第3单元 微专题4 光合作用的特殊途径、光呼吸（课件PPT）-【高考快车道】2027年高考生物大一轮总复习（不定选版）

该高中生物学高考复习课件聚焦光合作用特殊途径、CO₂浓缩机制及光呼吸等核心考点，依据高考评价体系梳理了C₃/C₄/CAM途径比较、蓝细菌羧化体功能、光呼吸与细胞呼吸差异等考查要求，通过近5年模拟真题案例分析考点权重，归纳选择、填空及实验分析等常考题型，体现备考针对性与实用性。 课件亮点在于“真题情境+素养导向”的复习策略，如以C₄植物“光合午休”例题，用科学思维对比叶肉细胞与维管束鞘细胞功能，结合CO₂浓缩机制表格突破易错点，培养生命观念与探究实践能力。特设“答题模板”与“陷阱警示”，帮助学生掌握实验分析逻辑，教师可据此精准定位学情，实现高效复习指导。

微专题4 光合作用的特殊途径、光呼吸 1 1.途径、途径、景天酸途径 2.藻类植物、蓝细菌的浓缩机制 3.光呼吸及其与细胞呼吸的比较 2 1.途径、途径、景天酸 途径 自然界中的绿色植物，根据光合作用暗反应过程中 的固定途径不 同，可以分为植物、植物和 植物三种类型。 (1) 途径 也称卡尔文循环，整个循环由与 的反应开 始，到 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 植物有大麦、小麦、 大豆、菜豆、水稻、马铃薯等。 3 (2) 途径 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。 叶肉细胞中的叶绿体有类囊体,能进行光反应,同时,被整合到 中, 随后 进入维管束鞘细胞,维管束鞘细胞中的叶绿体没有基粒,在维管 束鞘细胞中,释放出的 参与卡尔文循环,进而生成有机物。 4 羧化酶被形象地称为“泵”,它提高了植物固定 的能力,使 植物比 植物具有更强的光合作用能力(特别是在高温、光照强烈、 干旱条件下),并且无“光合午休”现象。常见 植物有玉米、甘蔗、高 粱、苋菜等。 5 (3)景天酸代谢途径 指生长在热带或亚热带干旱及半干旱地区的一些肉质植 物所具有的一种光合固定的附加途径，具有这种途 径的植物称为 植物。植物的叶片夜间气孔开放 吸进 ，叶肉细胞中的淀粉经一系列反应还原为苹果 酸储存在液泡中。而白天气孔关闭,苹果酸转移到细胞质 基质中脱羧,放出,进入 途径合成淀粉;形成的丙 酮酸也可以转移到线粒体,进一步氧化释放,又可进入 途径(如图所示)。常见的 植物有菠萝、芦荟、兰 花、百合、仙人掌等。说明: 指磷酸烯醇式丙酮酸。 6 (4)植物、植物和 植物的比较 特征 植物 植物 植物 与 结合的物质 固定的最初产物 草酰乙酸 固定的时间 白天 白天 夜晚和白天 光反应的场所 叶肉细胞类 囊体薄膜 叶肉细胞类囊体薄膜 叶肉细胞类 囊体薄膜 卡尔文循环的场所 叶肉细胞的 叶绿体基质 维管束鞘细胞的叶绿 体基质 叶肉细胞的 叶绿体基质 有无“光合午休” 有 无 无 7 1.[2025·四川宜宾二模] (景天科)植物的气 孔在夜间开放吸收 ，白天关闭。下图为某 植物叶肉细胞部分代谢过程示意图。下 列叙述正确的是( ) A. 植物白天和晚上均进行光合作用 B.图中C可能是丙酮酸， 存在于叶绿体的基质中 C.植物细胞白天产生 的具体部位是线粒体基质 D.晚上植物将 以苹果酸的形式储存在叶绿体和液泡中 √ 典型例题 8 [解析] 分析题图，晚上 植物虽然吸收 ， 但没有光照，不能进行光反应，而光合作用包 括光反应和暗反应，所以晚上不能进行光合作 用，A错误。在细胞呼吸过程中，葡萄糖等有 机物分解为丙酮酸，丙酮酸进入线粒体，进一步氧化释放 ，故题图中C 可能是丙酮酸；是卡尔文循环中固定 的关键物质，存在于叶绿体 的基质中，B正确。从题图中可知，白天植物产生 的部位不仅有线 粒体基质 有氧呼吸第二阶段产生，还有细胞质基质 苹果酸分解也会 产生，C错误。由题图可知，晚上 植物将 以苹果酸的形式储存 在液泡中，并没有储存在叶绿体中，D错误。 典型例题 9 2.[2025·河南郑州模拟] 高粱属于 植物，其叶片存在内层为维管束鞘 细胞、外层为叶肉细胞的“花环型”结构，叶肉细胞不能进行暗反应， 但可通过途径初步固定(酶1对 的亲和力极高)，起到“泵” 的作用，把 “压进”维管束鞘细胞。这样可以把大气中含量很低的 以 的形式固定下来，光合作用部分过程如图所示。回答下列问题： 酶羧化酶； 酶羧化酶 典型例题 10 (1)图中代表的物质是______________，高粱植株体内固定 的场所 是____________________________________。 和 叶肉细胞叶绿体和维管束鞘细胞叶绿体 [解析] 题图中是光反应产生的，参与暗反应过程，所以是 和 ，高粱属于植物，从图中看出，固定的物质有 和五 碳糖，所以场所有叶肉细胞叶绿体和维管束鞘细胞叶绿体。 典型例题 11 (2)据题推测，酶1与无机碳的亲和力______(填“高于”或“低于”)酶2。 高于 [解析] 植物通过途径初步固定(酶1对 的亲和力极高)，起 到“泵”的作用，把 “压进”维管束鞘细胞，所以可以推测酶1与 无机碳的亲和力高于酶2。 典型例题 12 (3)炎热夏季中午，高粱不会出现“光合午休”现象，光合速率仍较高， 原因可能是__________________________________________________ _______________________ 。 高粱叶绿体含有的酶1对的亲和力极高，能利用低浓 度的，进行光合作用 [解析] 炎热夏季中午，温度较高，部分气孔关闭， 供应减少，但 高粱叶绿体含有的酶1对的亲和力极高，能利用低浓度的 ，进 行光合作用，故不会出现“光合午休”现象。 典型例题 13 (4)维管束鞘细胞的叶绿体通常只能进行暗反应，推测其叶绿体结构上 的特点是_______________________。分离光合色素所用的试剂是 ________，三碳糖运出叶绿体，在细胞质基质中形成蔗糖，蔗糖 ______(填“有”或“没有”)还原性，比较稳定，以该形式运输到其他部位 不会造成碳素的丢失。若夜间有三碳糖从维管束鞘细胞的叶绿体中运 出，其来源最可能是________________。 不含类囊体(或不含基粒) 层析液 没有 由淀粉转化而来 典型例题 14 [解析] 类囊体薄膜是光反应场所，叶绿体基质是暗反应场所，维管 束鞘细胞的叶绿体只进行暗反应，推测其叶绿体结构的特点是可能 不含类囊体(或不含基粒)。不同色素在层析液中溶解度不同，所以在 滤纸条上的扩散速度不同，因此分离光合色素所用的试剂是层析液。 蔗糖不是还原糖，没有还原性。夜间不能进行光合作用合成三碳糖， 结合题图所示可知，夜间形成的三碳糖最可能由淀粉转化而来。 典型例题 15 2.藻类植物、蓝细菌的 浓缩机制 (1)藻类的 浓缩机制 ① 主动运输 藻类利用细胞膜上的转运蛋白消耗将海水中的 主动运 输至细胞。 ②碳酸酐酶催化转化 进入细胞的在碳酸酐酶作用下与反应生成，使细胞内 浓度远高于海水。 16 (2)蓝细菌的 浓缩机制 ①无机碳吸收：蓝细菌通过细胞膜上的 转运蛋白主动吸收环境 中的，同时 可通过自由扩散进入细胞。 ②羧化体作用： 光合片层膜上的转运蛋白将 主动运输至羧化体(一种蛋白质外 壳包裹的微室结构)，避免逃逸。 在羧化体内经碳酸酐酶催 化转化为，所在局部空间位置的 浓度显著提升。 高效催化：高浓度促进 的羧化活性，抑制其加 氧酶活性(光呼吸)，从而增强固碳效率。 17 3.［不定选］[2025·山东济宁模拟]中国科学家从热泉中分离获得了两 株嗜热蓝细菌，它们具备独特的 富集机制，该机制的作用模式及 部分代谢路径如图所示，羧酶体是由蛋白质外壳包裹的微区室。下列 叙述正确的是( ) 典型例题 18 A.图示通过细胞膜进入嗜热蓝细菌，消耗的 可来自于光反应 B.嗜热蓝细菌内碳酸酐酶参与卡尔文循环且在高温环境下活性较高 C.过程②需要消耗和 ，而过程①不需要 D.羧酶体是由单层膜构成的细胞器，有利于高效固定 √ √ 典型例题 19 [解析] 嗜热蓝细菌可以进行光合作用，题 图所示 通过细胞膜进入嗜热蓝细菌，消 耗的 可来自于光反应，A正确；碳酸酐 酶催化转化为，未参与卡尔文循 环，B错误；过程②是 的还原，需要消耗光反应产生的和 ，而过程①是 的固定，则不需要消耗和 ，C正 确；由题意可知，羧酶体是由蛋白质外壳包裹的微区室，不是由单层 膜构成的细胞器，D错误。 典型例题 20 3.光呼吸及其与细胞呼吸的比较 (1)光呼吸的概念 在光照条件下，叶肉细胞中与竞争性结合， 与 结合后经一系列反应释放 的过程。这种反应在光照下进行， 与有氧呼吸类似，故称光呼吸。 21 (2)光呼吸产生的原因 卡尔文循环中固定的酶具有两面性(或双功能)。 即羧化酶/加氧酶 22 ①高浓度、低 浓度时,进行羧化 ， 进入卡尔文循环。 ②低浓度、高 浓度时,进行加氧 ，其中 进入卡尔文循环， 。 23 (3)光呼吸的危害 ①如果在较强光照下,光呼吸加强,使得 氧化分解加强,一部分碳以 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和 ，即造成了能量的损耗。 (4)光呼吸的意义 强光时,由于光反应速率大于暗反应速率,因此,叶肉细胞中会积累 和 ,这些物质积累会产生自由基,尤其是超氧阴离子,这些自由基 能损伤叶绿体,而强光下,光呼吸加强,会消耗光反应过程中积累的 和 ,从而减轻对叶绿体的伤害。 24 (5)光呼吸与有氧呼吸的比较 比较项目 光呼吸 有氧呼吸 发生部位 叶绿体、线粒体等 细胞质基质、线粒体 反应条件 光照 光或暗都可以 能量 消耗能量 产生能量 共同点 消耗、释放 25 4.[2024⋅ 黑吉辽卷］在光下叶绿体中的能与反应形成 ；当 的值低时，也能与反应形成等化合物。 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甲。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。 典型例题 26 (1)反应①是___________过程。 的固定 [解析] 在光合作用的暗反应过程中，在特定酶的作用下与 结合 形成两个，这个过程称作的固定，故反应①是 的固定过程。 典型例题 27 (2)与光呼吸不同，以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生 的场所是 ____________和____________。 细胞质基质 线粒体基质 [解析] 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，合成少量 ；第二阶段是丙酮酸和水反应生成二氧化碳 和，合成少量；第三阶段是与 结合生成水，合成 大量，故以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生 的场所是细胞 质基质、线粒体基质。 典型例题 28 (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 ， 得到转基因株系1和2，测定净光合速 率，结果如图乙、图丙。图乙中植物 光合作用 的来源除了有外界环境外, 还可来自________和__________(填生理过程)。时株系1和2与 净光合速率逐渐产生差异，原因是____________________________ ________________________________________________。 光呼吸 细胞呼吸 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，净光合速率比更高 典型例题 29 据图丙中的数据______(填“能”或“不能”)计算出株系1的总光合速率， 理由是 ______________________________________________________ _____________________________________________________________ _________________ 。 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、细胞呼吸产生的 的速率，不能计算株系 1的总光合速率 典型例题 30 [解析] 由图甲可知，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 的来源除了外界环境外，还可来自光呼吸、细胞呼 吸。 时，随着光照强度的增加，光呼吸增强，株系1和2由于转入了 改变光呼吸的相关基因，其光呼吸速率降低，因此与相比，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、细胞呼吸产生的 的速率，不能计算株系 1的总光合速率。 典型例题 31 (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____________________________________________。 株系1比株系2的净光合速率高，有机物积累更多 [解析] 由图乙、图丙可知，与株系2以及 相比，转基因株系1在不同光照强度以及不同 浓度下的净光合速率更大，有机物积累更 多，因此选择转基因株系1进行种植，产量可 能更具优势。 典型例题 32 $