17 必修1 第2单元 素养加强课2 光呼吸，C3、C4植物和CAM植物-【高考DNA解码】2026年高考生物一轮总复习教师用书word（不定项版）

色学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 素养加强课2 素养加强课2 光呼吸，C,、C,植物和CAM植物 提升点1光呼吸 素养建构山 1.光呼吸的实质 (1)是所有进行光合作用的细胞在光照、高O2低CO2情况下发生的一个生化过程。 (2)是光合作用一个损耗能量的副反应。 3)此过程中消耗O2,生成C02。 2.光呼吸过程图解 Ca(RuBP) C0 ADP 物 Rubisco 乙醇酸C. ATP CPGA) NADPH ATP 线 ADP NADP ATP ADP :三碳糖(CAP: CO: 叶绿体 3.光呼吸与一般有氧呼吸的比较 比较项目 光呼吸 般有氧呼吸 与光的关系 只在光下进行 光下、黑暗中都可进行 反应条件 光照、高O2低C02环境 氧气充足环境 底物 乙醇酸和02 通常是葡萄糖、H20和02 产物 C02 CO2和水 发生部位 叶绿体、线粒体 细胞质基质、线粒体 4.光呼吸产生的原因 (1)内因：Rubisco是一种兼性酶，具有催化羧化反应(C5十CO2→2C)和加氧反应 (Cs十O2→C3十C2)两种功能。 (2)外因：高O2环境下，光呼吸会明显加强，而提高CO2浓度可明显抑制光呼吸。 1/18 ·独家授权侵权必究· 色学科网书城■ 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.2xXk.c0m● 您身边的互联网+教辅专家 素能训练口 (2024·黑、吉、辽卷)在光下叶绿体中的Cs能与CO2反应形成C3:当CO/O2 的值低时，C5也能与O2反应形成C2等化合物。C2在叶绿体、过氧化物酶体和 线粒体中经过一系列化学反应完成光呼吸过程。上述过程在叶绿体与线粒体中主 要物质变化如图1： 在叶绿体中：C,十C0,膨尽2C,① C,+0,Rc,+G,@ 在线粒体中：2C,十NAD酶C,十CO,十NADH +H+③ 注：C:表示不同种类的二碳化合物，C也类似。 图1 光呼吸将己经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题。 1)反应①是 过程。 2)与光呼吸不同，以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是 和 (3)我国科学家将改变光呼吸的相关基因转入某种农作物野生型植株WT),得到 转基因株系1和2，测定净光合速率，结果如图2、图3。图2中植物光合作用 CO2的来源除了有外界环境外，还可来自 和 (填生理过 程)。7~10时株系1和2与T净光合速率逐渐产生差异，原因是 据图3中的数据 (填“能”或“不能”) 计算出株系1的总光合速率，理由是 2/18 ·独家授权侵权必究· 色学科网书城■ 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 35 2000 30E 株系2 1600 204 1200 15 10A S 400 8 10121416 时刻 图2 0 40 株系1 30 10 0 210式成 CO,浓度/（μmol·mo1) 图3 (④)结合上述结果分析，选择转基因株系1进行种植，产量可能更具优势，判断 的依据是 [解析(1)在光合作用的暗反应过程中，CO2在特定酶的作用下，与C5结合形 成两个C3,这个过程称作CO2的固定，故反应①是CO2的固定过程。(2)有氧 呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。 有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和NADH,合成少量ATP;第二阶段 是丙酮酸和水反应生成CO2和NDH,合成少量ATP,以葡萄糖为反应物的有 氧呼吸产生NADH的场所是细胞质基质、线粒体基质。(3)由图1可知，在线粒 体中进行光呼吸的过程中，也会产生C02,因此植物光合作用C02的来源除了 有外界环境外，还可来自光呼吸、呼吸作用。7~10时，随着光照强度的增加， 株系1和2由于转入了改变光呼吸的相关基因，导致光呼吸速率降低，光呼吸将 已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程，因此与WT相比，株系1和2 的净光合速率较高。总光合速率=净光合速率十光呼吸速率十细胞呼吸速率， 无法获得株系1准确的光呼吸、细胞呼吸产生CO2的速率，故据图3中的数据 不能计算出株系1的总光合速率。(4)由图2、图3可知，与株系2和WT相比， 转基因株系1的净光合速率最大，因此选择转基因株系1进行种植，产量可能更 具优势。 【答案]（①）CO2的固定(2)细胞质基质线粒体基质(3)光呼吸呼吸作用 3/18 独家授权侵权必究 色学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 7一10时，随着光照强度的增加，株系1和2由于转入了改变光呼吸的相关基因， 导致光呼吸速率降低，光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过 程不能总光合速率=净光合速率十光呼吸速率十细胞呼吸速率，无法获得 株系1准确的光呼吸、细胞呼吸产生CO2的速率，不能计算株系1的总光合速 率（④与株系2和WT相比，转基因株系1的净光合速率最大 提升点2C3、C4植物和CAM植物 1素养建构 1.C3植物和C4植物 (1)C3植物和C4植物的含义 根据光合作用碳元素同化的最初光合产物（三碳化合物、四碳化合物的不同，把 高等植物分成C3、C4植物两类，常见的C4植物有甘蔗、玉米、高粱等。 (2)光合作用C4途径产生的原因 C4植物中含有能固定CO2为C4的相关酶，即磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶，简称 为PEP羧化酶（对CO2有很强的亲和力），可把大气中含量很低的CO2以C4的 形式固定下来。 ③)C3和C4植物光合作用途径的比较 C02固定 C02固定 光反应 暗反应 项目 C02受体 后产物 场所 场所 场所 叶肉细 叶肉细 叶肉细胞 C3植物 RuBP(Cs PGA(C3) 胞叶绿 胞叶绿 叶绿体 体基粒 体基质 叶肉细 胞细胞 维管束 叶肉细 PEP(C3)、 PGA(C3)、 质基质、 鞘细胞 C4植物 胞叶绿 RuBP(Cs) OAA(C 维管束 叶绿体 体基粒 鞘细胞 基质 叶绿体 2.CAM植物 (I)CAM途径的含义 4/18 独家授权侵权必究· 色学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 景天科植物夜间将吸收的CO2固定在苹果酸(C)中，白天苹果酸分解释放CO2 参与光合作用的过程。 (2)CAM途径过程图解 午夜 C02H,0 中午C02 @ o C0H20 HCO 磷酸 磷酸 PEP-丙船 ·丙新 P 丙酮酸 NADH 淀粉 1xC02 淀粉 卡尔文 NAD 循环 苹果 叶绿体 苹果酸 叶绿体 一苹果酸液泡 、苹果酸液泡 注：PEP为磷酸烯醇式丙酮酸。 光合作用CAM途径过程图解 ①羧化：夜晚气孔开放，吸收CO2,在PEP羧化酶的作用下，与PEP结合，形 成草酰乙酸(OAA) ②还原：草酰乙酸被NADH还原后转变为苹果酸，积累在液泡中 ③脱羧：白天气孔关闭，液泡中的苹果酸运输到细胞质基质，在苹果酸脱羧酶 的作用下，氧化脱羧生成丙酮酸，放出CO2,CO2参与卡尔文循环， 形成淀粉等；丙酮酸转化生成淀粉等 ④再生：夜晚淀粉分解产生的磷酸丙糖通过一系列变化，形成PEP,再进一步 循环 (3)CAM途径的意义 白天气孔关闭，减少蒸腾作用，保持植物体内水分并分解苹果酸产生CO2进行 光合作用：夜晚开放气孔，吸收光合作用所需的CO2,使植物适应高温干旱环 境。 1素能训练 (2024·湖南长郡中学检测绿色植物通过光合作用将CO2固定并合成有机物，根 据固定CO2的途径不同，可将植物主要分为C3植物、C4植物和CAM植物，它 5/18 ·独家授权侵权必究。 多学科网书城▣ 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.ZXXK数c0m 您身边的互联网+教辅专家 们的部分特性如表所示。回答下列问题。 分类 C,植物 C4植物 CAM植物 光呼吸 ？ 2 低 C3途径和CAM途 C3途径和C4途径 径(CAM途径：晚 (C4途径： 叶肉细 上气孔打开吸收 胞中相关酶作用 C02固 CO2生成苹果酸储 C3途径 下催化CO2生成 定途径 存在液泡，白天气 C4,C4被运到维管 孔关闭苹果酸释 束鞘细胞后生成 放CO2完成暗反 C02) 应 Rubisco 既能催化Cs和CO2反应又能催化Cs和O2反应 酶特性 PEP酶 PEP酶与CO2的亲和力是Rubisco酶的60倍，能固定低浓 特性 度的CO2 ()三类植物光反应产物相同，它们的光反应产物是 Rubisco酶催化Cs和CO2反应称为 (2)光呼吸是指O2浓度高、CO2浓度低时，O2会竞争Rubisco酶使其在光下驱 动加氧反应。正午时C3植物有光合午休现象而C4植物无此现象，请分析在正 午时， (填“C3植物”或“C4植物”)的光呼吸强度更小，原因是 (③)从CO2固定途径分析（不考虑光呼吸），与C4植物相比，CAM植物的光合速 率 (填“更大”“更小”或“无差异”)，原因是 6/18 独家授权侵权必究 色学科网书城■ 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 [解析()光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上，发生了水的光解和ATP的生 成，光反应的产物有O2、NADPH、ATP,其中NADPH、ATP还参与暗反应 C3的还原；暗反应包括CO2的固定和C3的还原，Rubisco酶催化Cs和CO2反 应称为CO2的固定。(2)正午时C3植物有光合午休现象，光合午休，意味着植物 气孔关闭，进入细胞的C02减少，CO2浓度降低，结合题千“光呼吸是指O2 浓度高、CO2浓度低时，O2会竞争Rubisco酶使其在光下驱动加氧反应”可知， C02浓度越低，光呼吸强度越大，而C4植物无光合午休现象，故在正午时，C 植物的光呼吸强度更小。③)结合题中所给表格可知，C4途径：叶肉细胞中相关 酶作用下催化CO2生成C4,C4被运到维管束鞘细胞后生成CO2,C4途径可以 在CO2浓度较低时有效地将其固定，CO2是光合作用的原料之一，C4植物有 C4途径，而CAM植物无C4途径，CAM植物只在晚上气孔打开吸收CO2生成 苹果酸储存在液泡，白天气孔关闭苹果酸释放CO2完成暗反应，故与C4植物相 比，CAM植物的光合速率更小。 I答案]①)O2、NADPH、ATP CO2的固定(2)C4植物C3植物有光合午休 现象，气孔关闭，CO2浓度低，而CO2浓度低时，O2会竞争Rubisco酶使其在 光下驱动加氧反应，而C4植物无光合午休现象，故C4植物光呼吸强度小于C3 植物(3)更小C4植物有C4途径，可以在CO2浓度较低时有效地将其固定， 而CAM植物晚上气孔打开吸收CO2生成苹果酸储存在液泡，白天气孔关闭苹 果酸释放CO2完成暗反应，故与C4植物相比，CAM植物的光合速率更小 素养加强集训（二） 光呼吸、C3、C4植物和 CAM植物 1.(2024·河北邢台一中月考)Rubisco酶是绿色植物光合作用过程中的关键酶， 当CO2浓度较高时，该酶催化CO2与Cs反应，进行光合作用。当O2浓度较高 时，该酶催化Cs与O2反应，最后在线粒体内生成CO2,植物这种在光下吸收 O2产生CO2的现象称为光呼吸。下列叙述错误的是( ) 7/18 ·独家授权侵权必究· 色学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 A.绿色植物进行光呼吸的场所有叶绿体基质和线粒体 B.植物光呼吸的进行导致光合作用产生的有机物减少 C.光合作用过程中，CO2和Cs反应需要消耗NADPH和ATP D.植物黑暗中产生CO2的场所可能为细胞质基质、线粒体基质 C[绿色植物进行光呼吸的过程为Cs与O2反应，最后在线粒体生成CO2,因 此场所为叶绿体基质和线粒体，A正确：植物光呼吸的过程会消耗Cs生成CO2, 因此会导致光合作用产生的有机物减少，B正确：光合作用过程中，CO2与C5 反应生成C3,不需NADPH和ATP参与，而在C3的还原过程中需NADPH和 ATP参与，C错误：植物细胞黑暗中可以进行无氧呼吸、有氧呼吸，因此产生 CO2的场所可能为细胞质基质、线粒体基质，D正确。】 2.(2024·湖北荆州模拟研究发现，强光照条件下植物叶肉细胞会进行光呼吸。 光呼吸是由于O2竞争性地结合卡尔文循环关键酶Rubisco造成的。该酶既能催 化Cs与CO2反应，完成光合作用；也能催化C5与O2反应，产物经一系列变化 后在线粒体中生成CO2,如下图。下列说法正确的是( ) 高C0,含量环境 高02含量环境 糖类 RuBP CO2 O2 RuBP C02 卡尔文 循环 Rubisco 光呼吸 ATP ATP NADPH C C+Cs NADPH A.Rubisco是一个双功能酶，不具备专一性 B.光呼吸可以消耗掉多余的O2,减少自由基产生，降低对细胞结构的损伤 C.较强的光呼吸对于光合作用产物的积累是很有利的 D.持续强光照时突然停止光照，CO2释放量先减少后增加至稳定 B[Rubisco具有专一性，A错误：光反应阶段产生的高能电子会激发形成自由 基，损伤叶绿体，光呼吸过程中叶绿体、线粒体等多种细胞器共同完成消耗O2、 生成CO2的生理过程，从而将光反应中积累的大量NADPH和ATP通过光呼吸 消耗掉，即光呼吸可以减少NADPH和ATP的积累，防止自由基的形成，因而 能避免叶绿体等被强光破坏，B正确：较强的光呼吸会消耗较多的光反应产物 ATP和NADPH,使光合作用减弱，因此对于光合作用产物的积累是不利的，C 错误：持续强光照时突然停止光照，光合作用会减弱，而光呼吸并未立即停止， 8/18 ·独家授权侵权必究· 色学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 因此C02释放量先增加，随着光呼吸的消失，只剩细胞呼吸释放CO2,故CO2 释放量减少，然后至稳定，D错误。】 3.(2024·湖北八市联考)研究者用仪器检测拟南芥叶片在光一暗条件下C02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（光一暗处理过 程中温度等条件保持适宜且稳定，下列相关分析正确的是() 1.01 0.5 0.0 -0.5 -1.0 -1.5 -2.0 -25 0200400600800时间/s A.200s以后叶肉细胞内ATP和NADPH的合成均停止 B.光下拟南芥叶片的总光合速率约为0.2~0.6molC02·m2·s1 C.300s后CO2释放量逐渐增加，并达到一个相对稳定的水平 D.据图可知，光下拟南芥叶片可能存在另一个释放CO2的过程 D[停止光照后叶肉细胞可以通过细胞呼吸合成ATP,A错误：总光合速率是 净光合速率和呼吸速率之和，图中纵坐标为C02吸收量，代表净光合速率，B 错误：由图可知，300s后CO2释放量减少并达到一个相对稳定的水平，C错误： 停止光照后CO2的释放速率大于呼吸作用产生CO2的速率，说明存在另一个生 理过程在释放CO2,D正确。] 4.(2024·福建福州检测玉米叶片的横切结构及相关代谢过程与场所如图所示， 从结构与功能统一的角度，分析下列说法错误的是() 对C0亲和力很高 、CO2叶肉细胞 APEP 羧化酶 C 维管束 鞘细胞 C∠CHO) 气孔 维管束 A.除叶肉细胞外，维管束鞘细胞中也含有叶绿体 9/18 ◆独家授权侵权必究 色学科网书城■ 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 B.若抑制PEP羧化酶活性，光合作用会明显降低 C.如果提供14CO2,14℃首先出现在叶肉细胞的C3中 D.玉米的叶片结构，体现对高温干旱环境的适应 C[图中维管束鞘细胞也含有叶绿体，可以进行暗反应，A正确：图中抑制PEP 羧化酶活性，会抑制暗反应的进行，光合作用会明显降低，B正确：如果提供14CO2, 14CO2首先和C3反应生成C4,14℃首先出现在叶肉细胞的C4中，C错误：玉米 叶片特殊的结构和功能，使其在气孔关闭的条件下仍能有效利用低浓度的CO2, 既减少了蒸腾作用，又保证了光合作用的进行，所以它们能更好的适应高温干旱 环境，D正确。】 5.(2024·湖南师大附中月考)科学研究发现，C4植物中固定CO2的酶与C02 的亲和力比C3植物的更强，适合在高温环境中生长。现将取自A、B两种植物 且面积相等的叶片分别放置到相同大小的密闭小室中，在温度均为25℃的条件 下给予充足的光照，每隔一段时间测定一次小室中的CO2浓度，结果如图所示。 下列说法正确的是( 16 M -A植物 一B植物 010203040时间/min A.图中A植物、B植物分别为C4植物和C3植物 B.M点处两种植物叶片的光合速率相等 C.C4植物中固定CO2的酶附着在叶绿体内膜上 D.40min时B植物叶肉细胞光合速率大于呼吸速率 D【图中A植物、B植物分别为C3植物和C4植物，A错误：据题中条件无法 判断两种植物的呼吸速率，因此不能判断M点处两种植物叶片的光合速率是否 相等，B错误；C4植物中固定CO2的酶存在于叶绿体基质中，C错误：40min 时B植物叶片光合速率等于呼吸速率，叶片中含有叶肉细胞、叶脉细胞和表皮 细胞等，因此叶肉细胞光合速率大于呼吸速率，D正确。】 6.(不定项)2024·长沙一中月考)景天科植物多生长于沙漠等炎热地区，其特殊 10/18 ·独家授权侵权必究·