第1篇专题4 微专题2 影响光合作用与细胞呼吸的因素（PPT课件）-【创新教程】2025年高考生物大二轮专题增分方案（单选）

2025-01-13

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微专题2 影响光合作用与细胞呼吸的因素第一篇专题突破提能增效专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸核心要点 01 命题重点 02 课时作业 04 命题预测 03 下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸核心要点下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸命题重点下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸命题预测下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸下一页上一页返回导航生物学第一篇专题四光合作用与细胞呼吸 1．影响细胞呼吸的四类曲线 2．影响光合作用因素的三类曲线 3．总光合速率与呼吸速率的关系 (1)净光合速率、呼吸速率与总光合速率的关系 (2)呼吸速率和净光合速率测定的常用方法 eq \a\vs4\al(　黑暗　下，有色液滴左移距离代表有氧呼吸消耗O2的量，即呼吸速率)　eq \a\vs4\al(　光照　下，有色液滴右移距离代表释放O2的量，即净光合速率) ►[命题点1]　细胞呼吸的应用及影响因素 1．(2024·甘肃卷，3)梅兰竹菊为花中四君子，很多人喜欢在室内或庭院种植。花卉需要科学养护，养护不当会影响花卉的生长，如兰花会因浇水过多而死亡，关于此现象，下列叙述错误的是(　　) A．根系呼吸产生的能量减少使养分吸收所需的能量不足 B．根系呼吸产生的能量减少使水分吸收所需的能量不足 C．浇水过多抑制了根系细胞有氧呼吸但促进了无氧呼吸 D．根系细胞质基质中无氧呼吸产生的有害物质含量增加解析：B　[大多数营养元素的吸收是与植物根系代谢活动密切相关的过程，这些过程需要根系细胞呼吸产生的能量，浇水过多会使根系呼吸产生的能量减少，使养分吸收所需的能量不足，A正确；根系吸收水分是被动运输，不消耗能量，B错误；浇水过多使土壤含氧量减少，抑制了根细胞的有氧呼吸，但促进了无氧呼吸的进行，C正确；根细胞无氧呼吸整个过程都发生在细胞质基质中，会产生酒精或乳酸等有害物质，D正确。] 2．(不定项)(2024·山东卷，16)种皮会限制O2进入种子。豌豆干种子吸水萌发实验中子叶耗氧量、乙醇脱氢酶活性与被氧化的NADH的关系如图所示。已知无氧呼吸中，乙醇脱氢酶催化生成乙醇，与此同时NADH被氧化。下列说法正确的是(　　) A．p点为种皮被突破的时间点 B．Ⅱ阶段种子内O2浓度降低限制了有氧呼吸 C．Ⅲ阶段种子无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐增加 D．q处种子无氧呼吸比有氧呼吸分解的葡萄糖多解析：ABD　[由题图可知，p点乙醇脱氢酶活性开始下降，子叶耗氧量急剧增加，说明此时无氧呼吸减弱，有氧呼吸增强，该点为种皮被突破的时间点，A正确；Ⅱ阶段种子内O2浓度降低限制了有氧呼吸，使得子叶耗氧速率降低，但为了保证能量的供应，乙醇脱氢酶活性继续升高，加强无氧呼吸提供能量，B正确；Ⅲ阶段种皮已经被突破，种子有氧呼吸增强，无氧呼吸合成乙醇的速率逐渐降低，C错误；q处种子无氧呼吸与有氧呼吸氧化的NADH相同，根据有氧呼吸和无氧呼吸的反应式可知，此时无氧呼吸比有氧呼吸分解的葡萄糖多，D正确。] 3．(2024·浙江宁波模拟)在蔬菜生长过程中，需要及时除草、松土、修剪和治虫等，这样可以有效地促进蔬菜的生长和发育，提高蔬菜的产量和品质。下列叙述错误的是(　　) A．除草能降低杂草与蔬菜因生存空间和资源而发生的种间竞争 B．中耕松土能提高土壤含氧量，有利于根系吸收有机营养 C．修剪或摘心，有利于提高蔬菜的品质和产量 D．治虫能调整能量流动关系，使更多的能量流向人类解析：B　[杂草与蔬菜存在养分和空间资源等竞争，而除草会除去田间的杂草，可降低该种间竞争关系，A正确；根系吸收无机盐离子是主动运输，需要消耗能量，而有氧呼吸可产生能量，故中耕松土能提高土壤含氧量，有利于根系吸收无机盐离子，B错误；修剪或摘心，有利于打破顶端优势，促进侧芽生长，有利于提高蔬菜的品质和产量，C正确；治虫能减少虫害对于蔬菜的侵害，使能量更多地流向作物，有利于作物生长和增产，从而使更多的能量流向人类，D正确。] 4．(2024·山东济南模拟)为探究温度、氧气浓度对采收后苹储存的影响，经实验研究，结果如图所示。回答下列问题。 (1)采收后的苹果仍在进行细胞呼吸。在氧气充足的条件下，在细胞中氧气参与反应的场所是　________________　，该阶段的产物有　______________　。 (2)据图分析，储存苹果的适宜条件是　________　，依据是________________________________________________________________________。 (3)由图可知，氧气浓度在20%～30%范围内，影响二氧化碳相对生成量的环境因素主要是　________　，二氧化碳相对生成量不同的原因是__________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)写出有氧呼吸的反应式：___________________________ ______________________________________________。解析：(1)采收后的苹果仍在进行细胞呼吸。在O2充足的条件下进行有氧呼吸，消耗氧的场所是有氧呼吸第三阶段，场所是线粒体内膜，氧气和NADH反应生成水，合成大量ATP，故该阶段的产物有H2O、ATP。 (2)据图分析，储存苹果的适宜条件是温度3 ℃左右、O2浓度5%左右，因为这两个条件下CO2相对生成量都最少，所以呼吸强度都是最低的，消耗有机物少，适宜储存苹果。 (3)由图可知，O2浓度在20%～30%范围内，氧气不再是影响因素，影响CO2相对生成量的环境因素是温度，CO2相对生成量不同的原因是温度影响酶活性，温度不同，细胞内与呼吸作用有关的酶活性不同，呼吸速率不同。 (4)有氧呼吸的反应式：C6H12O6＋6O2＋6H2Oeq \o(――→,\s\up7(酶),\s\do5(　))6CO2＋12H2O＋能量。答案：(1)线粒体(或线粒体内膜)　H2O、ATP (2)O2浓度为5%，温度为3 ℃　在此条件下，CO2相对生成量最低，有机物消耗较少，适宜储存苹果 (3)温度　呼吸酶在不同的温度条件下活性不同，对呼吸作用的催化效率不同，导致CO2相对生成量不同 (4)C6H12O6＋6O2＋6H2Oeq \o(――→,\s\up17(酶),\s\do5(　))6CO2＋12H2O＋能量 ►[命题点2]　光合作用与细胞呼吸影响因素的综合 5．(2024·四川成都模拟)矿质离子主要由植物根系吸收，对光合作用有一定的影响。在适宜条件下，将黄瓜幼苗培养在完全培养液中，测定其光合作用速率与光照强度的关系，结果如图。若将黄瓜幼苗培养在缺镁培养液中(缺镁对呼吸作用速率影响不大)，下列分析错误的是(　　) A．缺镁会影响叶绿素的合成，使光合速率下降，C点向左下方移动 B．缺镁对呼吸作用速率影响不大，所以A点不会有明显移动 C．图中B点是光补偿点，在缺镁培养液培养后B点左移 D．图中D点是光饱和点，在缺镁培养液培养后D点左移解析：C　[缺镁会影响叶绿素的合成，植物捕获光能的能力下降，导致光反应速率下降，对呼吸速率影响不大，所以在缺镁培养液中培养后，C 点向左下方移动，A点不会有明显移动，A、B正确；B点为光补偿点，该点的呼吸作用强度与光合作用强度相等；植物体缺镁时，呼吸速率影响不大，而体内叶绿素合成减少，光合作用速率下降，植物必须在较强光照下光合速率才能与呼吸速率相同，故B点会右移，C错误；D点为正常植物的光饱和点，缺镁植物的光合速率下降，D点会向左移动，D正确。] 6．(2024·新课标卷，31)某同学将一种高等植物幼苗分为4组(a、b、c、d)，分别置于密闭装置中照光培养，a、b、c、d组的光照强度依次增大，实验过程中温度保持恒定。一段时间(t)后测定装置内O2浓度，结果如图所示，其中M为初始O2浓度，c、d组O2浓度相同。回答下列问题。 (1)太阳光中的可见光由不同颜色的光组成，其中高等植物光合作用利用的光主要是　__________　，原因是__________________________。 (2)光照t时间时，a组CO2浓度　________　(填“大于”“小于”或“等于”)b组。 (3)若延长光照时间c、d组O2浓度不再增加，则光照t时间时a、b、c中光合速率最大的是　__________　组，判断依据是 ________________________________________________________________________。 (4)光照t时间后，将d组密闭装置打开，并以c组光照强度继续照光，其幼苗光合速率会　__________　(填“升高”“降低”或“不变”)。解析：(1)光合色素为叶绿素和类胡萝卜素，叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光。 (2)b组O2浓度高于a组，说明光合作用大于呼吸作用，整体表现为吸收CO2，释放O2。因此，a组CO2浓度大于b组。 (3)密闭容器中，c的O2浓度不再增加，说明此时，由于CO2不足，导致光合作用减弱等于呼吸作用。a组O2浓度等于初始浓度，也意味着光合作用等于呼吸作用。而b组，此时光合作用仍然大于呼吸作用。综合来看，b组的光合作用速率最大。 (4)d组O2浓度等于c组是由于密闭容器中CO2的限制，此时光合作用速率等于呼吸作用速率，打开容器之后，提供了更多的CO2，此时即便以c的光照强度仍然可以使得光合作用速率上升大于呼吸作用速率。答案：(1)红光、蓝紫光　光合色素为叶绿素和类胡萝卜素，叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光 (2)大于 (3)b　密闭容器中，c的O2浓度不再增加，说明此时，由于CO2不足，导致光合作用减弱等于呼吸作用。a组O2浓度等于初始浓度，也意味着光合作用等于呼吸作用。而b组，此时光合作用仍然大于呼吸作用。综合来看，b组的光合作用速率最大 (4)升高 7．(2024·安徽芜湖模拟)土壤盐分过高对植物的伤害作用称为盐胁迫。科研人员研究盐胁迫下竹柳苗光合作用的变化，结果如图，请回答下列问题。 CK：对照组；S1：轻度盐胁迫；S2：中度盐胁迫； S3：重度盐胁迫 (1)与第3天相比，第6天盐胁迫组竹柳苗的净光合速率下降，其中　____________　组(填“S2”或“S3”)是因为非气孔因素造成的，判断的理由是___________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)重度盐胁迫条件下，12天内竹柳苗干重的变化为　__________　(填“增加”“不变”或“减少”)，原因是_____________ ________________________________________________________________________。 (3)研究发现，盐胁迫下竹柳根细胞内的脯氨酸含量明显升高。据此推测竹柳减缓盐胁迫对水分吸收影响的机制是_________________________________________________________________________________________________________________________。 (4)进一步研究发现，盐胁迫下竹柳根细胞内的脯氨酸含量增加的机制是通过激活脯氨酸合成关键基因P5CS和P5CR的表达，以及提高P5CR酶的活性。请设计实验加以验证该机制，简要写出实验思路___________________________________________________ ________________________________________________________________________。解析：(1)与第3天相比，第6天盐胁迫组竹柳苗的净光合速率下降，其中“S3”是因为非气孔因素造成的，这是因为S3组在第6天时气孔导度上升，但此时的净光合速率是下降的。 (2)重度盐胁迫条件下，12天内竹柳苗干重的变化表现为“增加”，这是因为在重度盐胁迫情况下，虽然净光合速率下降，但依然大于0，说明干重在增加，只是增加速率逐渐下降而已。 (3)研究发现，盐胁迫下竹柳根细胞内的脯氨酸含量明显升高。据此推测由于植物自我保护性调节，在干旱胁迫下，该植物根细胞内脯氨酸含量明显升高，进而提高了细胞液浓度，提高植物根系的吸水力，进而起到了减缓盐胁迫对水分吸收的影响。 (4)进一步研究发现，盐胁迫下竹柳根细胞内的脯氨酸含量增加的机制是通过激活脯氨酸合成关键基因P5CS和P5CR的表达，以及提高P5CR酶的活性。本实验的目的是验证竹柳根细胞内的脯氨酸含量增加的机制是通过激活脯氨酸合成关键基因P5CS和P5CR的表达，以及提高P5CR酶的活性实现的，因此实验的自变量为是否进行盐胁迫，因变量是关键基因P5CS和P5CR的表达量以及脯氨酸含量。因此本实验的设计思路为，将竹柳根细胞随机分成两组，一组给予高盐环境，另一组给予正常环境，一段时间后检测两组细胞中关键基因P5CS和P5CR的表达量以及脯氨酸含量并进行比较，进而得出相应的结论。答案：(1)S3　S3组在第6天时气孔导度上升 (2)增加　在重度盐胁迫情况下，虽然净光合速率下降，但依然大于0 (3)由于植物自我保护性调节，在干旱胁迫下，该植物根细胞内脯氨酸含量明显升高，进而提高了细胞液浓度，提高植物根系的吸水力 (4)将竹柳根细胞随机分成两组，一组给予高盐环境，另一组给予正常环境，一段时间后检测两组细胞中关键基因P5CS和P5CR的表达量以及脯氨酸含量并进行比较，进而得出相应的结论一、光呼吸光呼吸是指绿色植物在光照情况下吸收O2，将叶绿体中的C5分解产生CO2的过程。光呼吸是一个“耗能浪费”的生理过程，因此，抑制植物的光呼吸可实现农作物的增产。光呼吸与光合作用的关系 ①与光呼吸有直接关系的细胞器为叶绿体、线粒体。光呼吸产生的条件是光照、高O2含量和低CO2含量等。 ②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。此时的光呼吸可以消耗光反应阶段生成的多余的NADPH和ATP，又可以为暗反应阶段提供原料，因此光呼吸对植物有重要的正面意义。 1．(2024·河南周口模拟)光照条件下，叶肉细胞中的O2和CO2竞争性结合C5，O2与C5结合后经过一系列反应释放CO2的过程称为光呼吸。相关学者将四种酶(GLO、CAT、GCL、TSR)的基因导入水稻叶绿体，创造了一条新的光呼吸代谢支路(GCGT支路，如图中虚线所示)，得到转基因水稻。回答下列问题。 (1)光呼吸时C5与O2的结合发生在叶绿体的　____________　中，影响卡尔文循环的外因有　__________________________________　(答出两点即可)。 (2)实际生产过程中，常通过　________________　(填“适当升高”或“适当降低”)O2和CO2的浓度比来达到增产的目的，请分析并解释其原理(从光合作用原理和光呼吸两个方面作答)：__________________________________________________________________________________。 (3)研究发现，构建了GCGT支路的转基因水稻，不仅产量增加，叶片中的氮素含量也显著提高，由图分析，氮素含量提高的原因是______________________________________________________________________________________________________。 (4)某研究小组发现，构建了GCGT支路的转基因水稻，在光饱和点条件下水稻的光合作用强度无明显变化，其原因可能是_____________________________________ (答出两点即可)。解析：(1)由图可知，光呼吸时C5与O2的结合发生在叶绿体的基质中，影响卡尔文循环的外因有温度、CO2的浓度等。 (2)叶肉细胞中的O2和CO2竞争性结合C5，O2浓度高时，光呼吸较强，故实际生产过程中，常通过适当降低O2和CO2的浓度比来达到增产的目的，原因是降低O2浓度，有利于抑制光呼吸，减少ATP的消耗，增大CO2浓度，暗反应增强，光合速率增大，所以适当降低O2和CO2的浓度比能达到增产的目的。 (3)研究发现，构建了GCGT支路的转基因水稻，不仅产量增加，叶片中的氮素含量也显著提高，由图分析，氮素含量提高的原因是构建的GCGT支路使叶片中含氮的酶含量增加，减少乙醇酸转化为甘氨酸，甘氨酸转化为丝氨酸时，会释放NH3，从而使氮素含量增加。 (4)在光饱和点条件下水稻的光合作用强度无明显变化，其原因可能是酶的活性达到最大，对CO2的利用率不再提高；受到ATP以及NADPH等物质含量的限制。答案：(1)基质　温度、CO2的浓度 (2)适当降低　降低O2浓度，有利于抑制光呼吸，减少ATP的消耗，增大CO2浓度，暗反应增强，光合速率增大，所以适当降低O2和CO2的浓度比能达到增产的目的 (3)构建GCGT支路使叶片中含氮的酶含量增加，且减少乙醇酸转化为甘氨酸，甘氨酸转化为丝氨酸时，会释放NH3，从而使氮素含量增加 (4)酶的活性达到最大，对CO2的利用率不再提高；受到ATP以及NADPH等物质含量的限制二、C4植物 ①玉米、高粱、甘蔗都是C4植物，适于在高温、干燥和强光的条件下生长。 ②C4植物叶肉细胞的叶绿体和维管束鞘细胞的叶绿体共同完成CO2的固定。 ③在高温、光照强烈和干旱的条件下，绿色植物的气孔大量关闭。这时，C4植物能够利用叶片内细胞间隙中含量很低的CO2进行光合作用。 2．(2024·江苏宿迁月考)起源于热带的玉米，除了和其他C3植物(如花生)一样具有卡尔文循环(固定CO2的初产物是三碳化合物(C3)，简称C3途径)外，还存在另一条固定CO2的途径，固定CO2的初产物是四碳化合物(C4)，简称C4途径，玉米也被称为C4植物。如图甲表示花生和玉米的光合作用部分途径示意图，研究发现C4植物中PEPC酶对CO2的亲和力约是Rubisco酶的60倍；图乙表示夏季晴朗的白天，玉米和花生净光合速率(单位时间、单位叶面积吸收CO2的量)的变化曲线。请回答下列问题。 (1)图甲花生光合作用途径表示的是花生光合作用的　________　(填“光反应”或“暗反应”)，发生的场所是叶肉细胞叶绿体的　_____________　，除图中标注的条件外，还需要　_____________　等条件。 (2)推测玉米维管束鞘细胞中CO2浓度比叶肉细胞　_________　(填“高”或“低”)，写出玉米光合作用中CO2中碳转化成有机物(CH2O)中碳的转移途径　________________________________　(用箭头和符号表示)。 (3)图乙中花生净光合速率在11：00左右明显减弱的主要原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________，而此时玉米净光合速率仍然很高的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (4)玉米具有此特殊光合作用途径的意义是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)图甲中花生光合作用的途径有CO2的原料参与，表示的是暗反应，暗反应的场所在叶绿体基质，暗反应的进行，需要光反应提供ATP和NADPH。 (2)玉米叶肉细胞中的CO2浓度很低，这样可以保证CO2以自由扩散的形式进行叶肉细胞，而维管束鞘细胞中CO2浓度很高，保证暗反应的高速进行。玉米光合作用中CO2中碳转化成有机物(CH2O)中碳的转移途径为：CO2→C4→CO2→C3→有机物。 (3)由于中午光照过强、温度过高，会导致花生的气孔关闭，导致CO2供应减少，从而抑制了花生的光合作用。玉米净光合速率仍然很高的原因是：玉米中的PEPC酶对CO2的亲和力高，对CO2的利用率高，可以利用低浓度CO2进行光合作用，叶片部分气孔关闭对其光合作用无影响，故相同环境条件下玉米比花生进行净光合作用效率要高。 (4)玉米具有此叶片结构特点及特殊的光合作用途径的意义是适应高温、强光照、干旱环境，既能保持体内水分，又能进行高效的光合作用。答案：(1)暗反应　基质　ATP、NADPH (2)高　CO2→C4→CO2→C3→有机物 (3)植物蒸腾作用加强，叶片部分气孔关闭，吸收CO2减少，导致光合作用降低　玉米中的PEPC酶对CO2的亲和力高，对CO2的利用率高，可以利用低浓度CO2进行光合作用，叶片部分气孔关闭对其光合作用无影响 (4)适应高温、强光照、干旱环境，既能保持体内水分，又能进行高效的光合作用三、景天科植物 (1)仙人掌、菠萝和许多肉质植物都进行这种类型的光合作用。这类植物特别适合于炎热干旱地区，其特点是气孔夜间开放，吸收并固定CO2，形成以苹果酸为主的有机酸；白天则气孔关闭，不吸收CO2，但同时却通过卡尔文循环将从苹果酸中释放的CO2还原为糖。 (2)这是一种节省水的光合作用，参与CO2转化的细胞器除了叶绿体之外，还有线粒体和液泡。 3．(2024·重庆九龙坡月考)多肉作为景观植物广受大众喜爱，常见的多肉大多数都属于景天科植物。其景天科代谢途径，是一些肉质植物所具有的特殊的固定CO2的途径。具有该代谢途径的植物具有特殊的CO2利用方式：夜晚，植物的气孔开放，吸收CO2与磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)结合形成苹果酸积累于液泡，该过程需要PEP羧化酶催化；白天，植物的气孔关闭，苹果酸从液泡进入细胞质基质，释放分解CO2参与卡尔文循环生成淀粉等有机物，这种利用CO2的方式称为CAM途径，其过程如图所示，回答下列问题。 (1)CAM植物参与固定CO2的酶分布在　__________________________　，其固定最初形成的产物有　____________　。其叶肉细胞在光照条件下产生O2的具体部位是________________________________________________________________________。 (2)分析图示可知，该植物白天气孔关闭，此时叶绿体光合作用所需的CO2的来源有　__________　，试阐述景天科植物这种特殊的CO2固定途径对其适应高温干旱环境有何作用________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (3)景天科的PEP羧化酶是一种对酸性物质非常敏感的酶，且该酶在昼夜的活性表现出周期性的变化。该植物夜间形成苹果酸会迅速的输送至液泡中，并在其中积累，其意义在于________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)根据题意分析，CAM植物能将CO2固定为苹果酸和C3，其中固定CO2为苹果酸的酶分布在细胞质基质中，固定CO2为C3的酶分布在叶绿体基质中，其固定最初形成的产物有C3和OAA。其叶肉细胞在光照条件下产生O2(光反应阶段)的具体部位是叶绿体类囊体薄膜上。 (2)分析图示可知，该植物白天气孔关闭，苹果酸分解能释放CO2，同时细胞呼吸也能产生CO2，因此叶绿体进行光合作用所需的CO2可以来自苹果酸的分解和细胞呼吸的释放。景天科植物这种特殊的CO2固定途径能保证植物白天气孔关闭有利于减少水分的散失，晚上气孔开放能吸收并储存CO2，有利于保证白天光合作用的进行，从而适应干旱环境。 (3)根据题意分析，景天科的PEP羧化酶是一种对酸性物质非常敏感的酶，该植物夜间形成苹果酸会迅速的输送至液泡中，并在其中积累，能防止苹果酸在细胞质基质中堆积，影响PEP羧化酶的活性。答案：(1)细胞质基质和叶绿体基质　C3和OAA　叶绿体类囊体薄膜上 (2)苹果酸分解和细胞呼吸释放　白天气孔关闭有利于减少水分的散失，晚上气孔开放能吸收并储存CO2，有利于保证白天光合作用的进行，从而适应干旱环境 (3)防止苹果酸在细胞质基质中堆积，影响PEP羧化酶的活性四、化学渗透假说 1961年，米切尔(Peter Mitchell)提出了化学渗透假说：①线粒体(叶绿体)的电子传递链将H＋由线粒体基质(叶绿体基质)泵入线粒体内、外膜间基质(类囊体基质)；②线粒体内膜(类囊体膜)不允许H＋回流，内外膜产生H＋浓度梯度；③H＋顺浓度梯度回流释放能量合成ATP。 1963年，贾格道夫在黑暗条件下把离体的叶绿体类囊体置于pH＝4的酸性溶液中平衡，让类囊体腔的pH下降至4。平衡后将类囊体转移到含有ADP和Pi的pH＝8的缓冲溶液中，一段时间后有ATP产生。贾格道夫实验表明：类囊体膜内外存在H＋浓度差是类囊体合成ATP的直接动力。 4．科学家发现，光能会被类囊体转化为“某种能量形式”，并用于驱动产生ATP(如图Ⅰ)。为探寻这种能量形式，他们开展了后续实验。 (1)制备类囊体时，提取液中应含有适宜浓度的蔗糖，以保证其结构完整，原因是　________________________________________　；为避免膜蛋白被降解，提取液应保持　________　(填“低温”或“常温”)。 (2)在图Ⅰ实验基础上进行图Ⅱ实验，发现该实验条件下，也能产生ATP。但该实验不能充分证明“某种能量形式”是类囊体膜内外的H＋浓度差，原因是________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)为探究自然条件下类囊体膜内外产生H＋浓度差的原因，对无缓冲液的类囊体悬液进行光、暗交替处理，结果如图Ⅲ所示，悬液的pH在光照处理时升高，原因是　_______________　。类囊体膜内外的H＋浓度差是通过光合电子传递和H＋转运形成的，电子的最终来源物质是　________________　。 (4)用菠菜类囊体和人工酶系统组装的人工叶绿体，能在光下生产目标多碳化合物。若要实现黑暗条件下持续生产，需稳定提供的物质有　________________________　。生产中发现即使增加光照强度，产量也不再增加，若要增产，可采取的有效措施有________________________________________________________________________________________________________________________________________________ (答两点)。解析：(1)制备类囊体时，其提取液中需要添加适宜浓度的蔗糖，保持类囊体内外的渗透压稳定，避免类囊体破裂，以保证其结构完整。提取液应该保持低温降低蛋白酶的活性，避免膜蛋白被降解。 (2)从图Ⅱ实验中可知，在光照条件下，将处于pH＝4的类囊体转移到pH＝8的锥形瓶中，再在遮光的条件下加入ADP和Pi，也产生了ATP，但该实验不能充分证明“某种能量形式”是类囊体膜内外的H＋浓度差，因为实验Ⅱ是在光照条件下对类囊体进行培养，无法证明某种能量是来自于光能还是来自膜内外H＋浓度差。 (3)对无缓冲液的类囊体悬液进行光、暗交替处理，悬液的pH在光照处理时升高，推测可能是类囊体膜外H＋被转移到类囊体膜内，造成溶液pH升高。类囊体膜内外的H＋浓度差是通过光合电子传递和H＋转运形成的，光反应过程中，水的光解伴随着电子的传递，故电子的最终来源物质是水。 (4)人工叶绿体能在光下生产目标多碳化合物，若要在黑暗条件下持续生产，则需要提供光反应产生的物质NADPH和ATP，以及暗反应的原料CO2。生产中发现即使增加光照强度，产量也不再增加，说明暗反应已经达到最大速率，增加CO2的浓度和适当提高环境温度增加酶的活性，可有效提高光合效率。答案：(1)保持类囊体内外的渗透压稳定，避免类囊体破裂　低温 (2)实验Ⅱ是在光照条件下对类囊体进行培养，无法证明某种能量是来自于光能还是来自膜内外H＋浓度差 (3)类囊体膜外H＋被转移到类囊体膜内，造成溶液pH升高　水 (4)NADPH、ATP和CO2　增加CO2的浓度和适当提高环境温度 $$

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