2026届高三生物二轮复习课件模块2 细胞代谢（提升环境胁迫下水稻适应性和产量的措施）

该高中生物学高考复习课件聚焦“环境胁迫下水稻适应性与产量提升”大情境，覆盖光合作用、呼吸作用、物质跨膜运输、基因工程等高考核心考点，依据高考评价体系分析光合作用影响因素（占比约30%）、基因工程操作（占比约25%）等高权重考点，归纳实验数据解读、生理机制分析等常考题型，体现备考针对性。 课件以“生命观念（物质与能量观）”和“科学思维（分析综合）”为统领，通过真题实例（如密闭容器CO₂浓度变化选择题）解析光合作用曲线分析“三阶段法”、基因工程载体构建“酶切位点选择策略”，设“易错点警示”（如光呼吸与光合作用关系辨析），帮助学生掌握答题技巧，教师可依托此课件实现考点精准突破与高效复习。

物质能量观——提升环境胁迫下水稻适应性和产量的措施 环境胁迫、物质跨膜运输、光合作用、基因工程、植物细胞工程 基于生命观念的大情境下“练评讲”一体化高中生物二轮复习 资料背景 粮食安全是国家稳定发展的基石，是保障民生的根本命脉。水稻作为我国主要的粮食作物，其稳产增产直接关系到国家粮食安全大局。当前，全球气候变暖持续加剧，高温、干旱、土壤盐渍化等环境问题日益凸显，不断冲击水稻 生长环境，制约粮食产能稳定，给农业可持续发展带来严峻挑 战。面对严峻的环境压力与粮食安全挑战，依托现代农业技术 改良作物品种、提升水稻抗逆能力，成为破解种植困境、稳固 粮食供给的关键举措。 1.水稻如何从生理上适应高温、干旱、盐胁迫等不良环境？ 2.如何利用基因工程和细胞工程技术培育抗逆性强、产量高的水稻新品种？ 3.如何通过调控光合作用进一步提高水稻产量？ 活动1：完善C3植物叶肉细胞光合作用和细胞呼吸示意图。据图分析，影响光合作用的因素。从产物抑制角度分析，叶绿体中大量积累光合产物(CH20)（通常以蔗糖形式从叶肉细胞运输到植物的非绿色部位）对光合作用的影响。 资料1：C3植物叶片光合作用和细胞呼吸示意图 问题1：水稻如何从生理上适应高温、干旱、盐胁迫等不良环境？ 探究任务一：水稻应对非生物胁迫的生理机制 供氢供能 供能 葡萄糖 丙酮酸 H20 NADH NADH 少量能量 少量能量 大量能量 释放 释放 释放 H20 多种酶 参与 多种酶催化 NADH与O2结合 酶 02 H20 02 NADPH NADP+ ATP ADP、Pi C02 2C3 C5 (CH20) C02 类囊体薄膜 叶绿体基质 细胞质基质 线粒体基质 线粒体内膜 资料2：某植物的叶片在不同光照强度和不同CO2浓度下的光合速率。 活动2：据图分析，a阶段、b阶段光合速率主要影响因素，c阶段光合速率下降的原因。 问题1：水稻如何从生理上适应高温、干旱、盐胁迫等不良环境？ 探究任务一：水稻应对非生物胁迫的生理机制 光饱和点 资料3：光照过强会导致光合速率下降的现象称为光抑制，一般认为光抑制为强光下NADP+不足导致电子积累，产生大量活性氧，损伤光合结构。Rubisco是一种双功能酶， CO2/O2值较高时催化C5与CO2反应进行光合作用， CO2/O2值较低时催化C5与O2反应产生CO2进行光呼吸（图乙）。光呼吸可对光合结构起保护作用，减弱光抑制。 活动3：据图分析，强光照射导致植物光呼吸增强原因及光呼吸减弱光抑制的原因。 问题1：水稻如何从生理上适应高温、干旱、盐胁迫等不良环境？ 探究任务一：水稻应对非生物胁迫的生理机制 资料4：密闭环境下CO2浓度对植物光合作用的影响 将生长正常的小麦置于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光照条件下培养，容器内 CO2含量初期逐渐降低，之后保持相对稳定。容器中CO2含量发生变化的原因是________________________________________。 A.初期光合速率逐渐升高，之后光合速率等于呼吸速率 B.初期光合速率和呼吸速率均降低，之后呼吸速率保持稳定 C.初期呼吸速率大于光合速率，之后呼吸速率等于光合速率 D.初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率 解析：主要影响因素是CO2浓度， CO2含量初期逐渐降低说明CO2消耗大于CO2含量来源，即初期光合速率大于呼吸速率。 CO2含量逐渐降低使光合速率降低，与呼吸速率相等后CO2含量保持相对稳定。 问题1：水稻如何从生理上适应高温、干旱、盐胁迫等不良环境？ 探究任务一：水稻应对非生物胁迫的生理机制 资料5：研究人员以水稻品种N22为材料，设置水稻幼苗正常生长（CK）、单一高温处理（H）以及干旱-高温交叉处理（DH）三组试验，探究干旱-高温交叉胁迫下水稻幼苗的光合作用，相关实验结果如图、表所示。 处理 净光合速率Pn （μmol·m-2·s-1） 气孔导度Gs （mmol·m-2·s-1） 胞间CO2浓度Cᵢ （μmol·mol-1） CK 5.37±0.039 0.34±0.012 395.32±12.760 H 1.78±0.016 0.12±0.001 362.78±2.013 DH 4.75±0.098 0.39±0.004 425.65±1.211 活动4：据图分析，高温-干旱交叉胁迫实验结果，解释DH组光合速率高于H组的原因。 问题1：水稻如何从生理上适应高温、干旱、盐胁迫等不良环境？ 探究任务一：水稻应对非生物胁迫的生理机制 资料6：植物光合速率和呼吸速率的关系 在自然条件下，某植物叶片光合速率和呼吸速率随温度变 化的趋势如图所示。 （1）该植物叶片在温度a和c时的光合速率相等，叶片有机 物积累速率_______（填“相等”或“不相等”），原因是 _______________________。 （2）在温度d时，该植物体的干重会减少，原因是_______________________________ _____________________________。温度超过b时，该植物由于暗反应速率降低导致光合速率降低。暗反应速率降低的原因可能是______________________（答出一点即可）。 （4）通常情况下，为了最大程度地获得光合产物，农作物在温室栽培过程中，白天温室的温度应控制在______________________最大时的温度。 不相等 叶片的呼吸速率不相等 叶片的光合速率等于呼吸速率，植 物体的非绿色部分只有呼吸作用 暗反应相关酶的活性降低 光合速率和呼吸速率的差 问题1：水稻如何从生理上适应高温、干旱、盐胁迫等不良环境？ 活动5：据表分析，NaCl胁迫下水稻净光合速率下降的原因。 资料7：陆稻与水稻相比，陆稻具有叶面积大、叶片厚、气孔数目少、根系发达等多种适应干旱、坡地环境的特征。为提高陆稻的产量，某科研团队以陆稻为材料进行了下列实验：盐溶液的胁迫会抑制植物光合作用，现用一定浓度的NaCl溶液对陆稻幼苗进行胁迫处理，实验结果如下表。 参数 叶绿素a含量 （mg/g） 叶绿素b含量 （mg/g） 净光合速率 μmol/（m2·s） 气孔导度 mmol/（m2·s） 胞间CO2浓度 （mg/g） 对照组 0.9 0.7 30 120 220 NaCl胁迫 0.88 0.48 28 96 418 问题1：水稻如何从生理上适应高温、干旱、盐胁迫等不良环境？ 探究任务一：水稻应对非生物胁迫的生理机制 活动6：据图分析，Na⁺的跨膜运输方式及海水稻耐盐的机制，推测盐胁迫下磷酸化的SCaBP8的作用机理。 资料8：盐碱地中含过量的钠盐会对普通水稻的生存造成威胁，科研团队培育出耐盐碱的海水稻。下图为海水稻抗逆性特征相关的生理过程示意图。 问题1：水稻如何从生理上适应高温、干旱、盐胁迫等不良环境？ 探究任务一：水稻应对非生物胁迫的生理机制 SOS信号介导盐胁迫下细胞外排Na+机制 海水稻耐盐碱性相关的生理过程示意图 问题2：如何利用基因工程和细胞工程技术培育抗逆性强、产量高的水稻新品种？ 探究任务二：基因工程与细胞工程在抗逆育种中的应用 资料9：科学家通过基因工程在水稻中过量表达SOS1蛋白，以期增强水稻抗盐能力。构建表达载体时，在下图所示载体含有的限制酶识别位点插入SOS1基因。且序列分析发现SOS1基因内部有XbaⅠ的识别序列。 活动7：完善转基因抗盐水稻培育流程。 问题3：如何通过调控光合作用进一步提高逆境下水稻的产量？ 探究任务三：光合作用调控与水稻产量提升 资料10：植物细胞的Rubisco酶在CO2浓度较高时，催化C5与CO2反应完成光合作用；O2浓度较高时，催化C5与O2结合后经一系列反应释放CO2。研究团队将乙醇酸脱氢酶基因（A）和苹果酸合酶基因（B）导入水稻获得转基因株系1降低光呼吸。 活动8：从有机物合成和消耗角度，分析转基因株系1能大幅提高水稻产量的原因。 1.培育抗逆、高产、稳产优质水稻品种 2. 增施有机肥、磷钾肥，中耕松土（有机肥经土壤微生物分解作用分解为无机盐和CO2，增强土壤肥力，松土提高根部有氧呼吸） 3.生态种养结合，稻鸭、稻渔共生模式（物种丰富度高→营养结构复杂→自我调节能力强→ 提高抵抗力稳定性） 4.清除杂草，生物防治害虫（调整能量流动关系，使能量持续高效流向对人类有益的部分） 5.外源喷施脱落酸，调控气孔开闭，增强抗旱能力，施用芸苔素内酯，缓解高温、涝害等多重胁迫损伤（调节代谢，增强抗逆性） 提升环境胁迫下水稻适应性和产量的措施 环境胁迫下提升水稻抗逆能力与产量的措施 5.施用植物激素 2.田间肥水管理 3.推广立体农业 4.除害虫除杂草 1.水稻育种改良 教材主干知识、概念填空 1.水的跨膜方式：自由扩散和协助扩散。通道蛋白和载体蛋白的主要区别：通道蛋白不与运输的物质结合，参与协助扩散；载体蛋白需与物质结合并发生构象改变，可参与协助扩散和主动运输。 2.主动运输方式：ATP水解直接驱动的主动运输、ATP水解间接驱动的主动运输（同向协同转运、反向协同转运）、光驱动的主动运输。 3. 有氧呼吸第一阶段场所：细胞质基质，物质变化：葡萄糖分解。能量转化:释放能量，合成少量ATP。有氧呼吸第二阶段场所：线粒体基质，物质变化：丙酮酸和水分解为二氧化碳和NADH。能量转化:释放能量，合成少量ATP。有氧呼吸第三阶段场所：线粒体内膜，物质变化：NADH和氧气反应生成水。能量转化:释放大量能量，合成大量ATP。无氧呼吸场所：细胞质基质，物质变化：葡萄糖分解为乳酸或酒精和CO₂。能量转化:释放能量，无氧呼吸第一阶段合成少量ATP。 教材主干知识、概念填空 4. 植物光合作用光反应场所：叶绿体类囊体薄膜，物质变化：水的光解、ATP合成、NADPH合成，能量转化:光能转化为ATP和NADPH中活跃的化学能。暗反应场所：叶绿体基质，物质变化：CO₂的固定、C₃的还原，能量转化:ATP和NADPH中活跃的化学能转化为有机物中稳定的化学能。 5. 基因工程第一步：获取目的基因。方法：从基因文库中获取、PCR扩增目的基因、人工合成（化学合成法）、从已测序的基因序列中获取。PCR 技术的原理：DNA 的半保留复制，条件：引物、Taq 酶（热稳定DNA聚合酶）、dNTP（原料）、模板 DNA、缓冲液（Mg2+） 。PCR 过程：变性（90~95℃，DNA解旋）、复性（退火）、（55~ 60℃，引物与模板结合）、延伸（70~75℃，Taq酶催化合成子链）。 教材主干知识、概念填空 6. 基因工程第二步：构建基因表达载体。目的：保证目的基因在受体细胞中稳定存在、复制和表达。基因表达载体包含目的基因、启动子、终止子、标记基因、复制原点，启动子作用：RNA 聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出 mRNA，终止子作用：使转录过程停止；标记基因作用：鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。 7. 基因工程第三步：将目的基因导入受体细胞。导入植物细胞方法：农杆菌转化法（Ti 质粒上的 T-DNA 可转移至受体细胞，并整合到受体细胞的染色体 DNA 上）、基因枪法、花粉管通道法。导入动物细胞方法：显微注射技术。导入微生物细胞方法：Ca²⁺处理法（使细胞处于能吸收周围环境中 DNA 分子的状态）。受体细胞要求：植物细胞可选体细胞或受精卵，动物细胞通常选受精卵。原核细胞导入真核细胞基因， 教材主干知识、概念填空 表达的蛋白质没有活性的原因是原核细胞无内质网、高尔基体等细胞器，无法对蛋白质进行加工、折叠和修饰。 8. 基因工程第四步：目的基因的检测与鉴定。分子水平检测：用DNA 分子杂交技术检测目的基因是否导入受体细胞。用分子杂交技术检测目的基因是否转录出 mRNA。用抗原-抗体杂交技术检测目的基因是否翻译成蛋白质。个体水平鉴定：检测目的基因控制的性状是否表现，如抗虫棉的抗虫鉴定、转基因大豆的抗除草剂鉴定。注意：DNA 分子杂交检测 DNA，分子杂交检测 mRNA。 $