2.2 C4植物光合途径-【大鹏生物】2025年高考生物绝招课讲义

2.2 C4植物光合途径 C4植物叶片结构及光合途径模型总结 【例】玉米、高粱等是一类具有高光合作用效率的C4植物，它们的叶片中存在着结构和功能都不同的叶 肉细胞和维管束鞘细胞，如下图1所示。进行光合作用时，叶肉细胞中对CO2高亲和力的PEP羧化酶催化CO2固定产生四碳化合物（C4途径），然后运输到维管束鞘细胞中再分解，释放出CO2用于卡尔文循环。这一“CO2泵”可在维管束鞘细胞中产生CO2浓缩效应，大大提高了光合作用效率，如下图2所示。请回答下列问题： （1）C4植物的叶肉细胞和维管束鞘细胞结构和功能不同的根本原因是____________________。C4植物光反应发生在叶肉细胞的___________________上，而CO2固定发生在______________________细胞中。 （2）科学家用含14C标记的CO2来追踪玉米光合作用中的碳原子的转移途径，这种碳原子的转移途径是___________________________________。暗反应阶段中C3的还原在___________细胞中完成，为该过程提供能量的物质是__________________。 （3）与水稻、小麦等C3植物相比，C4植物的CO2的补偿点较_____。高温、干旱时C4植物还能保持高效光合作用的原因是_______________________________________________________________。 【例】20世纪60年代，科学家发现有些起源于热带的植物，如甘蔗、玉米等，在固定CO2时除了和其他植物一样具有C3途径外，还存在另一条固定CO2的途径，即C4途径。下图表示C4途径和C3途径的简要过程，回答下列问题。 （1）叶肉细胞中存在一种与CO2亲和力很强的PEP羧化酶，在它的催化下，PEP在叶肉细胞中与________结合，先把CO2固定成草酰乙酸，再转化成C4酸进入__________细胞，重新释放出CO2后进入卡尔文循环，在卡尔文循环中，固定CO2的物质为图中的________。 （2）在C4植物的维管束鞘细胞中，可能存在_____种生成丙酮酸的途径。 （3）维管束鞘细胞的叶绿体中无基粒，说明光反应进行的场所主要是________细胞。 （4）在高温、强光和干旱条件下，C4植物气孔导度较小，进入叶肉细胞的CO2有限。用显微镜观察C4植物叶片的横切面，发现围绕在维管束鞘细胞周围的是数量较多的叶肉细胞。请结合C4植物的生活环境及结构特点，分析C4植物利用PEP固定CO2的意义：________________________________。 学科网（北京）股份有限公司 $$