第3单元 专题加强2 光呼吸与光抑制 气孔与代谢 逆境胁迫-【优化探究】2027年高考生物学一轮复习高考总复习配套课件（广东专版）

该高中生物学高考复习课件聚焦“细胞的能量供应和利用”专题，覆盖光呼吸与光抑制、气孔与代谢、逆境胁迫等高考核心考点，依据新课标生命观念和科学思维要求，通过分析近五年真题明确考点权重，归纳实验分析、图表解读等常考题型，构建系统备考框架。 课件亮点在于“真题精讲+素养提升”策略，如结合2024黑吉辽卷光呼吸题，解析总光合速率计算方法，培养科学思维；通过气孔限制判断实例（气孔导度下降但胞间CO₂浓度升高为非气孔限制），强化探究实践能力。特设易错点警示和答题模板，助力学生掌握得分技巧，教师可据此高效指导复习。

细胞的能量供应和利用 第三单元 1 内容索引 NEIRONGSUOYIN 加强点3 加强点2 光呼吸与光抑制 加强点1 气孔与代谢 逆境胁迫 专题加强2　光呼吸与光抑制　气孔与代谢　 逆境胁迫 2 加强点1　光呼吸与光抑制 1.光呼吸 (1)光呼吸是所有进行光合作用的细胞在光照和高O2、低CO2情况下发生的一个生化过程，是绿色植物在光照条件下的细胞呼吸。 (2)光呼吸过程图解： (3)光呼吸产生的原因 ①内因：Rubisco是一种多功能酶，具有催化羧化反应(C5＋CO22C3)和加氧反应(C5＋O2C3＋C2)两种功能。 ②外因：高O2环境下，光呼吸会明显加强，提高CO2浓度可明显抑制光呼吸。 (4)光呼吸的生理意义 ①不利影响：光呼吸消耗暗反应的底物C5，导致光合作用减弱，农作物产量降低。 ②有利影响：消耗O2产生CO2；防止强光对光合结构的破坏。 2.光抑制 光能超过光合系统所能利用的量时，光合生物会启动自我保护机制，光合功能下降，这就是光抑制现象。光抑制现象主要发生在PSⅡ系统。光抑制的发生及光保护的三道防线如图所示。 1.(2024·黑吉辽卷，21)在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3；当CO2/O2比值低时，C5也能与O2反应形成C2等化合物。C2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1所示。 对点训练 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。 (1)反应①是____________过程。  CO2的固定 解析：在光合作用的暗反应过程中，CO2在特定酶的作用下，与C5结合形成两个C3分子，这个过程为CO2的固定，故反应①是CO2的固定过程。 (2)与光呼吸不同，以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH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NADH，合成少量ATP；第二阶段是丙酮酸和水反应生成CO2和NADH，合成少量ATP，第三阶段是前两个阶段产生的NADH与O2结合生成水，故以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是细胞质基质、线粒体基质。 (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 (WT)，得到转基因株系1和2，测定净光合速率，结果如图2、图3。图2中植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外，还可来自____________和____________(填生理过程)。7~10时，株系1和2与WT净光合速率逐渐产生差异，原因是______________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________。  光呼吸　 细胞呼吸 7~10时，随着光照强度的增强，株系1和2由于转入了改变光呼吸的相关基因，光呼吸速率降低，与O2反应的C5减少，更多的C5参与CO2的固定，与WT相比，株系1和株系2的净光合速率较高 据图3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＋呼吸速率，呼吸速率为光照强度为0时CO2的释放速率，由图无法得出株系1的呼吸速率，故无法计算出株系1的总光合速率 解析：由图1可知，在线粒体进行光呼吸的过程也会产生CO2，因此植物光合作用CO2的来源除了外界环境外，还可来自光呼吸、细胞呼吸。7~10时，随着光照强度的增加，株系1和2由于转入了改变光呼吸的相关基因，光呼吸速率降低，与O2反应的C5减少， 更多的C5参与CO2的固定，与WT相比，株系1和株系2的净光合速率较高。总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，呼吸速率为光照强度为0时CO2的释放速率，由图示无法得出株系1的呼吸速率，故无法计算出株系1的总光合速率。 (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__________________________________________________ ______________________。  解析：由图2、图3可知，与株系2、WT相比，转基因株系1的净光合速率最大，故积累的有机物较多，因此选择转基因株系1进行种植，产量可能更具优势。 与株系2、WT相比，转基因株系1的净光合速率最大，积累的有机物较多 2.(2026·广东广州模拟)2022年，我国科学家利用高光敏感的拟南芥突变体揭示了植物光适应的一种新机制。该突变体由正常光强转移到高光条件时，光合速率显著下降，表现出典型的光抑制现象。研究发现其叶绿体中NAD磷酸激酶基因缺失，NAD磷酸激酶催化NAD＋生成NADP＋。图甲表示光合作用的部分过程，其中PSⅠ和PSⅡ组成光反应系统。图乙表示野生型与突变型的叶绿体内NADP＋和NADPH的含量。 回答下列问题。 (1)图甲所示的生物膜是_______________。  解析：光反应阶段是在类囊体薄膜上进行的，所以图甲所示的生物膜是类囊体薄膜。 类囊体薄膜 (2)据图乙结果，可推测在暗反应过程中，突变型拟南芥的C3还原速率____________(填“高于”“等于”或“低于”)野生型的。  解析：据图乙结果，野生型体内的NADP＋与NADPH含量均高于突变型，说明野生型光合作用的暗反应所需的NADPH量高于突变型，因此可推测在暗反应过程中，突变型拟南芥的C3还原速率低于野生型。 低于 (3)研究发现该突变型拟南芥中由psaA－psaB蛋白复合体组成的PSⅠ功能 受损，进一步研究发现野生型拟南芥叶绿体的psaA－psaB mRNA与核糖 体的结合率明显大于突变型拟南芥。结合上述研究，推测NAD磷酸激酶 间接影响PSⅠ功能的机制是NAD磷酸激酶催化NAD＋生成NADP＋， _____________________，更多的还原剂促进了psaA－psaB mRNA与核 糖体的结合，_______________________________， 进而促进PSⅠ的生成。 形成更多的NADPH 促进psaA蛋白与psaB蛋白的合成 解析：NAD磷酸激酶间接影响PSⅠ功能的机制是NAD磷酸激酶催化 NAD＋生成NADP＋，可以形成更多的NADPH，更多的还原剂可以促进psaA－psaB mRNA与核糖体的结合，促进psaA蛋白与psaB蛋白的合成，提高mRNA与核糖体的结合率，从而促进PSⅠ的生成。 (4)为验证NAD磷酸激酶具有缓解光抑制从而提升拟南芥光适应能力的作用。研究小组设置A、B、C组进行实验，A组为野生型拟南芥，B组为突变型拟南芥，C组为______________________________________， 三组均给予强光照射，并在相同且适宜的条件下培养，测定并比较三组拟南 芥的光合速率。预期结果为____________________________________。  导入了NAD磷酸激酶基因的突变型拟南芥 A组和C组的光合速率相当，且高于B组 解析：为验证NAD磷酸激酶具有缓解光抑制从而提升拟南芥光适应能力的作用，可以设置A、B、C组进行实验，A组为野生型拟南芥，B组为突变型拟南芥，C组为导入了NAD磷酸激酶基因的突变型拟南芥，三组均给予强光照射，并在相同且适宜的条件下培养，测定并比较三组拟南芥的光合速率。若NAD磷酸激酶具有缓解光抑制从而提升拟南芥光适应能力的作用，则预期结果应为A组和C组的光合速率相当，且高于B组。 加强点2　气孔与代谢 1.调节气孔开闭的因素 (1)光：植物气孔一般是按昼夜节律开闭：白天打开气孔进行光合作用，晚上通过关闭气孔来减少水分损失。 (2)CO2浓度：CO2浓度低时气孔开启。 (3)含水量：干旱或蒸腾作用过强失水多时气孔关闭。 (4)植物激素：细胞分裂素促进气孔开放，脱落酸引起气孔关闭。 2.气孔因素与非气孔因素 (1)气孔限制主要是指由于气孔关闭导致CO2进入叶片的速率下降，从而限制了光合作用的进行。这种现象通常发生在植物面对水分胁迫或其他环境压力时，如高温或干旱，植物会调节气孔的开合程度以减少水分蒸腾，但这同时也限制了CO2的摄取。 (2)非气孔限制则涉及除了气孔开度之外的其他因素，这些因素可能包括叶绿体活性的降低、光合酶活性的降低、叶绿素含量的减少或光合底物供应不足等。这些因素影响光合作用的光反应和暗反应过程，例如光系统Ⅱ的效率、ATP和NADPH的合成，以及碳同化的生化途径。 (3)在研究中，可以通过测量气孔导度、叶片光合速率、叶绿素含量和光合酶活性等指标来分析气孔和非气孔限制的影响。此外，可以通过调控环境因素和植物基因表达来研究这些因素对光合作用的影响。 (4)在水分胁迫下，植物叶片光合作用的气孔和非气孔限制是影响植物正常生长的重要因素。判别水分胁迫下气孔与非气孔限制的有效方法对于理解植物对环境变化的响应和适应机制具有重要意义。 3.(2026·广东揭阳模拟)矮化棉具有抗倒伏、适宜密植、产量高等特征。D1蛋白是光反应过程中的重要蛋白，编码D1蛋白的基因只位于叶绿体 中。为提高棉花的生产潜能并增强棉花抵御高温胁迫的能力，研究人员将编码D1蛋白的基因插入棉花某条染色体的特定位点上，人为建立D1蛋白的补充途径，获得了产量显著提高的纯合矮化H品系新疆棉。回答下列问题。 (1)若要检测高温对各种光合色素含量的影响，可提取色素并利用____________(填溶液名称)对光合色素进行分离后，再检测各种色素的含量。D1蛋白和光合色素共同参与光能的转换。D1蛋白含量升高可以提高暗反应强度，原因是__________________________________________ __________________________。  对点训练 层析液 D1蛋白含量升高，光反应速率增大，为暗反应 提供更多的ATP和NADPH 解析：光合色素的提取试剂是无水乙醇，分离试剂是层析液，分离的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同，溶解度越大扩散速率越快。D1蛋白是光反应过程中的重要蛋白，D1蛋白含量升高，光反应速率增大，为暗反应提供更多的ATP和NADPH，因此D1蛋白含量升高可以提高暗反应强度。 (2)高温胁迫会造成光合速率下降。研究人员研究了高温胁迫对野生棉光合作用相关指标的影响，结果见表。据表分析，高温胁迫导致野生棉光 合速率降低，此时光合作用受限制的主要因素是__________(填“气孔”或“非气孔”)因素，理由是____________________________________ _______________________________。  温度 光能转化效率 气孔开放程度 胞间CO2浓度 常温 0.823 0 0.38 284.45 高温 0.622 9 0.25 314.25 非气孔 高温和常温条件下相比，其气孔开放程 度下降，但胞间CO2浓度升高 解析：根据实验结果分析，与常温下相比，高温条件下气孔开放程度下降，但胞间CO2浓度升高，说明CO2不是限制光合作用的因素，高温胁迫导致野生棉光合速率降低与其气孔开放程度无关，此时光合作用受限制的主要因素是非气孔因素。 温度 光能转化效率 气孔开放程度 胞间CO2浓度 常温 0.823 0 0.38 284.45 高温 0.622 9 0.25 314.25 (3)研究人员利用抗原—抗体杂交的方法对野生棉和矮化H品系叶片内的D1蛋白含量及茎秆赤霉素(GA)含量进行了检测，结果如图所示。 综合分析，矮化H品系高产的原因包括： ①D1蛋白基因可能影响GA合成基因的表达，使GA含量骤减，削弱其_______________________________________________的功能。 促进细胞伸长，促进细胞分裂，从而引起植株增高 解析：赤霉素(GA)的作用是促进细胞伸长，促进细胞分裂，从而引起植株增高。结合图示可知，D1蛋白基因可能影响GA合成基因的表达，使GA含量骤减，进而削弱GA的功能，从而使得H品系矮化。 ②高温对染色体上D1蛋白基因表达的影响___________(填“大于”“小于”或“等于”)对叶绿体中D1蛋白基因表达的影响，且染色体上D1蛋白基因控制合成的D1蛋白可以转移至___________________上，从而保证了H品系在高温下具有较高的光合速率。  小于　 类囊体膜(叶绿体) 解析：D1蛋白是光反应过程中的重要蛋白，编码D1蛋白的基因只位于叶 绿体中，从20 ℃到40 ℃，野生棉中的D1蛋白含量显著下降，说明高温 对叶绿体中D1蛋白基因表达的影响很大，而H品系在高温条件下，D1蛋 白含量几乎不变，H品系编码D1蛋白的基因插在染色体上，由此说明高 温对染色体上D1蛋白基因表达的影响小于对叶绿体中D1蛋白基因表达的 影响。D1蛋白是光反应过程中的重要蛋白，光反应发生的场所是类囊体 膜(叶绿体)，因此推测染色体上D1蛋白基因控制合成的D1蛋白可以转移 至类囊体膜(叶绿体)上，从而保证了H品系在高温下具有较高的光合速率。 加强点3　逆境胁迫 1.逆境：对植物生存与生长不利的环境因子。 2.逆境类型与胁迫机制 4.为研究丹参对高温干旱的生理响应，研究人员进行了如表所示的实验。下列有关叙述错误的是(　　) 对点训练 温度/ 湿度 净光合速率/(μmol·m－2·s－1) 总叶绿素/(mg·g－1) 丙二醛(MAD)含量/(nmol·g－1) 过氧化氢酶(CAT)活性/(U·g－1·min－1) 常温正 常湿度 4.01±0.23 10.35±0.13 6.85±0.28 75.94±1.80 常温中 度干旱 4.43±0.06 8.39±0.15 15.25±0.53 116.63±1.94 温度/ 湿度 净光合速率/(μmol·m－2·s－1) 总叶绿素/(mg·g－1) 丙二醛(MAD)含量/(nmol·g－1) 过氧化氢酶(CAT)活性/(U·g－1·min－1) 常温重 度干旱 1.72±0.12 7.92±0.04 18.55±0.42 163.22±3.92 高温正 常湿度 7.52±0.15 9.11±0.10 17.37±0.51 151.43±4.97 高温中 度干旱 3.51±0.25 7.19±0.01 17.61±0.14 169.30±3.01 高温重 度干旱 1.43±0.25 5.74±0.02 25.28±0.64 140.36±8.12 A.在不同胁迫条件下，CAT活性均显著高于对照 B.在不同胁迫条件下，丹参叶片的叶绿素合成受阻或降解加快，进而影响光合作用 C.在不同胁迫条件下，MAD含量呈现上升趋势 D.实验结果说明高温、干旱复合胁迫对丹参光合作用的影响具有协同效应 答案：D 解析：分析实验可知，常温正常湿度为对照组，其他为实验组，由实验结果可知，与对照组相比，各实验组的CAT活性均显著高于对照组，A正确；与对照组相比，各实验组总叶绿素含量均降低，说明在不同胁迫条件下，丹参叶片的叶绿素合成受阻或降解加快，叶绿素含量是影响光合作用的内因之一，B正确；在不同胁迫条件下，MAD含量呈现上升趋势，C正确；正常湿度下，高温可提高光合速率，而中度、重度干旱条件下，高温可降低光合速率，常温下，干旱使净光合速率先上升后下降，高温下，干旱使净光合速率下降，因此，高温干旱复合胁迫对丹参光合作用影响不具有明显的协同效应，D错误。 5.(2026·广东广州模拟)为探究在盐胁迫下某种植物激素(MT)对药用植物黄精幼苗光合作用的影响，研究人员设置5组实验(①对照组、②NaCl、③NaCl＋MT50、④NaCl＋MT100、⑤NaCl＋MT200，其中数字表示MT的浓度)，实验结果如图所示。回答下列问题。 (1)黄精幼苗中叶绿素分布在叶绿体的 ____________，叶片吸收的光能将一些 叶绿素中的高能电子激发出来，这些高 能电子经过一系列传递后可用于合成 “M”，推测“M”可能是____________， M在光合过程中的作用是_________________________________。  类囊体薄膜　 NADPH　 为C3还原提供还原剂和部分能量 解析：叶绿素分布在叶绿体的类囊体薄膜上。光反应过程中NADP＋和H＋与电子结合形成NADPH，因此可推测M是NADPH，暗反应过程中NADPH可作为还原剂将C3还原为C5，同时为其提供部分能量。 (2)据图分析，该植物激素(MT)对气孔导度的影响是__________________ ____________________________________。①②组对比，研究人员发现②组的胞间CO2浓度高于①组，可能的原因是______________________ ___________________________________________________________。  在盐胁迫下，MT促 进气孔开放，高浓度MT促进作用减弱 盐胁迫下，叶绿素a＋b 含量减少，光合作用减弱，消耗的CO2减少，胞间未利用的CO2增多 解析：据图分析可知，②组的气孔导度 小于①组，③④⑤组的气孔导度均高于 ②组，可推测在盐胁迫下，MT能促进 气孔开放，高浓度MT促进作用减弱。 据图可知，盐胁迫下叶绿素a＋b含量减 少，吸收的光能和产生的ATP、NADPH 均减少，光合作用减弱，暗反应消耗的CO2减少，胞间未利用的CO2增多，故②组的胞间CO2浓度高于①组。 (3)研究发现，高盐胁迫下，植物体内脯氨酸含量增加，赋予植物体一定的抗逆性，脯氨酸大量积累能够提高细胞的____________，减少细胞水分的流失。  渗透压 解析：细胞中的脯氨酸含量增加，可提高细胞的渗透压，减少细胞失水，从而使植物体产生一定的抗逆性。 $