第3单元 微专题2 光呼吸 C4植物 C3植物 CAM植物(Word教师用书)-【金版新学案】2027年高考生物高三总复习大一轮复习讲义（广东专版）

微专题2　光呼吸　C4植物　C3植物　CAM植物

(2024·黑吉辽卷)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。

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

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

(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　　　　　　　　　　　　　。

答案：(1)CO2的固定　(2)细胞质基质　线粒体基质　(3)光呼吸　呼吸作用　随着光照增强，光呼吸增强，转基因株系1和2降低了光呼吸，净光合速率比WT更高　不能　总光合速率＝净光合速率＋光呼吸速率＋细胞呼吸速率，无法获得株系1准确的光呼吸、细胞呼吸产生CO2的速率，不能计算株系1的总光合速率　(4)与株系2和WT相比，转基因株系1的净光合速率最大

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彻底分解成CO2和NADH，合成少量ATP，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知，在线粒体中进行光呼吸的过程中，也会产生CO2，因此植物光合作用CO2的来源除外界环境外，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，光呼吸速率降

低，消耗的有机物减少，O2与C5结合减弱，因此CO2与C3结合增强，使暗反应产生的有机物增多，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＋呼吸速率＋光呼吸速率，根据图3无法推出株系1的光呼吸速率、细胞呼吸速率，故据图3中的数据不能计算出株系1的总光合速率。(4)由图2、图3可知，与转基因株系2、WT相比，转基因株系1的净光合速率最大，因此选择转基因株系1进行种植，产量可能更具优势。

1.光呼吸

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。光呼吸现象产生的分子机制是O2和CO2竞争Rubisco。在暗反应中，Rubisco能够以CO2为底物实现CO2的固定；在光下，当O2浓度高、CO2浓度低时，O2会与CO2竞争Rubisco，在光的驱动下将碳水化合物氧化生成CO2和水。

(1)光呼吸过程图解

(2)光呼吸的生理意义

①不利影响：光呼吸消耗暗反应的底物C5，导致光合作用减弱，农作物产量降低。

②有利影响：a.消除代谢产物乙醇酸对细胞的不利影响；b.防止强光对光合结构的破坏。

(3)光呼吸与一般有氧呼吸的比较