2025届高三一轮复习生物：细胞呼吸和光合作用综合拓展课件

知识回顾 1.光合作用及呼吸作用的过程？总反应方程式（以葡萄糖为例） 2.C、H、O的元素转移路径？浇水H218O，为什么在淀粉中检测到18O？ 3.C3、C5、NADPH和ATP含量的变化 4.呼吸作用的影响因素及应用 5.光合作用的影响因素及应用 6.点的移动：补偿点、饱和点及D点 7.相同实验时间及相同光照时间内，光照和黑暗间隔处理比一直光照积累的有机物多的原因？ 命题热点把脉高考 热点二　C4植物、CAM途径、蓝细菌 ——CO2浓缩机制 2．(2021·辽宁高考)早期地球大气中的O2浓度很低，到了大约3．5亿年前，大气中O2浓度显著增加，CO2浓度明显下降。现在大气中的CO2浓度约390 μmol·mol－1，是限制植物光合作用速率的重要因素。核酮糖二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)是一种催化CO2固定的酶，在低浓度CO2条件下，催化效率低。有些植物在进化过程中形成了CO2浓缩机制，极大地提高了Rubisco所在局部空间位置的CO2浓度，促进了CO2的固定。回答下列问题： 高考再现 目录 ①由这种CO2浓缩机制可以推测，PEPC与无机碳的亲和力______(填“高于”“低于”或“等于”)Rubisco。 高于 目录 3．(2022·全国甲卷)根据光合作用中CO2的固定方式不同，可将植物分为C3植物和C4植物等类型。C4植物的CO2补偿点比C3植物的低。CO2补偿点通常是指环境CO2浓度降低导致光合速率与呼吸速率相等时的环境CO2浓度。回答下列问题。 (3)干旱会导致气孔开度减小，研究发现在同等程度干旱条件下，C4植物比C3植物生长得好。从两种植物CO2补偿点的角度分析，可能的原因是______________________________________________________________________________________________________________________________。 干旱条件下，植物胞间二氧化碳浓度低，C4植物的二氧化碳补偿点比C3植物的低，C4植物能利用较低浓度的二氧化碳进行光合作用(合理即可) 目录 C3植物 叶肉细胞：有叶绿体 （无Rubisco，只光反应） 维管束鞘细胞：有叶绿体 （无基粒，只暗反应） 叶肉细胞：有叶绿体（光反应、暗反应） 维管束鞘细胞：无叶绿体 一、C3、C4植物光合特点 小麦 大豆 烟草 棉花 玉米 甘蔗 高粱 C4植物 RuBP羧化酶 （Rubisco） RuBP C3植物光合作用示意图 3-磷酸甘油酸 Rubisco （OAA） （PEP） （RuBP羧化酶） C4植物光合作用示意图 C3植物 叶肉细胞：有叶绿体 （无Rubisco，只光反应） 维管束鞘细胞：有叶绿体 （无基粒，只暗反应） 叶肉细胞：有叶绿体（光反应、暗反应） 维管束鞘细胞：无叶绿体 一、C3、C4植物光合特点 小麦 大豆 烟草 棉花 玉米 甘蔗 高粱 C4植物 C3途径：CO2固定的第一产物是3-磷酸甘油酸（C3）。固定与生成光合产物的场所均在叶肉细胞内进行。 C4途径：CO2固定的第一产物是草酰乙酸（C4）。叶肉细胞固定CO2，在维管束鞘细胞叶绿体中进行C3途径，生成光合产物。 Rubisco 思考：CO2固定的次数？ （OAA） （PEP） （RuBP羧化酶） C4植物光合作用示意图 C4植物光合作用特点： PEP酶与CO2的亲和力是Rubisco酶的60倍，因此C4植物能够利用较低浓度的二氧化碳，而 C3植物不能。 C4植物这种独特的作用，被形象的比喻成“二氧化碳泵”。 CO2浓缩机制（一） Rubisco （PEP） （OAA） 区别：由于 <m></m> 羧化酶比 <m</m> 羧化酶对 <m></m> 的亲和力大，所以 <m></m> 植物能够利用低浓度的 <m></m> ，而 <m></m> 植物不能。当外界环境干旱导致植物气孔导度减小时， <m></m> 植物就能利用细胞间隙低浓度的 <m></m> 继续生长，而 <m></m> 植物则不能。因此在干旱环境中， <m></m> 植物比 <m></m> 植物生长得好。 <m></m> 和 <m></m> 植物光合途径的区别与联系 联系： <m></m> 途径是所有植物光合作用碳同化的基本途径，只有该途径能合成光合产物；后来发现的 <m></m> 途径补充了 <m></m> 途径， <m></m> 途径通过形成草酰乙酸，从而固定 <m></m> ，之后仍需通过 <m></m> 途径形成光合作用产物。 习题讲解： 1.三维P28 变式训练4. （1）C5 C5、PEP 叶肉细胞 叶肉细胞、维管束鞘细胞 （2）C4植物 C4植物 （3）C3植物叶肉细胞 C4植物维管束鞘细胞 2.试卷P2 右侧4. 二、景天酸代谢——CAM途径 景天科植物典型的旱生植物，气孔下陷减少蒸腾作用。 具有一种特殊的CO2固定方式——夜间气孔开放，白天气孔关闭。 夜间：CO2进入，与PEP结合形成草酰乙酸，再经苹果酸脱氢酶作用还原为苹果酸，贮存于液泡中。 白天：苹果酸从液泡中释放出来，经脱羧酶作用形成CO2和丙酮酸，CO2产生后用于卡尔文循环。 思考：CO2固定的次数？ CO2浓缩机制（二） （PEP） （OAA） 白天进行光合作用 常见的CAM植物有景天科、仙人掌、菠萝、兰花、百合、芦荟等。 图为菠萝叶肉细胞内的部分代谢示意图,其以气孔白天关闭,晚上开放的特殊方式适应干旱环境。 (1)图甲所示,PEP、OAA、RuBP、PGA、C为菠萝叶肉细胞内的部分相关代谢物质，能参与CO2固定的有______________________(写1个)，推测C是________________。 (2)干旱条件下,菠萝细胞白天产生CO2的具体部位是_______________________________;菠萝细胞夜间pH下降,原因是_______________________________________________（写出1点) PEP、RuBP 丙酮酸 细胞质基质、线粒体基质 夜间菠萝细胞合成苹果酸 (3)以测定CO2吸收速率与释放速率为指标,探究温度对某绿色植物光合作用与细胞呼吸的影响,结果如下表所示。 (1)温度在25-30℃间光合作用制造的有机物总量逐渐____________(增加/减少). (2)将该植物置于较弱光照下一段时间后取其叶片进行色素分离，与适宜光照下分离的色素带进行比较，发现弱光下滤纸条下端两条色素带明显加宽，推测该植物可通过__________________以增强对弱光的适应能力. 增加 增加叶绿素含量 C3、C4、CAM植物小结 （OAA） （PEP） Rubisco （RuBP羧化酶） CO2浓缩机制（二） （PEP） （OAA） CO2浓缩机制（一） CAM途径 C4植物 习题讲解： D 变式训练： （1）C3     类囊体薄膜　 ATP、NADPH （2）2，2　 细胞质基质，叶绿体基质 （3）低　 PEP羧化酶活性高，能固定较低浓度的CO2 （4）自然选择　 三　 沙漠中水分少，白天温度高，仙人掌白天气孔关闭；夜晚气孔开放吸收CO2并形成苹果酸，白天利用苹果酸脱羧产生的CO2进行光合作用合成有机物。 试卷P3 左侧 三、蓝细菌的CO2浓缩机制 蓝细菌 “碳泵” 蛋白质外壳 无叶绿体 CO2固定的场所 CO2浓缩机制（三） （2021·天津高考真题）Rubisco是光合作用过程中催化CO2固定的酶。但其也能催化O2与C5结合，形成C3和C2，导致光合效率下降。CO2与O2竞争性结合Rubisco的同一活性位点，因此提高CO2浓度可以提高光合效率。 （1）蓝细菌具有CO2浓缩机制，如下图所示。 注：羧化体具有蛋白质外壳，可限制气体扩散 据图分析，CO2依次以___________和___________方式通过细胞膜和光合片层膜。蓝细菌的CO2浓缩机制可提高羧化体中Rubisco周围的CO2浓度，从而通过促进___________和抑制_________________提高光合效率。 自由扩散 主动运输 CO2固定 O2与C5结合 （2021·天津高考真题）Rubisco是光合作用过程中催化CO2固定的酶。但其也能催化O2与C5结合，形成C3和C2，导致光合效率下降。CO2与O2竞争性结合Rubisco的同一活性位点，因此提高CO2浓度可以提高光合效率。 （2）向烟草内转入蓝细菌Rubisco的编码基因和羧化体外壳蛋白的编码基因。若蓝细菌羧化体可在烟草中发挥作用并参与暗反应，应能利用电子显微镜在转基因烟草细胞的___________中观察到羧化体。 叶绿体 （2021·天津高考真题）Rubisco是光合作用过程中催化CO2固定的酶。但其也能催化O2与C5结合，形成C3和C2，导致光合效率下降。CO2与O2竞争性结合Rubisco的同一活性位点，因此提高CO2浓度可以提高光合效率。 （3）研究发现，转基因烟草的光合速率并未提高。若再转入HCO3-和CO2转运蛋白基因并成功表达和发挥作用，理论上该转基因植株暗反应水平应___________，光反应水平应___________，从而提高光合速率。 提高 提高 谢谢大家！ null 105824.555 (3)某些植物还有另一种CO2浓缩机制，部分过程见图2。在叶肉细胞中，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)可将HCOeq \o\al(－,3)转化为有机物，该有机物经过一系列的变化，最终进入相邻的维管束鞘细胞释放CO2，提高了Rubisco附近的CO2浓度。 $$