2027届高考生物人教版一轮复习拓展1——植物光合作用

该高中生物学高考复习讲义聚焦光合作用与呼吸作用核心考点，涵盖CAM/C3/C4植物代谢差异、光呼吸调控机制及电子传递链的跨膜物质运输与能量转换，通过自测诊断、考点梳理、真题解析构建知识网络，助力学生突破难点。 资料以生命观念和科学思维为导向，设计电子传递链与光合链对比分析、光呼吸过程模型建构等教学活动，结合2025-2026年各地高考真题分层训练，强化结构与功能观及逻辑推理能力，帮助学生高效掌握考点，为教师把控复习节奏提供实用指导。

高考生物拓展1——植物光合作用 CAM 【基础知识自测】 1.【2025 全国卷 T2C】CAM植物白天气孔开放，通过卡尔文循环固定CO2 （ ） 2.【2025 山东卷 T4A】C3植物的光呼吸发生在叶绿体和线粒体中，C4植物可完全避免光呼吸 3.【2025 山东卷T4B】CAM 植物的 CO2固定仅发生在夜间，光反应仅发生在白天 4.【2025 浙江卷6月选考T18B】干旱条件下，CAM植物的光合速率受水分限制比C3植物更显著 5.【2026 浙江卷1月选考T18C】CAM 植物的苹果酸在夜间分解产生 CO2，供卡尔文循环利用 【答案】1.× 2.× 3.× 4.× 5.× 【解析】1.CAM植物为适应干旱环境，白天气孔关闭，避免水分流失；夜间开放气孔固定CO2为苹果酸储存，白天再分解释放CO₂用于卡尔文循环。 2.C4植物只是大幅减少了光呼吸，并非完全避免，其维管束鞘细胞中仍会发生少量光呼吸。 3.CAM植物的CO2固定分为夜间（固定为苹果酸）和白天（苹果酸分解释放CO2用于卡尔文循环）两个阶段；光反应仅在白天进行。 4.CAM植物通过昼闭夜开的气孔机制减少水分流失，耐旱性更强，因此干旱条件下其光合速率受水分限制更小。 5.CAM植物的苹果酸是在白天分解并释放CO2，而非夜间，这样可以在气孔关闭时为暗反应提供原料。 1.光合电子传递链 【基础必背】1. 本质：有氧呼吸第三阶段，又叫氧化磷酸化，是产生ATP最多的阶段。 2. 场所 ·真核生物：线粒体内膜（电子传递链镶嵌在膜上） ·原核生物：细胞膜内侧（无线粒体，电子传递链在细胞膜上） 3. 电子供体：前两阶段产生的NADH、FADH₂（教材简写为还原氢[H]） 4. 电子最终受体（高考重中之重）：氧气（O₂）氧气接收电子+氢离子，最终生成水。 → 这也是有氧呼吸必须氧气的根本原因 二、完整过程（高考简化版，不超纲） 步骤1：电子逐级传递，释放能量 NADH、FADH₂把高能电子交给内膜上一系列蛋白质（电子传递复合体）。电子沿着链条一步步传递，能量逐级释放。 步骤2：建立H⁺浓度梯度（化学渗透假说，高频考题） 释放的能量用来把线粒体基质中的H⁺主动泵到线粒体内外膜间隙，造成：膜间隙H⁺浓度极高，基质H⁺浓度低，形成跨膜质子浓度差（电化学梯度）。 步骤3：顺浓度回流，驱动ATP合成 内膜对H⁺不通透，H⁺只能通过ATP合成酶顺浓度流回基质。氢离子流动的势能，推动ADP+Pi合成大量ATP，这个过程就是氧化磷酸化。 步骤4：终点生成水 电子最终传递给O₂，O₂结合H⁺与电子，生成H₂O。 光合作用总反应：6CO₂ + 6H₂O + 光能 → C₆H₁₂O₆ + 6O₂。 三、关键数值 1分子葡萄糖： 1分子NADH → 生成2.5分子ATP 1分子FADH2 → 生成1.5分子ATP 原因：FADH2进入传递链的位置更靠后，少泵出H⁺，产生ATP更少。 四、高频考点与易错点 考点1：氧气的作用 唯一最终电子受体；没有氧气，电子传递链卡死，NADH、FADH₂无法再生为NAD+、FAD，有氧呼吸彻底停止。 无氧呼吸只能靠底物水平磷酸化产生少量ATP。 考点2：膜结构的意义（选择题常考） 【1】线粒体内膜完整，才能维持H⁺浓度差； 【2】如果内膜破损，H⁺自由扩散，浓度梯度消失，ATP停止生成，电子传递继续进行，能量全部变成热能（对应考题：解偶联蛋白UCP，只传递电子、不合成ATP，产热增加）。 考点3：能量转化：化学能（NADH/FADH₂）→ 电化学势能（H⁺梯度）→ ATP中活跃化学能+热能。 考点4：区分两种磷酸化：1. 底物水平磷酸化：糖酵解、柠檬酸循环，少量ATP，不需要膜结构。 2. 氧化磷酸化（电子传递链）：绝大多数ATP，依赖线粒体内膜与质子梯度。 五、拓展：光合作用电子传递链（新高考高频对比题） 1. 场所：叶绿体类囊体薄膜 2. 电子起点：水的光解（H2O分解产生电子、O₂、H⁺） 3. 电子终点：最终生成NADPH 4. 同样会泵H⁺，形成类囊体腔高H⁺浓度，氢离子外流驱动ATP合成（光合磷酸化）。 呼吸链 vs 光合链对比 项目 呼吸电子传递链 光合电子传递链 膜位置 线粒体内膜 类囊体薄膜 电子来源 NADH、FADH₂ 水的光解 最终电子受体 O₂ NADP⁺（生成NADPH） H⁺富集区 膜间隙 类囊体腔 ATP类型 氧化磷酸化 光合磷酸化 六、经典考题文字总结 1. 电子在传递链逐级释放能量，将H⁺泵出基质，形成跨内膜的氢离子浓度差。 2. H⁺顺浓度梯度通过ATP合成酶回流，势能驱动ATP合成。 3. 氧气捕获末端电子，结合氢离子生成水，是有氧呼吸氧气的核心作用。 4. FADH2起始位点靠后，泵出质子更少，产生ATP少于NADH。 5. 内膜完整性是维持质子梯度、合成ATP的前提；内膜受损则ATP产量下降，产热增多。 【自主学习】 (1)类囊体膜上的色素分子能够捕获光能，将光能传递给位于反应中心的色素分子，该色素分子被激发，释放出一个高能电子。失去电子的色素分子从水分子中夺取电子，使水分解成H＋和O2，O2扩散进入大气。 (2)色素分子失去的电子被类囊体膜上的特殊蛋白质捕获，这些蛋白质利用电子携带的能量使H＋从叶绿体基质泵入类囊体腔，并最终把电子传递给了NADP＋，NADP＋获得电子后与H＋结合，生成NADPH。 (3)类囊体膜的磷脂双分子层对质子高度不通透，类囊体膜上镶嵌有ATP合酶，类囊体腔中的H＋顺浓度梯度经ATP合酶返回叶绿体基质，推动了ATP的生成。 小结　①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。 ②质子浓度(电化学)梯度的建立 a．PSⅡ在类囊体的囊腔侧进行水的光解产生H＋；b.质子泵将一些H＋逆浓度梯度从基质泵入类囊体腔；c.另一些H＋在基质中和NADP＋形成NADPH。 2.呼吸电子传递链 NADH在NADH脱氢酶的作用下生成H＋和高能电子(e－)，电子被镶嵌在线粒体内膜上的一系列特殊蛋白质捕获和传递，最终传递给O2，O2和H＋结合生成了H2O。而线粒体内膜上的这些特殊蛋白质则利用电子给予的能量将线粒体基质中的H＋泵入内膜和外膜的间隙，构建了跨膜的H＋浓度梯度。H＋沿着线粒体内膜上ATP合酶内部的通道流回线粒体基质，推动了ATP的合成。 C3植物、C4植物和CAM植物 1．C3途径：也称卡尔文循环[固定CO2的初产物是三碳化合物(C3)]，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。常见的C3植物有大麦、小麦、大豆、水稻、马铃薯等。 2．C4途径：[固定CO2的初产物是四碳化合物(C4)]研究玉米的叶片结构发现，玉米的维管束鞘细胞和叶肉细胞紧密排列(如图1)。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，在维管束鞘细胞中，C4化合物释放出的CO2参与卡尔文循环，进而生成有机物(如图2)。PEP羧化酶被形象地称为“CO2泵”，它对CO2的亲和力约是Rubisco的60倍，所以C4植物能利用叶肉细胞间隙含量很低的CO2进行光合作用，反应的空间分离导致维管束鞘细胞中CO2浓度比叶肉细胞增加10倍，从而确保在CO2受限的条件下进行高效的碳固定。C4植物通常生长在强光环境中，光合作用速率在所有植物中最高，如玉米、甘蔗、高粱等。 3．CAM 途径：在CAM植物中，碳捕获和固定的反应在时间上是分离的。首先，在晚上(此时蒸腾速率低)捕获CO2，然后转变成苹果酸存储在液泡中。到了白天，气孔关闭，苹果酸脱羧，使得叶绿体中Rubisco周围CO2浓度升高(如图3)。大量的苹果酸存储需要更大的液泡和细胞，因此CAM植物一般具有肉质的茎叶。 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。 (2)Rubisco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。 【拓展】发生的环境条件 1. 高氧、低二氧化碳环境 气孔关闭时：植物蒸腾失水减少，但外界CO2进不来，细胞内CO2浓度下降，氧气浓度升高。 Rubisco更容易和氧气结合，光呼吸大幅增强。 典型场景：夏季正午高温，植物气孔关闭。 2. 温度偏高：高温会让Rubisco的加氧活性上升，羧化活性下降，光呼吸加剧。 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在高光照及高O2低CO2的条件下，为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 (1)反应条件不同：光呼吸的强度大致和光照强度成正比。只有在光照下，CO2浓度降低，O2浓度增高时才进行。 (2)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。 电子传递链和光合磷酸化 电子传递链和氧化磷酸化 发生的生理作用 光合作用 有氧呼吸 反应过程 不同点 场所 叶绿体类囊体薄膜 线粒体内膜 光照 需要光 不需要光 电子供 体/受体 电子供体是H2O，电子受体是NADP＋ 电子供体是NADH，电子受体是O2 相同点 电子传递过程中所形成的H＋梯度作为动力，在ATP合酶的作用下，催化ADP磷酸化成ATP ·光呼吸全过程（简化版） 叶绿体：RuBP与O2结合，生成磷酸乙醇酸。 乙醇酸被运到过氧化物酶体，被氧化分解。 产物进入线粒体，分解释放CO2。 整个过程消耗大量ATP和还原氢，原本用来合成有机物的能量白白流失。 总特点：碳只进不出，最终碳以二氧化碳形式流失，光合产量下降。 学科网（北京）股份有限公司 $