2026届高三生物一轮复习课件能力提升2 光抑制、光呼吸、C3植物、C4植物、CAM植物

17.(12分)盐害严重影响植物的生长发育。为探究不同水稻品种的耐盐性,为高盐地区水稻引种提供理论基础,研究人员选取三个不同耐盐性水稻品种:日本晴(敏感型)、盐丰47(中度耐盐型,被大规模种植)和海野红(耐盐野生型),研究在较高盐胁迫水平下的光合特性响应规律，为进一步揭示水稻耐盐机理和选育耐盐品种提供理论依据。图1是水稻在0(CK)、 T1(4‰)、T2(6‰)3个浓度梯度盐胁迫后第15天测量的叶绿素(SPAD)值,图2是胞间 CO2浓度。回答下列问题: (1)在提取不同水稻叶片中的色素进行测量SPAD值时,选择无水乙醇作为提取液的依据是 ,提取时还添加了碳酸钙,其目的是 。在海野红的叶肉细胞中产生能量的场所是 。 (2)日本晴在CK和T2浓度梯度盐胁迫后,后者水稻叶肉细胞内C3/C5的值 (填 “升高”“不变”或“下降”),分析原因是 光合色素易溶于无水乙醇 防止色素被破坏 叶绿体、线粒体、细胞质基质 升高 因为日本晴在CK和T2浓度梯度盐胁迫后导致在T2组叶绿素的含量小于CK对照组,因此光反应减弱导致产生的NADPH和ATP减少,C3的还原减少,因此C3含量增加 (3)在高盐条件下,内源性ABA的水平增加会导致气孔关闭。请分析实验数据,各组水稻净光合速率的值均减小,但是胞间CO2浓度却增大,原因是 (4)盐胁迫还会抑制水稻种子的萌发。研究发现在盐胁迫下,赤霉素(GA)能缓解种子受到的渗透胁迫、离子毒性和营养失衡,促进种子发芽和幼苗生长。研究人员欲探究外源油菜素内酯(BR)对盐胁迫下水稻种子萌发的影响,请你写出实验思路 。 在高盐胁迫下,内源性ABA水平的增加会使气孔关闭,导致CO2吸收量减少,但光反应减弱导致暗反应也减弱,因此细胞吸收的CO2大幅减少,所以胞间CO2浓度增大 取若干水稻种子分为甲、乙、丙和丁四组,其中将乙、丙和丁三组放置在高盐溶液中;甲组和乙组用清水处理,丙组用一定浓度的赤霉素处理,丁组用等量的外源油菜素内酯处理;一段时间后观察和记录种子的萌发数 自变量： 因变量: 有无BR 种子的萌发率 最适温度下植物光合作用最大， 植物体内的酶最适温度在40~50℃之间。 温度过高时植物气孔关闭或酶活性降低，光合速率会减弱。 1.适时播种 2.温室中,白天适当提高温度,晚上适当降温 3.植物“午休”现象（气孔关闭） 应用： （3）温度 暗反应→酶活性 一　影响光合作用的因素及应用 （二）外部因素 温度过高，气孔大量关闭，吸收的CO2减少，光合速率降低 ②土壤中矿质元素溶液浓度过高，植物光合作用速率下降的原因可能是: 。 N：光合酶及NADP+和ATP的重要组分 P：NADP+和ATP的重要组分 K：促进光合产物向贮藏器官运输 Mg：叶绿素的重要组分 应用：合理施肥，施肥要浇水，因为无机盐必需溶于水才能被植物吸收 ①在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可______光合作用速率， 但当超过一定浓度后，植物光合作用速率 。 提高 下降 土壤溶液浓度过高，导致植物吸水困难甚至失水 （4）矿质元素 一　影响光合作用的因素及应用 （二）外部因素 应用：合理浇灌、预防干旱 c.缺水 气孔关闭 限制CO2进入叶片 光合作用受影响 a.水是光合作用的原料 b.水是体内各种化学反应的介质 图1表明在农业生产中，可根据 作物的需水规律，合理灌溉。 图2曲线中间DE处光合作用强度 暂时降低，是因为温度高，蒸腾作用过强，气孔关闭，影响了 的供应。 CO2 （5）水 一　影响光合作用的因素及应用 （二）外部因素 P 106课本 光照强度、CO2浓度和温度对光合作用的综合作用 P点及P点之前：限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随着因子 的不断加强，光合速率不断 。 Q点：横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素，影响因素主要为各曲线所表 示的因子。 提高 温室栽培时一定光照强度下，白天适当提高 或适当增加 提高光合速率；当温度适宜时，可适当增加 和CO2浓度 以提高光合速率。 CO2浓度 光照强度 应用： 温度 一　影响光合作用的因素及应用 （三）多因子对光合速率的影响及应用 考向一 考查环境因素对光合作用的影响 D p82 p93 主动 协助 典题精练 5. （2024·江苏扬州检测）淀粉和蔗糖是光合作用 的主要终产物，其合成过程如图所示。细胞质内 形成的蔗糖可以通过跨膜运输进入液泡进行临时 性储藏，该过程是由位于液泡膜上的蔗糖载体介 导的逆蔗糖浓度梯度运输。下列说法正确的是 ( ) D p93 17.(12分)“桂味”是广西著名荔枝品种，其果实的果肉细嫩、香甜多汁。某兴趣小组发现有的荔枝果皮非常红，口感却微酸。这种果实成熟后含糖量降低的现象称为退糖现象。对退糖现象，他们查阅资料得到了果实的糖代谢过程图解(图4-1)、对荔枝喷施不同叶面肥开花后果肉细胞中糖含量的变化坐标图(图4-2)。请回答下列问题: (1)荔枝果实的果皮和假种皮形态结构不同的根本原因是 (2)图4-1中①过程为 _;②过程中的还原剂为 _;影响叶肉细胞暗反应过程的因素有 (写出2个)。荔枝属于糖直接积累型果实，糖分主要贮藏在 (填细胞器)中;若在荔枝果实生长发育早期,光照不足，荔枝果实甜度下降，据图4-1分析，原因是 基因的选择性表达(或遗传信息的表达情况不同) NADPH CO2的固定 CO2浓度、温度、气孔导度、酶的数量(活性) 液泡 通过韧皮部运输到果肉的蔗糖减少，导到果肉细胞中果糖等减少而不甜 光照不足使叶肉细胞光合作用合成的蔗糖减少， 柳州一模 一、光系统及电子传递链 二、光抑制 三、光呼吸 四、C4途径 五、CAM途径 与大学教材知识的衔接 第三单元 细胞的能量供应和利用 一、光抑制 自由基 (2025年山东卷-T21节选)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。 (3)据图分析，通过途径①和途径②)消耗过剩的光能减轻光合系统损伤的机制分别为 途径②:通过光合色素Z将过剩光能转化为热能散失 途径①:将过剩光能用于02的还原(生成H202并分解为H2O)消耗光能以避免能量过剩 H+ 二、光呼吸（红色箭头部分）消耗过多的NADPH和ATP保护光合结构 光呼吸是植物的绿色细胞在光照(高O2，低CO2)条件下,吸收O2并放出CO2的过程。这一反应是在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体三种细胞器的协同参与下完成的。 光呼吸使得C5氧化分解加强，一部分C以C02形式散失，从而减少了光合产物的形成和积累。 RUBP酶 基质 光呼吸过程消耗了ATP和NADPH，造成能量的损耗，是一个高耗能过程 1.光呼吸产生的原因: 抑制光呼吸? 生产实际中，常通过适当升高CO2浓度达到增产的目的，请分析并解释其原理。(从光合作用原理和Rubisco催化反应特点两个方面作答) CO2浓度升高可促进光合作用暗反应的进行，进而提高光合作用强度； 同时还可以促进Rubisco催化更多的C5与CO2结合，减少与O2的结合，从而降低光呼吸速率。 2.光呼吸的生理意义: 不利影响（危害): 有利影响: ①强光下，光呼吸加强，使得C5氧化分解加强，一部分碳以CO2的形式散失，从而减少了光合产物的形成和积累 ②光呼吸过程中消耗了ATP和NADPH，即造成了能量的损耗 ①消除代谢产物乙醇酸对细胞的不利影响 ②消耗过剩的NADPH和ATP，防止其积累而产生的活性氧对光合结构的损伤(是一种光抑制下形成的光保护机制) ③通过光呼吸可回收一部分碳元素，维持卡尔文循环的稳定 3.光呼吸与一般有氧呼吸的比较: 从能量代谢的角度看,光呼吸和有氧呼吸最大的区别是________________________。 光呼吸消耗ATP(能量),有氧呼吸产生ATP(能量) 典题精练 A (2024·吉林卷)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。 (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____________。 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。 CO2的固定 细胞质基质 线粒体基质 光呼吸 细胞呼吸 不能 总光合速率等于净光合速率和细胞呼吸、光呼吸的速率之和，图3并未给出呼吸作用、光呼吸的速率 （4） 结合上述结果分析，选择转基因株系1进行种植，产量可能更具优势，判断 的依据是_______________________________________________________________ ______________________。 图2 图3 比较的对象: 比较点（找差距） 呈现对比性答案 2025年（陕晋宁青）17．叶绿体中R酶既能催化CO2固定，也能催化C5与O2反应，CO2和O2两种底物竞争R酶同一活性位点；线粒体中G酶参与催化甘氨酸转化为丝氨酸，如图（a）。为探究保卫细胞中G酶对植物光合作用的影响，研究者以野生型植株W为参照，构建了G酶表达量仅在保卫细胞中增加的植株S，实验结果如图（b）。回答下列问题。 图a (1)R酶催化CO2固定的场所是叶绿体的 ，产物C3在光反应生成的 参与下合成糖类等有机物。 (2)植物保卫细胞吸水，气孔开度增大。由图（a）（b）可知，相同光照条件下植株S保卫细胞中G酶表达量提高，叶片的净光合速率高于植株W，原因是 。  基质 ATP、NADPH 植株S保卫细胞中G酶表达量提高，促进甘氨酸转化为丝氨酸，释放二氧化碳用于光合作用，从而生成更多的可溶性糖，提高了保卫细胞的细胞液浓度，植物保卫细胞吸水，气孔开度增大，二氧化碳吸收加快，暗反应速率加快 2025年（陕晋宁青）17．叶绿体中R酶既能催化CO2固定，也能催化C5与O2反应，CO2和O2两种底物竞争R酶同一活性位点；线粒体中G酶参与催化甘氨酸转化为丝氨酸，如图（a）。为探究保卫细胞中G酶对植物光合作用的影响，研究者以野生型植株W为参照，构建了G酶表达量仅在保卫细胞中增加的植株S，实验结果如图（b）。回答下列问题。 图a (4)若需确认保卫细胞中G酶对叶片净光合速率的影响，还需补充一个实验组。写出实验思路及预期结果： 。 (3)保持环境中CO2浓度不变，当O2浓度从21%升高到40%时，植株S的净光合速率 （填“增大”或“减小”）；相较于植株W，植株S的净光合速率变化幅度 （填“大”“小”或“无法判断”）。 构建了G酶表达量仅在保卫细胞中减少的植株T为实验组，在相同且适宜条件下培养，测定三组植物在不同光照强度下的净光合速率。 减小 小 预期结果：植株T净光合速率小于植株W，植株S净光合速率大于植株W ①CO2在PEP羧化酶作用下与C3[磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)]结合， 形成C4(叶肉细胞的细胞质基质) （1）过程： ②C4进入维管束鞘细胞的叶绿体中，释放出CO2，并形成另一种C3--丙酮酸 ③释放出来的CO2进入卡尔文循环 丙酮酸则进入叶肉细胞中的叶绿体内，在酶的催化下，利用ATP提供的能量，转化成 PEP，继续固定CO2 PEP羧化酶 三、C4途径 C4植物： C3植物： 1.C3植物和C4植物的区分依据:根据光合作用碳元素同化的最初光合产物的种类不同,把高等植物分成C3、C4植物两类,常见的C4植物有甘蔗、玉米、高粱等。 2.C3和C4植物光合途径的比较: 3.C4途径的意义:固定CO2的酶(PEP羧化酶)对CO2有很强的亲和力,可把大气中含量很低的CO2以C4的形式固定下来。 在高温干旱的条件下，绿色植物的气孔关闭。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，而C3植物则不能。 (3)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_____________________________________________________。 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 (4)PEP羧化酶(PEPC)是C4途径的关键酶,对CO2的亲和力高,C3植物缺少PEPC。胞内CO2浓度较低是限制C3植物光合速率的重要因素,请就改进C3植物、提高光合速率提出你的设想: ___________________________________________。 通过基因工程将PEPC基因导入C3植物细胞,再利用植物组织培养技术获得新个体(答案合理即可) C3植物：大麦、水稻，马铃薯 C4植物：玉米、甘蔗 作用机制 夜晚：①大气中CO2从气孔进入，被磷 酸烯醇式丙酮酸(PEP)羧化酶催化，与PEP结合形成草酰乙酸②草酰乙酸经苹果酸脱氢酶作用还原为苹果酸，贮存于液泡中 白天:①苹果酸从液泡中释放出来，经脱羧酶作用形成CO2和丙酮酸 ②CO2产生后用于卡尔文循环 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。这类植物特别适合于干旱地区，其特点是气孔夜间开放，白天关闭。 ③该类植物叶肉细胞夜间淀粉减少，苹果酸增加，细胞液pH下降；白天淀粉增加，苹果酸减少，细胞液pH上升。 夜晚CAM植物不能合成葡萄糖原因： 气孔开闭特点是生物进化过程中自然选择的结果。 没有光反应为暗反应提供ATP和NADPH 四、CAM途径 A 图1 图2 细胞质基质、线粒体、叶绿体 上升 叶绿体基粒 自由扩散 胞间连丝 同位素标记法 带有放射性标记的化合物种类 基质 C5（五碳化合物） 小 C4 （四碳化合物） 类囊体 自由扩散 胞间连丝 改造水稻的Rubisco/将甘蔗相关基因转入到水稻 17. (10分) (1)第一空：基质【1分，多写“叶绿体”字不扣分】 第二空：C5 (五碳化合物) （1分） (2)第一空：小 【1分，“降低、下降、变窄”等意思合理即可】 第二空：C₄(四碳化合物）(1分） 多写糖类0分，多写0分 (3)第一空：类囊体【1分，“类囊体薄膜”或“基粒”，有错别字不得分】 第二空：自由扩散【被动运输也给1分】 第三空：胞间连丝【2分，唯一答案】 (4)改造水稻的 Rubisco/ 将甘蔗相关基因转入到水稻(2分) 其他答案： 利用蛋白质工程提高水稻的 Rubisco活性，2分 获取PEP羧化酶基因，导入水稻细胞，2分 将甘蔗相关基因（PEPC或PEP羧化酶基因）转入到水稻中 2分 或其他答案意思合理即可得2分 4．(2023·湖南选择考)下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C5(RuBP)与CO2反应，进行卡尔文循环，又可催化C5(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酶对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： 问：与C3途径相比,C4途径的特点有______(答出2点)。 能富集CO2、消耗ATP、 由C4运载CO2、需要PEP羧化酶 (1)玉米的卡尔文循环中第一个光合还原产物是____________________(填具体名称)，该产物跨叶绿体膜转运到细胞质基质合成________(填“葡萄糖”“蔗糖”或“淀粉”)后，再通过________长距离运输到其他组织器官。 3－磷酸甘油醛 蔗糖 筛管 (2)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)。 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，使维管束鞘内的CO2浓度高于外界环境，抑制玉米的光呼吸　 (3)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)。 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 (4)PEP羧化酶(PEPC)是C4途径的关键酶,对CO2的亲和力高,C3植物缺少PEPC。胞内 CO2浓度较低是限制C3植物光合速率的重要因素,请就改进C3植物、提高光合速率提出你的设想: ___________________________________________。 通过基因工程将PEPC基因导入C3植物细胞,再利用植物组织培养技术获 得新个体(答案合理即可) $