06-微专题4 光合作用的特殊途径、光呼吸-（配套课件）【高考快车道】2027年高考生物大一轮总复习（多选版）

该高中生物学高考复习课件聚焦“光合作用特殊途径与光呼吸”专题，覆盖C₃/C₄/CAM途径、藻类及蓝细菌CO₂浓缩机制、光呼吸与细胞呼吸比较等高考核心考点，依据新课标生命观念要求，梳理结构与功能观、物质与能量观等素养导向考查维度，通过近三年模拟题分析明确比较辨析、过程图解类题型占比，构建系统备考框架。 课件亮点在于“真题情境+素养训练”双轨模式，如以2025四川宜宾二模CAM植物代谢题为例，运用科学思维解析昼夜气孔调节机制，结合探究实践引导学生建立“结构-功能-适应”逻辑链，特设易错点对比表（如C₄与CAM途径时间空间差异），助力学生掌握答题技巧，教师可据此精准定位复习重点，提升备考效率。

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。 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。 4 C4植物的叶片结构 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。 6 说明: 指磷酸烯醇式丙酮酸。 (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 8 特征 植物 植物 植物 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 续表 9 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 10 [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。 典型例题 11 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 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 13 (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 14 (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 15 (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 典型例题 16 [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 17 (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____________________ ____________。 不含类囊体 (或不含基粒) 层析液 没有 由淀粉转化而来 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________________。 典型例题 18 [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 19 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。 20 (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。 21 3.［多选］[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 22 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 23 [解析] 嗜热蓝细菌可以进行 光合作用，图示 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 ，过程①是二氧化碳的固定，不需要消 耗和 ，C正确；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 24 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。 25 (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 26 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， 。 27 (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。 28 (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 29 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 30 在叶绿体中： ① ② 在线粒体中： ③ 注：表示不同种类的二碳化合物， 也类似。 甲 典型例题 典型例题 32 (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 33 (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 34 (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 35 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 36 [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 37 (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 38 $