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（单选版）

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 　(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 (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　(4)将若干生理状况相同置于暗处相同时间的CAM植物均分为两组，一组向植物注射适量清水，另一组注射等量的药物b，植物叶片均涂抹等量凡士林，置于光下，一段时间后，利用光合速率检测仪检测两组植物光合速率大小并比较 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 C3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 C4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___________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________。 (4)现提供凡士林(可用于堵塞气孔)，若干生理状况相同置于暗处相同时间的CAM植物，药物b(抑制液泡内苹果酸的分解)，清水，注射器，光合速率检测仪等材料，请设计实验证明CAM植物白天进行暗反应时气孔关闭，所需CO2主要来自液泡中的苹果酸的分解。_________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ ___________________(呼吸作用提供的CO2不予考虑，简要写出实验思路即可)。 5 / 6 学科网（北京）股份有限公司 $$