2026届高三生物一轮复习课件微专题3　光系统及电子传递链，C3途径、C4途径和CAM途径及光呼吸

该高中生物学高考复习课件聚焦光系统及电子传递链、C3/C4/CAM途径、光呼吸等高考核心考点，严格对接高考评价体系，分析各考点权重，如光反应中电子传递与ATP合成占比高，归纳比较类、过程分析类等常考题型，体现备考针对性与实用性。 课件亮点在于真题训练与素养导向，融入2021重庆卷等高考真题，通过对比C3/C4/CAM途径的时空差异培养科学思维，结合电子传递链中H+运输方式分析强化生命观念，助力学生突破易错点，教师可据此高效开展针对性复习。

微专题3　光系统及电子传递链， C3途径、C4途径和CAM途径及光呼吸 1．光系统及电子传递链 光系统是由蛋白质和叶绿素等光合色素组成的复合物，具有吸收、传递和转化光能的作用，包括光系统Ⅰ(PSⅠ)和光系统Ⅱ(PSⅡ)。   注：图中虚线表示该生理过程中电子(e－)的传递过程。 位于类囊体薄膜 叶绿体基质 类囊体腔侧 类囊体薄膜 （1）光系统Ⅱ进行水的光解，产生O2和H＋和自由电子(e－) 光系统Ⅰ主要介导NADPH的产生。 （2）电子(e－)经过电子传递链：质体醌→细胞色素b6f复合体→质体蓝素→光系统Ⅰ→铁氧还蛋白→NADPH。　 光反应 下一页 上一页 高考总复习 生物学 叶绿体基质 类囊体腔侧 类囊体薄膜 （3）电子传递过程是从高电势到低电势(光系统Ⅱ和Ⅰ中的电子传递由于光能的作用，从而逆电势传递，这是一个吸能的过程)，因此，电子传递过程中释放能量，质体醌利用这部分能量将质子(H＋)逆浓度梯度从类囊体的基质侧泵入囊腔侧，从而建立了质子浓度(电化学)梯度。当然，光系统Ⅱ在类囊体的囊腔侧进行水的光解产生质子(H＋)以及在类囊体的基质侧H＋和NADP＋形成NADPH的过程，为建立质子浓度(电化学)梯度也有所贡献。 （4）类囊体膜对质子是高度不通透的，因此，类囊体内的高浓度质子只能通过ATP合酶顺浓度梯度流出，而ATP合酶利用质子顺浓度梯度流出时产生的能量来合成ATP。 下一页 上一页 高考总复习 生物学 1. 此图中光合磷酸化的场所是 。 2. 同一个细胞，水光解产生的O2若被有氧呼吸利用，最少要穿过 层膜。 3. 电子传递链中电子供体是 ；最终电子受体是 。 4. PQ传递质子的运输方式为 ，H+通过ATP合酶的运输方式为 。 5. ATP合酶的功能： 。 6. O2是水光解的产物，其中需要的光能是通过 (填“PSⅠ”或“PSⅡ”)吸收利用的。NADPH和ATP中都有化学能，NADPH中的化学能来自____________________（填光系统名称）吸收和转换的光能。 叶绿体类囊体薄膜 5 H2O NADP+ 主动运输 协助扩散 运输H+、催化ATP合成 PSⅡ PSⅠ和PSⅡ 下一页 上一页 高考总复习 生物学 A 1．(2021·重庆选择考)下图为类囊体膜蛋白排列和光反应产物形成的示意图。据图分析，下列叙述错误的是(　　)   A．水光解产生的O2若被有氧呼吸利用，至少要穿过4层膜 B．NADP＋与电子(e－)和质子(H＋)结合形成NADPH C．产生的ATP可用于暗反应及其他消耗能量的反应 D．电子(e－)的有序传递是完成光能转换的重要环节 下一页 上一页 高考总复习 生物学 1. 此图中氧化磷酸化发生在细胞的 。 2. 此图中电子传递链中电子供体是 ；最终电子受体是 。 3. ATP合酶的功能： 。 NADH O2 线粒体内膜 电子传递链和氧化磷酸化 氧化磷酸化：是通过电子传递链的氧化作用与ADP磷酸化生成ATP的偶联反应。这一过程依赖于膜结构和质子梯度的建立。 运输H+、催化ATP合成 有氧呼吸第三阶段 下一页 上一页 高考总复习 生物学 2．C3途径、C4途径和CAM途径 不同的植物，暗反应的过程不同，叶片的解剖结构也不相同。这是植物对环境适应的结果。C3途径、C4途径和CAM途径是因CO2的固定这一过程的不同而划分的。 (1)C3途径：C3途径是碳同化的基本途径，也称为卡尔文循环，可合成糖类、淀粉等多种有机物。 C4途径和CAM途径都只起固定CO2的作用，最终还是通过C3途径合成光合产物等。 通过C3途径固定CO2的植物称为C3植物。C3植物属于高光呼吸植物类型，光合速率较低，其种类多，分布广，多生长于暖湿条件下，如大多数树木、粮食类植物、烟草等。 下一页 上一页 高考总复习 生物学 (2)C4途径：通过C4途径固定CO2的植物称为C4植物，主要生长于干旱热带地区。在这种环境中，植物若长时间开放气孔吸收CO2，会导致水分通过蒸腾作用散失过快。所以，植物只能短时间开放气孔，CO2的摄入量必然少。植物必须利用这少量的CO2进行光合作用，合成自身生长所需的物质。 C4植物对CO2的两次固定在空间上是分开的：在叶肉细胞内固定CO2，在维管束鞘细胞内同化CO2。 下一页 上一页 高考总复习 生物学 1. C4植物光反应发生在 细胞的 。 2. C4植物完成CO2的固定的场所 。 3. CO2固定后的产物有 。 4. 叶肉细胞中丙酮酸转变为PEP的过程属于 (吸能反应/放能反应）。 5. 低CO2环境下，C4植物富集CO2的机制是在 酶的作用下将低浓度CO2合成 ，并转运到 ，分解为 。 叶绿体类囊体薄膜上 叶肉 (有类囊体，无Rubisco) (无类囊体，有Rubisco) 叶肉细胞的叶绿体、维管束鞘细胞的叶绿体 C4植物 C3、C4 吸能反应 PEP羧化 C4 维管束鞘细胞 CO2和丙酮酸 下一页 上一页 高考总复习 生物学 5．有研究表明，大气中CO2浓度上升会提高C3植物(如小麦、水稻等)的光合速率，但对C4植物(如玉米、甘蔗等)的光合速率未产生明显的促进作用。当光照强度持续增加时， C3植物的光合速率不再增加， C4植物的光合速率仍可增加(注：进行光合作用时，CO2首先被固定在C4中，然后才转移到C3中，这类植物称为C4植物，CO2直接固定在C3中的植物称为C3植物)。下图为C4植物光合作用过程示意图。回答下列问题。 (1)植物光合作用的光反应在叶肉细胞的 (填具体部位)上发生，产生的 (填具体物质)为卡尔文循环提供能量。 类囊体薄膜 ATP和NADPH 下一页 上一页 高考总复习 生物学 (2)根据题干推测，在一般条件下，C4植物的CO2饱和点(光合速率不再随CO2浓度增加而增加时的CO2浓度)________(填“大于”“等于”或“小于”)C3植物的，其光饱和点(光合速率不再随光照强度增加而增加时的光照强度)________(填“大于” “等于”或“小于”)C3植物的。 (3)大气中CO2浓度上升能够提高C3植物的光合作用效率，但对C4植物无明显影响。据上图分析可能的原因是______________________________________________________。 (4)有人认为干旱环境对C4植物光合作用的影响比C3植物的小，请设计实验验证这一结论，写出实验思路和预期结果(检测方法不做要求)。 实验思路：______________________________________________________________________ _______________________________________________________________。 预期结果：__________________________________________。 小于 大于 PEP含量少或将PEP转化为C4的酶活性较低 将长势相同的C3植物与C4植物置于同样的干旱环境中培养，一段时间后检测两种植株的生长情况 C4植物的生长量大于C3植物的 下一页 上一页 高考总复习 生物学 (3)景天酸代谢：CAM途径。CAM途径指生长在热带或亚热带干旱及半干旱地区的一些肉质植物所具有的一种光合固定CO2的附加途径。具有这种途径的植物称为CAM植物。 CAM植物气孔只有晚上开放，将CO2生成苹果酸等进行固定；白天气孔关闭，苹果酸等则由液泡转入叶绿体中再释放CO2，通过卡尔文循环转变成糖。这是植物对干旱环境的适应。 CAM植物对CO2的两次固定在时间上是分开的：在晚上固定CO2，在白天同化CO2。 下一页 上一页 高考总复习 生物学 1. 从进化角度看，这种气孔开闭特点的形成是自然选择的结果。夜晚该类植物_____（能/不能）合成葡萄糖，原因是 。 2. 如果白天适当提高CO2浓度，景天科植物的光合作用速率 （变/不变）。 3. 夜间苹果酸进入液泡的生理意义： 。 4. 景天科植物参与CO2转化的细胞器有： 。 5. 景天科植物光合作用所需的CO2的来源： 。 3.景天科植物 不能 夜晚没有光反应，不能为暗反应提供ATP和NADPH 不变 避免苹果酸降低细胞质基质的pH；促进CO2的吸收 叶绿体、线粒体、液泡 呼吸作用产生、苹果酸的分解 PEP羧化酶 下一页 上一页 高考总复习 生物学 2．原本生活在干旱地区的多肉植物， 经研究发现其CO2固定过程非常特殊， 被称为景天酸代谢途径。其光合作用 产生的中间产物苹果酸在CO2的固定 和利用过程中起重要作用，过程如下 图所示。据图分析，下列叙述错误的 是(　　)  A．进行景天酸代谢的植物白天进行光反应，积累ATP和NADPH，晚上进行暗反应合成有机物 B．图示的代谢方式可以有效地避免植物由蒸腾过度导致的脱水，从而使该类植物适应干旱环境 C．与常见的C3代谢途径植物相比，夜间更适于放置在室内的是进行景天酸代谢途径的植物 D．多肉植物在其原生地环境中，其液泡中的pH会呈现白天升高、晚上降低的周期性变化 A 下一页 上一页 高考总复习 生物学 3．光呼吸 光呼吸现象产生的分子机制是O2和CO2竞争Rubisco。在暗反应中，Rubisco能够以CO2为底物实现CO2的固定；在光照下，当O2浓度高、CO2浓度低时，O2会竞争Rubisco，在光的驱动下将碳水化合物氧化生成CO2和水。 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%。过程如下图所示： 下一页 上一页 高考总复习 生物学 光呼吸对生物体有一定的危害。首先，在较强光下，光呼吸加强，使C5氧化分解加强，一部分碳以CO2的形式散失，从而减少了光合产物的形成和积累。其次，光呼吸过程中消耗了ATP和NADPH，即造成了能量的损耗。其实光呼吸和卡尔文循环是一种动态平衡，适当的光呼吸对植物体有一定积极意义：光呼吸可以回收碳元素，防止强光对叶绿体造成破坏。 下一页 上一页 高考总复习 生物学 3．(2025·肇庆高三调研)大豆、玉米等植物的叶绿体中存在一种名为Rubisco的酶，参与卡尔文循环和光呼吸。在较强光照下，Rubisco以五碳化合物(RuBP)为底物，在CO2/O2值高时，使RuBP结合CO2发生羧化；在CO2/O2值低时，使RuBP结合O2发生氧化进行光呼吸，具体过程如下图所示。下列有关说法正确的是(　　) A．大豆、玉米等植物的叶片中消耗O2的场所有叶绿体、线粒体 B．光呼吸发生在叶肉细胞的细胞质基质和叶绿体中 C．有氧呼吸和光呼吸均产生ATP D．在干旱、晴朗的中午，叶肉细胞中光呼吸强度会比通常条件下低 A 下一页 上一页 高考总复习 生物学 4．植物消耗氧气，将RuBP(C5)转化成CO2的过程称作光呼吸。RuBP羧化酶/加氧酶(Rubisco)不仅能催化CO2与RuBP进行羧化反应，还能催化氧气与RuBP的氧化反应，相关过程如下图所示。回答下列问题。 (1)Rubisco催化RuBP的羧化反应发生在真核细胞的 (填具体部位)，这一过程称作 ，反应形成的产物被 还原为糖类。 (2)当CO2与O2的比值 (填“较高”或“较低”)时，更有利于植物进行羧化反应。对农作物的研究表明甲醇可以抑制光呼吸，已知植物细胞的光呼吸与乙醇酸氧化酶活性呈正相关，结合题干信息推测，甲醇抑制光呼吸的机制是_______________________________________________________________________。 叶绿体基质 CO2的固定 NADPH(还原型辅酶Ⅱ) 较高 通过抑制乙醇酸氧化酶的活性来抑制光呼吸 下一页 上一页 高考总复习 生物学 (3)在小麦、水稻等C3作物中，光呼吸导致光合作用的转化效率降低20%～50%，根据Rubisco的特性，改良作物的措施有_________________________________________ ________________________________________(答出2点即可)。 改造Rubisco，使其具有更高的CO2亲和力和催化效率；改进植物浓缩CO2的机制，提升Rubisco附近的CO2浓度 下一页 上一页 高考总复习 生物学 $