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学生用书word（不定项版）

素养加强课2　光呼吸，C3、C4植物和CAM植物 提升点1 素能训练 　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NADH，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CO2，因此植物光合作用CO2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＋光呼吸速率＋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　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　不能　总光合速率＝净光合速率＋光呼吸速率＋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2 素能训练 　解析：(1)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C5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CO2减少，CO2浓度降低，结合题干“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，CO2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，C4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。 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 学科网（北京）股份有限公司 $$ 提升点1　光呼吸 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CO2。 2．光呼吸过程图解 3．光呼吸与一般有氧呼吸的比较 比较项目 光呼吸 一般有氧呼吸 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CO2环境 氧气充足环境 底物 乙醇酸和O2 通常是葡萄糖、H2O和O2 产物 CO2 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＋CO2→2C3)和加氧反应(C5＋O2→C3＋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。 　(2024·黑、吉、辽卷)在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3；当CO2/O2比值低时，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：C5＋CO22C3　① C5＋O2C3＋C2　② 在线粒体中：2C2＋NAD＋C3＋CO2＋NADH ＋H＋　③ 注：C2表示不同种类的二碳化合物，C3也类似。 图1 光呼吸将已经同化的碳释放，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WT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_______________________________________ _____________________________________________________________________ ________________________。 (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_____________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 提升点2　C3、C4植物和CAM植物 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 项目 CO2受体 CO2固定后产物 CO2固定场所 光反应场所 暗反应场所 植物 RuBP(C5) PGA(C3) 叶肉细胞叶绿体 叶肉细胞叶绿体基粒 叶肉细胞叶绿体基质 植物 PEP(C3)、RuBP(C5) PGA(C3)、OAA(C4) 叶肉细胞细胞质基质、维管束鞘细胞叶绿体 叶肉细胞叶绿体基粒 维管束鞘细胞叶绿体基质　 2．CAM植物 (1)CAM途径的含义 景天科植物夜间将吸收的CO2固定在苹果酸(C4)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 (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。 　(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，它们的部分特性如表所示。回答下列问题。 分类 C3植物 C4植物 CAM植物 光呼吸 ？ ？ 低 CO2固定途径 C3途径 C3途径和C4途径(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) C3途径和CAM途径(CAM途径：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) Rubisco酶特性 既能催化C5和CO2反应又能催化C5和O2反应 PEP酶特性 PEP酶与CO2的亲和力是Rubisco酶的60倍，能固定低浓度的CO2 (1)三类植物光反应产物相同，它们的光反应产物是__________________；Rubisco酶催化C5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____________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 1 / 6 学科网（北京）股份有限公司 $$