2026届高三生物二轮复习课件专题细胞代谢（特殊代谢类型）

高阶思维练3　C4途径、CAM途径、光呼吸等特殊代谢类型 专题二 细胞的新陈代谢 高考专题复习 生物学 专题二 细胞的新陈代谢 光合磷酸化和氧化磷酸化 1.电子传递和光合磷酸化 2.电子传递和氧化磷酸化 ——光反应 ——有氧呼吸第三阶段 光合色素(PSⅡ和PSⅠ)的主要功能是吸收、传递、转化光能 【小结】　电子的最初供体是水,最终受体是NADP+,电子传递的最终产物是NADPH。 【小结】　电子的最初供体是NADH和FADH2,最终受体是O2,电子传递的最终产物是H2O。 光合磷酸化:光反应中，光能驱动电子传递，形成H⁺梯度，H⁺通过ATP合酶合成ATP 氧化磷酸化:有氧呼吸第三段，NADH、FADH₂提供电子，电子传递释放能量形成H⁺梯度，H⁺通过ATP合酶合成ATP C3途径 (1)其吸收的光能有两个方面的用途:一是将水分解产生氧和H+,氧直接以氧分子的形式释放出去,H+与氧化型辅酶Ⅱ(NADP+)结合,形成还原型辅酶Ⅱ(NADPH);二是在有关酶的作用下,提供能量促使ATP的合成。 (2)物质变化 C3途径 Ⅱ.暗反应 (1)物质变化 3.光反应和暗反应的联系 NADPH的作用:作为活泼的还原剂,同时也储存部分能量供暗反应阶段利用。 C3途径　 4.影响光合作用的因素 (1)光照(可通过光照强度、光质、光照面积、光照时间等来影响光合速率) 光照强度:直接影响光反应速率,光反应产物NADPH与ATP的数量多少会影响暗反应速率。 (2)CO2的浓度:通过影响暗反应C3的生成来影响光合速率。 (3)温度:影响光合作用过程,特别是暗反应中酶的催化效率,从而影响光合作用强度。 (4)水分:缺水并不直接影响光反应,而是降低了气孔导度,影响了CO2进入叶肉细胞,使暗反应速率下降,从而使光合速率下降;或引起光合产物输出受阻,导致光合速率下降。(植物光反应需要的水不足根从土壤中吸收水的1%。缺水不会通过影响水的光解抑制光合作用) (5)矿质元素:例如Mg、N是叶绿素的组成成分,N也是光合酶的组成成分,P是ATP和NADPH的组成成分。 气孔限制因素和非气孔限制因素 前者是指环境因素使气孔导度降低,CO2吸收减少,导致光合速率下降。后者是指影响色素含量、酶的活性等而直接抑制光合作用。 C3途径　 C3途径　 （1）光抑制现象：光能超过光合系统所能利用的量时，光合生物会启动自我保护机制，光合功能______，这就是光抑制现象。 下降 （2）光抑制的机理：光合系统的破坏，PS Ⅱ是光破坏的主要场所，发生光破坏后的结果：______传递受阻，光合效率_______。 （3）光保护的三道防线： 电子 下降 第三道防线：修复（新合成的D1蛋白插入PSⅡ反应中心） 第一道防线： 以热能形式散失 第二道防线：清除机制 返回导航 5.(2025·山东卷)高光强环境下,植物光合系统吸收的过剩光能会对光合系统造成损伤,引起光合作用强度下降。植物进化出的多种机制可在一定程度上减轻该损伤。某绿藻可在高光强下正常生长,其部分光合过程如图所示。 (1)叶绿体膜的基本支架是　　　 ;叶绿体中含有许多由类囊体组成的　　　　,扩展了受光面积。 磷脂双分子层 基粒 C3途径　 返回导航 H2O 丙酮酸、[H] O2、CO2 途径①以电能的方式耗散光能,途径②以热能的方式耗散光能 C3途径　 高阶思维练3　C4途径、CAM途径、光呼吸等特殊代谢类型 【思维源点】 C3途径和C4途径的比较 1.C3植物与C4植物叶片结构比较 C3植物叶片中维管束鞘细胞较小,其内不含叶绿体，只有叶肉细胞含叶绿体 无花环结构 C4植物叶片有“花环形结构”的两圈细胞,内层为维管束鞘细胞,含有叶绿体（无基粒只有基质进行暗反应） 高阶思维练3　C4途径、CAM途径、光呼吸等特殊代谢类型 2.C4途径 C4植物：如玉米、甘蔗。 具有耐高温、光照强烈、干旱的能力 PEP羧化酶与CO2亲和力大且不与O2亲和,抑制光呼吸，提高了C4植物固定CO2的能力，使叶肉细胞能有效地固定和浓缩CO2,供维管束鞘细胞内叶绿体中的C3途径利用。 并且无光合午休现象 ①气孔关闭时，高效PEP羧化酶仍能利用极低浓度的CO2 ②C4植物会通过C4途径把CO2储存起来形成C4，当气孔关闭时，C4会分解产生用于光合作用 高阶思维练3　C4途径、CAM途径、光呼吸等特殊代谢类型 3.光呼吸 1、过程： 2、发生原因 内因： 外因： 高 O₂、强光、低 CO₂、高温 酶的 “双重性格”：O2和CO2竞争Rubisco酶 不利：消耗掉暗反应的底物C5，消耗的 ATP 与 NADPH，导致光合作用减弱，农作物减产。 有利影响：强光时，光反应速率＞暗反应速率， →叶肉细胞中会积累ATP和NADPH、O2 →积累后产生自由基，这些自由基会损伤叶绿体。 →而强光下，光呼吸加强，会消耗光反应过程中积累的ATP和NADPH，从而减轻对叶绿体的伤害。 3、影响： 高阶思维练3　C4途径、CAM途径、光呼吸等特殊代谢类型 4.光呼吸与细胞呼吸的比较 光呼吸 细胞呼吸 底物 底物是光下在叶绿体内新形成的,如光合作用中的乙醇酸 常用底物是葡萄糖,可以是新形成,也可以是储存的 场所 只发生在光合细胞中,在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体三种细胞器协同作用下进行 所有活细胞中都可以进行 条件 光下,O2/CO2的值相对高时 有氧、无氧都可进行,光下、暗处都可进行 意义 CO2供应不足时,消耗过多的NADPH和ATP,避免细胞受到伤害 为生命活动提供直接能源物质ATP 高阶思维练3　C4途径、CAM途径、光呼吸等特殊代谢类型 2.(2025·辽宁阶段练习)RuBP羧化/加氧酶缩写为Rubisco,CO2和O2竞争性与Rubisco结合,当CO2浓度高时,Rubisco催化C5与CO2反应;当O2浓度高时,Rubisco催化C5与O2反应生成磷酸乙醇酸和C3,磷酸乙醇酸经过一系列化学反应,消耗ATP和NADPH,生成CO2和C3,这一过程称为光呼吸。植物细胞产生的ATP和NADPH过多时会破坏细胞。如图为小麦叶肉细胞中的部分生理活动过程,大写字母代表相应的物质。下列叙述合理的是(　　) A.图中表示RuBP的是E,其组成元素中含有磷元素 B.植物叶肉细胞中,Rubisco发挥作用的场所是叶绿体基质和线粒体内膜 C.夏季晴朗的中午出现“午休现象”时,植物光呼吸的强度与通常相比会有所增大 D.光呼吸能消耗ATP、NADPH,从而降低暗反应的速率,对农业是非常不利的 会形成超氧阴离子自由基O2-,O2-对光合机构具有伤害作用,而光呼吸可消耗过剩的同化力和高能电子,减少O2-的形成,从而保护光合机构 高阶思维练3　C4途径、CAM途径、光呼吸等特殊代谢类型 5.(2025·河南开封三模)图1为高粱的光合作用途径(含C4、C3途径),而花生的光合作用途径只有C3途径,R酶的作用是催化C5与CO2反应,在O2浓度较高时能催化O2与C5结合引发光呼吸。图2为外界CO2浓度对高粱和花生光合作用途径的CO2吸收速率影响的曲线,研究小组将两种植物各一株共同置于同一密闭容器中,实验开始时,容器中CO2浓度为图中C点,其余条件适宜。回答下列问题。 高阶思维练3　C4途径、CAM途径、光呼吸等特殊代谢类型 (1)据图1分析,C4植物体内PEP的作用是　　　　　。 (2)R酶存在于植物细胞的　　 　　(填具体场所)中,光呼吸与细胞呼吸的相同之处是　　　　　　　　　　　　。 (3)在相同的高温、高光照强度环境下,C4植物的光能转化为糖类中化学能的效率比C3植物几乎高2倍,原因是P酶与CO2的亲合力　　　　(填“大于”“基本等于”或“小于”)R酶,再通过苹果酸定向运输和转化,提高了维管束鞘细胞中CO2浓度,提高了光能转化效率。高浓度CO2在与O2竞争R酶的过程中占优势,抑制了__________过程。 固定CO2 叶绿体基质 都消耗了O2,释放出CO2 大于 光呼吸 高阶思维练3　C4途径、CAM途径、光呼吸等特殊代谢类型 (4)图2中CO2浓度为B点时,C3植物的叶肉细胞光合作用强度　　　 (填“大于”“等于”或“小于”)呼吸作用强度。C点之后,影响C3植物和C4植物CO2吸收速率的内因有____________________________________答出2点即可)。 (5)据图2分析,两种植物在培养过程中先停止生长的是　　　　(填“C3”或“C4”)植物,判断依据是_______________________________________________________________ _______________________________________________________________________。 大于 光合色素的含量、酶的活性和数量等 C3 开始时,两株植物的光合作用大于呼吸作用,容器中CO2浓度下降,随着CO2的浓度下降至B点时,C3植株净光合作用为0,植株停止生长,而C4植物能够继续生长 高阶思维练3　C4途径、CAM途径、光呼吸等特殊代谢类型 6.C4途径和CAM途径的比较 C4植物两次固定CO2是在空间上分开的 CAM植物两次固定CO2是在时间上分开的 白天表现为：淀粉增加，苹果酸减少，细胞液PH上升 夜晚表现为淀粉较少，苹果酸增加，细胞液PH下降 高阶思维练3　C4途径、CAM途径、光呼吸等特殊代谢类型 6.(2025·四川成都三模)仙人掌是典型的旱生植物,其在长期干旱条件下进化出特殊的光合作用模式。如图1为仙人掌光合作用CO2同化途径,图2为磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)羧化酶(PEPC)活性的昼夜转换机制。回答相关问题。 高阶思维练3　C4途径、CAM途径、光呼吸等特殊代谢类型 (1)白天仙人掌可将　　　　　　　　　 　过程产生的CO2运入叶绿体参与_______循环完成光合作用过程。 (2)在夜晚,沙漠中的仙人掌将吸收的CO2与　　 　结合并固定,最终以苹果酸的形式储存,此时不进行暗反应生产有机物的原因是____________________　　　　　　　　。据图分析仙人掌在夜间进行这种CO2存储的生理学意义是______ 细胞呼吸和苹果酸分解 卡尔文 PEP(磷酸烯醇式丙酮酸) 夜晚没有光反应提供的ATP和NADPH 储存更多的CO2以备白天使用(减少白天的气孔开放,降低蒸腾作用) $