第2单元 热考专题提分练(二) 光合作用的特殊途径(Word练习)-【高考快车道】2026年高考生物大一轮专题复习总复习

热考专题提分练(二)　光合作用的特殊途径 (30分钟　42分) 一、选择题:本题共4小题,每小题3分,共12分。每小题仅有一个选项符合要求。 1.Rubisco 是光合作用过程中催化 CO2固定的酶。但其也能催化 O2与C5结合,形成C3和C2,导致光合效率下降。CO2与 O2竞争性结合 Rubisco 的同一活性位点。下列有关Rubisco 的叙述,正确的是(　　) A.与其他酶相比, Rubisco 不具有专一性 B.Rubisco 存在于叶肉细胞的细胞质基质中 C.Rubisco 能为 CO2固定提供所需的活化能 D.提高 CO2浓度可以提高植物的光合效率 【解析】选D。Rubisco只能催化O2与C5结合,或者CO2与C5结合这一类化学反应,依然具有专一性,A错误;Rubisco 是光合作用过程中催化 CO2固定的酶,CO2固定发生在叶绿体基质中,B错误;Rubisco作为酶只能降低化学反应的活化能,不能提供,C错误;CO2是光合作用的原料,提高CO2浓度会让更多的Rubisco催化CO2与C5结合,提高光合作用效率,D正确。 2.(2025·南粤名校联考)甘蔗、玉米是常见的C4植物, C4植物的叶片具有特殊的花环结构,其叶肉细胞中的叶绿体有类囊体但没有 Rubisco,而维管束鞘细胞中的叶绿体没有类囊体但有Rubisco。C4植物的光合作用过程如图所示。已知PEP羧化酶对 CO2的亲和力远高于Rubisco,下列叙述错误的是(　　) A.维管束鞘细胞可以通过卡尔文循环制造糖类 B.叶肉细胞可以通过光反应产生 ATP 和NADPH C.甘蔗、玉米等C4植物具有较低的 CO2补偿点 D.甘蔗、玉米等C4植物具有明显的光合午休现象 【解析】选D。卡尔文循环属于暗反应过程,维管束鞘细胞中的叶绿体没有类囊体但有 Rubisco,可以通过卡尔文循环制造糖类,A正确;叶肉细胞中的叶绿体有类囊体,类囊体薄膜上含有光合色素,因此叶肉细胞可以通过光反应产生ATP和NADPH,B正确;PEP羧化酶对CO2的亲和力远高于Rubisco,在CO2浓度较低时,PEP羧化酶仍可催化CO2固定,CO2与某种C3结合成C4,C4从叶肉细胞运输至维管束鞘细胞又释放出CO2,因此对低浓度CO2具有富集作用,所以甘蔗、玉米等C4植物具有较低的CO2补偿点,一般没有光合午休现象,C正确,D错误。 3.根据光合作用中CO2的固定方式不同,可将植物分为C3植物和C4植物等类型。在适宜温度、水分和一定的光照强度下,测得两类植物CO2的吸收速率随大气CO2浓度变化的情况,绘制成如图所示的曲线(CO2补偿点时的光合速率与呼吸速率相等)。下列有关叙述正确的是(　　) A.在大气CO2浓度达到补偿点后,C3植物和C4植物开始进行光合作用 B.在大气CO2浓度达到饱和点后,限制C4植物光合速率的主要环境因素是光照强度 C.图中两条曲线的交叉点代表此时C3植物和C4植物光合作用制造的有机物一样多 D.干旱会导致气孔开度减小,在同等程度干旱条件下,C3植物比C4植物生长得会更好 【解析】选B。在大气CO2浓度达到补偿点前,C3植物和C4植物已经开始了光合作用,A错误;图中曲线是在适宜温度下测得的,则在大气CO2浓度达到饱和点后,限制C4植物光合速率的主要环境因素是光照强度,B正确;图中两条曲线的交叉点代表此时C3植物和C4植物光合作用积累的有机物一样多,C错误;由图可知,在低CO2浓度的情况下,C4植物净光合速率大于C3植物,则在同等程度干旱条件下,C4植物比C3植物生长得好,D错误。 4.(2025·宜春模拟)下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以蔗糖形式运出细胞 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】选D。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,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,由图示可知,该过程能合成磷酸丙糖,B正确;由图示可知,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;根据题意可知,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。 【加固训练】 科学家研究出CO2到淀粉的人工合成途径,这是基础研究领域的重大突破,技术路径如图所示,图中①~⑥表示相关过程,下列分析错误的是(　　) A.该系统与叶肉细胞相比,不进行细胞呼吸消耗糖类,能积累更多的有机物 B.该过程④⑤⑥类似于固定CO2产生糖类的过程 C.该过程实现了“光能→活跃的化学能→有机物中稳定的化学能”的能量转化 D.该过程有助于缓解粮食短缺问题,同时能节约耕地和淡水资源 【解析】选C。该系统与叶肉细胞相比,不进行细胞呼吸,即不消耗糖类,在相同条件下能积累更多的有机物,A正确;该过程④⑤⑥形成有机物,类似于固定CO2产生糖类的过程,B正确;该过程实现了“光能→有机物中稳定的化学能”的能量转化,C错误;该研究成果有助于实现碳中和、缓解人类粮食短缺问题,同时可以节约耕地和淡水资源,D正确。 二、非选择题:本题共3小题,共30分。 5.(10分)光合作用是生物从非生物环境中获取能量的主要途径,包含一系列光化学反应和物质转变过程,大致分为原初反应(光能的吸收、传递和转化)、电子传递和光合磷酸化以及碳同化。 (1)(2分)“绿叶中色素的提取和分离”实验中滤纸条上色素带最宽的是________________。参与光能的吸收、传递的光合色素称为天线色素,天线色素将吸收的光能传递至特殊状态下的叶绿素a,即反应中心色素(P),P受激发转变为激发态(P*)并释放出电子,电子经电子传递链最终传至电子受体NADP+;同时失去电子的P*从电子供体(D)夺取电子,失去电子的原初电子供体向其他电子供体夺取电子,依次至最终的电子供体H2O,并通过光合磷酸化形成ATP。上述过程中发生的化学反应有                                                                                                                                                                                                                                                      (填反应式,答出两个即可)。 【解析】(1)根据各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同来分离色素,色素带最宽的是含量最多的叶绿素a。光合作用的光反应为水的光解,产物是O2、NADPH、ATP,由题干可知其中的反应为2H2O4H++O2↑+4e-;NADP++H++2e-NADPH;ADP+Pi+能量ATP。 (2)(4分)碳同化是指植物利用光反应形成的同化产物将CO2还原转化成糖类等有机物的过程,该过程发生的具体场所是___________________。景天酸代谢途径(CAM途径)是某些植物特有的CO2固定方式:夜间气孔开放,通过一系列反应将CO2转化为苹果酸,并储藏在液泡中(如图1);白天气孔关闭,苹果酸运出液泡后放出CO2,供叶绿体进行暗反应(如图2)。与普通C3植物相比,CAM途径植物的光合作用产物_________(填“较少”或“较多”),理由是____________________________ ___________________________________________________________________。  【解析】(2)碳同化发生在光合作用的暗反应阶段,反应场所是叶绿体基质。由题干和题图可知,CAM途径植物的光合作用要先将CO2转化为苹果酸,白天所需CO2来源于液泡中储存的苹果酸,由于CAM途径植物的液泡储存苹果酸的能力有限,白天进行光合作用时CO2供应较少,与普通C3植物相比,CAM途径植物的光合作用产物较少。 (3)(4分)冰叶日中花属于诱导性CAM途径植物,水分充足时,叶片直接进行暗反应,同化CO2,长期干旱时,冰叶日中花会转换为CAM途径。结合上述信息,试简要阐述该植物转化CO2固定方式的生态学意义:____________________________。  【解析】(3)冰叶日中花在不同环境下,利用不同途径进行光合作用,其生态学意义是保障自身在适宜环境下有较高的光合速率,同时提高对逆境的适应能力。 答案:(1)叶绿素a　2H2O4H++O2↑+4e-;NADP++H++2e-NADPH;ADP+Pi+能量ATP(答出两个即可)　(2)叶绿体基质　较少　CAM途径植物的液泡储存苹果酸的能力有限,白天进行光合作用时CO2供应较少　(3)保障自身在适宜环境下有较高的光合速率,同时提高对逆境的适应能力 6.(10分)(2025·萍乡模拟)现在大气中的CO2浓度仍是限制植物光合作用速率的重要因素之一。核酮糖二磷酸羧化酶(Rubisco)是一种催化CO2固定的酶,在低浓度CO2条件下,其催化效率低。图1、图2表示不同植物在进化过程中形成的不同CO2浓缩机制,极大提高了Rubisco所在局部空间位置的CO2浓度,促进了CO2的固定。据图回答下列问题: (1)(2分)真核细胞叶绿体中,在Rubisco的催化下,CO2被C5固定形成C3,进而被_____________还原生成糖类,此过程发生在________________中。  【解析】(1)光合作用的暗反应中,CO2被C5 固定形成C3,进而被NADPH还原生成糖类,此过程发生在叶绿体基质中。 (2)(4分)海水中的无机碳主要以CO2和HC两种形式存在,水体中CO2浓度低、扩散速度慢。有些藻类植物具有图1所示的无机碳浓缩过程,图中HC浓度最高的场所是___________(填“细胞外”“细胞质基质”或“叶绿体”),可为图示过程提供ATP的生理过程有_________________________________。  【解析】(2)据图示可知,HC运输需要消耗ATP,说明HC的运输方式是主动运输,主动运输一般是逆浓度运输, 由此推断图中HC浓度最高的场所是叶绿体。该过程中细胞质中需要的ATP由呼吸作用提供,叶绿体中的ATP由光合作用提供,故为图示过程提供ATP的生理过程有呼吸作用和光合作用。 (3)(4分)在夏季晴朗的白天,玉米在中午不会出现光合午休。依据图2可以推测,在玉米叶肉细胞中,磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)与无机碳的亲和力_________(填“高于”“低于”或“等于”)Rubisco。与没有这种机制的水稻相比,玉米可种植在CO2浓度_________(填“高”或“低”)的环境中。  【解析】(3)在夏季晴朗的白天,玉米在中午不会出现光合午休,说明玉米可以利用低浓度的CO2,依据图2可以推测,在玉米叶肉细胞中,磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)与无机碳的亲和力要比Rubisco高,故玉米可以种植在低CO2的环境中。 答案:(1)NADPH　叶绿体基质　(2)叶绿体　呼吸作用和光合作用　(3)高于　低 7.(10分)(2024·大同模拟)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,苹果酸分解释放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羧 化酶特性 PEP羧化酶与CO2的亲和力是Rubisco酶的60倍,能固定低浓度的CO2 (1)(2分)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___________________。  【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)(4分)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___________________。  【解析】(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)(4分)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_________________________。  【解析】(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分解释放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,因而C4植物光呼吸强度小于C3植物　(3)更小　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,苹果酸分解释放CO2完成暗反应,故与C4植物相比,CAM植物的光合速率更小 - 9 - 学科网（北京）股份有限公司 $