第3单元 第12讲 光合作用的原理 课后达标素养提升(二)(教用Word)-【精微方案】2027年高考一轮总复习讲义·生物（鲁湘黑吉辽蒙版 不定项)

**基本信息** 聚焦光合作用特殊代谢途径及调控机制，以C3/C4/CAM植物对比、光呼吸及电子传递为核心，构建“过程-适应-应用”知识网络，强化生命观念与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |光合作用代谢途径|选择3题（含不定项）、非选择3题|选择聚焦概念辨析（如酶场所、代谢条件），非选择结合图表分析（如C4途径图、共培养系统）|从卡尔文循环基础→C3/C4/CAM途径差异→光呼吸调控，体现结构与功能观、进化与适应观| |光合电子传递调控|非选择2题|实验情境分析（强光下环式电子传递机制）|线性/环式电子传递过程→环境信号（强光）对传递路径的调控→损伤防御机制，构建“过程-调控-功能”逻辑链|

(二) 一、选择题 1．(2026·山东名校考试联盟高三开学考)真核细胞光呼吸是在光照和高氧、低二氧化碳条件下发生的生理过程。当二氧化碳浓度高、氧浓度低时，RuBP羧化酶催化二氧化碳与RuBP结合进入卡尔文循环；当二氧化碳浓度低、氧浓度高时，RuBP羧化酶催化氧与RuBP结合进行光呼吸生成C3和C2，C2进一步消耗能量最终生成二氧化碳。下列说法错误的是(　　) A．RuBP羧化酶发挥作用的场所是叶绿体类囊体薄膜 B．相比较弱光，高光照条件下植物光呼吸可能会加强 C．光呼吸与有氧呼吸均会消耗氧气，分解有机物释放二氧化碳 D．适当抑制光呼吸可能有助于提高作物产量 解析：选A。RuBP羧化酶催化二氧化碳与RuBP结合进入卡尔文循环，由此可知RuBP羧化酶发挥作用的场所是叶绿体基质，A错误；光呼吸是在光照和高氧、低二氧化碳条件下发生的生理过程，相比较弱光，高光照条件下植物光呼吸可能会加强，B正确；光呼吸与有氧呼吸均会消耗氧气，消耗有机物，产生二氧化碳，C正确；由题意可知，光呼吸消耗了RuBP但未转变为有机物，因此适当抑制光呼吸可能有助于提高作物产量，D正确。 2．原本生活在干旱地区的多肉植物，经研究发现其CO2固定过程非常特殊，被称为景天酸代谢途径。其光合作用产生的中间产物苹果酸在CO2的固定和利用过程中起重要作用，过程如下图所示。据图分析，下列叙述错误的是(　　) A．进行景天酸代谢的植物白天进行光反应，积累ATP和NADPH，晚上进行暗反应合成有机物 B．图示的代谢方式可以有效地避免植物由蒸腾过度导致的脱水，从而使该类植物适应干旱环境 C．与常见的C3代谢途径植物相比，夜间更适于放置在室内的是进行景天酸代谢途径的植物 D．多肉植物在其原生地环境中，其液泡中的pH会呈现白天升高、晚上降低的周期性变化 解析：选A。白天在光照条件下，进行景天酸代谢的植物通过光反应生成NADPH和ATP，用于暗反应，晚上植物不进行光反应，没有NADPH和ATP的供应，暗反应不能进行，A错误；题图所示的景天酸代谢途径，白天气孔关闭减少水分散失，可以有效地避免植物由蒸腾过度导致的脱水，从而使该类植物适应干旱环境，B正确；由于进行景天酸代谢途径的植物晚上气孔开放，不断吸收CO2用于合成苹果酸，空气中的CO2减少，所以与常见的C3代谢途径植物相比，夜间更适于放置在室内的是进行景天酸代谢途径的植物，C正确；多肉植物在晚上吸收CO2生成苹果酸储存在液泡中(pH降低)，白天苹果酸分解产生CO2用于暗反应(pH升高)，因此其液泡中的pH会呈现白天升高、晚上降低的周期性变化，D正确。 3．(不定项)研究发现，玉米、甘蔗等植物除了和其他C3植物一样具有卡尔文循环(固定CO2的初产物为C3，简称C3途径)外，还有另一条固定CO2的途径，固定CO2的初产物为C4，简称C4途径，这种植物为C4植物，其固定CO2的途径如下图所示。研究发现，C4植物中PEP羧化酶对CO2的亲和力约是Rubisco的60倍。下列有关叙述正确的是(　　) A．图中CO2进入叶肉细胞被固定的最初产物是草酰乙酸 B．高温条件下，C4植物光合效率高的原因是气孔不关闭 C．低浓度CO2条件下，C4植物可能比C3植物生长得好 D．苹果酸的主要作用是将叶肉细胞中的CO2转入维管束鞘细胞 解析：选ACD。题图中CO2进入叶肉细胞后，与磷酸烯醇式丙酮酸结合，生成草酰乙酸，A正确；高温条件下，C4植物光合效率高的原因是C4植物中PEP羧化酶对CO2的亲和力远大于Rubisco，故C4植物能够利用较低浓度的CO2进行光合作用，B错误；C4植物能够利用低浓度的CO2进行光合作用，C3植物则不能，因此低浓度CO2条件下，C4植物可能比C3植物生长得好，C正确；由题图可知，苹果酸的主要作用是将叶肉细胞中的CO2转入维管束鞘细胞，D正确。 二、非选择题 4．科学家利用衣藻和大肠杆菌设计了一种共培养系统。该系统中，工程化衣藻在进行光合作用时，会通过光呼吸竞争性消耗C5产生甘醇酸(光呼吸强度受CO2/O2值的影响)；工程化大肠杆菌利用甘醇酸合成高价值生物产品。实验过程及结果见下图。回答下列问题： (1)第①阶段向培养液中通入3% CO2，目的是________________________________________________________________________。 (2)第②阶段大肠杆菌干重下降的主要原因是________________________________________________________________________。 (3)据图分析，限制第③阶段衣藻干重增加的主要因素是________；第④阶段衣藻和大肠杆菌的干重均增加，原因是________________________________________________________________________。 (4)该系统对助力实现碳中和目标的优势是________________________________________________________________________。 解析：(1)衣藻含有叶绿体，能进行光合作用，第①阶段向培养液中通入3% CO2(高浓度)能为衣藻光合作用提供原料，并且抑制光呼吸。(2)该培养系统中衣藻可以光合自养，而大肠杆菌只能依赖衣藻产生的甘醇酸作为唯一碳源，第②阶段大肠杆菌干重下降的主要原因是培养系统中衣藻生成的甘醇酸耗尽，大肠杆菌缺乏碳源。(3)第③阶段进行通入空气＋光照120 μE处理，第④阶段进行通入空气＋光照240 μE处理，与第③阶段相比，提高光照强度的第④阶段衣藻干重增加，因此限制第③阶段衣藻干重增加的主要因素是光照强度。第④阶段提高了光照强度导致衣藻光反应增强，一方面使衣藻暗反应合成有机物增多，另一方面CO2/O2的值下降使衣藻产生更多甘醇酸，为大肠杆菌提供更多碳源，因此两者干重均增加。(4)衣藻—大肠杆菌共培养系统中，衣藻通过光呼吸生成甘醇酸，大肠杆菌利用甘醇酸合成目标产物，该系统可以持续利用CO2合成高价值生物产品，经济效益高。 答案：(1)为衣藻光合作用提供原料，抑制光呼吸，促进衣藻进行光合作用，有利于衣藻大量繁殖　(2)培养系统中的甘醇酸耗尽，大肠杆菌缺乏碳源　(3)光照强度　光照强度提高导致衣藻光反应增强，一方面使衣藻暗反应合成有机物增多；另一方面CO2/O2的值下降使衣藻产生更多甘醇酸，为大肠杆菌提供更多碳源　(4)能持续利用CO2生产高价值生物产品 5．(2026·山东名校考试联盟高三开学考)植物光合系统主要包括光系统Ⅱ(PSⅡ)、Cytb6f和光系统Ⅰ(PSⅠ)，光反应中电子传递方式主要有线性电子传递和环式电子传递两种。当玉米等植物在强光条件下NADP＋不足、NADPH积累时，PSⅠ会将电子传递给Cytb6f形成环式电子传递，Cytb6f不再接受PSⅡ提供的电子，PSⅡ工作停止，从而避免电子在PSⅠ处积累对其造成的损伤，电子传递过程及相关调控机制如下图所示。回答下列问题： (1)在叶绿体内部巨大的膜上分布着许多__________，在________________________有许多进行光合作用所必需的酶，这是叶绿体捕获光能、进行光合作用的结构基础。 (2)据图分析，在PSⅡ处H2O分解为O2和H＋，释放出电子，电子经过电子传递最终可用于______________________。该过程中还会通过__________________进一步提高膜两侧的H＋浓度差，用于推动ATP的合成。 (3)据图分析，强光条件下环式电子传递可________(填“提高”或“降低”)ATP/NADPH的比例。环式电子传递降低电子积累对PSⅠ造成损伤的调节机制： ①环式电子传递围绕PSⅠ进行，无需PSⅡ的参与，阻止了________________________________________________________________________。 ②环式电子传递最终增加了________含量，促进暗反应进行，生成________用于接受来自PSⅠ的电子，减少电子积累对PSⅠ的损伤。 解析：(1)在叶绿体内部巨大的膜(类囊体薄膜)上分布着许多光合色素，在叶绿体类囊体薄膜和叶绿体基质中有许多进行光合作用所必需的酶，这是叶绿体捕获光能、进行光合作用的结构基础。(2)据题图分析，在PSⅡ处H2O分解为O2和H＋，释放出电子，电子经过电子传递最终可用于NADP＋与H＋结合形成NADPH。该过程中还会通过Cytb6f将H＋转运到类囊体腔中进一步提高膜两侧的H＋浓度差，用于驱动ATP的合成。(3)由题意“在强光条件下NADP＋不足、NADPH积累时，PSⅠ会将电子传递给Cytb6f形成环式电子传递”可知，PSⅠ可利用环式电子传递减缓NADPH的生成，Cytb6f可使膜两侧H＋浓度差增大，进而促进ATP合成酶合成ATP，故强光条件下环式电子传递可提高ATP/NADPH的比例。结合题图可知，环式电子传递降低电子积累对PSⅠ造成损伤的调节机制：①环式电子传递围绕PSⅠ进行，无需PSⅡ的参与，阻止了水的光解产生更多的电子，减少了电子的来源。②环式电子传递最终增加了ATP含量，促进暗反应进行，生成NADP＋用于接受来自PSⅠ的电子，减少电子积累对PSⅠ的损伤。 答案：(1)光合色素　类囊体薄膜和叶绿体基质中　(2)NADPH的合成　Cytb6f转运H＋　(3)提高　①水光解产生更多电子　②ATP　NADP＋ 6．(2026·山东省实验中学高三诊断)小麦、水稻等大多数植物，在暗反应阶段，CO2被C5固定以后形成C3，进而被还原成(CH2O)，这类植物称为C3植物。玉米、甘蔗等原产在热带的植物，CO2中的碳首先转移到草酰乙酸(C4)中，然后再转移到C3中，这类植物称为C4植物，其固定CO2的途径如图1所示。芦荟、仙人掌等植物白天气孔关闭，夜间气孔开放，这类植物在进化中形成了特殊的固碳途径，如图2所示，这类植物称为CAM植物(注：PEP羧化酶比RuBP羧化酶对CO2的亲和力更强)。 (1)C4植物中固定CO2的酶是______________________，最初固定CO2的物质是______________________。 (2)C4植物的光反应发生在________细胞。在炎热干旱夏季的中午，C4植物的CO2补偿点________(填“大于”“等于”或“小于”)C3植物。 (3)CAM植物参与卡尔文循环的CO2直接来源于______________________过程，白天其叶肉细胞能产生ATP的场所是______________________________________________。 (4)暗反应中RuBP羧化酶在CO2浓度高时催化RuBP固定CO2合成有机物；在CO2浓度低时催化RuBP与O2进行光呼吸，分解有机物。环境条件相同的情况下，分别测量单位时间内C3植物和C4植物干物质的积累量，发现C4植物干物质积累量近乎是C3植物的两倍，据题意推测原因是____________________________________________(至少答出两点，不考虑呼吸作用的影响)。 解析：(1)据题图1可知，C4植物中固定CO2的酶是PEP羧化酶和RuBP羧化酶，PEP羧化酶催化CO2与PEP(磷酸烯醇式丙酮酸)结合，完成最初的CO2固定。(2)结合题图1可知，C4植物的叶肉细胞的叶绿体中有基粒，可进行光反应。炎热干旱夏季的中午，C3植物气孔关闭，CO2供应不足，而C4植物的PEP羧化酶对CO2亲和力更强，能在更低CO2浓度下固定CO2，维持光合作用与呼吸作用的CO2平衡。因此，C4植物的CO2补偿点小于C3植物。(3)结合题意和题图2可知，CAM植物因白天气孔关闭无法吸收外界CO2，此时卡尔文循环所需的CO2直接来源于液泡中苹果酸的分解和细胞呼吸释放过程。白天其叶肉细胞能产生ATP的过程是呼吸作用和光合作用，场所是细胞质基质、线粒体和叶绿体。(4)C4植物干物质积累量近乎是C3植物的两倍，据题意推测原因是C4植物能更高效利用低浓度CO2：C4植物有特殊的CO2浓缩机制，PEP羧化酶对CO2亲和力高，能在CO2浓度较低时固定更多CO2，为暗反应提供充足原料；C4植物光合产物运输更高效：C4植物维管束鞘细胞与叶肉细胞协作，光合产物能更快速地运输出去，减少光合产物在细胞内积累而对光合作用产生抑制，从而能积累更多干物质。 答案：(1)PEP羧化酶和RuBP羧化酶　PEP(磷酸烯醇式丙酮酸)　(2)叶肉　小于　(3)苹果酸的分解和细胞呼吸　细胞质基质、线粒体和叶绿体 (4)C4植物能更高效利用低浓度CO2；C4植物光合产物运输更高效 学科网（北京）股份有限公司 $