2024届高三生物二轮复习教学案：CO₂固定方式的比较及光呼吸

CO2固定方式的比较及光呼吸教学案 一、明考点·析考情 考点 1.光合作用和细胞呼吸的过程及其相互关系。2.影响光合作用速率的环境因素。 考情 该部分内容的命题以非选择题为主，属于年年必考的题目。试题情境以下两种居多： (1)以大学教材中有氧呼吸和光合作用过程的文字或图解为情境； (2)以科学家所做的一种或多种环境因素对两过程影响的实验数据表或坐标曲线为情境。 二、主干整理： 1．C3植物、C4植物和CAM植物固定CO2的方式比较 (1)比较C4植物、CAM植物固定CO2的方式 相同点：都对CO2进行了两次固定。 不同点：C4植物两次固定CO2是空间上错开；CAM植物两次固定CO2是时间上错开。 (2)比较C3 、C4、CAM途径 C3途径是碳同化的基本途径， C4途径和CAM途径都只起固定CO2的作用，最终还是通过C3途径合成有机物。 2．光呼吸 (1)发生原因：Rubisco是一种双功能酶，当CO2/O2的值高时，可催化C5固定CO2合成有机物；当CO2/O2的值低时，可催化C5结合O2发生氧化分解，消耗有机物，此过程称为光呼吸。 (2)一定条件下光呼吸使光合效率下降25%～30%，抑制光呼吸的措施：适当降低环境中O2浓度或提高CO2浓度。 (3)光呼吸对植物有重要的正面意义，在干旱天气和过强光照下，因为温度很高，蒸腾作用很强，气孔大量关闭，CO2供应减少。其生理作用体现在： ①光呼吸是高耗能反应，可以消耗光反应阶段生成的多余的[H]和ATP。 ②光呼吸的产物有CO2，可以弥补CO2不足，维系暗反应，暗反应也可以消耗掉[H]和ATP。 ③正常光照下体内产生乙醇酸是不可避免的，乙醇酸对细胞有毒害作用，而光呼吸可以消耗乙醇酸。 (4)光呼吸与细胞呼吸的比较 项目 光呼吸 细胞呼吸(有氧呼吸) 底物 C2化合物 糖类等有机物 发生部位 过氧化物酶体、线粒体、叶绿体 细胞质基质、线粒体 反应条件 光照 光或暗都可以 能量 消耗能量 产生能量 共同点 消耗O2、释放CO2 三、练习巩固： 1．植物X的光合作用过程如图所示：叶片气孔晚上开放，吸进CO2与PEP结合形成OAA，再还原为苹果酸，积累于液泡中。白天气孔关闭，液泡中的苹果酸便运到细胞质，脱羧放出CO2参与卡尔文循环，形成淀粉等。下列相关叙述正确的是(　　) A．植物X最可能生活在潮湿的环境中 B．白天影响植物X光合作用的主要环境因素为CO2浓度、温度、光照强度等 C．植物X在夜间也能合成淀粉等有机物 D．白天植物X光合作用所需CO2来源于细胞呼吸和苹果酸脱羧释放 2．玉米是世界三大粮食作物之一，其CO2的固定方式除卡尔文循环(C3途径)外还存在C4途径，故又称为C4植物。玉米叶肉细胞中的叶绿体较小、数目也少，但叶绿体内有基粒；相邻的维管束鞘细胞中叶绿体较大、数目较多，但叶绿体内没有基粒。这两类细胞密切配合，保证了光合作用的正常进行。 (1)推测玉米光合作用光反应的场所是__________________(填“叶肉细胞叶绿体”或“维管束鞘细胞叶绿体”)。 (2)许多植物在夏季正午时会因气孔关闭，CO2吸收减少而出现光合速率降低的“午休现象”，玉米植株虽然也会出现气孔关闭的现象，但其光合速率却会在正午时达到一天中的最大。已知C4途径中的PEP羧化酶对CO2的亲和力很高，据此推测玉米植株不会出现“午休现象”的原因是___________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________。 (3)气孔是由两个保卫细胞围成的空腔，主要分布在植物叶片表皮。脱落酸(ABA)可通过特定的信号转导途径导致气孔的关闭。有人推测，ABA受体有胞内受体和细胞膜上受体两种，为探究ABA受体位置，研究者进行了下列实验，请完善实验方案。 项目 实验一 实验二 步骤一 培养叶片下表皮组织 步骤二 向培养液中添加放射性同位素标记的ABA 向保卫细胞内直接注入足以引起气孔关闭的一定浓度的ABA 步骤三 检测①________ 检测气孔开放程度 据实验一、二推测ABA受体只位于细胞膜上，但有人认为直接注入细胞的ABA可能被降解，导致气孔不关闭。因此设计了两种防降解的“笼化ABA”，光解性“笼化ABA”能在紫外光作用下释放有活性的ABA，非光解性“笼化ABA”则不能。请完善实验方案。 实验三 Ⅰ组 Ⅱ组 步骤一 培养叶片下表皮组织 步骤二 将光解性“笼化ABA”显微注射入保卫细胞内 将非光解性“笼化AB