21 素养微专题4 科学思维1-【创新教程】2026年高考生物总复习大一轮课件PPT

2025-05-16

| 40页

| 60人阅读

| 1人下载

教辅

山东鼎鑫书业有限公司

进店逛逛

内容正文：

素养微专题4 科学思维1　光呼吸、C4植物、CAM植物等特殊代谢类型第二单元细胞的能量供应和利用下一页上一页返回导航高考总复习生物学第二单元细胞的能量供应和利用下一页上一页返回导航高考总复习生物学第二单元细胞的能量供应和利用下一页上一页返回导航高考总复习生物学第二单元细胞的能量供应和利用下一页上一页返回导航高考总复习生物学第二单元细胞的能量供应和利用下一页上一页返回导航高考总复习生物学第二单元细胞的能量供应和利用下一页上一页返回导航高考总复习生物学第二单元细胞的能量供应和利用下一页上一页返回导航高考总复习生物学第二单元细胞的能量供应和利用下一页上一页返回导航高考总复习生物学第二单元细胞的能量供应和利用下一页上一页返回导航高考总复习生物学第二单元细胞的能量供应和利用下一页上一页返回导航高考总复习生物学第二单元细胞的能量供应和利用下一页上一页返回导航高考总复习生物学第二单元细胞的能量供应和利用下一页上一页返回导航高考总复习生物学第二单元细胞的能量供应和利用下一页上一页返回导航高考总复习生物学第二单元细胞的能量供应和利用下一页上一页返回导航高考总复习生物学第二单元细胞的能量供应和利用下一页上一页返回导航高考总复习生物学第二单元细胞的能量供应和利用下一页上一页返回导航高考总复习生物学第二单元细胞的能量供应和利用下一页上一页返回导航高考总复习生物学第二单元细胞的能量供应和利用下一页上一页返回导航高考总复习生物学第二单元细胞的能量供应和利用下一页上一页返回导航高考总复习生物学第二单元细胞的能量供应和利用下一页上一页返回导航高考总复习生物学第二单元细胞的能量供应和利用下一页上一页返回导航高考总复习生物学第二单元细胞的能量供应和利用下一页上一页返回导航高考总复习生物学第二单元细胞的能量供应和利用下一页上一页返回导航高考总复习生物学第二单元细胞的能量供应和利用下一页上一页返回导航高考总复习生物学第二单元细胞的能量供应和利用下一页上一页返回导航高考总复习生物学第二单元细胞的能量供应和利用下一页上一页返回导航高考总复习生物学第二单元细胞的能量供应和利用下一页上一页返回导航高考总复习生物学第二单元细胞的能量供应和利用下一页上一页返回导航高考总复习生物学第二单元细胞的能量供应和利用下一页上一页返回导航高考总复习生物学第二单元细胞的能量供应和利用下一页上一页返回导航高考总复习生物学第二单元细胞的能量供应和利用下一页上一页返回导航高考总复习生物学第二单元细胞的能量供应和利用下一页上一页返回导航高考总复习生物学第二单元细胞的能量供应和利用下一页上一页返回导航高考总复习生物学第二单元细胞的能量供应和利用下一页上一页返回导航高考总复习生物学第二单元细胞的能量供应和利用下一页上一页返回导航高考总复习生物学第二单元细胞的能量供应和利用下一页上一页返回导航高考总复习生物学第二单元细胞的能量供应和利用下一页上一页返回导航高考总复习生物学第二单元细胞的能量供应和利用下一页上一页返回导航高考总复习生物学第二单元细胞的能量供应和利用下一页上一页返回导航高考总复习生物学第二单元细胞的能量供应和利用下一页上一页返回导航高考总复习生物学第二单元细胞的能量供应和利用 1．光呼吸 (1)光呼吸现象产生的分子机制是O2和CO2竞争Rubisco酶。在暗反应中，Rubisco酶能够以CO2为底物实现CO2的固定；在光下，当O2浓度高、CO2浓度低时，O2会竞争Rubisco酶，在光的驱动下将碳水化合物氧化生成CO2和水。 (2)光呼吸是一个高耗能的反应，正常生长条件下光呼吸就可损耗掉光合产物的25%～30%。过程如图所示： [例1]　光呼吸是植物利用光能，消耗O2并释放CO2的过程。研究者将四种酶基因(GLO、CAT、GCL、TSR)导入水稻叶绿体，创设了一条新的光呼吸代谢支路(GCGT支路)，如图1虚线所示。回答下列问题。图1 (1) 卡尔文循环需要光反应提供能量的物质是　______________　；图1中能与O2发生反应的物质有________________________________ _______________。 (2) GCGT支路属于　_____　(填“吸能”或“放能”)过程，创设GCGT支路的意义是_______________________________________ _____________________________________________________________。 (3)镍是植物必需的微量元素，H2O2是一种活性氧分子，具有很强的氧化性，其积累会产生大量自由基，对生物体造成不良影响，CAT为过氧化物酶。科研人员探究了硝酸镍对水稻叶片中H2O2含量的影响，实验结果如图2所示：图2 ①图2实验的自变量是________________________________________ ____________________________________________________________。 ②图2 CK中，水稻叶片细胞的衰老可能与H2O2积累有关，其作用原理是________________________________________________________ __________________________________________________________。解析：(1)光反应可以为暗反应提供ATP和NADPH，二者都可以为暗反应提供能量。分析图像可知，能与O2发生反应的物质有C5、H2O、乙醇酸。 (2)GCGT支路的发生需要消耗能量才能进行，因此是吸能反应。由图可知，光呼吸代谢支路(GCGT支路)可以将部分碳重新回收进入卡尔文循环，会降低光呼吸消耗，从而提高光合速率。 (3)①图1的自变量是横坐标处理时间，以及是否经硝酸镍处理； ②根据题干信息可以分析：H2O2大量积累会产生大量自由基，自由基会攻击蛋白质，使蛋白质活性降低，从而导致水稻叶片细胞衰老。答案：(1)ATP、NADPH　C5、H2O、乙醇酸 (2)吸能　可将部分碳重新回收进入卡尔文循环，降低光呼吸消耗，从而提高光合速率 (3)是否经硝酸镍处理、处理时间　H2O2大量积累会产生大量自由基，自由基会攻击蛋白质，使蛋白质活性降低(从而导致水稻叶片细胞衰老) 2．CO2固定的三种特殊途径 (1)C4植物固定CO2的方式玉米、甘蔗等起源于热带的植物叶肉细胞的内，在有关酶的催化作用下，CO2首先被一种三碳化合物(PEP)固定，形成一个四碳化合物(C4)。C4进入维管束鞘细胞中，释放出一个CO2，并形成另一种三碳化合物——丙酮酸。释放出来的CO2进入卡尔文循环；丙酮酸则再次进入叶肉细胞中的叶绿体内，在有关酶的催化下，通过ATP提供的能量，转化成PEP，继续固定CO2。具体过程如图所示。这种以四碳化合物(C4)为光合最初产物的途径称C4途径，而卡尔文循环这种以三碳化合物(C3)为光合最初产物的途径则称为C3途径。相应的植物被称为C4植物和C3植物。 (2)景天科植物的CO2固定(CAM途径) 景天科酸代谢是许多肉质植物的一种特殊代谢方式，在夜间，大气中CO2从气孔进入，被磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)羧化酶催化，与PEP结合形成草酰乙酸(OAA)，再经苹果酸脱氢酶作用还原为苹果酸，储存于液泡中。在白天，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，如图所示。 (3)蓝细菌的CO2浓缩机制蓝细菌具有CO2浓缩机制，如图所示。注：羧化体具有蛋白质外壳，可限制气体扩散 [例2]　(2025·江苏百校联考第一次模拟)3.5亿年前，大气中O2浓度显著增加，CO2浓度明显下降成为限制植物光合速率的重要因素。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所在局部空间的CO2浓度，促进了CO2的固定。请回答： (1)有一些植物(C4植物)具有图1所示的CO2浓缩机制，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，已知PEP与无机碳的结合力远大于 RuBP(C5)。 ①图1所示植物无机碳的固定场所有________________________ ________________________________________　细胞。图1 ②玉米有类似的CO2浓缩机制，据此可以推测，夏天中午玉米可能　____________　(填“存在”或“不存在”)“光合午休”现象，原因是 ___________________________________________________________。 ③C4植物叶片中只有维管束鞘细胞内出现淀粉粒，叶肉细胞没有淀粉粒，原因是________________________________________________。 (2)蓝细菌具有图 2 所示的CO2浓缩过程。注：羧化体具有蛋白质外壳，可限制气体扩散图2 1 光合片层是蓝细菌细胞内的一种生物膜，其上有光合色素，可推测其功能类似于高等植物的　____________　，蓝细菌具有的光合色素有　____________　，光合色素在光合作用中的功能是_______ ___________________________________________________________。 ②CO2依次以　____________　方式通过蓝细菌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，从而促进　____________　。解析：(1)①由图可知，图中所示植物的叶肉细胞中，磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)可将无机碳HCOeq \o\al(－,3)转化为有机物，在维管束鞘细胞的叶绿体中，Rubisco可固定无机碳CO2，因此图中所示植物无机碳的固定场所为叶肉细胞和维管束鞘细胞。 ②玉米在夏天中午可能不存在“光合午休”现象，原因是PEP与无机碳的结合力远大于RuBP(C5)，能利用胞间较低浓度的CO2。 ③据图可知C4植物光合作用中淀粉合成的C3途径即卡尔文循环只在维管束鞘细胞内进行，因此C4植物叶片中只有维管束鞘细胞内出现淀粉粒，而叶肉细胞中没有。 (2)①光反应阶段是在类囊体的薄膜上进行的，蓝细菌的光合片层上有光合色素，其功能类似于高等植物叶肉细胞的类囊体膜。蓝细菌具有藻蓝素和叶绿素，光合色素具有吸收、传递和转化光能的作用。 ②据题图分析，CO2进入细胞膜的方式为自由扩散，进入光合片层膜时需要膜上的CO2转运蛋白协助并消耗能量，为主动运输过程。蓝细菌通过CO2浓缩机制使羧化体中Rubisco周围的CO2浓度升高，从而通过促进CO2固定进行光合作用。答案：(1)①叶肉和维管束鞘　②不存在　PEP与无机碳的结合力远大于RuBP(C5)，能利用胞间较低浓度的CO2　③C4植物光合作用中淀粉合成的C3途径即卡尔文循环只在维管束鞘细胞内进行 (2)①类囊体膜　藻蓝素和叶绿素　吸收、传递和转化光能　②自由扩散、主动运输　CO2固定 [素养专练] 1．(2025·山东烟台调研)如图为光合作用暗反应的产物磷酸丙糖的代谢途径，研究表明，磷酸丙糖转移蛋白(TPT)的活性是限制光合速率大小的重要因素，CO2充足时，TPT活性降低。下列有关叙述错误的是(　　) A．Pi输入叶绿体减少时，磷酸丙糖从叶绿体输出减少 B．暗反应中磷酸丙糖的合成需要消耗光反应产生的ATP C．叶肉细胞的光合产物主要是以蔗糖形式运出细胞的 D．农业生产上可通过增加CO2浓度来提高作物中蔗糖的含量解析：D　[据题图信息，磷酸丙糖通过TPT从叶绿体输出的同时伴随着Pi进入叶绿体，因此Pi输入叶绿体减少时，说明磷酸丙糖从叶绿体中的输出过程受阻，即输出减少，A正确；光反应产生的ATP能用于暗反应中C3的还原过程，由题图可知，该过程能合成磷酸丙糖，B正确；由题图可知，叶肉细胞的光合产物磷酸丙糖会在细胞质基质中用于合成蔗糖，然后以蔗糖形式运出细胞，C正确；根据题图可知，CO2充足时，TPT活性降低，则磷酸丙糖运出叶绿体合成蔗糖的过程会受到影响，作物中淀粉含量会上升，而蔗糖含量下降，D错误。] 2．(2025·湖北七市联考)糖酵解时可产生还原型高能化合物NADH，在有氧条件下，电子由电子载体所组成的电子传递链传递，最终被O2氧化。如图为真核细胞呼吸过程中电子传递链和氧化磷酸化过程。下列说法错误的是(　　) A．H＋由线粒体基质进入线粒体膜间隙时，需要载体蛋白的协助 B．有氧呼吸过程中，在线粒体内膜产生H2O C．电子传递链对线粒体内膜两侧H＋梯度的形成起抑制作用 D．H＋在跨膜运输进入线粒体基质的过程中部分能量转移到ATP中储存解析：C　[分析题图可知，H＋由线粒体基质进入线粒体膜间隙需要载体蛋白的协助，A正确；在有氧呼吸第三阶段，前两个阶段产生的[H]，经过一系列的化学反应，与O2结合生成水，场所为线粒体内膜，B正确；分析题图可知，电子传递链对线粒体内膜两侧H＋梯度的形成起促进作用，C错误；分析题图，NADH中的能量变为H＋的电化学势能，再通过H＋向膜内跨膜运输变为ATP中的能量，即H＋在跨膜运输进入线粒体基质的过程中部分能量转移到ATP中储存，D正确。] 3．(2025·河南名校联盟)光呼吸是进行光合作用的细胞在光照和O2/CO2值异常的情况下发生的一个生理过程，该过程借助叶绿体、线粒体等多种细胞器共同完成(如图所示)，是光合作用伴随的一个损耗能量的副反应。光呼吸过程中会消耗O2，并且生成CO2。光呼吸损耗的能量大约是光合作用储备能量的30%。回答下列问题。 (1)“Rubisco”可能是一种双功能酶，结合上图加以说明：________ ________________________________________________________。若植物光合作用过程中的光呼吸强度大于光合作用强度，推测此时的O2/CO2值　________　(填“高”或“低”)，在该比值情况下，葡萄糖的生成量会减少，原因是______________________________________ ___________________________________________________________。 (2)据图可知，光合作用与光呼吸都利用了　__________　为原料，光呼吸发生的场所是 _______________________________________________________________________________________________________________________。（3）光呼吸与有氧呼吸都冠以“呼吸”二字，二者的“共同”之处表现在________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________。 (4)利用塑料大棚种植瓜果蔬菜时，从增产的角度考虑，可以采取的措施有________________________________________________________ ___________________________________________________ (答出两点)。解析：(1)据图可知，“Rubisco”既催化物质C5和CO2反应，也能催化C5和O2反应；若植物光合作用过程中的光呼吸强度大于光合作用强度，说明氧气浓度高，O2/CO2比值高；当O2浓度升高时，O2与C5更易结合，C5生成C3化合物较少，从而使得暗反应速率下降，葡萄糖生成量减少。 (2)据图可知，光合作用与光呼吸都利用了C5作为反应底物；据图可知，光呼吸过程，C5与O2反应生成了C3，在叶绿体基质进行；二磷酸乙醇酸生产CO2的过程在线粒体中进行。 (3)光呼吸过程与有氧呼吸过程共同点是都需要参与反应，并最终生成CO2。 (4)提高产量可从两方面着手，一是增强光合作用，二是降低呼吸作用；措施有提高塑料大棚内CO2的浓度；适当提高光照强度；夜间降低温度，减少细胞呼吸消耗；降低光呼吸过程等。答案　(1)该酶既能催化物质C5和CO2反应，也能催化物质C5和O2反应　高　O2浓度升高时，O2与C5结合增多，减少了暗反应过程中C3化合物的含量，使得暗反应速率下降，葡萄糖生成量减少 (2)C5(或五碳化合物)　叶绿体基质和线粒体 (3)光呼吸过程与有氧呼吸过程都消耗O2并生成CO2 (4)提高塑料大棚内CO2的浓度；适当提高光照强度；夜间降低温度，减少细胞呼吸消耗；降低光呼吸过程 4．(2025·河南九师联盟)不同植物CO2的同化方式不尽相同。植物甲有一个很特殊的CO2同化方式如图1：夜间气孔开放，吸收的CO2生成苹果酸储存在液泡中，白天气孔关闭，液泡中的苹果酸经脱羧作用释放CO2用于光合作用，这是其对高温干旱环境的一种适应。而更多植物(如植物乙)的CO2同化过程如图2所示，请思考并回答下列问题。 (1)图1中B物质可能是　________　，能与CO2结合的物质有________________。 (2)由图1可知，白天植物甲进行光合作用所需的CO2来自 __________________________________________________________ (填场所)。该植物夜晚能吸收CO2，夜间细胞液pH可能会　________　，但是却不能合成(CH2O)的原因是_________________________________ 　_____________________________________________________　。 (3)中午时分突然降低环境中的CO2浓度，短时间内植物甲细胞中C3含量的变化是　____________________　。植物乙细胞中C3含量的变化是　____________________　。 (4)经实验测定，干旱处理后的植物乙比干旱处理前光合速率降低。为了验证干旱处理没有改变植物乙的遗传物质，请利用干旱处理后乙的种子为实验材料写出简要的实验设计思路和预期实验结果：_________ ______________________________________________________________ ______________。解析：(1)由图1可知，B物质在线粒体中被分解产生CO2，联系呼吸作用过程，可知B可能为丙酮酸。由图1可以看出，能与CO2结合的物质有PEP、C5。 (2)由图1可知，白天植物甲进行光合作用所需的CO2有两个来源，一个是来自苹果酸从液泡中进入细胞质基质后的分解，一个来自线粒体中有机物的氧化分解。该植物夜晚能吸收CO2形成苹果酸，转移到液泡中存储，故夜间细胞液pH可能会下降，但是却不能合成(CH2O)，原因是缺乏暗反应必需的ATP、NADPH。 (3)据题可知，植物甲白天气孔处于关闭状态，突然降低环境中的CO2浓度，短时间内该植物细胞中C3含量基本不变，而植物乙细胞中短时间内因CO2浓度降低使C3生成量减少，而C3消耗量暂时不变，故C3含量会降低。 (4)可取干旱处理后的植物乙的种子在正常的环境(或水分充足的环境)中种植培养，若培养得到的成熟植株和干旱处理前的原植株的光合速率几乎相同，则说明干旱处理只影响了植物乙的性状，而没有改变其遗传物质。答案：(1)丙酮酸　PEP、C5 (2)线粒体和细胞质基质　下降　缺乏暗反应必需的ATP、NADPH (3)基本不变　降低 (4)实验思路：取干旱处理后的植物乙的种子在正常的环境(或水分充足的环境)中种植培养，植株成熟后测定并记录其光合速率。预期结果：培养得到的成熟植株与干旱处理前的原植株的光合速率几乎相同。 $$

内容正文：

资源预览图