡中。在白天，苹果酸从液泡 浓度比，请推测说明具体的情况。 中释放出来，经脱羧酶作用形成CO2和丙翻酸，CO2 产生后用于卡尔文循环，作用机制如图所示（该机制 也称CAM途径) 多肉植物 气孔开放 多肉植物 气孔关闭 夜 CO 白天 8 82② : 2.研究发现，光合产物1/3以上要消耗在光呼吸底物 上。生产实际中，常通