2024届高三生物二轮复习课件专题：光呼吸与C3、C4、CAM植物

拓展：光呼吸与C3、C4、CAM植物 1.光呼吸 2.C3、C4、CAM植物 光呼吸的发现 光呼吸的起因 卡尔文循环与光呼吸 光呼吸的危害 光呼吸的意义 光呼吸与细胞呼吸比较 C3与C4植物定义及特征 C3与C4植物比较 C3与C4植物对CO2浓度的响应 CAM植物定义及特征 C3、C4、CAM植物比较 1.光呼吸 1）光呼吸的发现 1955年科学家德柯尔用红外线气体分析仪测定烟草光合速率时发现正在进行光合作用的烟草叶片在光照停止后会快速释放CO2，这种现象称为“二氧化碳的猝发” 1.光呼吸 1）光呼吸的发现 ①A表示光下净光合速率。 ②B和C表示光下时植物呼吸速率。 ③B表示无论是光下还是暗处都可进行的呼吸速率。 ④C表示只有光下才有的呼吸速率。 即光呼吸现象。 1.光呼吸 2）光呼吸的起因 ①卡尔文循环中CO2固定的酶(Rubisco)具有两面性(或双功能) ②Rubisco即RuBP羧化加氧酶 a.高CO2浓度、低O2时，进行羧化 b.低CO2浓度、高O2时，进行加氧 C5+CO2 2C3 Rubisco C5+O2 C2+C3 Rubisco 2C2+O2 C3+CO2 ATP、[H] 酶 C3进入卡尔文循环 C3进入卡尔文循环 4 1.光呼吸 3）卡尔文循环与光呼吸 光照强度增强 ↓ 产生的O2增多 ↓ 光呼吸增强 5 1.光呼吸 4）光呼吸的危害 ①如果在较强光下，光呼吸加强，使得C5氧化分解加强，一部分碳以CO2的形式散失，从而减少了光合产物的形成和积累。 ②光呼吸过程中消耗了ATP和还原氢，即造成了能量的损耗。 1.光呼吸 5）光呼吸的意义 防止强光对叶绿体的破坏 强光时，由于光反应速率大于暗反应速率，因此，叶肉细胞中会积累ATP和还原氢，这些物质积累会产生自由基，尤其是超氧阴离子，这些自由基能损伤叶绿体，而强光下，光呼吸加强，会消耗光反应过程中积累的ATP和还原氢，从而减轻对叶绿体的伤害。 当然植物体还有很多避免强光下损伤叶绿体的机制。光呼吸算是其中之一。 1.光呼吸 6）光呼吸与细胞呼吸的比较 比较项目 光呼吸 细胞呼吸 底物 C2化合物 糖类等有机物 发生部位 叶绿体、线粒体等 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 研究者用仪器检测拟南芥叶片在光-暗转换条件下CO2吸收量的变化，每2S记录一个实验数据并在图中以点的形式呈现。 1）在开始检测后的200s内，拟南芥叶肉细胞利用光能分解______，同化CO2。而在实验的整个过程中，叶片可通过____ __________将储藏在有机物中稳定的化学能转化为________________________ 和热能。 ATP中的活跃的化学能 水 细胞呼吸 研究者用仪器检测拟南芥叶片在光-暗转换条件下CO2吸收量的变化，每2S记录一个实验数据并在图中以点的形式呈现。 2）图中显示，拟南芥叶片在照光条件下，CO2吸收量在________________ μmol.m-2s-1范围内，在300s时CO2________达到2.2μmol.m-2s-1。由此得出，叶片的总（真实）光合速率大约是___________ μmol CO2.m-2s-1。（本小题所填数值保留到小数点后一位） 2.4～2.8 0.2～0.6 释放量 10 研究者用仪器检测拟南芥叶片在光-暗转换条件下CO2吸收量的变化，每2S记录一个实验数据并在图中以点的形式呈现。 3）从图中还可看出，在转入黑暗条件下100s以后，叶片的CO2释放_____ _____________，并达到一个相对稳定的水平，这提示在光下叶片可能存在一个______________________ 过程。 逐渐减少 与在黑暗中不同的呼吸 研究者用仪器检测拟南芥叶片在光-暗转换条件下CO2吸收量的变化，每2S记录一个实验数据并在图中以点的形式呈现。 4）为证明叶片在光下呼吸产生的CO2中的碳元素一部分来自叶绿体中的五碳化合物，可利用 ________________________技术进行探究。 放射性14C同位素示踪 2.C3与C4植物 1）定义 人们根据光合作用CO2固定的最初产物的不同，把高等植物分成两类： ①C3植物 这类植物CO2固定的最初产物是三碳化合物，这种反应途径称为C3途径。 如：水稻、小麦、棉花、大豆等大多数植物。 ②C4植物 这类植物固定CO2最初产物是四碳化合物，所以称这种途径为C4途径 如甘蔗、玉米、高粱等。 1.PEP羧化酶固定CO2的能力比RuBP羧化酶强。 2.PEP羧化酶可以在外界CO2很低时固定CO2，不断运输到维管束鞘细胞中，使CO2增加，从而使卡尔文循环得以进行。 3.C4途径是一个CO2浓缩的