专题二 争分突破2 光呼吸、C4植物、CAM植物-【创新大课堂】2026年高考二轮生物专题复习

争分突破2 光呼吸、C4植物、CAM植物 1．C3植物、C4植物和CAM植物固定CO2方式的比较 (1)比较C4植物、CAM植物固定CO2的方式 相同点：都对CO2进行了两次固定。 不同点：C4植物两次固定CO2是空间上错开；CAM植物两次固定CO2是时间上错开。 (2)比较C3、C4、CAM途径 C3途径是碳同化的基本途径，C4途径和CAM途径都只起固定CO2的作用，最终还是通过C3途径合成有机物。 2．光呼吸 (1)发生条件 ①干旱、炎热条件下，气孔关闭，阻止CO2进入叶片和O2逸出叶片。 ②Rubisco具有两面性(或双功能)。 (2)过程 (3)发生场所：叶绿体、过氧化物酶体、线粒体。 (4)不利影响：光呼吸消耗掉暗反应的底物C5，导致光合作用减弱，农作物产量降低。 (5)有利影响 ①光呼吸是进行光合作用的细胞为适应高光照及高O2低CO2的条件下，提高抗逆性而形成的一条代谢途径； ②在干旱和高辐射等环境中，气孔关闭，胞间CO2浓度降低，会导致光抑制。此时光呼吸释放CO2，用于光合作用，减少碳损失；消耗高光强产生过多的NADPH和ATP，保护光合结构。 (6)二氧化碳的猝发：指在光照突然停止之后释放出大量的二氧化碳的现象。是光合作用停止而光呼吸还在进行造成的。 (7)光呼吸与细胞呼吸的区别 反应条件不同：光呼吸的强度大致和光强度成正比。只有在光照下，CO2浓度降低，O2浓度增高时才进行。 产能情况不同：光呼吸虽然能使有机物分解为CO2，却不产生ATP或NADPH。 【素养表达】 1．CAM植物的叶肉细胞，在夜晚否(填“是”或“否”)进行暗反应生成有机物，原因是夜晚没有光，不能进行光反应，不能为暗反应提供ATP和NADPH，只是对CO2进行暂时固定，不进行暗反应。 2．CAM植物中CO2固定的途径和发生时间分别是CAM途径：夜晚；卡尔文循环：白天。 3．CAM植物夜晚细胞中的pH会下降的原因：夜晚细胞固定CO2，生成苹果酸储存在液泡中。 4．C4植物固定CO2的途径和发生的场所分别是C4途径：叶肉细胞的细胞质基质；卡尔文循环：维管束鞘细胞的叶绿体基质。 5．晴朗的夏季中午，水稻会出现“光合午休”现象，此时光合作用速率明显减弱，而CO2生成量明显增加，其原因是气孔关闭导致CO2浓度降低，而高光照下O2浓度升高，O2在与CO2竞争Rubisco酶中有优势，光呼吸增强。 1．(2021·全国乙，29节选)生活在干旱地区的一些植物(如植物甲)具有特殊的CO2固定方式。这类植物晚上气孔打开吸收CO2，吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中；白天气孔关闭，液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2可用于光合作用。回答下列问题： (1)光合作用所需的CO2来源于苹果酸脱羧和 释放的CO2。 (2)若以pH作为检测指标，请设计实验来验证植物甲在干旱环境中存在这种特殊的CO2固定方式(简要写出实验思路和预期结果)。 答案　(1)细胞呼吸　(2)实验思路：植物甲在干旱的环境条件下(其他条件适宜)培养一段时间，分别在白天和晚上测定植物甲液泡内的pH，统计分析实验数据。预测结果：晚上的pH明显小于白天。 解析　(1)白天有光照，叶肉细胞能利用液泡中储存的苹果酸脱羧释放的CO2进行光合作用，也能利用光合作用产生的氧气和有机物进行有氧呼吸，细胞呼吸(呼吸作用)产生的二氧化碳也能用于光合作用暗反应，故光合作用所需的CO2可来源于苹果酸脱羧和细胞呼吸(或呼吸作用)释放的CO2。 (2)由题干可知，在干旱地区，植物甲晚上气孔打开吸收CO2，吸收的CO2通过生成苹果酸储存在液泡中，会使细胞液中pH降低。若以pH作为检测指标，可设置实验，测定白天和晚上细胞液pH的大小即可，预期的结果是晚上细胞液的pH小于白天。 2．(2022·全国甲，29节选)C4植物的CO2补偿点比C3植物的低。CO2补偿点通常是指环境CO2浓度降低导致光合速率与呼吸速率相等时的环境CO2浓度。回答问题： 干旱会导致气孔开度减小，研究发现在同等程度干旱条件下，C4植物比C3植物生长得好。从两种植物CO2补偿点的角度分析，可能的原因是 。 答案　C4植物的CO2补偿点低于C3植物，C4植物能够利用较低浓度的CO2 解析　干旱导致气孔关闭，降低了CO2进入叶片的速率。C4植物的CO2补偿点低于C3植物，这意味着在相同低CO2浓度下，C4植物仍能维持光合作用，而C3植物的光合作用则受到更大限制。因此，干旱条件下，C4植物比C3植物生长更好，因为它们更有效地利用有限的CO2资源。 3．(2021·天津，15节选)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，因此提高CO2浓度可以提高光合效率。蓝细菌具有CO2浓缩机制，如图所示。回答问题： 注：羧化体具有蛋白质外壳，可限制气体扩散。 据图分析，CO2依次以 和 方式通过细胞膜和光合片层膜。蓝细菌的CO2浓缩机制可提高羧化体中Rubisco周围的CO2浓度，从而通过促进 和抑制 提高光合效率。 答案　自由扩散　主动运输　CO2固定　O2与C5结合 解析　据图分析，CO2进入细胞膜的方式为自由扩散，进入光合片层膜时需要膜上的CO2转运蛋白协助并消耗能量，为主动运输过程。蓝细菌通过CO2浓缩机制使羧化体中Rubisco周围的CO2浓度升高，从而通过促进CO2固定进行光合作用，同时抑制O2与C5结合，进而抑制光呼吸，最终提高光合效率。 4．(2023·湖南，17节选)如图是水稻和玉米的光合作用暗反应示意图。卡尔文循环的Rubisco酶对CO2的Km为450 μmol·L－1(K越小，酶对底物的亲和力越大)，该酶既可催化RuBP与CO2反应，进行卡尔文循环，又可催化RuBP与O2反应，进行光呼吸(绿色植物在光照下消耗O2并释放CO2的反应)。该酶的酶促反应方向受CO2和O2相对浓度的影响。与水稻相比，玉米叶肉细胞紧密围绕维管束鞘，其中叶肉细胞叶绿体是水光解的主要场所，维管束鞘细胞的叶绿体主要与ATP生成有关。玉米的暗反应先在叶肉细胞中利用PEPC酶(PEPC对CO2的Km为7 μmol·L－1)催化磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)与CO2反应生成C4，固定产物C4转运到维管束鞘细胞后释放CO2，再进行卡尔文循环。回答下列问题： (1)在干旱、高光照强度环境下，玉米的光合作用强度 (填“高于”或“低于”)水稻。从光合作用机制及其调控分析，原因是 (答出三点即可)。 (2)某研究将蓝细菌的CO2浓缩机制导入水稻，水稻叶绿体中CO2浓度大幅提升，其他生理代谢不受影响，但在光饱和条件下水稻的光合作用强度无明显变化。其原因可能是 (答出三点即可)。 答案　(1)高于　高光照条件下玉米可以将光合产物及时转移；玉米的PEPC酶对CO2的亲和力比水稻的Rubisco酶更高；玉米能通过PEPC酶生成C4，使维管束鞘细胞内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸　(2)酶的活性达到最大，对CO2的利用率不再提高；受到ATP以及NADPH等物质含量的限制；原核生物和真核生物光合作用机制有所不同 解析　(1)在干旱、高光照强度环境下，水稻减少蒸腾作用，关闭大部分气孔，导致CO2的吸收减少，光合作用减弱，而玉米由于以下原因光合作用强度高于水稻：①玉米为C4植物，其 PEPC 酶提高了固定CO2的能力(PEPC酶对CO2的亲和力比水稻Rubisco酶更高)，在CO2的吸收减少时，还可以为暗反应提供足够的CO2；②水稻中的Rubisco 酶在CO2吸收減少时，催化RuBP 与O2反应进行光呼吸，从而使水稻暗反应固定的CO2减少，而玉米的光呼吸较弱甚至没有；③玉米力C4植物，其光合产物可以通过维管束鞘细胞及时转移，从而提高光合速率。 (2)水稻细胞叶绿体中CO2浓度大幅度提升，在光饱和条件下，光合作用强度无明显变化的原因可能有：①光合色素含量的限制；②与光合作用有关的酶含量和酶活性的限制；③光合产物ATP和NADPH含量的限制。④原核生物和真核生物的光合作用机制有所不同。 5．(2024·黑吉辽，21节选)在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3；当CO2/O2比值低时，C5也能与O2反应形成C2等化合物。C2在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中经过一系列化学反应完成光呼吸过程。上述过程在叶绿体与线粒体中主要物质变化如图1。 光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题： (1)反应①是 过程。 (2)与光呼吸不同，以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是 和 。 (3)我国科学家将改变光呼吸的相关基因转入某种农作物野生型植株(WT)，得到转基因株系1和2，测定净光合速率，结果如图2、图3。图2中植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外，还可来自 和 (填生理过程)。7～10时株系1和2与WT净光合速率逐渐产生差异，原因是 。 据图3中的数据 (填“能”或“不能”)计算出株系1的总光合速率，理由是 。 答案　(1)CO2的固定　(2)细胞质基质　线粒体基质 (3)光呼吸　细胞呼吸　7～10时，随着光照强度的增加，株系1和2由于转入了改变光呼吸的相关基因，导致光呼吸速率降低，光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程　不能　总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，呼吸速率是光照强度为0时的CO2释放速率，图3横坐标为CO2浓度，无法得出呼吸速率 解析　(1)在光合作用的暗反应过程中，CO2在特定酶的作用下，与C5结合形成两个C3，这个过程称作CO2的固定，故反应①是CO2的固定过程。 (2)有氧呼吸的第一、二、三阶段的场所依次是细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜。有氧呼吸第一阶段是葡萄糖分解成丙酮酸和 NADH，合成少量 ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳和 NADH，合成少量 ATP，因此以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生 NADH的场所是细胞质基质、线粒体基质。 (3)由图1可知，在线粒体中进行光呼吸的过程中，也会产生二氧化碳，因此植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外，还可来自光呼吸、呼吸作用。7～10时，随着光照强度的增加，株系1和2由于转入了改变光呼吸的相关基因，导致光呼吸增长较慢，从而使其净光合速率增长较快，因此与 WT 相比，株系1和2的净光合速率较高。总光合速率＝净光合速率十呼吸速率十光呼吸速率，由图3数据无法得出呼吸速率和光呼吸速率，故据图3中的数据不能计算出株系1的总光合速率。 1．(2025·江苏盐城二模)图1表示葡萄叶肉细胞内部分代谢过程，甲～丁表示物质，①～⑤表示过程。图2为研究人员探究物质X对臭氧(O3)胁迫后葡萄叶片影响的部分结果。回答下列问题： (1)图1中，乙和丙分别表示 ，①～⑤过程中，发生在生物膜上的有 。 (2)在提取葡萄叶片中的光合色素时通常需要加入的试剂有 (写出3种)。 图2中“？”处理组的处理应为 ，净光合速率的观察指标为 (写出1种即可)。据图2推测，O3可能通过 、影响植物光合作用的光反应，进而影响植物的净光合速率。 (3)植物的核酮糖­1，5­二磷酸羧化/加氧酶(Rubisco)在CO2浓度较高时能催化C5与CO2反应；当O2浓度较高时也能催化C5与O2反应，反应产物经一系列变化后到线粒体中氧化分解成CO2，这种植物在光下吸收O2产生CO2的现象称为光呼吸。研究人员测得的实验数据如下表。 处理 Rubisco 活性/ U·L 光呼吸速 率/μ mol· m－2·s－1 Je(PCR) 生成速率 /μ mol· m－2·s－1 Je(PCO) 生成速率 /μ mol· m－2·s－1 空白 对照组 160 5.5 360 120 O3 处理组 130 1.2 150 30 “？” 处理组 150 2.2 210 50 注：Je(PCR)是指用于暗反应(碳同化)的光合电子流速，Je(PCO)是指用于光呼吸的电子流速。 a.Rubisco可作用的底物有 。 b．实验结果表明，“？”处理组Je(PCR)和Je(PCO)显著升高，推测其作用机理可能是 。 (4)为探究物质X对O3胁迫下葡萄叶片抗氧化酶活性的影响，研究人员分别在处理后的第3天、第6天、第9天，分别从上述三组植株上选取相同部位、相同数量的叶片，测定叶片中抗氧化酶SOD、POD、CAT的活性和叶片的净光合速率。若在相同处理时间下，“？”处理组叶片中 、 ，则说明物质X能够提高O3胁迫下葡萄叶片的抗氧化酶活性，减轻O3对叶片光合能力的抑制，缓解O3胁迫对葡萄叶片的伤害。 答案　(1)丙酮酸、CO2　①⑤　(2)无水乙醇、二氧化硅、碳酸钙　物质X＋O3　单位叶面积吸收CO2的量(或单位时间单位叶面积释放O2的量)　影响叶绿素的合成　(3)C5、CO2、O2　物质X能缓解O3对Rubisco活性的抑制，使更多的C5参与暗反应(Je(PCR)升高)，同时减少C5与O2的反应　(4)SOD、POD、CAT的活性应高于O3处理组　叶片的净光合速率应高于O3处理组 解析　(1)在有氧呼吸的第一阶段，葡萄糖分解产生丙酮酸和NADH，即物质乙为丙酮酸；据图可知，①是光合作用的光反应阶段，②是有氧呼吸的第二阶段，丙为CO2，③是光合作用的暗反应阶段，④是有氧呼吸的第一阶段，⑤是有氧呼吸的第三阶段，①～⑤过程中，发生在生物膜上的有①(叶绿体类囊体薄膜上)、⑤(线粒体内膜上)。 (2)提取光合色素时，加入二氧化硅(SiO2)的目的是使研磨更充分；加入碳酸钙(CaCO3)的目的是防止研磨中色素被破坏；加入无水乙醇(或丙酮)的目的是溶解色素。所以通常需要加入的试剂有无水乙醇、二氧化硅、碳酸钙。 图2中研究的是物质X对臭氧(O3)胁迫后葡萄叶片的影响，已有空白对照组和O3处理组，所以“？”处理组的处理应为物质X＋O3。净光合速率的观察指标可以为单位时间单位叶面积吸收CO2的量(或单位时间单位叶面积释放O2的量)。 据图2推测，O3处理组与对照组相比，叶绿素a和叶绿素b的含量下降，所以，O3可能通过影响叶绿素的合成，影响植物光合作用的光反应，进而影响植物的净光合速率。 (3)a.由题干“植物的核酮糖­1，5­二磷酸羧化/加氧酶(Rubisco)在CO2浓度较高时能催化C5与CO2反应；当O2浓度较高时也能催化C5与O2反应”可知，Rubisco可作用的底物有C5、CO2、O2。b.“？”处理组是物质X＋O3，其Je(PCR)和Je(PCO)显著升高，结合前面信息推测其作用机理可能是物质X能缓解O3对Rubisco活性的抑制，使更多的C5参与暗反应(Je(PCR)升高)，同时减少C5与O2的反应(相对O3处理组，Je(PCO)升高幅度相对小，整体表现为Je(PCR)和Je(PCO)显著升高)。 (4)抗氧化酶包括SOD、POD、CAT，若物质X能够提高O3胁迫下葡萄叶片的抗氧化酶活性，减轻O3对叶片光合能力的抑制，缓解O3胁迫对葡萄叶片的伤害，那么在相同处理时间下，“？”处理组叶片中SOD、POD、CAT的活性应高于O3处理组，且叶片的净光合速率应高于O3处理组。 2．(2025·黑龙江哈尔滨二模)自然界中的绿色植物根据光合作用暗反应过程中CO2的固定途径不同可以分为C3、C4和CAM三种途径。根据以下资料回答问题： 资料(一)　小麦是C3途径，如图1：也称卡尔文循环，整个循环由RuBP(C5)与CO2的羧化开始到RuBP(C5)再生结束，在叶绿体基质中进行，可合成蔗糖、淀粉等多种有机物。 图1 资料(二)　玉米是C4途径，如图2：叶肉细胞中的叶绿体有类囊体能进行光反应，同时，CO2被整合到C4化合物中，随后C4化合物进入维管束鞘细胞，进而生成有机物。PEP羧化酶被形象地称为“CO2泵”，它提高了C4植物固定CO2的能力，使C4植物比C3植物具有较强光合作用(特别是在高温、光照强烈、干旱条件下)能力，并且无光合午休现象。 图2 资料(三)　菠萝是CAM植物，夜间吸进CO2，经过一系列转化生成苹果酸储存在液泡中，细胞液pH下降。而白天气孔关闭，苹果酸间接参与卡尔文循环，最后合成淀粉或者转移到线粒体，进一步氧化释放CO2，又可进入C3途径。 图3 (1)图1是小麦碳元素代谢途径的示意图。①②③④代表的是物质，A、B、C、D代表的是生理过程，A过程发生的场所是 。③代表的物质是 ；从有氧呼吸的角度分析，NAD＋在小麦细胞的 阶段被消耗。 (2)分析图1和图2，在C3和C4植物细胞中，分别与CO2相结合的物质是 。 (3)结合图2，在玉米叶肉细胞中CO2被整合到C4化合物后，最终在 (场所)生成有机物。 (4)结合图3，菠萝在夜晚吸收的CO2能否立即用于C3途径？ (填“能”或“不能”)，可能的原因是 。 (5)植物的C3途径、C4途径、CAM途径都是植物制造有机物的途径，但只有C3途径是植物的碳同化的基本途径，依据以上三个材料，为什么？ 。 答案　(1)类囊体薄膜　ADP和Pi　有氧呼吸第一、二阶段　(2)C5　C5、PEP　(3)在维管束鞘细胞的叶绿体基质或维管束鞘细胞叶绿体　(4)不能　没有光照，光反应不能正常进行，无法为暗反应提供足够ATP和NADPH　(5)C4途径和CAM途径都只起固定CO2的作用，最终还是通过C3途径合成有机物 解析　(1)A过程为光反应，根据资料(一)及光合作用知识，光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上。在光合作用暗反应中，ATP水解为ADP和Pi并释放能量用于C3的还原，所以③代表ADP和Pi。从有氧呼吸角度，NAD＋在有氧呼吸第一、二阶段接受氢形成NADH，所以NAD＋在有氧呼吸第一、二阶段被消耗。 (2)依据资料(一)和(二)，C3植物(如小麦)中，CO2与RuBP(C5)结合；C4植物(如玉米)中，CO2与磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)结合形成C4，C4在维管束鞘细胞分解形成CO2参与卡尔文循环。 (3)由资料(二)可知，玉米是C4途径植物，叶肉细胞中CO2被整合到C4化合物后，进入维管束鞘细胞，在维管束鞘细胞的叶绿体基质中，利用相关酶和光反应产生的ATP、NADPH等，通过卡尔文循环生成有机物。 (4)菠萝在夜晚吸收的CO2不能立即用于C3途径。原因是C3途径(卡尔文循环)需要光反应提供ATP和NADPH，夜晚没有光照，光反应不能正常进行，无法为暗反应提供足够的ATP和NADPH，所以CO2不能立即用于C3途径。 (5)结合资料可知，C4途径和CAM途径都只是在固定CO2方面有特殊机制，但最终合成有机物都还是通过C3途径(卡尔文循环)来完成，所以C3途径是植物碳同化的基本途径。 3．(2025·宿迁高三模拟)起源于热带的玉米，除了和其他C3植物(如花生)一样具有卡尔文循环(简称C3途径)外，还存在另一条固定CO2的途径，固定CO2的初产物是四碳化合物(C4)，简称C4途径，玉米也被称为C4植物。图甲表示花生和玉米的光合作用部分途径示意图，研究发现C4植物中PEPC酶对CO2的亲和力约是Rubisco酶的60倍；图乙表示夏季晴朗的白天，玉米和花生净光合速率(单位时间、单位叶面积吸收CO2的量)的变化曲线。请回答下列问题： (1)写出玉米光合作用中CO2中碳转化成有机物(CH2O)中碳的转移途径 (用箭头和符号表示)。 (2)图乙中花生净光合速率在11：00左右明显减弱的主要原因是 ， 而此时玉米净光合速率仍然很高的原因是 。 (3)玉米具有此特殊光合作用途径的意义是 。 答案　(1)CO2→C4→CO2→C3→有机物　(2)植物蒸腾作用加强，叶片部分气孔关闭，吸收CO2减少，导致光合作用降低　玉米中的PEPC酶与CO2的亲和力高，对CO2的利用率高，可以利用低浓度CO2进行光合作用，叶片部分气孔关闭对其光合作用无影响　(3)适应高温、强光照、干旱环境，既能保持体内水分，又能进行高效的光合作用 解析　(1)叶肉细胞中 PEPC 酶对CO2的亲和力是 Rubisco 酶的60倍，叶肉细胞中将低浓度的CO2固定生成C4，C4被运输到维管束鞘细胞中，释放出 CO2, CO2被C5固定形成C3，C3还原形成有机物。 (2)由曲线图可知：在11：00时，花生植物细胞蒸腾作用加强，叶片部分气孔关闭，吸收CO2减少，导致光合作用降低。玉米中的PEPC酶与CO2的亲和力高，对CO2的利用率高，当叶片部分气孔关闭时，可以利用低浓度CO2进行光合作用。 (3)玉米特殊的光合作用途径，可以适应高温、强光照、干旱环境，当气孔部分关闭时， 仍能进行高效率的光合作用。既能保持体内水分，又能进行高效的光合作用。 4．(2025·长沙高三三模)炎热干燥的天气往往会导致植物出现光呼吸现象，图示为植物叶肉细胞发生的光呼吸过程简图，光呼吸发生的原因是图中的R酶的双功能性，当CO2与O2浓度之比较高时，R酶能够催化CO2与C5反应生成C3，反之，当CO2与O2浓度之比较低时，光呼吸水平增加，R酶就会更多地催化C5与O2反应生成乙醇酸(C2)，C2最后在相应细胞器中可转化成C3和CO2。请完成以下问题： (1)炎热干燥的天气导致植物出现光呼吸的原因是 。 (2)比较光呼吸与植物细胞有氧呼吸的不同点： (描述三个方面)。 (3)研究发现，水稻等作物的光合产物有较大比例要消耗在光呼吸底物上。那么，这些作物中光呼吸存在的意义是 。 答案　(1)炎热干燥天气，蒸腾作用强导致水分散失过快，植物为了避免水分散失，部分气孔关闭，CO2吸收减少，光合作用产生的O2在叶片中堆积，使得CO2与O2浓度之比降低，光呼吸水平增加　(2)条件：光呼吸发生在光照条件下，有氧呼吸在有光、无光条件下均能发生；场所：光呼吸的发生需要叶绿体、过氧化物酶体和线粒体的参与，有氧呼吸发生在细胞质基质和线粒体中；能量角度：光呼吸消耗ATP，有氧呼吸生成ATP；物质角度：光呼吸利用O2和C5生成乙醇酸和C3，有氧呼吸利用葡萄糖和O2生成CO2和水　(3)避免光反应过程中积累的ATP和NADPH对叶绿体的伤害，同时消除乙醇酸对细胞的毒害，回收碳元素，减少碳的流失 解析　(1)炎热干燥天气，蒸腾作用强导致水分散失过快，植物为了避免水分散失，气孔关闭，光合作用产生的O2在叶片中堆积，同时外界的CO2不能通过气孔进入细胞间隙，在这种情况下，CO2与O2的比值降低，光呼吸水平增加。 (2)光呼吸与有氧呼吸的比较如表所示： 比较项目 光呼吸 有氧呼吸 底物 乙醇酸 糖类等有机物 发生部位 叶绿体、过氧化物酶体、线粒体 细胞质基质、线粒体 反应条件 光照 有光或无光都可以 能量 消耗能量(消耗ATP和NADPH) 产生能量 共同点 消耗氧气、放出二氧化碳 (3)光呼吸的主要生理意义如下：①防止强光对叶绿体的破坏，强光时，由于光反应速率大于暗反应速率，叶肉细胞中会积累ATP和NADPH，这些物质的积累会产生自由基从而损伤叶绿体，而强光下，光呼吸作用加强，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；②消除乙醇酸对细胞的毒害，乙醇酸(C2)对细胞有毒害作用，而光呼吸能利用乙醇酸从而消除其毒害作用；③回收碳元素，C2可转化为C3和CO2，C3通过光呼吸过程又返回到卡尔文循环中，不至于全部流失掉，即通过光呼吸回收了一部分碳元素。 5．(2025·上海崇明区高三二模)不同物种独立演化出相同或相似的性状称为趋同进化。在大多数植物的光合作用中，大气CO2直接被卡尔文循环中的R酶固定。然而，R酶对CO2和O2都有亲和性，当其结合O2而非CO2时就会发生光呼吸作用，导致能量消耗。陆生植物进化出了多种碳浓缩机制避免光呼吸，除C3途径外，许多生活在炎热干燥环境中的植物会采用C4途径或CAM途径。两种机制都使用R酶并将CO2的捕获和固定分开进行，提高碳固定的效率。结合题干信息分析，下列可作为光合作用趋同进化的证据有 (多选)。 A．从蓝细菌到开花植物捕获光能的装置都是叶绿体 B．为避免光呼吸，陆生植物进化出多种碳浓缩机制 C．C4植物和CAM植物都利用R酶来固定CO2 D．C4植物和CAM植物都把CO2的捕获和固定分开 答案　BCD 解析　蓝细菌是原核生物，光合作用在其光合片层上进行，没有叶绿体，A 错误；为避免光呼吸，陆生植物进化出多种碳浓缩机制，都是促进光合作用的进行，B正确；C4植物和CAM植物都利用R酶来固定CO2，是趋同的证据之一，C正确；C4植物和CAM植物都把CO2的捕获和固定分开，前者在空间上分开，后者在时间上分开，是趋同的证据之一，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $