第一部分 1 盲点1 C3、C4植物的光合作用机理（课件）-【金版新学案】2026年高考生物学大二轮专题复习与测试（广东专版）

盲点1　C3、C4植物的光合作用机理 　 第一部分　教材盲点清除 02 迁移应用 盲点剖析 01 内容索引 盲点剖析 返回 C3、C4植物的区别 C3植物：叶片维管束鞘细胞较小，其内不含叶绿体，其叶肉细胞内含有正常的叶绿体，既可进行光反应又可进行暗反应； C4植物：叶片维管束鞘细胞含有无基粒的叶绿体，只能进行暗反应，其叶肉细胞中含正常的叶绿体，能进行光反应，通过C4途径固定CO2 C4植物具有较高光合速率的主要原因　 (1)C4植物的叶肉细胞中PEP羧化酶对CO2的亲和力很高，起“CO2泵”的作用，把外界CO2“压”进维管束鞘细胞中，使维管束鞘细胞中有高浓度的CO2，从而促进暗反应； (2)维管束鞘细胞中的光合产物可就近运入维管束，从而避免光合产物积累对光合作用的抑制作用 C4植物不会出现“午休现象”的原因　 夏季晴朗白天的正午时，植物气孔部分关闭，CO2供应不足，但C4途径中的PEP羧化酶对CO2的亲和力很高，CO2可通过C4途径进入C3途径，固定形成C3，C3被还原形成糖类，故在炎热夏天的正午，C4植物由于利用CO2的能力强，光合速率高，不会出现“午休现象” 返回 迁移应用 返回 1．(2025·广东珠海一模)玉米的光合作用既有C4途径又有C3途径(如图)，PEP羧化酶对CO2具有较强亲和力。据图分析，下列说法正确的是 A．物质B为C3，它和PEP均可固定CO2 B．卡尔文循环进行的场所是叶绿体基质 C．为过程②提供能量的物质有ATP和NADH D．在炎热夏季中午，叶肉细胞还可以生成淀粉 √ 物质B可参与CO2的固定，可知物质B为C5，A错误；卡尔文循环(即暗反应)进行的场所是叶绿体基质，B正确；②为C3的还原，光反应提供的ATP和NADPH可为其提供能量，C错误；淀粉等有机物在维管束鞘细胞中合成，D错误。 2．(2025·江西上进联考)科学家根据高等绿色植物固定CO2的机制，将玉米定为C4植物。C4植物的叶肉细胞和维管束鞘细胞整齐排列的双环，形象地被称为“花环型”结构，这两种不同类型细胞的叶绿体，具有各自固定CO2的机制，如图所示。下列有关叙述错误的是 A．玉米维管束鞘细胞和叶肉细胞间发达的胞间连丝有利于保持细胞间频繁的物质交换 B．玉米叶肉细胞和维管束鞘细胞中均可发生水的光解和生成水 C．玉米叶肉细胞和维管束鞘细胞中均能发生有机物的合成和分解 D．玉米叶肉细胞和维管束鞘细胞固定CO2需要酶催化但不消耗能量 √ 玉米维管束鞘细胞和叶肉细胞整齐排列成双环，之间有发达的胞间连丝，有利于保持细胞间频繁的物质交流，A正确；玉米维管束鞘细胞中无类囊体，不能进行水的光解，B错误；玉米叶肉细胞和维管束鞘细胞中均能发生有机物的合成和分解，C正确；玉米叶肉细胞和维管束鞘细胞固定CO2不需要消耗能量，D正确。 3．(2025·湖南邵阳二模)在农作物的 初级生产力中，有90%～95%来自于 光合作用的有机物生产，但C3植物的 实际光能转化效率仅为1%，C4植物可 以达到2%左右，同时对水的利用效率 也比C3植物高。Rubisco在C3和C4植 物中均存在，能催化C5与CO2反应形 成C3；当CO2浓度较低时，Rubisco也 能催化C5与O2反应形成C2等化合物(此 过程称为光呼吸)。因此，将C3植物改造成C4植物(C4工程)，有望解决当今粮食短缺的问题。如图是C4途径的示意图，据图回答以下问题： (1)和C3植物相比，C4植物在叶片器 官和细胞结构上有诸多不同：C4植 物的维管束鞘细胞外侧紧密连着一 圈叶肉细胞，组成花环(Kranz)结构， 多数C4植物的光合作用是通过两种 细胞共同实现，这两种细胞间分布 有较多的胞间连丝，有利于细胞间 的____________________。在进行 光合作用时，C4植物固定CO2的具 体场所有_______________________________________________。 物质交换、信息交流 叶肉细胞细胞质基质、维管束鞘细胞的叶绿体基质 C4植物的叶肉细胞和维管束鞘细胞间 通过胞间连丝频繁进行物质交换(如C4 化合物的转移)，确保维管束鞘细胞中 有更多的CO2以参与卡尔文循环，此 外，植物细胞还能通过胞间连丝进行 信息交流。根据图示信息可知，C4植 物固定CO2的场所分两步；在叶肉细 胞的细胞质基质中，PEP羧化酶催化 已溶解的CO2与PEP生成苹果酸；在 维管束鞘细胞的叶绿体基质中，C4分解释放CO2供Rubisco用于卡尔文循环。 (2)除Rubisco外，C4植物还具有由_________酶催化的CO2固定过程，该酶对CO2的亲和力比Rubisco更高，可进行CO2浓缩，减少光呼吸对有机物的消耗。 PEP羧化 C4植物特有的PEP羧化酶对CO2的亲和力远高于Rubisco，可在低CO2条件下高效催化CO2固定过程，形成C4化合物以浓缩CO2，减少光呼吸消耗。 (3)在低浓度CO2条件下，可诱导黑藻中该酶基因的表达，将黑藻由C3型转变为C4型，从分子水平验证该结论，可采用的技术有________________ ______________________________。诱导成功后黑藻不依赖“花环”(Kranz)结构，仅在叶肉细胞中进行C4途径，为C4工程提供了新的研究方向，因为____________________________________________________ ___________________________。 PCR技术(分子杂交技术或抗体—抗原杂交技术) 有望在细胞结构(酶)而非器官结构(叶片的Krans结构)层面，将C3植物改造为C4植物 从分子水平验证黑藻C4途径相关基因的表达，可通过分子杂交检测mRNA水平，或者抗体—抗原杂交技术检测相关蛋白的表达量。黑藻的C4途径仅在叶肉细胞完成，突破了传统C4植物依赖叶肉—维管束鞘细胞分工的限制，有望在细胞结构(酶)而非器官结构(叶片的Kranz结构)层面，将C3植物改造为C4植物。 (4)C4途径的出现是对C3途径的重要补充而非代替，从进化角度分析C4植物出现的原因，可能是________。 A．作为低CO2情况下植物采取的一种光合策略 B．适应盐渍化、高温以及干旱环境 C．减弱Rubisco催化的光呼吸，提高光合速率 D．工业革命以来，全球CO2升高，会抑制C3植物进化为C4植物 ABC C4植物特有的PEP羧化酶可在低CO2条件下高效催化CO2固定过程，所以C4途径是植物对低CO2等恶劣环境的适应策略，A正确；C4植物的进化与干旱、高温等环境压力直接相关，其光合机制是对这些胁迫的适应性进化的结果，B正确；C4途径是通过CO2浓缩机制减少光呼吸，提高水分利用效率和光合速率，C正确；工业革命后CO2升高可能会抑制C4植物的竞争优势，并不能得出会抑制C3植物进化为C4植物，D错误。 返回 第 一 部 分 　 教 材 盲 点 清 除 谢 谢 观 看 ！ $