板块1 情境命题最前沿4 光系统及电子传递链、光呼吸、CAM途径、C4途径-【备考最优解】2025版高考生物学二轮专题复习教用word

该高中生物学讲义聚焦光合作用机制及环境适应这一高考核心模块，系统梳理光反应电子传递、光呼吸调控、C4与CAM途径等考点，以“基础机制-特殊适应-进化逻辑”为主线构建知识网络，通过考点精析、对比归纳、真题演练三环节，助力学生突破光合生理难点，体现复习的系统性与针对性。 讲义特色在于融合生命观念与科学思维，创新采用“模型建构-情境分析”教学法，如通过绘制光系统结构示意图理解功能（结构与功能观），对比C4植物叶肉细胞与维管束鞘细胞分工（科学思维），设计干旱条件下光合速率变化探究题（探究实践）。分层例题（基础到高考模拟）配合核心素养导向解析，确保高效突破高频考点，为教师把控复习节奏提供清晰路径。

1．光系统及电子传递链 (1)光系统Ⅱ进行水的光解，产生O2、H＋和自由电子(e－)，光系统Ⅰ主要是介导NADPH的产生。 (2)光反应时，通过光合色素将光能转化为电能，电子在电子传递体之间的传递导致ATP和NADPH的合成。 (3)光合作用ATP的合成依赖ATP合酶，通过光系统中电子传递链释放的能量在类囊体薄膜两侧建立质子梯度，质子顺电化学梯度流动时驱动ATP的合成。 2．光呼吸 (1)光呼吸是指绿色植物在光照情况下吸收O2，将叶绿体中的C5分解产生CO2的过程。光呼吸是光合作用一个损耗能量的副反应。 (2)与光呼吸有直接关系的细胞器为叶绿体、线粒体。光呼吸发生的条件是光照、高O2含量和低CO2含量等。 (3)在干旱天气和过强光照下，因为温度很高，蒸腾作用很强，气孔大量关闭。此时的光呼吸可以消耗光反应阶段生成的多余的NADPH和ATP，又可以为暗反应阶段提供原料，因此光呼吸对植物有重要意义。 3．景天科植物(CAM途径) (1)仙人掌、菠萝和许多肉质植物都进行这种类型的光合作用。这类植物特别适合在干旱地区生长，其特点是气孔在夜间开放，吸收并固定CO2，形成以苹果酸为主的有机酸；白天则气孔关闭，不吸收CO2，但同时却通过光合碳循环将从苹果酸中释放的CO2还原为糖。 (2)这是一种节省水的光合作用，参与CO2转化的细胞器除了叶绿体之外，还有线粒体和液泡。 4．C4途径 (1)玉米、高粱、甘蔗都是C4植物，适于在高温、干燥和强光的条件下生长。 (2)C4植物叶肉细胞的叶绿体和维管束鞘细胞的叶绿体共同完成CO2的固定。 (3)在高温、光照强烈和干旱的条件下，绿色植物的气孔大量关闭。这时，C4植物能够利用叶片内细胞间隙中含量很低的CO2进行光合作用(通过CO2泵转变为高浓度的CO2环境)。 1．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，最少要穿过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 解析：选A。水光解产生O2的场所是叶绿体的类囊体薄膜，若被有氧呼吸利用，则其场所是线粒体内膜，要穿过1层类囊体薄膜、叶绿体的内膜和外膜、线粒体的外膜和内膜，共5层膜，A错误；光反应中NADP＋与电子(e－)和质子(H＋)结合形成NADPH，供暗反应过程使用，B正确；由题图可知，产生的ATP可用于暗反应以及核酸代谢、色素合成等其他消耗能量的反应，C正确；电子(e－)的有序传递是完成光能转换的重要环节，D正确。 2．(2024·广东肇庆高三二模)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．干旱、晴朗的中午，叶肉细胞中光呼吸强度较通常条件下会降低 解析：选A。玉米、大豆叶片中通过有氧呼吸消耗O2的场所是线粒体内膜，通过光呼吸消耗O2的场所是叶绿体基质，A正确。由题干信息“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”可知，光呼吸和卡尔文循环发生场所一致，均为叶绿体基质，B错误。由题图可知，在CO2/O2值低时，RuBP结合O2发生光呼吸，光呼吸会消耗多余的ATP，C错误。干旱、晴朗的中午，胞间CO2浓度会降低，叶肉细胞中光呼吸强度较通常条件下会增强，D错误。 3．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、夜晚降低的周期性变化 解析：选A。由于进行景天酸代谢途径的植物夜晚气孔开放，吸收CO2用于合成苹果酸，苹果酸储存在液泡中，白天气孔关闭，同时进行光反应和暗反应，在光照条件下，光反应生成ATP和NADPH用于暗反应，且暗反应所需的CO2来源于苹果酸分解和细胞呼吸，因此，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，A错误，C正确；图示景天酸代谢途径，白天气孔关闭减少水分散失，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，B正确；多肉植物在晚上吸收CO2生成苹果酸储存在液泡中(pH降低)，白天苹果酸分解产生CO2用于暗反应(pH升高)，因此其液泡中的pH会呈现白天升高、夜晚降低的周期性变化，D正确。 4．(2024·山东枣庄高三模拟)小麦、水稻等大多数植物，在暗反应阶段CO2被C5固定以后形成C3，进而被还原成(CH2O)，这类植物称为C3植物。玉米、甘蔗等原产在热带的植物，CO2中的碳首先转移到草酰乙酸(C4)中，然后转移到C3中，这类植物称为C4植物，其固定CO2的途径如图1所示。芦荟、仙人掌等植物白天气孔关闭、夜间气孔开放，这类植物在进化中形成了特殊的固碳途径，如图2所示，这类植物称为CAM植物。(注：PEP羧化酶比RuBP羧化酶对CO2的亲和力更强) 据图回答下列问题： (1)C4植物的光反应发生在________细胞。在炎热干旱夏季的中午，C4植物比C3植物的优越性表现为____________________________________________ __________________________________________________________________ ______________________________________________________________。 (2)CAM植物参与卡尔文循环的CO2直接来源于____________________过程，夜晚其叶肉细胞能产生ATP的场所是_______________________________。 (3)蝴蝶兰因花色艳丽、花姿优美、开花期长，一直以来深受爱花者的青睐。有人想在室内大量培养蝴蝶兰，又担心植物过多在夜晚会释放大量的CO2不利于健康。请你根据图1、图2的固碳途径，利用CO2传感器，设计实验探究蝴蝶兰是否是CAM植物。 实验思路：________________________________________________________ ________________________________________________________________。 实验结果和结论：________________________________________________ _____________________________________________________。 解析：(1)结合题图1可知，叶肉细胞的叶绿体中有类囊体而没有RuBP羧化酶，因此可以进行光反应，不能进行暗反应；C4植物的PEP羧化酶活性较强，对CO2的亲和力很大，该酶起“二氧化碳泵”的作用，把外界CO2“压”进维管束鞘薄壁细胞中，增加维管束鞘薄壁细胞中的CO2。所以，在炎热干旱的环境中，叶片关闭气孔以减少水分的散失，导致叶片中CO2浓度大大下降，在这样的环境中，C4植物在较低CO2浓度时光合速率高于C3植物。(2)结合题图2可知，CAM植物参与卡尔文循环的CO2直接来源于呼吸过程的释放和苹果酸分解；夜晚其叶肉细胞能产生ATP的过程是呼吸作用，场所是细胞质基质和线粒体。(3)CAM植物白天气孔关闭、夜间气孔开放，因此要设计实验探究蝴蝶兰是否是CAM植物，可从密闭容器中白天和晚上CO2的变化得知，将蝴蝶兰培养在透明的密闭容器内，置于自然环境中，若白天CO2含量不变，晚上CO2含量下降，则为CAM植物；若白天CO2含量下降，晚上CO2含量增多，则不是CAM植物。 答案：(1)叶肉　炎热干旱夏季的中午，植物气孔大量关闭，使空气中的CO2不易进入细胞，细胞内CO2浓度较低，而C4植物的PEP羧化酶比RuBP羧化酶对CO2的亲和力更强，可以利用低浓度的CO2　(2)苹果酸分解和细胞呼吸(有氧呼吸)　细胞质基质和线粒体　(3)实验思路：在密闭装置内种植蝴蝶兰，利用CO2传感器测定其白天和夜晚CO2含量变化的差异　实验结果和结论：若密闭容器内白天CO2含量不变，晚上CO2含量下降，则为CAM植物；若白天CO2含量下降，晚上CO2含量增多，则不是CAM植物 学科网（北京）股份有限公司 $